一種制備銅柱凸點(diǎn)的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種制備銅柱凸點(diǎn)的方法，采用局部金屬種子層技術(shù)以及多層感光干膜技術(shù)，包括：在介質(zhì)層上制備一層導(dǎo)電的金屬種子層；在金屬種子層上制備焊盤、外層線路圖形和一條電鍍引線；對金屬種子層進(jìn)行刻蝕，留下焊盤所處的凸點(diǎn)區(qū)域的局部金屬種子層，凸點(diǎn)區(qū)域之外的金屬種子層全部去除，得到第一基片；在第一基片上制備一層綠油層，并將凸點(diǎn)區(qū)域的綠油層除去，得到第二基片；在第二基片上依次制備多層干膜，然后對凸點(diǎn)區(qū)域的焊盤之上的多層干膜進(jìn)行光刻，直至露出凸點(diǎn)區(qū)域的焊盤，在焊盤上形成刻蝕盲孔，得到第三基片；對第三基片進(jìn)行電鍍，在焊盤之上的刻蝕盲孔中鍍銅，然后去除多層干膜和焊盤周邊的局部金屬種子層，于焊盤上形成銅柱凸點(diǎn)。
【專利說明】一種制備銅柱凸點(diǎn)的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及封裝【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是一種在封裝基板或PCB板上制備銅柱凸點(diǎn)的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在COB封裝及FC封裝中，由于基板與芯片之間熱膨脹系數(shù)的差異，當(dāng)溫度發(fā)生變化時(shí)，芯片和基板之間的連接凸點(diǎn)會產(chǎn)生較大的應(yīng)力，為了減小熱應(yīng)力提高封裝的可靠性，常采用柱狀凸點(diǎn)來連接芯片和基板。相比于焊料凸點(diǎn)，銅柱凸點(diǎn)的高度大，同時(shí)銅具有較好的韌性，大大緩解了凸點(diǎn)上的應(yīng)力。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中大部分都是在芯片上制備出銅柱凸點(diǎn)，然后將帶有銅柱凸點(diǎn)的芯片鍵合到基板或者PCB上，此種工藝中由于銅柱凸點(diǎn)是在芯片上形成的，其直徑和高度受到很大的限制，同時(shí)由于是在晶圓上電鍍銅柱凸點(diǎn)，其效率和成本相對較高，不適合制備大直徑、高深寬比的銅柱凸點(diǎn)。
[0004]同時(shí)，現(xiàn)有的基板凸點(diǎn)技術(shù)是采用電鍍引線的方式，每個(gè)待電鍍的凸點(diǎn)下面的焊盤都要引出一根電鍍引線，以保證其導(dǎo)電，這樣就增加了制備難度和圖形的復(fù)雜程度。同時(shí)電鍍完成后，電鍍引線也不能完全去除，進(jìn)一步增加了工藝復(fù)雜度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005](一 )要解決的技術(shù)問題
[0006]有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種制備銅柱凸點(diǎn)的方法，以實(shí)現(xiàn)大直徑、高深寬比銅柱凸點(diǎn)的制備，并降低工藝復(fù)雜度。
[0007]( 二 )技術(shù)方案
[0008]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種制備銅柱凸點(diǎn)的方法，該方法采用局部金屬種子層技術(shù)以及多層感光干膜技術(shù)來實(shí)現(xiàn)銅柱凸點(diǎn)的制備，具體包括:
[0009]步驟10:在介質(zhì)層上制備一層導(dǎo)電的金屬種子層；
[0010]步驟20:在金屬種子層上制備焊盤、外層線路圖形和一條電鍍引線；
[0011]步驟30:對金屬種子層進(jìn)行刻蝕，留下焊盤所處的凸點(diǎn)區(qū)域的局部金屬種子層，凸點(diǎn)區(qū)域之外的金屬種子層全部去除，得到第一基片；
[0012]步驟40:在第一基片上制備一層綠油層，并將凸點(diǎn)區(qū)域的綠油層除去，得到第二基片;
[0013]步驟50:在第二基片上依次制備多層干膜，然后對凸點(diǎn)區(qū)域的焊盤之上的多層干膜進(jìn)行光刻，直至露出凸點(diǎn)區(qū)域的焊盤，在焊盤上形成刻蝕盲孔，得到第三基片；
[0014]步驟60:對第三基片進(jìn)行電鍍，在焊盤之上的刻蝕盲孔中鍍銅，然后去除多層干膜和焊盤周邊的局部金屬種子層，于焊盤上形成銅柱凸點(diǎn)。
