CN106783756B - 一种带金属凸点的陶瓷载片及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及激光器技术领域，提供了一种带金属凸点的陶瓷载片及其制作方法。其中所述陶瓷载片包括陶瓷片、介质膜、导电金属层、引线‑焊线金属层和金属凸点，所述金属凸点位于所述引线‑焊线金属层上，所述引线‑焊线金属层位于所述导电金属层上，所述介质膜位于所述导电金属层和陶瓷片之间；其中，所述导电金属层位于所述介质膜上的第一指定区域；其中，所述引线‑焊线金属层位于所述导电金属层上的第二指定区域。本发明实施例由于在进行最终导电金属层腐蚀前，将金属凸点和引线‑焊线金属进行了光刻胶的保护，从而避免了现有技术中可能带来的腐蚀过程中的过腐蚀问题。

Description

一种带金属凸点的陶瓷载片及其制作方法

【技术领域】

本发明涉及激光器技术领域，特别是涉及一种带金属凸点的陶瓷载片及其制作方法。

【背景技术】

在高速光通信技术中，通常需要具有高接收速率的高速探测器接收光信号。高速探测器需要足够低的寄生电容，而且，高速探测器常常采用背面探光方式，因此，高速探测器需要与具有金属凸点的陶瓷载片进行倒装贴片。金属凸点主要起到连接，同时与陶瓷片共同起到散热等作用。通常，金属凸点材料通过多层金属层与陶瓷载片上的介质层实现连接。多层金属层称之为UBM(Under BumpMetalization)层。UBM层主要起粘附、扩散阻挡和浸润作用，通常采用钛(Ti)、镍(Ni)、铂(Pt)、钛钨(Ti-W)等。现有技术中金属凸点的制作工艺通常如下：(1)通过光刻工艺在介质层2上开出窗口3，其它表面保留有光刻胶4，如图1所示为单一金属凸点加工过程剖视图；(2)采用电子束蒸发或溅射工艺淀积UBM层5，如图2所示为单一金属凸点加工过程剖视图，如图3所示是从整个被加工陶瓷片层面出发在沉积了所示UBM层5后，整个陶瓷片的俯视效果图；(3)光刻工艺在UBM层5上开出窗口6，如图4所示为单一金属凸点加工过程剖视图；(4)采用电镀工艺镀出金属凸点7，其中UBM层起到导引电镀电流的作用，如图5所示为单一金属凸点加工过程剖视图；(5)去除第3步工艺中的光刻胶，分别采用不同的腐蚀液去除UBM层中多余的，去除第一步工艺中的光刻胶，如图6所示是从整个被加工陶瓷片层面出发完成步骤5后整个陶瓷片的俯视效果图。工艺中存在如下工艺隐患：如腐蚀去除UBM层，特别是当浸润层和金属凸点的金属在相应腐蚀液中的被腐蚀度相近时，腐蚀掉浸润层的同时容易腐蚀凸点，而且不容易控制。由于UBM层具有一定的厚度，在蒸发UBM层时，容易造成步骤1中光刻胶4出现脱胶、鼓泡的问题，影响成品率。

