CN102339770B - 一种提高铅锡凸点与晶圆上铝焊盘间剪切强度的工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种提高铅锡凸点与晶圆上铝焊盘间剪切强度的工艺，通过对晶圆表面的铝焊盘表面采用3％～5％的稀盐酸进行腐蚀清洗，然后再用去离子水冲洗干净，去除焊盘表面的氧化层，改善了漏印铅锡凸点与铝焊盘之间的粘附性，解决了铅锡凸点与铝之间浸润性差的问题，提高了凸点的可靠性。

Description

一种提高铅锡凸点与晶圆上铝焊盘间剪切强度的工艺

技术领域：

本发明属于微电子制造工艺领域；本发明涉及一种结合焊膏漏印工艺在晶圆上制作高可靠凸点的工艺。

背景技术：

目前，在晶圆级芯片尺寸封装中，铅锡凸点与晶圆上铝焊盘间的浸润性较差，制作出的凸点可靠性较低。现有技术中芯片凸点的质量差，如果增大器件I/O引出数，难以确保凸点的可靠性，凸点和芯片表面连接不可靠。而且工艺一致性不好，流程复杂、生产效率低、成本高、不适合大批量生产。

发明内容：

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种提高铅锡凸点与晶圆上铝焊盘间剪切强度的工艺，该工艺提高了芯片凸点的质量，增大器件I/O引出数的同时，确保凸点的可靠性，采用化学处理的方式在制作凸点前对铝焊盘进行处理，使得凸点和芯片表面连接更加可靠。

本发明的目的是通过以下技术方案来解决的：

一种提高铅锡凸点与晶圆上铝焊盘间剪切强度的工艺，(1)腐蚀液配置：首先在石英烧杯中加入1500ml去离子水，再用量筒量取体积浓度为30％的浓盐酸200ml缓慢倒入去离子水中，并用玻璃棒搅拌均匀待用；(2)将需要处理的基片放在石英花栏中浸入腐蚀液中，至腐蚀液完全没过基片；(3)用镊子夹住花栏柄轻轻上下晃动1min；(4)用镊子夹住花栏柄将花栏从腐蚀液中提出立即放入去离子水下进行喷淋冲洗，冲洗时间为30min。冲洗完毕后将基片连同花栏一起进行真空干燥。

所述步骤(3)中保持基片浸没在腐蚀液中，然后将花栏放入腐蚀液中浸泡5min。

本工艺技术结合漏印工艺方法，实现了直径150微米、高度100微米以及间距250微米的小尺寸凸点的制作。工艺一致性好，流程简单、生产效率高、成本低廉、适于大批量生产。漏印的BGA凸点剪切强度、接触电阻等指标均满足可靠性要求。(其中150微米/100微米/250微米凸点分别指指凸点直径、高度以及间距。)

具体实施方式：

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

通过对晶圆表面的铝焊盘表面采用3％～5％的稀盐酸进行腐蚀清洗，然后再用去离子水冲洗干净，去除焊盘表面的氧化层，改善了漏印铅锡凸点与铝焊盘之间的粘附性，解决了铅锡凸点与铝之间浸润性差的问题，提高了凸点的可靠性。具体清洗过程如下：

