CN115036390B - 高宽比增大型焊点柱的制备方法、电子器件与红外探测器 - Google Patents
高宽比增大型焊点柱的制备方法、电子器件与红外探测器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115036390B CN115036390B CN202210434537.3A CN202210434537A CN115036390B CN 115036390 B CN115036390 B CN 115036390B CN 202210434537 A CN202210434537 A CN 202210434537A CN 115036390 B CN115036390 B CN 115036390B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- photoresist layer
- substrate
- metal
- welding spot
- solder joint
- 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.)
- Active
Links
- 238000003466 welding Methods 0.000 title claims abstract description 109
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 30
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 claims abstract description 170
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 139
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 139
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 122
- 230000037452 priming Effects 0.000 claims abstract description 23
- 238000009713 electroplating Methods 0.000 claims abstract description 18
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims abstract description 17
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 10
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 10
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 claims description 83
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 32
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 24
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 claims description 21
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 21
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 20
- 239000010408 film Substances 0.000 claims description 16
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims description 16
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 13
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 12
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 239000010931 gold Substances 0.000 claims description 12
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 11
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 10
- 238000007747 plating Methods 0.000 claims description 10
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 10
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims description 6
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 5
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 5
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 12
- 238000011161 development Methods 0.000 description 9
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 6
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 5
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 4
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 4
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 4
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 3
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005566 electron beam evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 230000000873 masking effect Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000004297 night vision Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 238000004611 spectroscopical analysis Methods 0.000 description 1
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D21/00—Processes for servicing or operating cells for electrolytic coating
- C25D21/12—Process control or regulation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D3/00—Electroplating: Baths therefor
- C25D3/02—Electroplating: Baths therefor from solutions
- C25D3/54—Electroplating: Baths therefor from solutions of metals not provided for in groups C25D3/04 - C25D3/50
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D7/00—Electroplating characterised by the article coated
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/02—Details
- H01L31/02002—Arrangements for conducting electric current to or from the device in operations
- H01L31/02005—Arrangements for conducting electric current to or from the device in operations for device characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/08—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors
- H01L31/09—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)
Abstract
本发明提供了一种焊点柱的制备方法,其包括如下步骤:在具有焊盘的基板上涂覆第一光刻胶层,对第一光刻胶层进行曝光显影,去除焊盘上方的第一光刻胶层,露出焊盘;在基板上沉积覆盖第一光刻胶层与焊盘的打底金属层;在基板上涂覆第二光刻胶层,第二光刻胶层的厚度比第一光刻胶层厚,对第二光刻胶层进行曝光显影,去除焊盘上方的部分第二光刻胶层;在焊盘上的打底金属层上电镀焊点金属;去除第一光刻胶层与第二光刻胶层,使第二光刻胶层上的焊点金属随第二光刻胶层脱落,焊盘上的焊点金属形成焊点柱。该制备方法通过各步骤的彼此搭配,实现了通过电镀的方式在焊盘表面制备焊点柱,能够有效减少金属源的消耗量。
Description
技术领域
本发明涉及微纳加工技术领域,特别是涉及一种焊点柱的制备方法、互连焊柱的形成方法、电子器件与红外探测器。
背景技术
红外光电探测器是把入射的红外辐射转变成电信号输出的器件,其在夜视、光通讯、大气和质量检验光谱学、导弹制导和红外遥感等方面都有重要应用。