【发明内容】

本发明要解决的技术问题之一是如何解决现有技术中出现的腐蚀UBM层时会额外造成金属凸点的腐蚀。

本发明进一步要解决的技术问题是改善电镀过程中，因为发热造成的光刻胶起泡、脱胶的问题。

本发明采用如下技术方案：

第一方面，本发明实施例提供了一种带金属凸点的陶瓷载片的制作方法，陶瓷片表面生长有介质膜，包括：

在所述介质膜上蒸发或者溅射导电金属层；

在所述导电金属层上涂敷第一光刻胶层，在所述第一光刻胶层中光刻出第一窗口；

在所述第一窗口内蒸发或者溅射引线-焊线金属层，并去除所述第一光刻胶层；

在所述引线-焊线金属层和导电金属层上涂敷第二光刻胶层，在所述第二光刻胶层中位于所述引线-焊线金属层之上光刻出第二窗口；

所述导电金属层连接电镀液的阴极，在电镀液中阳极配合下，在所述第二窗口中电镀金属凸点；

去除所述第二光刻胶层，涂敷第三光刻胶层，其中，所述第三光刻胶层覆盖所述导电金属层、引线-焊线金属层和金属凸点；

在所述第三光刻胶层上光刻出用于腐蚀导电金属层的图形，以便于腐蚀后形成各陶瓷载片的导电金属层；

在完成导电金属层的腐蚀后，去除所述第三光刻胶层，并切割得到陶瓷载片。

可选的，所述导电金属层具体为铬-金或者钛-金。

可选的，所述导电金属层中的铬厚度为500-800埃，金层的厚度为500-1000埃；或者钛厚度为500-800埃，金层的厚度为500-1000埃。

可选的，所述导电金属层的腐蚀，具体包括：

分别采用溶铬液和溶金液腐蚀掉导电金属层中的各层金属；或者，

分别采用溶钛液和溶金液腐蚀掉导电金属层中的各层金属。

可选的，所述引线-焊线金属层为钛-铂-金。

可选的，所述介质膜为氧化硅；氮化硅；或者，氧化硅和氮化硅的复合膜。

可选的，所述第二光刻胶层的厚度为3～25um。

第二方面，本发明实施例还提供了一种带金属凸点的陶瓷载片，所述陶瓷载片包括陶瓷片、介质膜、导电金属层、引线-焊线金属层和金属凸点，

所述金属凸点位于所述引线-焊线金属层上，所述引线-焊线金属层位于所述导电金属层上，所述介质膜位于所述导电金属层和陶瓷片之间；

其中，所述导电金属层位于所述介质膜上的第一指定区域；

其中，所述引线-焊线金属层位于所述导电金属层上的第二指定区域。

可选的，所述导电金属层具体为铬-金或者钛-金。

可选的，所述导电金属层中的铬厚度为500-800埃，金层的厚度为500-1000埃；或者钛厚度为500-800埃，金层的厚度为500-1000埃。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明实施例通过将现有技术中的UBM层拆分成导电金属层和引线-焊线金属层来实现，由于导电金属层和引线-焊线金属层各自蒸发或者溅射过程中进行了两轮光刻胶的操作，改善了现有技术中在蒸发UBM层时，容易造成背景技术步骤1中光刻胶4出现脱胶、鼓泡的问题。另一方面，由于在进行最终导电金属层腐蚀前，将金属凸点和引线-焊线金属进行了光刻胶的保护，从而避免了现有技术中可能带来的腐蚀过程中的过腐蚀问题。

【附图说明】

图1是现有技术中的带金属凸点的陶瓷载片加工过程中截面图；

图2是现有技术中的带金属凸点的陶瓷载片加工过程中截面图；

图3是现有技术中的带金属凸点的陶瓷片加工过程中俯视图；

图4是现有技术中的带金属凸点的陶瓷载片加工过程中截面图；

图5是现有技术中的带金属凸点的陶瓷载片加工过程中截面图；

图6是现有技术中的带金属凸点的陶瓷片加工过程中俯视图；

图7是本发明实施例提供的一种带金属凸点的陶瓷载片制作流程图；

图8是本发明实施例提供的一种带金属凸点的陶瓷载片加工过程中截面图；

图9是本发明实施例提供的一种带金属凸点的陶瓷载片加工过程中截面图；

图10是本发明实施例提供的一种带金属凸点的陶瓷载片加工过程中截面图；

图11是本发明实施例提供的一种带金属凸点的陶瓷载片加工过程中截面图；

图12是本发明实施例提供的一种带金属凸点的陶瓷载片加工过程中截面图；

图13是本发明实施例提供的一种带金属凸点的陶瓷载片加工过程中截面图；

图14是本发明实施例提供的一种带金属凸点的陶瓷载片加工完成截面图。

【具体实施方式】

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明的描述中，术语“内”、“外”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不应当理解为对本发明的限制。

此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

实施例1:

本发明实施例1提供了一种带金属凸点的陶瓷载片的制作方法，陶瓷片表面21生长有介质膜22，所述介质膜为氧化硅；氮化硅；或者，氧化硅和氮化硅的复合膜。如图8所示，包括：

