CN105023854A - 细节距铜柱微凸点制备工艺 - Google Patents
细节距铜柱微凸点制备工艺 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105023854A CN105023854A CN201510307277.3A CN201510307277A CN105023854A CN 105023854 A CN105023854 A CN 105023854A CN 201510307277 A CN201510307277 A CN 201510307277A CN 105023854 A CN105023854 A CN 105023854A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- layer
- copper
- photoresist layer
- opening
- convex point
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
- H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L24/10—Bump connectors ; Manufacturing methods related thereto
- H01L24/11—Manufacturing methods
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/11—Manufacturing methods
- H01L2224/114—Manufacturing methods by blanket deposition of the material of the bump connector
- H01L2224/1146—Plating
- H01L2224/11462—Electroplating
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/11—Manufacturing methods
- H01L2224/116—Manufacturing methods by patterning a pre-deposited material
- H01L2224/1162—Manufacturing methods by patterning a pre-deposited material using masks
- H01L2224/11622—Photolithography
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Electroplating Methods And Accessories (AREA)
Abstract
本发明涉及一种细节距铜柱微凸点制备工艺，其特征是，包括以下步骤：（1）在晶圆表面电镀Ti/Cu种子层；（2）在Ti/Cu种子层表面沉积铜层；（3）在铜层表面制备钎料层；（4）在钎料层表面涂覆光刻胶层；（5）在光刻胶层上进行开口工艺，形成开口，开口由光刻胶层的上表面延伸至光刻胶层的下表面；制作开口后所保留的光刻胶层的大小、数量、分布与所需制备的铜柱的大小、数量、分布相一致；（6）在开口处进行刻蚀，将开口下方的钎料层、铜层和Ti/Cu种子层刻蚀掉，露出晶圆的上表面；（7）剥离残留的光刻胶层；（8）回流形成铜柱微凸点。本发明可批量完成铜柱凸点的制备，提高了生产效率；可实现三元或多元合金钎料的凸点制备，满足不同产品的应用。
Description
技术领域
本发明涉及一种细节距铜柱微凸点制备工艺，属于高密度电子封装技术领域。
背景技术
随着IC芯片带宽的不断增加，需要引出越来越多的I/O端口。传统的微凸点技术和打线技术已难以满足高带宽IC芯片的需求。因此，细节距、高密度的微凸点技术开始被广泛应用。在微凸点结构中，铜柱凸点技术应用最为广泛。自从英特尔在2006年开始在处理器中第一次使用后，铜柱凸点在Flip-chip（倒装芯片）技术的晶圆级凸点制造和微组装工艺中逐渐被广泛应用。铜柱凸点是由铜柱和顶部焊料帽构成，具有可大于1：1的高度直径比，而焊料帽所占比例较少，所造成的坍塌影响小，所以它能在保证凸点高度的同时还可以减小节距，从而可以增加凸点密度以提高I/O互连密度。
相比于焊料凸点，铜柱凸点的主要优势在于：（1）焊料凸点由于其形状为球形且需要保持一定高度以便于底填充，因此节距较大，一般最小为150微米，而铜柱凸点节距可降至20微米以下；（2）焊料凸点可能在回流过程中发生桥接而造成短路，而铜柱凸点极大减小了短路的可能。铜柱凸点比焊料凸点的电阻低25%，可提供良好的电学性能；此外，铜柱凸点可承受更高的电流密度，抗电迁移失效的性能更优；（3）铜柱凸点的结构设计可降低基板的层数，从而降低成本；（4）可在先进的low-K器件上应用。
传统铜柱凸点的工艺是在光刻胶开口内进行Cu电镀工艺和钎料电镀工艺，然后将光刻胶剥离，回流形成铜柱凸点。该工艺存在如下弊端：首先，该工艺需要两次电镀工艺，分别是电镀Cu和电镀钎料；其次，该电镀工艺只能完成Sn或二元合金钎料的电镀，无法制备三元或多元成分的钎料电镀；最后，该电镀工艺只能单片进行，降低产量。
针对该工艺只能完成电镀Sn或二元合金钎料，IBM自主设计了一套IMS体系，根据丝网印刷的原理，完成多元合金钎料的凸点制备。该工艺最大的优势是成本非常低，然而该工艺尚未成熟，而且也是单片进行，效率较低。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种细节距铜柱微凸点制备工艺，可批量完成铜柱凸点的制备，极大的提高了生产效率；而且，该工艺可实现三元或多元合金钎料的凸点制备，满足不同产品的应用。
按照本发明提供的技术方案，所述细节距铜柱微凸点制备工艺，其特征是，包括以下步骤：
（1）在晶圆表面电镀Ti/Cu种子层；