应军事变革及商业发展的迫切需求,红外探测器经历了第一代机械扫描型红外探测器、第二代电子扫描型红外探测器的发展,已经进入第三代高性能、智能化、多波段型探测发展阶段,其主体由焦平面阵列和读出电路构成。像元数目的增加同时增加了焦平面和读出电路设计及互连的难度。传统金丝引线键合技术逐渐暴露出电路过长、互连电阻高、封装尺寸大及互连密度低的缺点。倒装互连技术不仅能满足当前要求,同时还具有成本低廉的优点,因而受到业界的广泛欢迎。
随着探测器阵列规模和成像分辨率的不断增加,像元中心间距也在不断缩小,倒装互连过程中焊点柱形变后会发生短路,为了尽可能避免这一问题,需要制备高宽比增大型的焊点柱,其中高宽比指的是焊点柱的轴向方向的高度与径向方向的宽度之比。存在一些制备高宽比增大型的焊点柱的传统技术,例如:首先在基板上蒸镀第一层焊点金属膜,之后直接涂覆光刻胶并进行曝光显影,蒸镀第二层焊点金属膜,该方法需要沉积两次焊点金属膜,尤其是沉积第二层焊点金属膜时会在光学胶上的无效区域沉积较厚的焊点金属膜,对焊点金属源的损耗较大。
发明内容
基于此,为了减少在制备高宽比较高的焊点柱时对金属源的损耗,有必要提供一种高宽比增大型焊点柱的制备方法。
一种高宽比增大型焊点柱的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
在具有焊盘的基板上涂覆第一光刻胶层,对所述第一光刻胶层进行曝光显影,去除所述焊盘上方的所述第一光刻胶层,露出所述焊盘;
在所述基板上沉积覆盖所述第一光刻胶层与所述焊盘的打底金属层;
在所述基板上涂覆第二光刻胶层,所述第二光刻胶层的厚度比所述第一光刻胶层厚,对所述第二光刻胶层进行曝光显影,去除所述焊盘上方的部分所述第二光刻胶层;
在所述焊盘上的所述打底金属层上电镀焊点金属;
去除所述第一光刻胶层与所述第二光刻胶层,使所述第二光刻胶层上的焊点金属随所述第二光刻胶层脱落,所述焊盘上的焊点金属形成所述焊点柱。
在其中一个实施例中,所述打底金属层包括钛、铝、镍、金和铟中的一种或多种。
在其中一个实施例中,在制备所述打底金属层时,在所述基板上依次蒸镀钛、铝、镍、金和铟五种金属薄膜。
在其中一个实施例中,在制备所述打底金属层时,控制钛薄膜的厚度为15nm~50nm。
在其中一个实施例中,控制铝薄膜的厚度为50nm~100nm。
在其中一个实施例中,控制镍薄膜的厚度为20nm~50nm。
在其中一个实施例中,控制金薄膜的厚度为60nm~100nm。
在其中一个实施例中,控制铟薄膜的厚度为100nm~200nm。
在其中一个实施例中,在电镀焊点金属的过程中,将所述基板置于用于含有焊点金属的离子的电镀液中,并将所述打底金属层接入电极,使焊点金属的离子在所述打底金属层上沉积形成焊点金属。
在其中一个实施例中,在电镀焊点金属的过程中,控制焊点金属的电镀电流密度为1.5A/dm2~3.5A/dm2。
在其中一个实施例中,所述焊点金属选自铟。
在其中一个实施例中,在去除所述第一光刻胶层与所述第二光刻胶层时,采用溶剂溶解所述第一光刻胶层与所述第二光刻胶层。
在其中一个实施例中,所述第一光刻胶层的材料选自正性光刻胶,所述第二光刻胶层的材料选自正性光刻胶。
进一步地,一种电子器件,其包括基板和焊点柱,所述焊点柱通过如上述任一实施例所述的焊点柱的制备方法形成于所述基板上,所述基板为电路板。
进一步地,一种互连焊柱的形成方法,其包括如下步骤:
按照如上述任一实施例所述的焊点柱的制备方法制备具有所述焊点柱的第一基板和第二基板;
将所述第一基板和所述第二基板置于还原性气氛范围中,加热使所述焊点柱表面熔化,并使所述焊点柱顶端收缩;
将所述第一基板固定在加热台上,将所述第二基板倒置于所述第一基板上方,并使所述第二基板上的所述焊点柱与所述第一基板上对应的所述焊点柱对齐,并将所述第二基板上的所述焊点柱与所述第一基板上对应的所述焊点柱的表面熔化连接。
再一方面,一种红外探测器,其包括第一基板、第二基板与位于所述探测器和所述读出电路板之间的互连焊柱,所述互连焊柱采用如上述任一实施例所述的互连焊柱的形成方法形成于所述第一基板和所述第二基板之间。
焊点柱的体积较小,传统技术中为了实现焊点柱的制备,通常都采用蒸镀或溅射的方法进行沉积,然而这种方式不仅会在焊盘上制备出较高的焊点柱,还会在其他无效部位上也沉积一层较厚的焊点金属,因而对于焊点金属的金属源损耗较多,成本较高,同时制备过程也较为复杂。
相对于传统技术,上述至少一个实施例中的焊点柱的制备方法具有如下有益效果:该焊点柱的制备方法通过各步骤的彼此搭配,实现了通过电镀的方式在焊盘表面制备焊点柱。在电镀过程中,由于提供电子的部位主要是焊盘上的打底金属层,所以焊点金属会优先在焊盘上方进行沉积,因而可以通过控制沉积的时间去控制焊点金属的沉积量。即使沉积过量时,也仅会有极少量的焊点金属会沉积在第二光刻胶层上方。在沉积结束之后,通过直接去除第一光刻胶和第二光刻胶即可使得第二光刻胶层上方的焊点金属剥落,不影响焊点柱本身的制备。因此上述制备方法能够有效减少金属源的消耗量。
附图说明
图1示出了一种焊点柱的制备方法的过程示意图;
图2示出了图1所用的掩模板的结构示意图;
图3示出了一种互连焊柱的制备方法的过程示意图;
其中,各附图标记及其含义如下:
100、基板;110、焊盘;120、第一光刻胶层;130、打底金属层;140、第二光刻胶层;150、焊点金属;151、焊点柱;210、第一基板;220、第二基板;300、互连焊柱。
具体实施方式
