CN104900548A - 低成本微凸点的制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种低成本微凸点的制备工艺，其特征是：将钎料和环氧树脂或硅胶等材料充分混合，制备成混合材料，然后直接在制备好的铜焊盘上涂覆。通过加热工艺，钎料会在熔融状态下与环氧树脂或硅胶等材料分离，沉积在铜焊盘上，形成凸点。然后通过化学腐蚀的方法去除环氧树脂或硅胶材料，得到所需要的微凸点。本发明最大的优势在于将钎料与环氧树脂或硅胶材料直接混合，直接涂覆在晶圆级铜焊盘表面，从而避开电镀工艺带来的高成本工序，有效的达到了节约成本的目的。而且，通过钎料与环氧树脂或硅胶的混合工艺，可制备不同成分的微凸点，甚至可添加微量元素形成特定需求的微凸点。微凸点的大小和间距取决于铜焊盘的尺寸和间距。

Description

低成本微凸点的制备工艺
技术领域
本发明涉及一种低成本微凸点的制备工艺，属于高密度电子封装技术领域。
背景技术
微凸点技术是指在晶圆上制备凸点结构和键合材料的技术。带有焊料凸点的晶圆通过倒装芯片互连技术，实现IC芯片和基板的电气连接和机械互连。近年来倒装芯片（Flip-chip）技术已经得到了广泛的应用和发展，对于高I/O器件来说，应用Flip-chip技术已经成为一种封装解决方案的趋势。无论采用何种封装形式，最后的凸点工艺是必不可少的。然而，随着电子产品向更轻、更薄、功能更多的方向发展，更多的先进封装技术开始涌现，晶圆级封装技术、2.5D/3D技术、PoP技术等变得越来越重要，因此，对于凸点技术提出了更高的要求，无论是凸点的尺寸还是间距都变得越来越小。因此，开发新的凸点技术来服务最先进的封装技术符合技术革新的趋势。
传统的凸点技术主要为印刷形成焊料凸点及导电性聚合物凸点；当IC技术进一步发展后，出现了电镀形成的凸点，包括铜柱凸点、焊料凸点、金凸点等；同时，对于不同节距的凸点，其成型方法也有所不同。对于节距大于100微米以上的凸点，其成型方法主要有印刷法，所用材料包括焊料和导电聚合物；对于节距在60微米到100微米之间的凸点，其成型方法主要有电镀、蒸镀和焊点成型，所用材料主要包括金、焊料和铜柱；对于节距小于40微米的凸点，其成型方法主要以电镀为主，所用材料主要是铜和无铅焊料等。丝网印刷技术工艺简单，成本低廉，但是制备的凸点尺寸受到限制，难以实现小尺寸和小间距的凸点制备；电镀工艺虽然可实现小尺寸和小间距的凸点制备，但是其制造成本非常昂贵。因此，目前主流的制备小尺寸和小间距的微凸点制备方法普遍采用电镀的方式。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种低成本微凸点的制备工艺，避免电镀工艺带来的高成本工序，可制备不同成分的微凸点。
按照本发明提供的技术方案，所述低成本微凸点的制备工艺，其特征是，包括以下工艺步骤：
（1）在晶圆表面电镀Ti/Cu种子层；
（2）在Ti/Cu种子层表面制备光刻胶；
（3）对光刻胶进行曝光显影，制得所需的图形开口，图形开口的形状、分布与所需制备的铜焊盘的形状、分布一致；
（4）在光刻胶的图形开口中制作铜焊盘；
（5）去除光刻胶，保留铜焊盘；
（6）在晶圆的边缘和中间添加挡板，将晶圆的表面分隔成若干区域；
（7）将钎料和环氧树脂或硅胶材料均匀混合形成的混合材料填充到挡板分隔成的晶圆表面的各个区域中；混合材料中钎料与环氧树脂或硅胶材料的体积比为1:50~1:100；
（8）通过加热，使得混合材料中钎料在熔融状态下和环氧树脂或硅胶材料分离，加热分离过程中钎料在铜焊盘表面张力作用下沉积在铜焊盘表面形成凸点；
（9）去除环氧树脂或硅胶材料；
（10）将挡板移除，即得到所述的微凸点结构。