（2）在Ti/Cu种子层表面沉积设定厚度的铜层；
（3）在铜层表面制备钎料层；
（4）在钎料层表面涂覆光刻胶层；
（5）在光刻胶层上进行开口工艺，形成开口，开口由光刻胶层的上表面延伸至光刻胶层的下表面；制作开口后所保留的光刻胶层的大小、数量、分布与所需制备的铜柱的大小、数量、分布相一致；
（6）在开口处进行刻蚀，将开口下方的钎料层、铜层和Ti/Cu种子层刻蚀掉，露出晶圆的上表面；
（7）剥离残留的光刻胶层；
（8）进行回流工艺，在铜层上形成铜柱微凸点。
进一步的，所述Ti/Cu种子层的厚度为100～300nm。
进一步的，所述钎料层的厚度为10～100μm。
进一步的，所述钎料层的材料为SnPb、SnAg、SnAgCu、SnBi或者添加合金元素的三元或多元钎料。
进一步的，所述细节距铜柱微凸点的节距为20～100μm。
本发明所述细节距铜柱微凸点制备工艺，可批量完成铜柱凸点的制备，极大的提高了生产效率；而且，该工艺可实现三元或多元合金钎料的凸点制备，满足不同产品的应用。
附图说明
图1为在晶圆表面制备Ti/Cu种子层的示意图。
图2为在Ti/Cu种子层表面制备铜层的示意图。
图3为在铜层表面制备钎料喜忧参半的示意图。
图4为在钎料层表面涂覆光刻胶层的示意图。
图5为在光刻胶层上制作开口的示意图。
图6为在开口处刻蚀钎料层、铜层和Ti/Cu种子层的示意图。
图7为剥留光刻胶层的示意图。
图8为回流形成铜柱微凸点的示意图。
图中序号：晶圆1、Ti/Cu种子层2、铜层3、钎料层4、光刻胶层5、开口6、铜柱微凸点7。
具体实施方式
下面结合具体附图对本发明作进一步说明。
所述细节距铜柱微凸点制备工艺，包括以下步骤：
（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100～300nm；
（2）如图2所示，采用化学镀或电镀的方法在Ti/Cu种子层2表面沉积铜层3，铜层3的厚度根据需要设定，一般为10～100μm；
（3）如图3所示，在铜层3表面制备钎料层4，钎料层4的厚度为10～100μm，钎料层4的材料为SnPb、SnAg、SnAgCu、SnBi或者添加合金元素的三元或多元钎料；
（4）如图4所示，在钎料层4表面涂覆光刻胶层5，光刻胶层5采用PI或干膜；
（5）如图5所示，在光刻胶层5上进行开口工艺，形成开口6，开口6由光刻胶层5的上表面延伸至光刻胶层5的下表面；制作开口6后所保留的光刻胶层5的大小、数量、分布与所需制备的铜柱的大小、数量、分布相一致；
（6）如图6所示，在开口6处进行刻蚀，将钎料层4、铜层3和Ti/Cu种子层2刻蚀掉，露出晶圆1的上表面；
（7）如图7所示，剥离残留的光刻胶层5；
（8）如图8所示，进行回流工艺，在铜层3上形成铜柱微凸点。
本发明所述细节距铜柱微凸点的节距一般为20～100μm。
Claims (5)
1.一种细节距铜柱微凸点制备工艺，其特征是，包括以下步骤：
（1）在晶圆（1）表面电镀Ti/Cu种子层（2）；
（2）在Ti/Cu种子层（2）表面沉积设定厚度的铜层（3）；
（3）在铜层（3）表面制备钎料层（4）；
（4）在钎料层（4）表面涂覆光刻胶层（5）；
（5）在光刻胶层（5）上进行开口工艺，形成开口（6），开口（6）由光刻胶层（5）的上表面延伸至光刻胶层（5）的下表面；制作开口（6）后所保留的光刻胶层（5）的大小、数量、分布与所需制备的铜柱的大小、数量、分布相一致；
（6）在开口（6）处进行刻蚀，将开口（6）下方的钎料层（4）、铜层（3）和Ti/Cu种子层（2）刻蚀掉，露出晶圆（1）的上表面；
（7）剥离残留的光刻胶层（5）；
（8）进行回流工艺，在铜层（3）上形成铜柱微凸点。
2.如权利要求1所述的细节距铜柱微凸点制备工艺，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所述的细节距铜柱微凸点制备工艺，其特征是：所述钎料层（4）的厚度为10～100μm。
4.如权利要求1所述的细节距铜柱微凸点制备工艺，其特征是：所述钎料层（4）的材料为SnPb、SnAg、SnAgCu、SnBi或者添加合金元素的三元或多元钎料。
5.如权利要求1所述的细节距铜柱微凸点制备工艺，其特征是：所述细节距铜柱微凸点的节距为20～100μm。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510307277.3A CN105023854A (zh) | 2015-06-05 | 2015-06-05 | 细节距铜柱微凸点制备工艺 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510307277.3A CN105023854A (zh) | 2015-06-05 | 2015-06-05 | 细节距铜柱微凸点制备工艺 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN105023854A true CN105023854A (zh) | 2015-11-04 |
Family
ID=54413722
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201510307277.3A Pending CN105023854A (zh) | 2015-06-05 | 2015-06-05 | 细节距铜柱微凸点制备工艺 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN105023854A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110676175A (zh) * | 2019-09-24 | 2020-01-10 | 浙江集迈科微电子有限公司 | 一种键合工艺制作大锡球的方法 |
