[发明专利]一种倒装焊芯片的制作方法及裸芯片组件

说明书

技术领域

本发明涉及半导体领域，特别涉及芯片的封装技术。

背景技术

倒装芯片Flip chip封装工艺是当今半导体封装领域的一大热点，该种封装工艺与传统的引线键合法的封装工艺相比，Flip chip封装工艺将裸芯片的有源区面对基板，通过裸芯片上呈阵列排列的焊料凸点(锡球以及铜柱)实现裸芯片与基板互连，裸芯片直接以倒扣方式安装到基板上，大大缩短了互连长度，同时具有RC延迟小，散热性能好，IO密度高，封装面积小，厚度薄等优点，十分适合于当前IC产品高速、高性能，高IO密度，轻薄小型化的发展方向。然而，在当前较为主流的Flip chip封装工艺中，铜柱的直径已经小于30μm，铜柱之间的间距小于50μm，在封装小型化的同时，铜柱直径的减小导致铜柱强度也随之降低。

如图1所示，为现有技术中倒装焊芯片的工艺流程示意图，步骤a至步骤l依次为：引入晶圆—覆盖PI(聚酰亚胺，Polyimide)层—对PI层进行曝光—对PI层进行显影并烘烤—溅射金属化层—覆盖光刻胶—对光刻胶进行曝光—对光刻胶进行显影—电镀铜柱—剥离光刻胶—金属化层蚀刻—回流沉积焊球；

如图2所示，为现有技术中的裸芯片组件结构示意图，包含：裸芯片本体1、铜柱2、焊球3以及PI层4。其中，裸芯片本体1包含铝垫11、硅片12以及芯片钝化层13；芯片钝化层13以及铝垫11依次铺设在硅片12上，且芯片钝化层13对应于铝垫11的位置，设有面积小于铝垫11面积的开口。 PI层4铺设于裸芯片本体1，PI层4对应于裸芯片本体1中的铝垫11位置设有贯穿的通孔，焊球3沉积于铜柱2上，铜柱2容置于通孔，且铜柱2抵持于裸芯片本体1中的铝垫11。

不难看出，在现有技术中，芯片表面所覆盖的PI层主要作为铜柱的应力缓冲层而存在，而随着铜柱直径的逐渐缩小，切向应力对铜柱强度的影响日渐突出，从而带来了封装良率和可靠性等相关问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种倒装焊芯片的制作方法及裸芯片组件，使得倒装焊芯片铜柱得到进一步的保护，有效的提高了芯片的封装良率及可靠性。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种倒装焊芯片的制作方法，包含以下步骤：在已完成金属溅射工艺的裸芯片的预设位置进行金属化层蚀刻；其中，预设位置为裸芯片上待电镀铜柱位置以外的区域；在裸芯片的预设位置覆盖薄膜保护层，并固化薄膜保护层；在待电镀铜柱位置电镀铜柱。

本发明的实施方式还提供了一种裸芯片组件，包含：裸芯片本体、铜柱、第一钝化层以及薄膜保护层；第一钝化层以及薄膜保护层依次铺设于裸芯片本体；第一钝化层以及薄膜保护层对应于裸芯片本体中的铝垫位置均设有贯穿的通孔；铜柱容置于各通孔，且铜柱抵持于裸芯片本体中的铝垫。

本发明实施方式相对于现有技术而言，在已完成金属溅射工艺的裸芯片的预设位置进行金属化层蚀刻；其中，预设位置为裸芯片上待电镀铜柱位置以外的区域；在裸芯片的预设位置覆盖薄膜保护层，并固化薄膜保护层；在待电镀铜柱位置电镀铜柱。通过这种方式，相当于在现有技术中的裸芯片上增加了额外的保护层，以有效的缓解铜柱周边切向应力对铜柱所造成的潜在伤害，从而加强了对倒装焊芯片铜柱的保护，提高了芯片的封装良率及可靠 性。

另外，在已完成金属溅射工艺的裸芯片的预设位置进行金属化层蚀刻的步骤中，包含以下子步骤：在已完成金属溅射工艺的裸芯片的第一表面覆盖光刻胶；经曝光，显影去除预设位置上的光刻胶；对裸芯片进行金属化层蚀刻。这样，从而能够较为精准的将预设位置上的金属化层蚀刻，且所使用的设备与现有技术中的设备相同，不需要增加额外的设备成本。

另外，在裸芯片的预设位置覆盖薄膜保护层，并固化薄膜保护层的步骤中，包含以下子步骤：去除待电镀铜柱位置的光刻胶；在裸芯片的第一表面覆盖薄膜保护层；经曝光，显影去除待电镀铜柱位置的薄膜保护层，并固化薄膜保护层。这样，从而能够较为精准的在预设位置上铺设薄膜保护层，以实现对倒装焊芯片铜柱的保护，且所使用的设备与现有技术中的设备相同，不需要增加额外的设备成本。

另外，在去除待电镀铜柱位置的薄膜保护层，并固化薄膜保护层的步骤后，还包含以下步骤：在裸芯片的第一表面覆盖光刻胶；对裸芯片进行光线曝光，并将待电镀铜支柱位置的光刻胶进行显影，从而以便于在电镀铜柱时，铜柱所电镀的位置较为精确，能够提高芯片的封装良率及可靠性。

另外，聚酰亚胺PI层的厚度范围区间为[5μm，10μm]，从而为倒装焊芯片铜柱提供较好的保护，且便于芯片在后续过程中的封装。