为了便于理解本发明,下面将对本发明进行更全面的描述。文中给出了本发明的较佳实施例。但是,本发明可以以许多不同的形式来实现,并不限于本文所描述的实施例。相反地,提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。本文所使用的“多”包括两个和多于两个的项目。本文所使用的“某数以上”应当理解为某数及大于某数的范围。
根据本发明的一个实施例,一种高宽比增大型焊点柱的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
在具有焊盘的基板上涂覆第一光刻胶层,对第一光刻胶层进行曝光显影,去除焊盘上方的第一光刻胶层,露出焊盘;
在基板上蒸镀覆盖第一光刻胶与焊盘的打底金属层;
在基板上涂覆第二光刻胶层,第二光刻胶层的厚度比第一光刻胶层厚,对第二光刻胶层进行曝光显影,去除焊盘上方的部分第二光刻胶层;
在基板上电镀焊点金属;
去除第一光刻胶层与第二光刻胶层,使第二光刻胶层上的焊点金属随第二光刻胶层脱落,焊盘上的焊点金属形成焊点柱。
焊点柱的体积较小,传统技术中为了实现焊点柱的制备,通常都采用蒸镀或溅射的方法进行沉积,然而这种方式不仅会在焊盘上制备出较高的焊点柱,还会在其他无效部位上也沉积一层较厚的焊点金属,因而对于焊点金属的金属源损耗较多,成本较高,同时制备过程也较为复杂。
为了减少在制备高宽比较高的焊点柱时对金属源的损耗,发明人想到了采用电镀的方式制备焊点柱。然而,与蒸镀等方式不同,采用电镀的方式制备焊点柱需要在不影响基板上其他部件的前提下形成电接触点。因此,为了实现通过电镀的方式在基板上制备焊点柱,上述制备方法先在基板上涂覆第一光刻胶层并进行曝光显影,以使得蒸镀的打底金属沉积于第一光刻胶层上,焊盘上的打底金属层与第一光刻胶层上的打底金属层相互连接,而后再通过涂覆较厚的第二光刻胶层并进行曝光显影,形成限制用于形成焊点柱的焊点柱槽,如此位于焊盘上的打底金属层能够作为供焊点金属离子沉积的部位,位于第一光刻胶层上的打底金属层起到导通电流、使各个打底金属层之间相互导通。
倒装互连技术中的焊点柱的材料是影响倒装互连效果的一个重要因素。在其中一个具体示例中,焊点金属可以选自铜、锡和铟中的一种或多种。较为优选地,焊点金属可以选自铟。金属铟比铅软,同时熔点仅有156.6℃,低温下延展性好,具有良好的机械和电气互连特性,互连成本低、易操作,特别适用于低温工作环境的要求。因而金属铟较为适用于倒装互连技术的要求。本文中也以金属铟作为焊点金属对制备方法进行阐述。
在该实施例的一个具体示例中,涂覆第一光刻胶层的方式可以是旋涂,以形成厚度较为均匀的第一光刻胶层。第一光刻胶层的主要作用是将后续制备的打底金属层与基板之间间隔开来,同时使得位于第一光刻胶层上的打底金属层可去除。倘若不设置第一光刻胶层,则后续位于第一光刻胶层上的打底金属层无法去除,就无法仅在焊盘上形成焊点柱。
在该实施例的一个具体示例中,在曝光显影之前,还包括对第一光刻胶层进行坚膜处理的步骤。坚膜处理能够使得第一光刻胶层的材料交联,提高第一光刻胶层的硬度和其与基板之间的粘附力,避免第一光刻胶层出现脱落或局部脱落,影响后续工艺。
可以理解,对第一光刻胶层进行曝光显影的时候,需要采用掩模板以使得第一光刻胶层上特定的区域接受光照,即曝光。正性光刻胶接受曝光的部位会在显影过程被溶解,而负性光刻胶未接受曝光的部位在显影过程被溶解。当该方法应用于电路板上时,焊盘通常呈独立的阵列状分布,则在该实施例的一个具体示例中,为了露出焊盘,第一光刻胶层选自正性光刻胶,此时所用的掩模板的开口也对应于焊盘呈独立的阵列状分布,便于掩模板的制备。
在该实施例的一个具体示例中,在显影之后,还包括使用去离子水清洗基板表面上残留的显影液的步骤。在清洗之后,还可以进一步烘干基板。
打底金属层需要同时沉积于第一光刻胶层上与焊盘上,且焊盘上的打底金属层连接于第一光刻胶层上的打底金属层,以使得打底金属层整体能够导通电流,便于后续电镀时电流的传输。在该实施例的一个具体示例中,制备打底金属层的方式可以选自蒸镀,以尽可能保证打底金属层整体能够导通电流。可以理解,通过控制蒸镀功率和时间能够较为精确地控制钛薄膜的厚度。
在该实施例的一个具体示例中,打底金属层包括钛、铝、镍、金和铟中的一种或多种。
打底金属层不仅需要起到在电镀时导通电流的作用,还需要起到粘接后续沉积的焊点金属的作用,为了提高打底金属层与焊点金属铟的粘接力,在其中一个具体示例中,在制备打底金属层时,基板上依次蒸镀钛、铝、镍、金和铟五种金属薄膜。
在该实施例的一个具体示例中,制备打底金属层时,控制钛薄膜的厚度为15nm~50nm。例如,钛薄膜的厚度为20nm、30nm、40nm、50nm,或上述厚度之间的范围。
在该实施例的一个具体示例中,控制铝薄膜的厚度为50nm~100nm。例如,铝薄膜的厚度为60nm、70nm、80nm、90nm,或上述厚度之间的范围。
在该实施例的一个具体示例中,控制镍薄膜的厚度为20nm~50nm。例如,镍薄膜的厚度为20nm、30nm、40nm、50nm,或上述厚度之间的范围。
在该实施例的一个具体示例中,控制金薄膜的厚度为60nm~100nm。例如,金薄膜的厚度为60nm、70nm、80nm、90nm,或上述厚度之间的范围。
在该实施例的一个具体示例中,控制铟薄膜的厚度为100nm~200nm。例如,铟薄膜的厚度为120nm、140nm、160nm、180nm,或上述厚度之间的范围。