| CN117747455A (zh) * | 2024-02-21 | 2024-03-22 | 北京大学 | 基于激光加工的微凸点基板及制备方法、微凸点互联结构 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6483195B1 (en) * | 1999-03-16 | 2002-11-19 | Sumitomo Bakelite Company Limited | Transfer bump street, semiconductor flip chip and method of producing same |
| CN103730382A (zh) * | 2013-12-24 | 2014-04-16 | 华进半导体封装先导技术研发中心有限公司 | 一种铜铜键合凸点的制作方法 |
-
2015
- 2015-06-05 CN CN201510307277.3A patent/CN105023854A/zh active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6483195B1 (en) * | 1999-03-16 | 2002-11-19 | Sumitomo Bakelite Company Limited | Transfer bump street, semiconductor flip chip and method of producing same |
| CN103730382A (zh) * | 2013-12-24 | 2014-04-16 | 华进半导体封装先导技术研发中心有限公司 | 一种铜铜键合凸点的制作方法 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110676175A (zh) * | 2019-09-24 | 2020-01-10 | 浙江集迈科微电子有限公司 | 一种键合工艺制作大锡球的方法 |
| CN117747455A (zh) * | 2024-02-21 | 2024-03-22 | 北京大学 | 基于激光加工的微凸点基板及制备方法、微凸点互联结构 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10056345B2 (en) | Conical-shaped or tier-shaped pillar connections | |
| US9013037B2 (en) | Semiconductor package with improved pillar bump process and structure | |
| CN103887250B (zh) | 用于导电性的电磁兼容晶片 | |
| CN106030791A (zh) | 具有金属桩互连的底部封装 | |
| CN104599978B (zh) | 一种在倒装芯片基板上小间距之间制备高凸点锡球的制备方法 | |
| DE102015106740A1 (de) | Nicht-vertikale durchkontaktierung in einem package | |
| CN105140213A (zh) | 一种芯片封装结构及封装方法 | |
| TW201209976A (en) | Semiconductor device and method for making same | |
| US10163768B2 (en) | Semiconductor structure and method of manufacturing the same | |
| JP7549420B2 (ja) | バンプ構造の形成 | |
| DE102013106271A1 (de) | Verfahren zur Herstellung einer Chipkapselung, Verfahren zur Herstellung einer Wafer-Level-Kapselung, Chipkapselung und Wafer-Level-Kapselung | |
| CN103474367A (zh) | 一种芯片的微凸点封装结构的成形方法 | |
| KR101591632B1 (ko) | 볼 그리드 어레이를 위한 솔더 범프 | |
| CN210296353U (zh) | 一种三维立体集成封装结构 | |
| CN105140140B (zh) | 一种晶圆级焊锡微凸点的制作方法 | |
| CN105023854A (zh) | 细节距铜柱微凸点制备工艺 | |
| CN103985647A (zh) | 一种制备铜柱凸点的方法 | |
| CN102222630A (zh) | 一种制备Sn-Ag-In三元无铅倒装凸点的方法 | |
| US20190393178A1 (en) | Surface finishes for high density interconnect architectures | |
| CN101217124A (zh) | 使用模板印刷高分子导电材料的低温倒装焊方法 | |
| CN114582744B (zh) | 一种高密度铜柱凸点键合互连的方法 | |
| CN104900547A (zh) | 多元合金成分的微凸点制备工艺 | |
| DE102015104878A1 (de) | Wafer-Level-Bauteil und Methode mit Auslegungsstruktur | |
| CN103337463A (zh) | 一种铜柱微凸点结构的制作方法及其结构 | |
| CN111128913B (zh) | 一种芯片的倒装焊接封装结构及其方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20151104 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |