專利名稱：倒裝芯片金凸點(diǎn)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體封裝領(lǐng)域，尤其涉及一種倒裝芯片金凸點(diǎn)的制作方法。
背景技術(shù)：
近年來，平面顯示器和便攜式電子產(chǎn)品這兩個(gè)產(chǎn)業(yè)得到快速發(fā)展。手機(jī)、電子字典、數(shù)碼相機(jī)等電子產(chǎn)品，由于小巧玲玲、多功能和使用方便，已經(jīng)成為現(xiàn)代人日常生活中不可缺少的產(chǎn)品。大型平面顯示器具有輕、薄、無輻射和高解析度的優(yōu)點(diǎn)，已正在逐步取代傳統(tǒng)的電視和監(jiān)視器。無論是小的手機(jī)顯示屏還是大的液晶監(jiān)視器，都需要驅(qū)動(dòng)器芯片。LCD驅(qū)動(dòng)器的特點(diǎn)是芯片面積小、但是I/O端數(shù)量多，顯然用傳統(tǒng)的IC封裝技術(shù)無法滿足便攜式電子產(chǎn)品對(duì)元器件短小輕薄的要求，一種新的技術(shù)是采用在硅芯片的壓焊片上制作金凸點(diǎn)作為引出端，然后直接倒裝焊在液晶顯示屏上。因此，金凸點(diǎn)的制作成為了關(guān)鍵?，F(xiàn)有的金凸點(diǎn)制作方法有電鍍法和釘頭法等。電鍍法制作金凸點(diǎn)的工藝方法如下:普通IC制造工藝的最后一步工序是光刻鈍化層，露出鋁電極。在硅圓片上電鍍法制作金凸點(diǎn)就是在刻完鈍化層后進(jìn)行。在電鍍法中，濺射UBM之后，在焊盤上涂覆光刻膠以形成凸點(diǎn)圖案。電鍍厚金層后，去除光刻膠，刻蝕UBM，獲得金凸點(diǎn)。電鍍法制作金凸點(diǎn)具有凸點(diǎn)尺寸可調(diào)節(jié)以及可實(shí)現(xiàn)晶圓級(jí)封裝等優(yōu)點(diǎn)，但是其關(guān)鍵工藝包括濺射UBM、厚膠光刻和厚金電鍍等，存在工藝復(fù)雜工序多、工藝質(zhì)量難以控制，生產(chǎn)成本高等缺點(diǎn)。釘頭Au凸點(diǎn)的制作過程如下:先用電火花在金絲端成球，然后在加熱、加壓和超聲作用下，Au球焊接到芯片Al電極上；接著焊機(jī)絲夾提起，并且稍稍水平移動(dòng)，再對(duì)Au球上方的Au絲加熱并施加壓力，最后絲夾提起拉斷金絲，完成了一個(gè)釘頭凸點(diǎn)的制作過程。釘頭Au凸點(diǎn)制作技術(shù)無需掩模，省去了專門的工具成本，凸點(diǎn)下不需要金屬化，可以實(shí)現(xiàn)細(xì)間距連接，但是要嚴(yán)格控制超聲功率、超聲時(shí)間和焊接壓力等工藝參數(shù)，才能獲得良好的機(jī)械性能、金凸點(diǎn)形態(tài)以及電接觸特性。另外，對(duì)GaAs材料等比較脆的材料，焊盤的附著力小，難以獲得好的釘頭凸點(diǎn)。而且釘頭Au凸點(diǎn)的制作方法不能滿足多端子的大批量生產(chǎn)需要，而且很難保證凸點(diǎn)的形態(tài)均勻性和電接觸性能一致性。

發(fā)明內(nèi)容
基于上述問題，本發(fā)明所要解決的問題在于提供一種倒裝芯片金凸點(diǎn)的制作方法。一種倒裝LED芯片凸點(diǎn)的制備方法，包括如下步驟:S1、采用絲網(wǎng)印刷的方法將高粘度的助焊劑印刷在電極UBM鍍層上；S2、采用植球器，選擇一塊兒相匹配的模板，將金球放置在焊接鍍層上，并保證金球粘附在芯片電極UBM層上；S3、采用激光重熔金球，選擇合適的照射時(shí)間和功率，獲得符合形態(tài)要求和電學(xué)、機(jī)械性能要求的金凸點(diǎn)；S4、完成芯片金凸點(diǎn)制作后，可以采用超聲壓接的方式也可以采用銀膠粘結(jié)的方式倒裝在基板上，后者便于修復(fù)。S5、所述發(fā)明根據(jù)助劑的不同，在回流焊接后如果有有機(jī)物殘留，可以添加清洗工藝，通常采用工業(yè)酒精、丙酮或者去離子水進(jìn)行清洗。所述倒裝LED芯片金凸點(diǎn)的制備方法，步驟SI中:所述助焊劑是高粘度的助焊劑，起到粘結(jié)和助焊作用，應(yīng)保證印刷后助焊劑圖形清晰、不漫流。所述助焊劑是通過點(diǎn)膠機(jī)的方式將助焊劑制作在金屬層表面的。所述助焊劑是通過印刷方式將助焊劑制備在金屬層表面的。所述金屬層為鋁電極上鍍金層。所述倒裝芯片金凸點(diǎn)的制備方法，步驟S2中，所述凸點(diǎn)間距為幾十納米到幾個(gè)微米，不存在橋接問題。所述倒裝芯片金凸點(diǎn)的制備方法，步驟S3中，采用單束激光或者多束激光照射金球，選擇合適的照射時(shí)間(2-5秒鐘)，照射功率以金球充分熔化為好，不能過高也不能過低。所述倒裝芯片金凸點(diǎn)的制備方法，步驟S4中，所述焊接技術(shù)包括加熱、加壓超聲焊接或銀膠粘接。所述倒裝芯片金凸點(diǎn)的制備方法，步驟S5中，所述基板為PCB板、鋁基板或陶瓷基板。本發(fā)明采用激光束重熔金球的方法獲得金凸點(diǎn)。隨著納米金球制備技術(shù)的提高，現(xiàn)在可以獲得直徑達(dá)到幾十納米的金球，從而選擇不同尺寸的金球，就可以獲得不同的金凸點(diǎn)，有效地保證了金凸點(diǎn)的制作均一性和一致性。所述發(fā)明利用激光釬焊能夠局部加熱、快速加熱、快速冷卻等獨(dú)特的優(yōu)越性，控制激光輸入功率和激光照射時(shí)間，獲得最佳的凸點(diǎn)形態(tài)、機(jī)械性能和電性能的金凸點(diǎn)。本發(fā)明是提供一種簡(jiǎn)便的倒裝晶片金凸點(diǎn)的制作方法，該方法可以有效地克服現(xiàn)有的電鍍法制作金凸點(diǎn)和釘頭凸點(diǎn)制作工藝中存在的問題。另外，所述發(fā)明可以采用現(xiàn)有的BGA植球工藝，大大提高凸點(diǎn)制作效率。通過調(diào)整金球的尺寸，從而獲得不同尺寸的金凸點(diǎn)。隨著微納米金球的制作技術(shù)發(fā)展，目前可以獲得尺寸幾十納米的金球，從而金凸點(diǎn)的尺寸也可以越來越小。調(diào)整植球的間距，可以獲得不同的金凸點(diǎn)間距。由于采用激光局部對(duì)金球加熱，可以有效地避免對(duì)芯片的傷害，同時(shí)也可以避免凸點(diǎn)之間的橋連問題，從而有效提高了高密度互連的可靠性。


圖1在芯片表面UBM鍍層上絲網(wǎng)印刷粘結(jié)焊接剖面結(jié)構(gòu)原理示意2在芯片表面粘結(jié)上金球剖面結(jié)構(gòu)原理示意3采用激光束照射獲得金凸點(diǎn)剖面結(jié)構(gòu)原理示意圖標(biāo)號(hào):1、芯片；2、鈍化層；3、招焊盤；4、凸點(diǎn)下金屬層UBM (Under-BumpMetallurgy) ;5、凸點(diǎn)；6、微納米金球；7、激光束；8、金凸點(diǎn)
具體實(shí)施方式
—種倒裝芯片金凸點(diǎn)的制備方法，如圖所示，包括如下步驟:如圖1所示，所述發(fā)明在芯片I焊盤UBM鍍層4上均勻涂抹助焊劑，本技術(shù)方案采用高粘度的助焊劑，起到粘結(jié)和助焊作用，并且保證印刷后助焊劑圖形清晰、不漫流。印刷時(shí)采用專用小模板，通常模板厚度與開口尺寸要根據(jù)球徑和球距確定，模板厚度約為球徑的十分之一，開口尺寸要略大于球半徑。根據(jù)金凸點(diǎn)的尺寸要求，選擇合適直徑的納米金球，金球尺寸為幾十納米至微米量級(jí)。采用植球器，選擇一塊相匹配的模板，模板的開口尺寸應(yīng)比金球直徑大0.05-0.1mm,將金球均勻地撒在模板上,搖晃植球器,把多余的金球從模板上滾到植球器的金球7收集槽中，使模板表面每個(gè)漏孔中保留一個(gè)金球，如圖2所示。如圖2所示，采用激光照射金球，通常根據(jù)凸點(diǎn)的形態(tài)要求和機(jī)械、電學(xué)性能要求設(shè)計(jì)好激光的照射時(shí)間和功率，或者為了提高生產(chǎn)效率可以采用多束激光共同照射，從而獲得金凸點(diǎn)，如圖3所示。激光的功率不能過高，通常為能使金球完全熔化即可，激光照射時(shí)間也不能過長(zhǎng)，通常使能獲得需要的凸點(diǎn)形態(tài)即可。嚴(yán)格控制激光束的照射功率和照射時(shí)間，可以獲得金凸點(diǎn)形態(tài)一致，并且其電學(xué)性能和機(jī)械性能也有良好的一致性，有效地克服了現(xiàn)有的金凸點(diǎn)制作工藝存在的缺陷。所述發(fā)明經(jīng)過以上步驟完成芯片金凸點(diǎn)制作后，接著可以采用超聲壓接的方式也可以采用銀膠粘結(jié)的方式倒裝在模板上，后者便于修復(fù)。所述發(fā)明根據(jù)助劑的不同，在回流焊接后如果有有機(jī)物殘留，為了減少這些有機(jī)物的腐蝕性和提高器件可靠性，可以添加清洗工藝，通常采用工業(yè)酒精、丙酮或者去離子水進(jìn)行清洗。應(yīng)當(dāng)理解的是，上述針對(duì)本發(fā)明較佳實(shí)施例的表述較為詳細(xì)，并不能因此而認(rèn)為是對(duì)本發(fā)明專利保護(hù)范圍的限制，本發(fā)明的專利保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種倒裝芯片凸點(diǎn)的制備方法，其特征在于，包括如下步驟: 51、采用絲網(wǎng)印刷的方法將高粘度的助焊劑印刷在電極UBM鍍層上； 52、采用植球器，選擇一塊兒相匹配的模板，將金球放置在焊接鍍層上，并保證金球粘附在芯片電極UBM層上； 53、采用激光重熔金球，選擇合適的照射時(shí)間和功率，獲得符合形態(tài)要求和電學(xué)、機(jī)械性能要求的金凸點(diǎn)； 54、完成芯片金凸點(diǎn)制作后，可以采用超聲壓接的方式也可以采用銀膠粘結(jié)的方式倒裝在基板上，后者便于修復(fù)。
55、所述發(fā)明根據(jù)助劑的不同，在回流焊接后如果有有機(jī)物殘留，可以添加清洗工藝，通常采用工業(yè)酒精、丙酮或者去離子水進(jìn)行清洗。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的倒裝芯片金凸點(diǎn)的制備方法，其特征在于，步驟SI中，采用高粘度的助焊劑，起到粘結(jié)和助焊作用，應(yīng)保證印刷后助焊劑圖形清晰、不漫流。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的倒裝芯片金凸點(diǎn)的制備方法，其特征在于，步驟SI中，所述助焊劑是通過點(diǎn)膠機(jī)的方式將助焊劑制作在金屬層表面的。
4.據(jù)權(quán)利要求1所述的倒裝芯片金凸點(diǎn)的制備方法，其特征在于，步驟SI中，所述助焊劑是通過印刷方式將助焊劑制備在金屬層表面的。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一所述的倒裝芯片金凸點(diǎn)的制備方法，其特征在于，步驟SI中，所述金屬層為鋁電極上鍍金層。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的倒裝芯片金凸點(diǎn)的制備方法，其特征在于，步驟S2中，所述凸點(diǎn)間距可以到納米量級(jí)，不存在橋接問題。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的倒裝芯片金凸點(diǎn)的制備方法，其特征在于，步驟S3中，采用單束激光或者多束激光照射金球，選擇合適的照射時(shí)間，同時(shí)2-5秒鐘，照射功率以金球充分熔化為好，不能過高也不能過低。
8.據(jù)權(quán)利要求1所述的倒裝芯片金凸點(diǎn)的制備方法，其特征在于，步驟S4中，所述焊接技術(shù)包括加熱、加壓超聲焊接或銀膠粘接。
9.據(jù)權(quán)利要求1所述的倒裝芯片金凸點(diǎn)的制備方法，其特征在于，步驟S5中，所述基板為PCB板、鋁基板或陶瓷基板。
全文摘要
本發(fā)明屬于半導(dǎo)體封裝領(lǐng)域，其公開了一種倒裝芯片金凸點(diǎn)的制作方法，包括如下步驟采用絲網(wǎng)印刷的方法將高粘度的助焊劑印刷在電極UBM鍍層上；采用植球器，選擇一塊兒相匹配的模板，將金球放置在焊接鍍層上，并保證金球粘附在芯片電極UBM層上；采用激光重熔金球，選擇合適的照射時(shí)間和功率，獲得符合形態(tài)要求和電學(xué)、機(jī)械性能要求的金凸點(diǎn)。本發(fā)明利用激光釬焊能夠局部加熱、快速加熱、快速冷卻等獨(dú)特的優(yōu)越性，控制激光輸入功率和激光照射時(shí)間，獲得最佳的凸點(diǎn)形態(tài)、機(jī)械性能和電性能的金凸點(diǎn)。
文檔編號(hào)H01L21/60GK103151275SQ20111040375
公開日2013年6月12日 申請(qǐng)日期2011年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月6日
發(fā)明者劉葳, 金鵬 申請(qǐng)人:北京大學(xué)深圳研究生院