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 PDF

Info

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
Application number
CN201510307277.3A
Other languages
English (en)
Inventor
何洪文
于大全
孙鹏
曹立强
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
National Center for Advanced Packaging Co Ltd
Original Assignee
National Center for Advanced Packaging Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by National Center for Advanced Packaging Co Ltd filed Critical National Center for Advanced Packaging Co Ltd
Priority to CN201510307277.3A priority Critical patent/CN105023854A/zh
Publication of CN105023854A publication Critical patent/CN105023854A/zh
Pending legal-status Critical Current

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

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

细节距铜柱微凸点制备工艺
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。
CN201510307277.3A 2015-06-05 2015-06-05 细节距铜柱微凸点制备工艺 Pending CN105023854A (zh)

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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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
CN103887250B (zh) 用于导电性的电磁兼容晶片
US20130062764A1 (en) Semiconductor package with improved pillar bump process and structure
CN106030791A (zh) 具有金属桩互连的底部封装
DE102015113085A1 (de) Umverteilungsleitungen mit gestapelten Durchkontaktierungen
US20170162536A1 (en) Nanowires for pillar interconnects
DE102015106740A1 (de) Nicht-vertikale durchkontaktierung in einem package
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
TW201209976A (en) Semiconductor device and method for making same
CN105140213A (zh) 一种芯片封装结构及封装方法
US10163768B2 (en) Semiconductor structure and method of manufacturing the same
DE102013106271A1 (de) Verfahren zur Herstellung einer Chipkapselung, Verfahren zur Herstellung einer Wafer-Level-Kapselung, Chipkapselung und Wafer-Level-Kapselung
CN105140140B (zh) 一种晶圆级焊锡微凸点的制作方法
US20170317044A1 (en) Solder Bump for Ball Grid Array
CN105023854A (zh) 细节距铜柱微凸点制备工艺
CN210296353U (zh) 一种三维立体集成封装结构
CN101217124B (zh) 使用模板印刷高分子导电材料的低温倒装焊方法
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
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
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
US20050233587A1 (en) Method for making an anisotropic conductive film pointed conductive inserts
DE102015104878A1 (de) Wafer-Level-Bauteil und Methode mit Auslegungsstruktur

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