在该实施例的一个具体示例中,涂覆第二光刻胶层的方式可以是旋涂,以形成厚度较为均匀的第二光刻胶层。第二光刻胶层的作用与第一光刻胶层有所不同,第二光刻胶层的作用主要是在曝光显影时形成用于供焊点金属沉积的焊点柱槽,因此为了形成高宽比较高的焊点柱,第二光刻胶层的厚度要厚于第一光刻胶层,且通常需要达到1μm以上的厚度。第二光刻胶层可以采用市售的能够形成较厚的光刻胶的产品进行制备,例如一些市售的光刻胶产品能够形成厚度高达50μm的光刻胶层。
在该实施例的一个具体示例中,为了便于掩模板的套用,第二光刻胶层的材料也选自正性光刻胶。例如,在对第一光刻胶层进行曝光时及对第二光刻胶层进行曝光时,使用相同的掩模板并将其置于相同的位置进行曝光,以确保两层光刻胶层之间的凹槽是对齐的。
在该实施例的一个具体示例中,在显影之后,还包括使用去离子水清洗基板表面上残留的显影液的步骤。在清洗之后,还可以进一步烘干基板。
可以理解,在电镀焊点金属时,可以将打底金属层接入电极,整个打底金属层均电连接于电极,由于第一光刻胶层上的打底金属层上还沉积有第二光刻胶层,因此此时待电镀的金属离子仅会在焊盘上的打底金属层上沉积。可以理解,操作人员可以通过控制沉积的时间以控制具体的沉积量,沉积的焊点金属可以不填满整个焊点柱槽或恰好填满焊点柱槽,此时第二光刻胶层上基本不存在多余的焊点金属。在实际操作中,沉积的焊点金属也可以高于焊点柱槽。即使沉积的焊点金属高于焊点柱槽,第二光刻胶层上也仅会存在少量的焊点金属,在去除第二光刻胶层时会自然脱落。因此总的来说,相比起蒸镀或溅射等方式制备焊点柱,该焊点柱的制备方法能够大量减少焊点金属源的损耗量。
在该实施例的一个具体示例中,在电镀焊点金属的过程中,将基板置于用于含有焊点金属的离子的电镀液中,并将打底金属层接入电极,使焊点金属的离子在打底金属层上沉积形成焊点金属。在具体操作过程中,可以将基板上位于边部或边角部的打底金属层接入电极(例如阴极),如此整个打底金属层都电连接于电极。
在其中一个具体示例中,为了使得焊点金属沉积得更为均匀,可以控制焊点金属的电镀电流密度为1.5A/dm2~3.5A/dm2。
在其中一个具体示例中,在去除第一光刻胶层与第二光刻胶层时,采用溶剂溶解第一光刻胶层与第二光刻胶层。可以理解,不同的光刻胶的材料所用的溶剂可能有所差异。其中一种适用于大多数市售光刻胶的溶剂是丙酮,当然也可以选取其它合适的去胶溶剂。可以理解,即使第二光刻胶层上方存在焊点金属遮蔽,第二光刻胶层的侧边也是露出的,因此直接将基板浸入溶剂中即可去除第一光刻胶层和第二光刻胶层。在去除第一光刻胶层和去除第二光刻胶层时,位于第一光刻胶层和第二光刻胶层之间的打底金属层会自然剥落,残留于第二光刻胶层表面的少量焊点金属也会自然剥落。
通过上述焊点柱的制备方法能够在具有焊盘的基板上完成焊点柱的制备。该焊点柱的制备方法可以应用于制备电子器件中,此时上述实施例的制备方法中的基板为芯片的基板或电路板。
进一步地,本发明的一个实施例还提供了一种互连焊柱的形成方法,其包括如下步骤:
按照如上述任一实施例的焊点柱的制备方法制备具有焊点柱的第一基板和第二基板;
将第一基板和第二基板置于还原性气氛范围中,加热使焊点柱表面熔化,并使焊点柱顶端收缩;
将第一基板固定在加热台上,将第二基板倒置于第一基板上方,并使第二基板上的焊点柱与第一基板上对应的焊点柱对齐,并将第二基板上的焊点柱与第一基板上对应的焊点柱的表面熔化连接。
其中,具体地,在将第二基板倒置时,可以通过夹具夹持第二基板实现。使第二基板上的焊点柱与第一基板上对应的焊点柱对齐可以通过光学系统实现。此时控制夹持第二基板的夹具缓慢下降直至第二基板上的焊点柱与第一基板上的焊点柱相互接触,并施加压力将两个基板上的焊点柱焊接在一起,即可形成互连焊柱。
再一方面,上述互连焊柱的形成方法可以应用于红外探测器中。该红外探测器包括第一基板、第二基板与位于探测器和读出电路板之间的互连焊柱,互连焊柱采用如上述任一实施例的互连焊柱的形成方法形成于第一基板和第二基板之间。具体地,第一基板可以是外接电路的电路板,第二基板可以是芯片的基板。
相对于传统技术,上述至少一个实施例中的焊点柱的制备方法具有如下有益效果:该焊点柱的制备方法通过各步骤的彼此搭配,实现了通过电镀的方式在焊盘表面制备焊点柱。在电镀过程中,由于提供电子的部位主要是焊盘上的打底金属层,所以焊点金属会优先在焊盘上方进行沉积,因而可以通过控制沉积的时间去控制焊点金属的沉积量。即使沉积过量时,也仅会有极少量的焊点金属会沉积在第二光刻胶层上方。在沉积结束之后,通过直接去除第一光刻胶和第二光刻胶即可使得第二光刻胶层上方的焊点金属剥落,不影响焊点柱本身的制备。因此上述制备方法能够有效减少金属源的消耗量。
进一步地,图1示出了更为具体的焊点柱的制备过程。参照图1所示,一种焊点柱的制备方法,其包括步骤S1.1~步骤S1.7。
步骤S1.1,在具有焊盘110的基板100上涂覆第一光刻胶层120。
具体地,可以通过旋涂的方式在基板100上旋涂第一光刻胶层120的材料。进一步地,在涂覆第一光刻胶层120之后,还根据光刻胶的特性将其置于70℃~90℃的环境下进行坚膜处理。
步骤S1.2,对第一光刻胶层120进行曝光显影,去除焊盘110上方的第一光刻胶层120,露出焊盘110。
其中,选用掩模板遮蔽部分第一光刻胶层120进行曝光,掩模板的具体形状可以如图2所示,图2的掩模板中的各孔洞对应于图1中基板100上焊盘110的位置。
在曝光之后使用显影液对第一光刻胶层120进行显影处理,并使用去离子水清洗干净显影液、烘干去离子水。