所述Ti/Cu种子层的厚度为100～300nm。
所述步骤（8）中加热温度为200～300℃。
本发明具有以下优点：（1）本发明将钎料与环氧树脂或硅胶材料混合，直接涂覆在晶圆级铜焊盘表面，从而避开电镀工艺带来的高成本工序，有效的达到了节约成本的目的；（2）本发明通过钎料与环氧树脂或硅胶材料的混合工艺，可制备不同成分的微凸点，甚至可添加微量元素形成特定需求的微凸点；（3）本发明所制备微凸点的大小和间距取决于铜焊盘的尺寸和间距。
附图说明
图1为在晶圆表面电镀Ti/Cu种子层的示意图。
图2为在Ti/Cu种子层上制备光刻胶的示意图。
图3为在光刻胶上制备图形开口的示意图。
图4为在图形开口中制作铜焊盘的示意图。
图5为去除光刻胶的示意图。
图6为在晶圆表面添加挡板的示意图。
图7为晶圆表面填充混合材料的示意图。
图8为加热分离钎料和环氧树脂或硅胶材料形成凸点的示意图。
图9为去除环氧树脂或硅胶材料的示意图。
图10为移除挡板的示意图。
图中序号：晶圆1、Ti/Cu种子层2、光刻胶3、图形开口4、铜焊盘5、挡板6、混合材料7、凸点8。
具体实施方式
下面结合具体附图对本发明作进一步说明。
实施例一：一种低成本微凸点的制备工艺，包括以下工艺步骤：
（1）如图1所示，在晶圆1表面电镀Ti/Cu种子层2，Ti/Cu种子层2的厚度为100nm；
（2）如图2所示，在Ti/Cu种子层2表面采用喷涂或旋涂的方法制备光刻胶3，光刻胶3的厚度取决于所需制备铜焊盘的高度，本实施例中光刻胶3的厚度为100μm；
（3）如图3所示，对光刻胶3进行曝光显影，制得所需的图形开口4，图形开口4的形状、分布与所需制备的铜焊盘的形状、分布一致；
（4）如图4所示，采用电镀或化学镀的方式在光刻胶3的图形开口4中制作铜焊盘5；
（5）如图5所示，去除光刻胶3，保留铜焊盘5；
（6）如图6所示，在晶圆1的边缘和中间添加挡板6，将晶圆1的表面分隔成若干区域，以防止填充的材料溢出；所述挡板6采用不锈钢或玻璃材质；
（7）如图7所示，将钎料和环氧树脂或硅胶材料均匀混合形成的混合材料7填充到挡板6分隔成的晶圆1表面的各个区域中；混合材料7的配比取决于凸点的大小，如果凸点较大，那钎料就相对添加的多一些，本实施例中混合材料7中钎料与环氧树脂或硅胶材料的体积比为1:50，钎料采用SnPb；
（8）如图8所示，通过加热，使得混合材料7中钎料在熔融状态下和环氧树脂或硅胶材料分离，加热温度根据钎料的不同而不同，本实施例中采用的温度为200℃；加热分离过程中钎料在铜焊盘5表面张力作用下沉积在铜焊盘5表面形成凸点8；
（9）如图9所示，采用化学腐蚀的方法去除环氧树脂或硅胶材料；
（10）如图10所示，将挡板6移除，即得到所述的微凸点结构。
实施例二：一种低成本微凸点的制备工艺，包括以下工艺步骤：
（1）如图1所示，在晶圆1表面电镀Ti/Cu种子层2，Ti/Cu种子层2的厚度为300nm；
（2）如图2所示，在Ti/Cu种子层2表面采用喷涂或旋涂的方法制备光刻胶3，光刻胶3的厚度取决于所需制备铜焊盘的高度，本实施例中光刻胶3的厚度为300μm；
（3）如图3所示，对光刻胶3进行曝光显影，制得所需的图形开口4，图形开口4的形状、分布与所需制备的铜焊盘的形状、分布一致；
（4）如图4所示，采用电镀或化学镀的方式在光刻胶3的图形开口4中制作铜焊盘5；
（5）如图5所示，去除光刻胶3，保留铜焊盘5；
（6）如图6所示，在晶圆1的边缘和中间添加挡板6，将晶圆1的表面分隔成若干区域，以防止填充的材料溢出；所述挡板6采用不锈钢或玻璃材质；