①.腐蚀液配置：首先在石英烧杯中加入1500ml去离子水，再用量筒量取浓度为30％的浓盐酸200ml缓慢倒入去离子水中，并用玻璃棒搅拌均匀待用。

②将需要处理的基片放在石英花栏中浸入腐蚀液中，至腐蚀液完全没过基片。

③用镊子夹住花栏柄轻轻上下晃动1min。在此过程中保持基片浸没在腐蚀液中，然后将花栏放入腐蚀液中浸泡5min。

④用镊子夹住花栏柄将花栏从腐蚀液中提出立即放入去离子水下进行喷淋冲洗，冲洗时间为30min。冲洗完毕后将基片连同花栏一起进行真空干燥。

整个过程要一次完成，干燥后的基片必须立即进行下道工序的制作，停留时间不能太长。

采用771所所产芯片314，进行二次布线后，焊盘直径为0.15mm。

清洗后进行考核测量，结果如下：

A、剪切强度测试

对芯片表面的焊锡球进行剪切力测试，共测试50个点，测试数值见表1。

表1剪切强度测试数据表

剪切力数值在244.90g～332.10g之间，平均值275g，远大于国军标标准，满足使用要求。

B、接触电阻测试

对漏印凸点与焊盘之间的接触电阻进行测量，在2英寸硅片上在不同位置选取5个芯片，每个芯片上7个凸点，共35组数据。测量数据见表2。

表2漏印凸点与焊盘接触电阻测试数据表

芯片号	接触电阻(mΩ)	均值(mΩ)
			1	52 47 51 48 43 45 47	47.6
2	44 41 38 45 43 46 41	42.6
			3	42 39 40 42 43 41 41	41.1
4	49 45 43 46 45 55 46	47.0
			5	43 42 45 42 41 38 40	41.6

从表中数据可以看出，漏印凸点与焊盘间的接触电阻数值从38m～55mΩ，平均值小于50mΩ。

C、剪切力强度

表3凸点剪切强度测试

D、基片上座后，带有凸点的LB314芯片倒装在基片中实现电连接。

倒装后的芯片在LB314电路中按照详细规范要求进行测试。

考核结果：

a.倒装后测试：

采用LB314对20只生长凸点后倒装的芯片进行测试，所有芯片全部合格，具体数据见表4：

表4常温测试数据

b.高温热存试验

凸点芯片倒装、上座、测试后抽取10只进行1000小时热存(125℃)，热存结束后重新进行电测试，测试结果见表5：

表51000小时热存(125℃)后测试数据

经过1000小时、125℃热存后，电测试数据显示10只电路各项参数合格，芯片功能正常。

c.高、低温循环试验

凸点芯片按照：-65℃～+150℃，1000Cycle，1Cycle/h条件要求，完成高、低温循环试验，进行电测试，测试结果见下表6：

表6高、低温循环试验后测试数据

测试结果显示，经过1000次温循后，10只电路各项参数合格，芯片功能正常。

d.高温、高湿试验

凸点芯片倒装、上座、测试后抽取10只电路进行高温、高湿存储试验，条件为：85℃，85％RH，1000h，0.5个大气压，试验后进行电测试，测试结果见表7：

表7高温、高湿试验后测试数据

测试数据显示，经过高温、高湿试验后，10只电路各项参数合格，芯片功能正常。

e.压力蒸气试验

对生长好凸点的芯片表面进行包封胶保护，只暴露出凸点，按照压力蒸气考核标准完成考核试验，考核条件：121℃，100％RH，96h，2个大气压。

考核后，将芯片倒装、上座后进行电测试，测试结果见下表：

表19抗潮湿灵敏度试验数据

数据显示，经过压力蒸气试验后，表面镜检5只电路表面均合格，各项参数合格，芯片功能正常。

经对载有芯片的电路进行高温热存试验、高低温循环试验、高温高湿试验、压力蒸气试验后，电路各项参数符合详细规范要求，芯片功能正常。在芯片表面生长凸点的工艺过程对芯片的性能无影响，且性能可靠。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定专利保护范围。

Claims (2)

1.一种提高铅锡凸点与晶圆上铝焊盘间剪切强度的工艺，该工艺在制作凸点前对铝焊盘进行处理，其特征在于：

(1)腐蚀液配置：首先在石英烧杯中加入1500ml去离子水，再用量筒量取体积浓度为30%的浓盐酸200ml缓慢倒入去离子水中，并用玻璃棒搅拌均匀待用；

(2)将需要处理的基片放在石英花篮中浸入腐蚀液中，至腐蚀液完全没过基片；

(3)用镊子夹住花篮柄轻轻上下晃动1min；

(4)用镊子夹住花篮柄将花篮从腐蚀液中提出立即放入去离子水下进行喷淋冲洗，冲洗时间为30min；冲洗完毕后将基片连同花篮一起进行真空干燥。

2.如权利要求1所述提高铅锡凸点与晶圆上铝焊盘间剪切强度的工艺，其特征在于：所述步骤(3)中保持基片浸没在腐蚀液中，然后将花篮放入腐蚀液中浸泡5min。