CN102371410A - 一种在晶圆上真空钎焊制作无空洞高可靠凸点的工艺 - Google Patents

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周海
朱海峰
姜伟
刘帅洪
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Abstract

本发明公开了一种在晶圆上真空钎焊制作无空洞高可靠凸点的工艺，采用真空钎焊炉进行焊接，焊接过程如下：首先抽真空，其次通入氮气，然后抽真空，再在氮气气氛中预加热至150℃±10℃，然后升温至210℃±10℃，再抽真空，最后水冷降温、回充氮气。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凸点高度容差小于3.0μm，线性一致性小于5μm，剪切强度、接触电阻等指标均满足可靠性要求。

Description

一种在晶圆上真空钎焊制作无空洞高可靠凸点的工艺
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，在微电子领域，当凸点直径大于250μm时，通常采用焊膏漏印技术或植球技术，之后通过再流焊技术熔化焊膏或焊料球，在晶圆上形成凸点。常用的再流焊技术包括以下几种常用方式：热风式加热方式、红外加热方式、热风+红外式加热方式、激光焊接式等。无论是否在保护性气氛之下进行加热，都无法避免焊接后部分焊点中会存在空洞/孔洞或气泡，可靠程度有待进一步提高。 
发明内容：
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种在晶圆上真空钎焊制作无空洞高可靠凸点的工艺，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，采用真空焊接的方式，进行回流焊，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： 
一种在晶圆上真空钎焊制作无空洞高可靠凸点的工艺，采用真空钎焊炉进行焊接，焊接过程如下：首先抽真空，其次通入氮气，然后抽真空，再在氮气气氛中预加热至150℃±10℃，然后升温至210℃±10℃，再抽真空，最后水冷降温、回充氮气。 
所述焊接过程处于氮气保护气氛或真空状态。 
所述焊接过程中，采用不锈钢板底部加热方式，焊接时，晶圆置于不锈钢底板上，焊接过程晶圆静止不动，焊接时，焊料保持静止；在焊料熔化阶段，采用真空气氛，将焊料内的起泡气体等彻底排除，之后降温再回充氮气，清洗助焊剂。 
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凸点高度容差小于3.0μm，线性一致性小于5μm，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：
采用771所所产芯片314，进行二次布线后，焊盘直径为0.15mm，进行焊膏印刷、再流焊、清洗以及检测。 
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 
Figure BDA0000089662390000031
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 
Figure BDA0000089662390000032
Figure BDA0000089662390000041
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。 
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， 
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，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，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，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 (3)

1.一种在晶圆上真空钎焊制作无空洞高可靠凸点的工艺，其特征在于，采用真空钎焊炉进行焊接，焊接过程如下：首先抽真空，其次通入氮气，然后抽真空，再在氮气气氛中预加热至150℃±10℃，然后升温至210℃±10℃，再抽真空，最后水冷降温、回充氮气。
2.如权利要求1所述在晶圆上真空钎焊制作无空洞高可靠凸点的工艺，其特征在于，所述焊接过程处于氮气保护气氛或真空状态。
3.如权利要求1所述在晶圆上真空钎焊制作无空洞高可靠凸点的工艺，其特征在于，所述焊接过程中，采用不锈钢板底部加热方式，焊接时，晶圆置于不锈钢底板上，焊接过程晶圆静止不动，焊接时，焊料保持静止；在焊料熔化阶段，采用真空气氛，将焊料内的起泡气体等彻底排除，之后降温再回充氮气，清洗助焊剂。
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