专利名称：凹槽中焊接实现焊料倒扣焊的工艺方法
技术领域：
本发明涉及一种的凹槽中焊接实现倒扣焊的工艺方法，属于微电子封装领域。
背景技术：
微电子封装技术的目标始终在于为芯片提供更简单、更低廉、更小尺寸、更高密度 的封装。倒扣焊工艺(Flip-Chip Technology)可以直接实现凸点和焊盘之间的焊接，工艺 简单；焊接后形成的互联结构尺寸小，有效地减小了寄生损耗。倒扣焊工艺对于焊盘面积与 焊盘间间距的关系有标准的规定，用以保证封装强度和可靠性。倒扣焊工艺中铜焊盘的制备一般有两种方法。一种称为“减法工艺”，即先在足够 厚度的铜层上进行光刻工艺，保护住焊盘部位，湿法腐蚀其余部分。“减法工艺”工艺步骤 成熟，成本低廉，可靠性高，缺点在于湿法腐蚀的各向同性造成了焊盘的梯形截面，增大了 焊盘间间距，影响了焊盘密度。另一种方法称为“半加法工艺”，即先在一定厚度铜层上面溅 射种子层，进行光刻，去除焊盘部位的光刻胶，保护住其余部分；接着进行电镀或者化学镀， 加厚铜层，形成焊盘结构；最后去除光刻胶和多余的铜层。“半加法工艺”可以减小焊盘间 间距，但缺点在于必须使用种子层，种子层与周边介质的接触的可靠性可能存在隐患。焊盘 制作完成之后还通常需要制作阻焊层，防止回流过程中焊料的流动造成相邻焊盘之间的短 接；如不采用阻焊层，但需要更大的焊盘间距以确保安全。通常“减法工艺”和“半加法工 艺”的焊盘面积与焊盘间间距的关系如下表所示(采用阻焊层；焊盘总厚度以ΙΟμπι计；半 加法工艺焊盘中镀层厚度以3μπι计)
权利要求
凹槽中焊接实现焊料倒扣焊的工艺方法，其特征在于(a)使用普通硅片作为倒扣焊基板，在基板上采用TMAH湿法腐蚀形成斜槽；(b)采用全加法工艺，在斜槽内制作铜焊盘；所述的全加法工艺首先在TMAH湿法腐蚀并钝化后的基板上表面溅射种子层，经喷胶、光刻，去除斜槽底部的光刻胶，保留斜槽侧壁以及斜槽外围的光刻胶；电镀沉积，在槽内形成厚度10 20μm铜焊盘结构；再去胶，采用离子束轰击去除种子层；不必制备阻焊层；(c)采用倒扣焊机实现锡凸点与斜槽中焊盘之间的对准，凸点插入斜槽内并和焊盘进行焊接。
2.按权利要求1所述的方法，其特征在于步骤b全加法工艺中表面溅射种子层为TiW/ Cu，厚度分别为50nm/150nm。
3.按权利要求1所述的方法，其特征在于步骤b中喷胶厚度为2-6μ m。
4.按权利要求1所述的方法，其特征在于步骤a形成的斜槽的相邻之间相隔 10-20 μ m
5.按权利要求1所述的方法，其特征在于锡凸点插入斜槽进行回流，回流是采用 100°C、150°C、220°C、260°C和80°C五段温度进行的，每段保温30s。
6.按权利要求1所述的方法，其特征在于锡凸点的直径为50μm。
7.按权利要求1所述的方法，其特征在于步骤c作为倒扣焊基板为N型硅片，厚度为 400-600 μm
8.按权利要求1所述的方法，其特征在于步骤a作为倒扣焊基板为PCB非硅基板则采 用激光打孔技术形成圆孔。
全文摘要
本发明涉及一种凹槽中焊接实现焊料倒扣焊的工艺方法，其特征在于(a)使用普通硅片作为倒扣焊基板，在基板上采用TMAH湿法腐蚀形成斜槽；(b)采用全加法工艺，在斜槽内制作铜焊盘；不必制备阻焊层；(c)采用倒扣焊机实现锡凸点与斜槽中焊盘之间的对准，凸点插入斜槽内并和焊盘进行焊接。本发明提供的工艺最终可以实现焊盘间距74μm/焊盘宽度50μm的焊盘结构，优于目前的“减法工艺”和“半加法工艺”得到的焊盘面积与焊盘间间距的关系参数。而且该倒扣焊工艺不需要制作阻焊层结构，利用腐蚀槽的阻挡作用凹槽可限制焊料的流动，防止回流过程中焊料的流动造成相邻焊盘之间的短接。
文档编号H01L21/60GK101996906SQ20101027596
公开日2011年3月30日 申请日期2010年9月8日 优先权日2010年9月8日
发明者徐高卫, 曹毓涵, 罗乐, 袁媛 申请人:中国科学院上海微系统与信息技术研究所