（7）如图7所示，将钎料和环氧树脂或硅胶材料均匀混合形成的混合材料7填充到挡板6分隔成的晶圆1表面的各个区域中；混合材料7的配比取决于凸点的大小，如果凸点较大，那钎料就相对添加的多一些，本实施例中混合材料7中钎料与环氧树脂或硅胶材料的体积比为1:100，钎料为SnAg；
（8）如图8所示，通过加热，使得混合材料7中钎料在熔融状态下和环氧树脂或硅胶材料分离，加热温度根据钎料的不同而不同，本实施例中温度为300℃；加热分离过程中钎料在铜焊盘5表面张力作用下沉积在铜焊盘5表面形成凸点8；
（9）如图9所示，采用化学腐蚀的方法去除环氧树脂或硅胶材料；
（10）如图10所示，将挡板6移除，即得到所述的微凸点结构。
实施例三：一种低成本微凸点的制备工艺，包括以下工艺步骤：
（1）如图1所示，在晶圆1表面电镀Ti/Cu种子层2，Ti/Cu种子层2的厚度为200nm；
（2）如图2所示，在Ti/Cu种子层2表面采用喷涂或旋涂的方法制备光刻胶3，光刻胶3的厚度取决于所需制备铜焊盘的高度，本实施例中光刻胶3的厚度为200μm；
（3）如图3所示，对光刻胶3进行曝光显影，制得所需的图形开口4，图形开口4的形状、分布与所需制备的铜焊盘的形状、分布一致；
（4）如图4所示，采用电镀或化学镀的方式在光刻胶3的图形开口4中制作铜焊盘5；
（5）如图5所示，去除光刻胶3，保留铜焊盘5；
（6）如图6所示，在晶圆1的边缘和中间添加挡板6，将晶圆1的表面分隔成若干区域，以防止填充的材料溢出；所述挡板6采用不锈钢或玻璃材质；
（7）如图7所示，将钎料和环氧树脂或硅胶材料均匀混合形成的混合材料7填充到挡板6分隔成的晶圆1表面的各个区域中；混合材料7的配比取决于凸点的大小，如果凸点较大，那钎料就相对添加的多一些，本实施例中混合材料7中钎料与环氧树脂或硅胶材料的体积比为1:60，钎料采用SnAgCu或者添加微量元素的钎料，如Ce、Sb、Li等微量元素；
（8）如图8所示，通过加热，使得混合材料7中钎料在熔融状态下和环氧树脂或硅胶材料分离，加热温度根据钎料的不同而不同，一般范围在200～300℃；加热分离过程中钎料在铜焊盘5表面张力作用下沉积在铜焊盘5表面形成凸点8；
（9）如图9所示，采用化学腐蚀的方法去除环氧树脂或硅胶材料；
（10）如图10所示，将挡板6移除，即得到所述的微凸点结构。

Claims (3)

1.一种低成本微凸点的制备工艺，其特征是，包括以下工艺步骤：
（1）在晶圆（1）表面电镀Ti/Cu种子层（2）；
（2）在Ti/Cu种子层（2）表面制备光刻胶（3）；
（3）对光刻胶（3）进行曝光显影，制得所需的图形开口（4），图形开口（4）的形状、分布与所需制备的铜焊盘的形状、分布一致；
（4）在光刻胶（3）的图形开口（4）中制作铜焊盘（5）；
（5）去除光刻胶（3），保留铜焊盘（5）；
（6）在晶圆（1）的边缘和中间添加挡板（6），将晶圆（1）的表面分隔成若干区域；
（7）将钎料和环氧树脂或硅胶材料均匀混合形成的混合材料（7）填充到挡板（6）分隔成的晶圆（1）表面的各个区域中；混合材料（7）中钎料与环氧树脂或硅胶材料的体积比为1:50~1:100；
（8）通过加热，使得混合材料（7）中钎料在熔融状态下和环氧树脂或硅胶材料分离，加热分离过程中钎料在铜焊盘（5）表面张力作用下沉积在铜焊盘（5）表面形成凸点（8）；
（9）去除环氧树脂或硅胶材料；
（10）将挡板（6）移除，即得到所述的微凸点结构。
2.如权利要求1所述的低成本微凸点的制备工艺，其特征是：所述Ti/Cu种子层（2）的厚度为100～300nm。
3.如权利要求1所述的低成本微凸点的制备工艺，其特征是：所述步骤（8）中加热温度为200～300℃。
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