在步骤201中，在所述介质膜22上蒸发或者溅射导电金属层23。

其中，蒸发导电金属层23主要是采用电子束蒸发的方式完成，除了上述电子束加热方式以外还可以采用电阻加热方式或者高频感应加热方式。

其中，溅射导电金属层23主要是采用射频(RadioFrequency，简写为：RF)溅射、磁控溅射或者离子化的金属等离子体(Ionized Metal Plasma，简写为：IMP)溅射完成。

所示导电金属层23具体为铬-金或者钛-金，在不同的实现环境中所述铬-金的取值区间分别设定为铬层的厚度为500-800埃，金层的厚度为500-1000埃；所述钛-金的取值区间分别设定为铬层的厚度为500-800埃，金层的厚度为500-1000埃。在取值时，若考虑导电性则适当的提高金的厚度；钛层或铬层在这里作为粘附层，一般不宜太厚，否则后面腐蚀的时候，会出现钻蚀现象；若太薄，则会出现金属层粘附力不够容易脱落。

在步骤202中，在所述导电金属层23上涂敷第一光刻胶层31，在所述第一光刻胶层31中光刻出第一窗口41。如图8所示，以陶瓷载片为单位的截面示意图。

在步骤203中，在所述第一窗口41内蒸发或者溅射引线-焊线金属层24，并去除所述第一光刻胶层31。如图9所示，以陶瓷载片为单位的截面示意图。

对于钎料金属凸点，常选用的引线-焊线金属层24为Ti-W/Cu，Ti-W/Au/Cu，Cr/Cr-Cu/Cu，Al/Ni-V/Cu，Ti/Cu，Ti-w/Cu/化学镀Ni，Ti/Ni/Au和化学镀Ni/Au等。对于Au金属凸点，常选用的UBM为Cr/Ni/Au，Ti/Ni/Au，Ti/Pt/Au和Ti-W/Au等。

在本发明实施例中，提出了一种优选的引线-焊线金属层24实现方式，具体的所述引线-焊线金属层24为钛-铂-金。

引线-焊线金属层24中的钛层作为粘附层，与导电金属层23中的金层的粘附性好，与导电金属层23中的金层间接触电阻小，并且热膨胀系数接近。这里用的是金作为导电层，电流在流动的时候，有趋肤效应，只会走表面，所以不会引入阻值的问题，金属导热系数都很好，不会有很大的散热问题。

引线-焊线金属层24中的铂层作为扩散阻挡层，能有效阻止金属凸点材料与导电金属层23中的金层的相互扩散，避免金属凸点材料在高温情况下进入导电金属层23中的金层，形成不利的金属间化合物。因为后面焊接时候会有接近300摄氏度，这时候金原子很活泼，只有铂才能满足既薄，又能阻挡住金原子。

引线-焊线金属层24中的金层作为浸润层，一方面能和金属凸点材料具有良好浸润，可焊性好，且不会形成不利于焊接的金属间化合物，另一方面还能保护粘附层和阻挡层金属不被氧化和沾污。在实施例中，金属凸点材料优选的为金。

在步骤204中，在所述引线-焊线金属层24和导电金属层23上涂敷第二光刻胶层32，在所述第二光刻胶层32中位于所述引线-焊线金属层24之上光刻出第二窗口42。

如图10所示，以陶瓷载片为单位的，在完成步骤204之后的截面示意图。所述第二光刻胶层32的厚度为3～25um。

在步骤205中，所述导电金属层23连接电镀液的阴极，在电镀液中阳极配合下，在所述第二窗口42中电镀金属凸点25。

其中，电镀液中包含有相应待电镀的金属离子。如图11所示，以陶瓷载片为单位的，在完成步骤205之后的截面示意图。

在步骤206中，去除所述第二光刻胶层32，涂敷第三光刻胶层33，其中，所述第三光刻胶层33覆盖所述导电金属层23、引线-焊线金属层24和金属凸点25。

如图12所示，截取陶瓷片中两个并列的陶瓷载片为观察对象，在完成步骤206的后的界面示意图。

在步骤207中，在所述第三光刻胶层33上光刻出用于腐蚀导电金属层23的图形43，以便于腐蚀后形成各陶瓷载片的导电金属层23。

如图13所示，光刻掉的第三光刻胶层33后，得到的图形43能够使得腐蚀液直接接触导电金属层23。

在步骤208中，在完成导电金属层23的腐蚀后，去除所述第三光刻胶层33，并切割得到陶瓷载片。

本发明实施例通过将现有技术中的UBM层拆分成导电金属层和引线-焊线金属层来实现，由于导电金属层和引线-焊线金属层各自蒸发或者溅射过程中进行了两轮光刻胶的操作，改善了现有技术中在蒸发UBM层时，容易造成背景技术步骤1中光刻胶4出现脱胶、鼓泡的问题。另一方面，由于在进行最终导电金属层腐蚀前，将金属凸点和引线-焊线金属进行了光刻胶的保护，从而避免了现有技术中可能带来的腐蚀过程中的过腐蚀问题。

结合本发明实施例，在步骤208中完成导电金属层23的腐蚀，对于由不同金属构成的导电金属层23，采用的腐蚀剂和腐蚀顺序也相应的不同，具体的在所述导电金属层23是由铬-金时，则所述导电金属层的腐蚀具体执行为：分别采用溶铬液和溶金液腐蚀掉导电金属层23中的各层金属。

在所述导电金属层23是由钛-金时，则所述导电金属层的腐蚀具体执行为：分别采用溶钛液和溶金液腐蚀掉导电金属层23中的各层金属。

实施例2:

在本发明在实施例1所提出的带金属凸点的陶瓷载片的制作方法基础上，基于具体的加工生产实例，给予相应参数和操作方式中的一种组合的可能。本发明实施例所制作的陶瓷载片适用于光电探测器芯片倒装工艺，尤其是化合物半导体光电探测器，参考图8-13，具体包括以下执行步骤。

在步骤301中，通过等离子增强化学气相沉积(Plasma Enhanced Chemical VaporDeposition，简写为：PECVD)在陶瓷片21表面生长介质膜22，例如：氧化硅或氮化硅，厚度4000埃。

在步骤302中，通过电子束蒸发在介质膜22上蒸发导电金属层23，例如：铬/金，其厚度为700埃/800埃，其中，导电金属层3在后续的电镀中起到导电作用。

在步骤303中，通过光刻工艺在导电金属层23上开出窗口41，采用电子束溅射金属层，例如：依次电子束溅射钛、铂和金；然后通过剥离工艺生成引线、焊线金属层24；其中，钛、铂和金的厚度依次为：700埃/600埃/8000埃。

在步骤304中，采用厚光刻胶32，例如：厚度18微米，通过光刻在引线、焊线金属层24上开出用于电镀的窗口42。

在步骤305中，采用电镀工艺在步骤304中的窗口42中电镀需要的金属凸点25，例如：金或锡，金属凸点25厚度根据需求确定，导电金属层23在电镀中起到导电作用。

在步骤306中，去除厚光刻胶32。

在步骤307中，采用厚度大于金属凸点高度的光刻胶33，通过光刻形成保护引线、焊线金属层4和金属凸点6的保护光刻胶33，如图13所示。

在步骤308中，分别采用溶金液和溶铬液腐蚀掉导电金属层23中的各层金属。

在步骤309中，去除步骤307中的保护光刻胶33。

在步骤310中，将陶瓷片切割成一定尺寸的带金属凸点的陶瓷载片，如图14所示。

本发明实施例通过将现有技术中的UBM层拆分成导电金属层和引线-焊线金属层来实现，由于导电金属层和引线-焊线金属层各自蒸发或者溅射过程中进行了两轮光刻胶的操作，改善了现有技术中在蒸发UBM层时，容易造成背景技术步骤1中光刻胶4出现脱胶、鼓泡的问题。另一方面，由于在进行最终导电金属层腐蚀前，将金属凸点和引线-焊线金属进行了光刻胶的保护，从而避免了现有技术中可能带来的腐蚀过程中的过腐蚀问题。

实施例3:

