[发明专利]提高微凸点制备良率的装置及微凸点的制备工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种提高微凸点制备良率的装置及微凸点的制备工艺，属于半导体技术领域。

背景技术

Flip-chip（倒装芯片）技术具有很多优势，主要包括以下几点：具有优良的电性能和热性能；能够克服打线焊盘节距的限制；具有比打线更短的互连长度，可以减小延时，提供更好的电学特能；为高速或高频设计提供更优的信号完整性；适用于批量生产。随着Flip-chip技术的发展和倒装芯片I/O数目的急剧增加，对高密度微凸点技术的要求也越来越高。

IBM近年来一直在关注和研发应用印刷填充焊料成型的方法制备微凸点，被称为IMS（Injection Molded Solder）方法。该技术主要是利用钎料填充头将钎料填充到晶圆表面涂覆的光刻胶中，然后冷却成型，在剥离光刻胶回流后形成微凸点。

该方法与业界主流的电镀微凸点制备方法相比最大的优势是成本低，避开电镀钎料的工艺；同时，该工艺可完成不同钎料成分的凸点制备，适合不同的产品应用，而电镀技术仅仅适用于纯Sn或二元合金的微凸点制备。该工艺尚处于研发阶段，并未形成量产或有相关的设备问世。

该工艺和方法存在的问题如下：首先，IBM在钎料填充头的设计上存在弊端，对钎料采取气体加热和冷却的方式，以此控制工艺开始和停止的时间。但是气体加热和冷却焊料需要的时间较长，无法精确的控制焊料注入和停止的时间，极大的降低了产量，不利于产业化应用；其次，IBM在填充钎料工艺后设计了一个刮刀进行多余钎料的去除，该方法并不能有效的去除表面多余的钎料，影响微凸点质量；最后，该填充过程中易造成晶圆碎片的可能。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种提高微凸点制备良率的装置，提供快速的加热方法，保持焊料融化状况，精确控制焊料注入；并且可有效防止晶圆碎片的危险，提高良率。

本发明还提供一种微凸点的制备工艺，提高制备良率，提升产量，有利于产业化应用。

按照本发明提供的技术方案，所述提高微凸点制备良率的装置，其特征是：包括工作箱体，工作箱体内部为微凸点制备腔体，工作箱体一侧设置可闭合的上盖，在上盖的内侧设有多个红外加热灯管，上盖闭合后将微凸点制备腔体形成封闭空间；在所述工作箱体内设置多个用于放置晶圆的柔性托架，在晶圆的一侧安装钎料填充头，钎料填充头上设有喷嘴，钎料填充头与工作箱体外侧的进料嘴连接。

进一步的，所述柔性托架包括安装在工作箱体底部安装孔中的支撑杆，支撑杆的上部设置托架，托架与工作箱体之间设置弹簧，托架的上表面为晶圆的支撑面。

进一步的，在所述工作箱体底部安装孔的边缘设置凸起的围挡部，在托架的边缘朝下方设置限位围边，限位围边围绕在围挡部的外圈。

所述微凸点的制备工艺，其特征是，包括以下工艺步骤：

（1）在晶圆上表面电镀Ti/Cu种子层；

（2）在Ti/Cu种子层上涂覆光刻胶；

（3）在光刻胶表面制备阻焊层；

（4）在光刻胶上制作开口，开口由阻焊层延伸至Ti/Cu种子层的上表面；

（5）在光刻胶的开口中电镀铜，得到铜柱，铜柱的高度小于开口的深度；

（6）在铜柱的上方填充钎料合金得到钎料合金层，钎料合金层的上表面与阻焊层平齐；填充钎料合金时，将加热后融化状况的钎料合金由填充头的进料口进入，再通过填充头的喷嘴向开口处进行填充；同时用红外灯对晶圆进行加热，保持钎料合金处于融化状态；

（7）填充钎料合金后，采用氮气将晶圆表面多余的钎料合金喷除；

（8）将步骤（7）处理后的晶圆上表面的光刻胶剥离，使光刻胶下方的Ti/Cu种子层暴露于表面；

（9）回流操作使钎料合金形成凸点；

（10）刻蚀掉步骤（8）处理后暴露于表面的Ti/Cu种子层。

所述Ti/Cu种子层的厚度为100～300nm。

所述阻焊层的厚度为5～20μm。

本发明具有以下优点：（1）本发明应用红外加热灯对晶圆进行加热，提供快速的加热方法，保持焊料融化状态；（2）本发明通过控制喷嘴狭缝宽度、焊料黏度及压力差可以精确控制焊料注入的速度，可以精确控制焊料注入；（3）在光刻胶或干膜工艺结束后，在其表面制备一层阻焊层，然后填充钎料后应用气体将晶圆表面多余的钎料驱散，可实现多余钎料的彻底清除，提高微凸点质量；（4）本发明在晶圆的支撑台上制备柔性托架，有效的防止晶圆碎片的危险，提高了良率。

附图说明

图1为在晶圆上电镀Ti/Cu种子层的示意图。