CN110047762A - 一种提高不规则铜柱高度均匀性的优化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种提高不规则铜柱高度均匀性的优化方法，涉及晶圆级封装技术领域，该方法在12寸铜柱凸块晶圆级封装技术中，针对开孔面积相差较大的铜柱凸块，采用印刷的方式控制铜柱凸块的总高度，弥补锡银电镀高度的不完全确定性，这样使最终的不均匀主要体现在铜柱上，而整体的凸块高度能够很好的控制在规定范围内，从而留到后端SMT时不会因为凸块高低问题而影响焊接上板，进而提高最终铜柱凸块高度的均匀性，以满足客户可以封装上板的需求。
Description
技术领域
本发明属于晶圆级封装技术领域，具体涉及一种提高不规则铜柱高度均匀性的优化方法。
背景技术
随着12寸晶圆在不断成为主流后，在后端晶圆级封装中，正常来说凸块的开孔大小最好一致，这样每个开孔的离子交换速度相差不大，就算两个不同的UBM大小,只要彼此间的直径在50%偏差内，通过调节电镀速率，亦能满足客户关于最终凸块高度均匀性的要求，但是目前并不是每一个凸块都为过去传统的圆形，有时为了适应后续PCB上的设计需求，需要长椭圆形的铜柱凸块，这样他的开孔面积极易变成是其他圆形开孔面积的两倍甚至更高，这时无法再通过调节电镀工艺的参数来降低离子在开孔中的交换速率，从而来进行提高凸块高度均匀性的可能，本发明在12寸铜柱凸块晶圆级封装技术中，针对开孔面积相差较大的铜柱凸块，采用印刷的方式控制最终铜柱凸块的总高度，以弥补锡银电镀高度的不完全确定性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种提高不规则铜柱高度均匀性的优化方法，采用印刷的方式控制铜柱凸块的总高度，以弥补锡银电镀高度的不完全确定性，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种提高不规则铜柱高度均匀性的优化方法，所述该优化方法包括以下步骤：
步骤a：先按照正常的电镀工艺参数调试，降低ASD速率；
步骤b：再取出12寸晶圆片，并去除12寸晶圆片表面的异物和脏污；
步骤c：然后在12寸晶圆片的表面电镀上铜柱，并在铜柱上电镀一层镍层；
步骤d：按照客户提供的要求的偏上限去设定工艺，待设定完成后通过蚀刻工序进行刻蚀；
步骤e：将步骤d刻蚀后的铜柱进行快速酸洗，并进入类似于植球工艺，进行锡银焊膏的印刷；
步骤f：印刷完成后，经过回流后，以得到高度均匀的铜柱凸块。
优选的，在12寸铜柱凸块晶圆级封装技术中，针对开孔面积相差较大的铜柱凸块，采用印刷的方式控制最终铜柱凸块的总高度，以弥补锡银电镀高度的不完全确定性。
优选的，所述步骤b中12寸晶圆片清洗主要包括以下工序：IPA清洗、QDR水洗、SRD甩干以及烘箱烘烤。
优选的，所述步骤c中镍层的厚度为2um。
优选的，所述步骤e中印刷采用的印刷网版的开孔要比铜柱凸块直径小于5-10um。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明针对开孔面积相差较大的铜柱凸块，采用印刷的方式控制铜柱凸块的总高度，弥补锡银电镀高度的不完全确定性，这样使最终的不均匀主要体现在铜柱上，而整体的凸块高度能够很好的控制在规定范围内，从而留到后端SMT时不会因为凸块高低问题而影响焊接上板，进而提高最终铜柱凸块高度的均匀性，以满足客户可以封装上板的需求。
附图说明
图1为现有凸块需求的分布图；
图2为现有铜柱的结构示意图；
图3为本发明铜柱镀完后的结构示意图；
图4为本发明在铜柱上印锡银焊膏的结构示意图；
图5为本发明印刷后，铜柱经过回流后的结构示意图；
图中：1-晶圆片；2-圆形铜柱凸块；3-长椭圆形铜柱凸块；4-锡银焊膏；5-镍层；6-印刷网版；7-刮板；8-铜柱凸块。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-图2所示，为现有技术中产品的分布及结构示意图。
如图1所示，晶圆片1上均匀分布有若干个圆形铜柱凸块2和长椭圆形铜柱凸块3，为便于图示及描述，图1中示例性的示出了七个圆形铜柱凸块2和四个长椭圆形铜柱凸块3，同时圆形铜柱凸块2和长椭圆形铜柱凸块3统称为铜柱凸块8，另外，图1中所示的现有长椭圆形铜柱凸块3的面积是圆形铜柱凸块2面积的两倍以上，使得无法通过调节电镀工艺的参数来降低在开孔中的交换速率，从而来进行提高凸块高度均匀性的可能。
如图2所示，现有技术中铜柱凸块8的核心为一层30-65um的铜柱，然后在其上面镀25-50um的锡银层，同时其制造方法包括以下步骤：
步骤一：取晶圆片1，并进行清洗；
步骤二：在晶圆片1表面电镀上铜柱，而后在铜柱上电镀一层镍层5；
步骤三：在镍层5表面再电镀上锡银焊膏4，以得到铜柱凸块8。
请参阅图3-图5所示，本发明提出一种提高不规则铜柱高度均匀性的优化方法，该优化方法包括以下步骤：
步骤a：先按照正常的电镀工艺参数调试，降低ASD速率；
步骤b：再取出12寸晶圆片1，并去除12寸晶圆片1表面的异物和脏污；
步骤c：然后在12寸晶圆片1的表面电镀上铜柱，并在铜柱上电镀一层镍层5；
步骤d：按照客户提供的要求的偏上限去设定工艺，待设定完成后通过蚀刻工序进行刻蚀；
步骤e：将步骤d刻蚀后的铜柱进行快速酸洗，并进入类似于植球工艺，进行锡银焊膏4的印刷，通过上述工艺能够实现将不均匀性主要体现在铜柱上，而整体的凸块高度能够很好的控制在规格内，从而在后端SMT时不会因为凸块高低问题而影响焊接上板；
步骤f：印刷完成后，经过回流后，以得到高度均匀的铜柱凸块8。
进一步的，如图4所示，在12寸铜柱凸块晶圆级封装技术中，针对开孔面积相差较大的铜柱凸块8，采用印刷的方式控制最终铜柱凸块8的总高度，以弥补现有技术中锡银电镀高度的不完全确定性。
具体地，步骤b中12寸晶圆片1清洗采用现有技术中晶圆片1常用清洗方法，其主要包括以下工序：IPA清洗、QDR水洗、SRD甩干以及烘箱烘烤。
值得说明的是，步骤c中镍层5的厚度为2um，能够防止铜易氧化不利于后续回流工艺的进行。
进一步的，步骤e中印刷采用刮板7沿印刷网版6上刮动锡银焊膏4，使锡银焊膏4通过印刷网版6上的开孔落在铜柱凸块8上的镍层5表面，其中印刷网版6的开孔要比铜柱凸块8的直径小于5-10um，能够防止锡银焊膏4的下溢。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (5)
1.一种提高不规则铜柱高度均匀性的优化方法，其特征在于：所述该优化方法包括以下步骤：
步骤a：先按照正常的电镀工艺参数调试，降低ASD速率；
步骤b：再取出12寸晶圆片，并去除12寸晶圆片表面的异物和脏污；
步骤c：然后在12寸晶圆片的表面电镀上铜柱，并在铜柱上电镀一层镍层；
步骤d：按照客户提供的要求的偏上限去设定工艺，待设定完成后通过蚀刻工序进行刻蚀；
步骤e：将步骤d刻蚀后的铜柱进行快速酸洗，并进入类似于植球工艺，进行锡银焊膏的印刷；
步骤f：印刷完成后，经过回流后，以得到高度均匀的铜柱凸块。
2.根据权利要求1所述的一种提高不规则铜柱高度均匀性的优化方法，其特征在于：在12寸铜柱凸块晶圆级封装技术中，针对开孔面积相差较大的铜柱凸块，采用印刷的方式控制最终铜柱凸块的总高度，以弥补锡银电镀高度的不完全确定性。
3.根据权利要求1所述的一种提高不规则铜柱高度均匀性的优化方法，其特征在于：所述步骤b中12寸晶圆片清洗主要包括以下工序：IPA清洗、QDR水洗、SRD甩干以及烘箱烘烤。
4.根据权利要求1所述的一种提高不规则铜柱高度均匀性的优化方法，其特征在于：所述步骤c中镍层的厚度为2um。
5.根据权利要求1所述的一种提高不规则铜柱高度均匀性的优化方法，其特征在于：所述步骤e中印刷采用的印刷网版的开孔要比铜柱凸块直径小于5-10um。
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