步骤S1.3,在基板100上沉积覆盖第一光刻胶层120与焊盘110的打底金属层130。
具体地,将基板100置于电子束蒸发设备中,依次蒸镀钛、铝、镍、金和铟五种金属薄膜。控制钛薄膜的厚度为15nm~50nm,控制铝薄膜的厚度为50nm~100nm,控制镍薄膜的厚度为20nm~50nm,控制金薄膜的厚度为60nm~100nm,控制铟薄膜的厚度为100nm~200nm。
步骤S1.4,在基板100上涂覆第二光刻胶层140,第二光刻胶层140的厚度比第一光刻胶层120厚。
具体地,可以通过旋涂的方式在基板100上旋涂第二光刻胶层140的材料。进一步地,在涂覆第二光刻胶层140之后,还根据光刻胶的特性将其置于70℃~90℃的环境下进行坚膜处理。
步骤S1.5,对第二光刻胶层140进行曝光显影,去除焊盘110上方的部分第二光刻胶层140,露出焊盘110。
其中,再次用如图2所示的掩模板遮蔽部分第二光刻胶层140进行曝光,此次曝光的位置与对第一光刻胶层120进行曝光时的位置相同。
在曝光之后使用显影液对第二光刻胶层140进行显影处理,并使用去离子水清洗干净显影液、烘干去离子水。
步骤S1.6,在焊盘110上的打底金属层130上电镀焊点金属150。
具体地,可以将基板100置于现有技术存在的电镀焊点金属150的电镀液中,例如商用铟电镀液,同时将打底金属层130的一角接入阴极,使得电镀液中的金属离子沉积于焊盘110上露出的打底金属层130上。在沉积过程中为了获得较均匀的焊点金属150,可以控制电流密度为1.5A/dm2~3.5A/dm2。
步骤S1.7,去除第一光刻胶层120与第二光刻胶层140,使第二光刻胶层140上的焊点金属150随第二光刻胶层140脱落,焊盘110上的焊点金属150形成焊点柱151。
其中,去除第一光刻胶层120与第二光刻胶层140的方式可以是采用溶剂溶解,溶剂可以选用丙酮。通过溶剂去除第一光刻胶层120与第二光刻胶层140之后,焊盘110上的焊点金属150自然留存并形成焊点柱151。
进一步地,图3还示出了更为具体的互连焊柱300的制备过程,其包括步骤S2.1~S2.2。
步骤S2.1,将第一基板210和第二基板220置于还原性气氛范围中,加热使焊点柱表面熔化,并使焊点柱顶端收缩。
其中,还原性气氛可以是仅包括还原性气体,也可以是同时包括还原性气体和惰性气体。如图3所示,图1中步骤S1.7的呈柱状的焊点柱在加热及重力作用下逐渐变形,其顶端收缩,并最终呈部分的椭球状。其中,在应用于红外探测器中时,第一基板210可以是外电路的电路板,第二基板220可以是芯片的基板。
步骤S2.2,将第一基板210固定在加热台上将第二基板220倒置于第一基板210上方,将第二基板220上的焊点柱与第一基板210上对应的焊点柱的表面熔化连接,形成互连焊柱300。
其中加热台主要用于加热使第一基板210的温度升高,并使得其上的焊点柱表面出现少许熔化,便于其与第二基板220上焊点柱的焊接。
通过步骤S2.1~步骤S2.2,可以实现两个基板上焊点柱的互连。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。
以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (12)
1.一种高宽比增大型焊点柱的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
在具有焊盘的基板上涂覆第一光刻胶层,对所述第一光刻胶层进行曝光显影,去除所述焊盘上方的所述第一光刻胶层,露出所述焊盘;
在所述基板上沉积覆盖所述第一光刻胶层与所述焊盘的打底金属层,所述焊盘上的所述打底金属层连接于所述第一光刻胶层上的所述打底金属层;
在所述打底金属层上涂覆第二光刻胶层,所述第二光刻胶层的厚度比所述第一光刻胶层厚,对所述第二光刻胶层进行曝光显影,去除所述焊盘上方的部分所述第二光刻胶层,保留位于所述第一光刻胶层上的第二光刻胶层;
在所述焊盘上的所述打底金属层上电镀焊点金属;
去除所述第一光刻胶层与所述第二光刻胶层,使所述第二光刻胶层上的焊点金属随所述第二光刻胶层脱落,所述焊盘上的焊点金属形成所述焊点柱。
2.根据权利要求1所述的高宽比增大型焊点柱的制备方法,其特征在于,所述打底金属层包括钛、铝、镍、金和铟中的一种或多种。
3.根据权利要求2所述的高宽比增大型焊点柱的制备方法,其特征在于,在制备所述打底金属层时,在所述基板上依次蒸镀钛、铝、镍、金和铟五种金属薄膜。
4.根据权利要求3所述的高宽比增大型焊点柱的制备方法,其特征在于,在制备所述打底金属层时,控制钛薄膜的厚度为15nm~50nm;和/或
控制铝薄膜的厚度为50nm~100nm;和/或
控制镍薄膜的厚度为20nm~50nm;和/或
控制金薄膜的厚度为60nm~100nm;和/或
控制铟薄膜的厚度为100nm~200nm。
5.根据权利要求1~4任一项所述的高宽比增大型焊点柱的制备方法,其特征在于,在电镀焊点金属的过程中,将所述基板置于用于含有焊点金属的离子的电镀液中,并将所述打底金属层接入电极,使焊点金属的离子在所述打底金属层上沉积形成焊点金属。
6.根据权利要求5所述的高宽比增大型焊点柱的制备方法,其特征在于,在电镀焊点金属的过程中,控制焊点金属的电镀电流密度为1.5A/dm2~3.5A/dm2。
7.根据权利要求1~4及6任一项所述的高宽比增大型焊点柱的制备方法,其特征在于,所述焊点金属选自铟。
8.根据权利要求1~4及6任一项所述的高宽比增大型焊点柱的制备方法,其特征在于,在去除所述第一光刻胶层与所述第二光刻胶层时,采用溶剂溶解所述第一光刻胶层与所述第二光刻胶层。
9.根据权利要求1~4及6任一项所述的高宽比增大型焊点柱的制备方法,其特征在于,所述第一光刻胶层的材料选自正性光刻胶,所述第二光刻胶层的材料选自正性光刻胶。
10.一种电子器件,其特征在于,包括基板和焊点柱,所述焊点柱通过如权利要求1~9任一项所述的高宽比增大型焊点柱的制备方法形成于所述基板上,所述基板为芯片的基板或电路板。
11.一种互连焊柱的形成方法,其特征在于,包括如下步骤:
按照如权利要求1~9任一项所述的焊点柱的制备方法制备具有所述焊点柱的第一基板和第二基板;
将所述第一基板和所述第二基板置于还原性气氛范围中,加热使所述焊点柱表面熔化,并使所述焊点柱顶端收缩;
将所述第一基板固定在加热台上,将所述第二基板倒置于所述第一基板上方,并使所述第二基板上的所述焊点柱与所述第一基板上对应的所述焊点柱对齐,并将所述第二基板上的所述焊点柱与所述第一基板上对应的所述焊点柱的表面熔化连接。
12.一种红外探测器,其特征在于,包括第一基板、第二基板与位于所述第一基板和所述第二基板之间的互连焊柱,所述互连焊柱采用如权利要求11所述的互连焊柱的形成方法形成于所述第一基板和所述第二基板之间。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202210434537.3A CN115036390B (zh) | 2022-04-24 | 2022-04-24 | 高宽比增大型焊点柱的制备方法、电子器件与红外探测器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202210434537.3A CN115036390B (zh) | 2022-04-24 | 2022-04-24 | 高宽比增大型焊点柱的制备方法、电子器件与红外探测器 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN115036390A CN115036390A (zh) | 2022-09-09 |
CN115036390B true CN115036390B (zh) | 2024-03-26 |
Family
ID=83119591
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202210434537.3A Active CN115036390B (zh) | 2022-04-24 | 2022-04-24 | 高宽比增大型焊点柱的制备方法、电子器件与红外探测器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN115036390B (zh) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN115939033A (zh) * | 2023-01-06 | 2023-04-07 | 之江实验室 | 金属凸点的制作方法与倒装芯片互连方法 |
CN116013852A (zh) * | 2023-01-31 | 2023-04-25 | 北京智创芯源科技有限公司 | 红外探测器阵列的互连铟柱的制备方法及红外探测器阵列 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111584672A (zh) * | 2020-04-23 | 2020-08-25 | 华中光电技术研究所(中国船舶重工集团公司第七一七研究所) | 一种红外焦平面探测器的铟柱及其制备方法 |
CN111739806A (zh) * | 2020-07-01 | 2020-10-02 | 中国科学院上海技术物理研究所 | 一种小中心距焦平面探测器的铟球阵列制造方法 |
CN112652540A (zh) * | 2020-07-01 | 2021-04-13 | 腾讯科技(深圳)有限公司 | 铟柱焊点的制备方法、芯片衬底及芯片 |
CN113314556A (zh) * | 2021-05-28 | 2021-08-27 | 北京智创芯源科技有限公司 | 一种焦平面探测器及其铟球阵列制备方法 |
CN114188234A (zh) * | 2021-10-25 | 2022-03-15 | 西安空间无线电技术研究所 | 一种ccga封装器件快速植柱方法 |
CN114300604A (zh) * | 2021-12-27 | 2022-04-08 | 中国电子科技集团公司第五十五研究所 | 一种高分辨率Micro-LED微显示器件的高容差铟柱及其制备方法 |
-
2022
- 2022-04-24 CN CN202210434537.3A patent/CN115036390B/zh active Active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111584672A (zh) * | 2020-04-23 | 2020-08-25 | 华中光电技术研究所(中国船舶重工集团公司第七一七研究所) | 一种红外焦平面探测器的铟柱及其制备方法 |
CN111739806A (zh) * | 2020-07-01 | 2020-10-02 | 中国科学院上海技术物理研究所 | 一种小中心距焦平面探测器的铟球阵列制造方法 |
CN112652540A (zh) * | 2020-07-01 | 2021-04-13 | 腾讯科技(深圳)有限公司 | 铟柱焊点的制备方法、芯片衬底及芯片 |
CN113314556A (zh) * | 2021-05-28 | 2021-08-27 | 北京智创芯源科技有限公司 | 一种焦平面探测器及其铟球阵列制备方法 |
CN114188234A (zh) * | 2021-10-25 | 2022-03-15 | 西安空间无线电技术研究所 | 一种ccga封装器件快速植柱方法 |
CN114300604A (zh) * | 2021-12-27 | 2022-04-08 | 中国电子科技集团公司第五十五研究所 | 一种高分辨率Micro-LED微显示器件的高容差铟柱及其制备方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN115036390A (zh) | 2022-09-09 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN115036390B (zh) | 高宽比增大型焊点柱的制备方法、电子器件与红外探测器 | |
US20080185039A1 (en) | Conductor fabrication for optical element | |
US7888760B2 (en) | Solid state imaging device and method for manufacturing same, and solid state imaging module | |
US7338891B2 (en) | Semiconductor chip, mounting structure thereof, and methods for forming a semiconductor chip and printed circuit board for the mounting structure thereof | |
US7501311B2 (en) | Fabrication method of a wafer structure | |
CN1189939C (zh) | 半导体器件及其制造方法 | |
EP0591862B1 (en) | A semiconductor device, an image sensor device, and methods for producing the same | |
US20090039496A1 (en) | Method for fabricating a semiconductor and semiconductor package | |
US8269354B2 (en) | Semiconductor package substrate structure and manufacturing method thereof | |
CN111584672B (zh) | 一种红外焦平面探测器的铟柱及其制备方法 | |
JP3503739B2 (ja) | 半導体デバイスの製造方法 | |
US8956473B2 (en) | Method for manufacturing Ni/In/Sn/Cu multilayer structure | |
CN112687556B (zh) | 在基板表面集成bga焊盘的阻焊制备方法及结构 | |
US10103107B1 (en) | Semiconductor device and method for manufacturing the same | |
JP6501752B2 (ja) | 相互接続部材をプレコーティングすることを含むフリップチップ組立方法 | |
CN111668125B (zh) | 一种晶圆锡球印刷工艺 | |
CN100576579C (zh) | 一种制备铟柱的方法 | |
KR102570206B1 (ko) | 다열형 반도체 장치용 배선 부재 및 그 제조 방법 | |
US10483232B2 (en) | Method for fabricating bump structures on chips with panel type process | |
WO2008097805A2 (en) | Conductor fabrication for optical element | |
JP2016181555A (ja) | バンプ構造とバンプ接合構造およびバンプ製造方法 | |
CN1103119C (zh) | 用于单掩膜c4焊料凸点制造的方法 | |
US20200029433A1 (en) | Substrate structure and manufacturing method thereof | |
TWI282611B (en) | Methods of manufacturing chip array resistor | |
CN117858528A (zh) | X射线面阵探测器的制作方法、及x射线面阵探测器 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |