[发明专利]倒装芯片锡银凸块结构及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及倒装芯片封装技术领域，尤其涉及一种倒装芯片锡银凸块的结构及其制造方法。

背景技术

倒装芯片技术FCT(flip chip technology)是当今半导体封装技术的发展方向。以往的一级封装技术都是将芯片的有源区面朝上，背对基板粘贴后键合(引线键合和载带自动键合TAB)，而倒装芯片技术则是将芯片有源区面对基板进行键合。倒装芯片技术的特点是在芯片和基板上分别制备焊盘，然后面对面键合。倒装芯片技术可以利用芯片上所有面积来获得I/O端，硅片利用效率得到极大提高，它能提供最高的封装密度、最高的I/O数和最小的封装外形。利用倒装芯片技术，引线可以做得最短，电抗最小，可以获得最高的工作频率和最小的噪声。

实现倒装芯片技术，凸点的形成是其工艺过程的关键。凸点的作用是充当IC与电路板之间的机械互连和电互连，有时还起到热互连的作用。在典型的倒装芯片器件中，互连由凸块下金属层(UBM)和凸点本身构成。凸点制作技术的种类很多，如蒸发沉积法、印刷法、钉头凸点法、钎料传送法、电镀法等。电镀法由于成本较低目前已是凸点制作的常用工艺。对电镀凸点工艺而言，UBM材料要溅射在整个晶片的表面上，然后淀积光刻胶，并用光刻的方法在IC键合点上形成开口。然后将焊接材料电镀到晶片上并包含在光刻胶的开口中。其后将光刻胶剥离，并对曝光的UBM材料进行刻蚀，对芯片进行再流，形成最终的凸点。

在电镀的过程中，电镀的电流和时间控制非常重要且难以掌握，对于电镀的锡银凸块，凸块内部锡银的金属质量比对于其工作的可靠性更是有着重要的影响。如果凸块内银的含量过高(大于3.5％)就有可能形成银针，也可能导致芯片上凸块之间的短路从而损坏芯片。如果凸块内锡的含量过高(大于99.5％)，就有可能在工作电流的作用下形成锡须，导致芯片上凸块之间的短路从而损坏芯片，同时凸块中锡的含量过高，锡也容易扩散到UBM的结构中形成锡铜金属络合物，严重影响器件的可靠性。

发明内容

本发明的目的是提供一种倒装芯片锡银凸块的结构及其制造方法，通过控制锡银的金属质量比防止出现锡须和银针，防止芯片的凸块间的短路，提高器件的可靠性。

为了实现上述的目的，本发明提供一种倒装芯片锡银凸块结构，包括：

焊盘，位于部分芯片之上；

钝化层，覆盖所述芯片及所述焊盘的两端；

凸块下金属层，覆于所述焊盘之上；

锡银凸块，形成于所述凸块下金属层之上，包括底端部分和上端部分，所述底端部分的银含量大于所述上端部分的银含量。

可选的，所述焊盘为铝压焊块。

可选的，所述凸块下金属层包括依次位于焊盘上的溅射凸块下金属层和电镀凸块下金属层。

可选的，所述溅射凸块下金属层包括依次位于焊盘上的Ti金属层和Cu金属层。

可选的，所述电镀凸块下金属层包括位于所述溅射凸块下金属层上的Cu金属层，以及位于所述的Cu金属层上的Ni金属层。

可选的，所述Cu金属层的厚度为4-5um。

可选的，所述Ni金属层的厚度为3-4um。

可选的，所述锡银凸块底端部分银含量的质量百分比为3.0％-4.0％。

可选的，所述锡银凸块上端部分的银含量的质量百分为0.5％-3.0％。

可选的，所述锡银凸块底端部分的厚度为3-9um。

为了实现上述的目的，本发明还提供一种倒装芯片锡银凸块结构制造方法，包括如下步骤：

提供芯片，所述芯片上部分覆盖有焊盘及覆盖所述芯片及所述焊盘的两端的钝化层，在所述钝化层及焊盘上形成凸块下金属层；

在凸块下金属层上电镀底端部分的锡银凸块，然后在底端部分的锡银凸块上电镀上端部分的锡银凸块，所述底端部分的银含量大于所述上端部分的银含量；

回流所述底端部分和上端部分的锡银凸块，形成锡银凸块结构。

可选的，所述焊盘为铝压焊块。

可选的，所述形成凸块下金属层的步骤包括：在所述钝化层及焊盘上先溅射一层Ti金属层，再溅射一层Cu金属层，形成溅射凸块下金属层。

可选的，在所述凸块下金属层上形成电镀凹槽。

可选的，在所述电镀凹槽内电镀锡银凸块底端部分及上端部分。

可选的，在所述电镀凹槽内的凸块下金属层之上形成电镀凸块下金属层；

可选的，所述形成电镀凸块下金属层的步骤包括：首先在所述电镀凹槽内的溅射凸块下金属层之上电镀Cu金属层，其次于所述Cu金属层上电镀Ni金属层。

可选的，所述Cu金属层的厚度为4-5um。

可选的，所述Ni金属层的厚度为3-4um。