[发明专利]一种内柱外环式双区复合焊点结构和混合键合方法

说明书

本发明公开了一种内柱外环式双区复合焊点结构，包括内核柱和外围环，所述内核柱采用可室温下冷焊的金属或金属体系，所述外围环采用高温焊料金属或金属体系，还公开一种基于上述焊点结构的混合键合方法，包括如下步骤：(1)提供具备内柱外环式双区复合焊点结构的晶圆(基板)；(2)将多个芯片通过常温/低温压合的方式逐一预键合到晶圆(基板)上；(3)将已预键合的多个芯片进行一次整体的热压键合。本发明彻底避免了常规多芯片到单一晶圆(基板)共晶键合工艺因反复加热而导致的键合失败，大大提高了工艺整体的效率，有效降低了芯片制备过程中的工艺难度，大大节约了工艺成本。

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，具体是一种内柱外环式双区复合焊点结构和混合键合方法。

背景技术

目前，常用的多芯片到单一晶圆，或者多芯片到单一基板的键合技术通常只采用一种金属焊料组合，常用的焊料组合包括金-锡，银-锡，铜-锡，锡-铅等，需要的键合温度通常在200℃～350℃之间。

过高的键合温度，可能会使得在多芯片到晶圆(基板)的键合工艺过程中，晶圆或者基板被反复升温-降温，造成芯片经反复升-降温后失效或者焊料经反复加热后表面产生严重氧化最终导致无法键合。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术的不足，提供一种内柱外环式双区复合焊点结构和混合键合方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种内柱外环式双区复合焊点结构，包括内核柱和外围环，所述内核柱采用可室温下冷焊的金属或金属体系，所述外围环采用高温焊料金属或金属体系。

优选地，可室温下冷焊的金属为铟或锡；可室温下冷焊的金属体系为金-铟、铟-铟或金-锡中的任意一种。

优选地，高温焊料金属为金或锡，高温焊料金属体系为金-锡、银-锡、铜-锡或锡-铅中的任意一种。

本发明同时公开了上述内柱外环式双区复合焊点结构的制备方法，包括如下步骤：

(1)在晶圆表面涂布光刻胶，光刻胶的厚度为5～50μm；

(2)将步骤(1)涂布有光刻胶的晶圆依次经曝光、显影和烘烤处理后，得到的光刻胶图形在晶圆表面呈倒梯形的形貌；

(3)采用蒸镀或者溅射的方式，将可室温下冷焊的金属或金属体系沉积到步骤(2)的光刻胶图形表面，在光刻胶开口的地方可室温下冷焊的金属或金属体系沉积到晶圆表面，沉积的厚度为3～50μm，且小于光刻胶的厚度；

(4)采用湿法金属剥离工艺，将步骤(3)光刻胶表面的可室温下冷焊的金属或金属体系去除，再把光刻胶去除，形成焊柱内核结构；

(5)在步骤(4)已形成焊柱内核结构的晶圆表面涂布光刻胶，光刻胶的厚度为5～50μm；

(6)将步骤(5)涂布有光刻胶的晶圆依次经曝光、显影和烘烤处理后，得到的光刻胶图形在晶圆表面和焊柱内核结构表面均呈倒梯形的形貌；

(7)采用蒸镀或者溅射或者电镀的方式，将高温焊料金属或金属体系沉积到步骤(6)光刻胶图形表面，在光刻胶开口的地方高温焊料金属或金属体系沉积到晶圆表面；

(8)采用湿法金属剥离工艺，将步骤(7)光刻胶表面上的高温焊料金属或金属体系去除，再把光刻胶去除，形成焊柱外围结构；

(9)将步骤(8)的晶圆在150～250℃温度下回流，使可室温下冷焊的金属或金属体系表面形成凸起，得到内柱外环式双区复合焊点结构。

进一步，所述步骤(2)和(6)曝光的光源采用436nm波长光、365nm波长光、405nm波长光，248nm波长光或193nm波长光的一种或多种混合，曝光的方式可采用投影式、接触式或接近式，显影液采用碱性溶液或有机溶剂。