本发明实施例还提供了一种带金属凸点的陶瓷载片，如图14所示，所述陶瓷载片包括陶瓷片21、介质膜22、导电金属层23、引线-焊线金属层24和金属凸点25，

所述金属凸点25位于所述引线-焊线金属层24上，所述引线-焊线金属层24位于所述导电金属层23上，所述介质膜位于所述导电金属层23和陶瓷片之间；

其中，所述导电金属层23位于所述介质膜上的第一指定区域51；

其中，所述引线-焊线金属层24位于所述导电金属层23上的第二指定区域52。

结合本发明实施例，存在一种可选的实现方案，所述导电金属层23具体为铬-金或者钛-金。

本发明实施例所提出的带金属凸点的陶瓷载片是通过实施例1所述带金属凸点的陶瓷载片制造方法加工生产得到。相比较现有的陶瓷载片，通过所述第二指定区域设计，节约了引线-焊线金属层的金属材料，避免了现有技术中的、由于在加工过程中与所述导电金属层以具有相同覆盖面的形式生成，所造成的后续腐蚀过程中金属材料的浪费。

结合本发明实施例，存在一种可选的实现方案，所述导电金属层23的厚度为1-2um。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种带金属凸点的陶瓷载片的制作方法，陶瓷片表面生长有介质膜，其特征在于，包括：

在所述介质膜上蒸发或者溅射导电金属层；

在所述导电金属层上涂敷第一光刻胶层，在所述第一光刻胶层中光刻出第一窗口；

在所述第一窗口内蒸发或者溅射引线-焊线金属层，并去除所述第一光刻胶层；

在所述引线-焊线金属层和导电金属层上涂敷第二光刻胶层，在所述第二光刻胶层中位于所述引线-焊线金属层之上光刻出第二窗口；

所述导电金属层连接电镀液的阴极，在电镀液中阳极配合下，在所述第二窗口中电镀金属凸点；

去除所述第二光刻胶层，涂敷第三光刻胶层，其中，所述第三光刻胶层覆盖所述导电金属层、引线-焊线金属层和金属凸点；

在所述第三光刻胶层上光刻出用于腐蚀导电金属层的图形，以便于腐蚀后形成各陶瓷载片的导电金属层；

在完成导电金属层的腐蚀后，去除所述第三光刻胶层，并切割得到陶瓷载片。

2.根据权利要求1所述的陶瓷载片的制作方法，其特征在于，所述导电金属层具体为铬-金或者钛-金。

3.根据权利要求2所述的陶瓷载片的制作方法，其特征在于，所述导电金属层中的铬厚度为500-800埃，金层的厚度为500-1000埃；或者钛厚度为500-800埃，金层的厚度为500-1000埃。

4.根据权利要求2所述的陶瓷载片的制作方法，其特征在于，所述导电金属层的腐蚀，具体包括：

分别采用溶铬液和溶金液腐蚀掉导电金属层中的各层金属；或者，

分别采用溶钛液和溶金液腐蚀掉导电金属层中的各层金属。

5.根据权利要求1所述的陶瓷载片的制作方法，其特征在于，所述引线-焊线金属层为钛-铂-金。

6.根据权利要求1-5任一所述的陶瓷载片的制作方法，其特征在于，所述介质膜为氧化硅；氮化硅；或者，氧化硅和氮化硅的复合膜。

7.根据权利要求1-5任一所述的陶瓷载片的制作方法，其特征在于，所述第二光刻胶层的厚度为3～25um。

8.一种带金属凸点的陶瓷载片，其特征在于，通过权利要求1所述带金属凸点的陶瓷载片制造方法加工生产得到，所述陶瓷载片包括陶瓷片、介质膜、导电金属层、引线-焊线金属层和金属凸点，

所述金属凸点位于所述引线-焊线金属层上，所述引线-焊线金属层位于所述导电金属层上，所述介质膜位于所述导电金属层和陶瓷片之间；

其中，所述导电金属层位于所述介质膜上的第一指定区域；

其中，所述引线-焊线金属层位于所述导电金属层上的第二指定区域。

9.根据权利要求8所述的陶瓷载片，其特征在于，所述导电金属层具体为铬-金或者钛-金。

10.根据权利要求9所述的陶瓷载片，其特征在于，所述导电金属层中的铬厚度为500-800埃，金层的厚度为500-1000埃；或者钛厚度为500-800埃，金层的厚度为500-1000埃。