[0015]上述方案中，步驟10中所述在介質(zhì)層上制備一層導(dǎo)電的金屬種子層，是采用化學(xué)鍍或者壓合的方式在基板或PCB板的介質(zhì)層上制備一層導(dǎo)電的金屬種子層。[0016]上述方案中，所述步驟20包括:制備好金屬種子層后，采用至少包含貼膜、曝光、顯影及圖形電鍍的基板工藝在金屬種子層之上的凸點(diǎn)區(qū)域形成多個(gè)焊盤，并在焊盤周邊形成外層線路圖形和一條電鍍引線，其中，該電鍍引線的一端與凸點(diǎn)區(qū)域的局部金屬種子層相連接，另一端與基板邊緣相連接，從而使得局部金屬種子層與板邊緣導(dǎo)通。
[0017]上述方案中，所述步驟30通過貼膜、曝光、顯影和閃蝕的工藝，去除凸點(diǎn)區(qū)域以外的金屬種子層，留下焊盤所處的凸點(diǎn)區(qū)域的局部金屬種子層。
[0018]上述方案中，步驟40中所述綠油層通過貼膜、曝光、顯影及固化工藝形成于第一基片之上，步驟40中所述將凸點(diǎn)區(qū)域的綠油層除去，除去綠油層后在凸點(diǎn)區(qū)域的開窗要大于局部金屬種子層的尺寸。
[0019]上述方案中，步驟50中所述在第二基片上依次制備多層干膜，其中下層干膜為感光性較好的干膜，而上層采用感光性稍差的干膜，且多層干膜的總厚度大于凸點(diǎn)的高度，以防止夾膜的產(chǎn)生。
[0020]上述方案中，步驟60中所述在焊盤之上的刻蝕盲孔中鍍銅，在刻蝕盲孔中銅的高度至少大于外層線路圖形的高度。
[0021](三)有益效果
[0022]從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明具有以下有益效果:
[0023]1、本發(fā)明將銅柱凸點(diǎn)的制備融合到基板的制備工藝中，通過基板工藝直接在基板上制備出銅柱凸點(diǎn)，在基板上采用多層干膜疊加的方法，可以制備出高深寬比的銅柱凸點(diǎn)，同時(shí)不需要對常規(guī)的基板工藝做很多的改進(jìn)，工藝相容性好，非常適合低I/o數(shù)的COB封裝以及FC封裝。
[0024]2、利用本發(fā)明，凸點(diǎn)制備工藝與基板及PCB工藝相兼容，不需要新的設(shè)備和工藝就可以實(shí)現(xiàn)銅柱凸點(diǎn)的制備，凸點(diǎn)的制備工藝靈活。
[0025]3、利用本發(fā)明，采用局部金屬種子層技術(shù)來解決工藝復(fù)雜的問題，實(shí)現(xiàn)銅柱凸點(diǎn)的電鍍，不需要復(fù)雜的電鍍引線，大大減小了線路圖形的復(fù)雜程度和工藝步驟，提高了產(chǎn)品的良率。
[0026]4、利用本發(fā)明，采用多層干膜組合的方式，可以實(shí)現(xiàn)不同孔徑，不同高度銅柱凸點(diǎn)的制備，多層干膜組合可以保證柱狀凸點(diǎn)的形貌。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]圖1是依照本發(fā)明實(shí)施例的制備銅柱凸點(diǎn)的方法流程圖。
[0028]圖2至圖13是依照本發(fā)明實(shí)施例的制備銅柱凸點(diǎn)的工藝流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照附圖，對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0030]本發(fā)明提供的制備銅柱凸點(diǎn)的方法，是在基板或PCB板上電鍍形成柱狀銅凸點(diǎn)，采用局部金屬種子層技術(shù)以及多層感光干膜技術(shù)來實(shí)現(xiàn)柱狀凸點(diǎn)的制備，不需要復(fù)雜的電鍍引線。如圖1所示，圖1是依照本發(fā)明實(shí)施例的制備銅柱凸點(diǎn)的方法流程圖，該方法包括以下步驟:[0031]步驟10:在介質(zhì)層上制備一層導(dǎo)電的金屬種子層；
[0032]其中，在介質(zhì)層上制備一層導(dǎo)電的金屬種子層，是采用化學(xué)鍍或者壓合的方式在基板或PCB板的介質(zhì)層上制備一層導(dǎo)電的金屬種子層。
[0033]步驟20:在金屬種子層上制備焊盤、外層線路圖形和一條電鍍引線；
[0034]該步驟具體包括:制備好金屬種子層后，采用至少包含貼膜、曝光、顯影及圖形電鍍的基板工藝在金屬種子層之上的凸點(diǎn)區(qū)域形成多個(gè)焊盤，并在焊盤周邊形成外層線路圖形和一條電鍍引線，其中，該電鍍引線的一端與凸點(diǎn)區(qū)域的局部金屬種子層相連接，另一端與基板邊緣相連接，從而使得局部金屬種子層與板邊緣導(dǎo)通。
[0035]步驟30:對金屬種子層進(jìn)行刻蝕，留下焊盤所處的凸點(diǎn)區(qū)域的局部金屬種子層，凸點(diǎn)區(qū)域之外的金屬種子層全部去除，得到第一基片；
[0036]其中，通過貼膜、曝光、顯影和閃蝕的工藝，去除凸點(diǎn)區(qū)域以外的金屬種子層，留下焊盤所處的凸點(diǎn)區(qū)域的局部金屬種子層。
[0037]步驟40:在第一基片上制備一層綠油層，并將凸點(diǎn)區(qū)域的綠油層除去，得到第二基片;
[0038]其中，綠油層通過貼膜、曝光、顯影及固化工藝形成于第一基片之上，將凸點(diǎn)區(qū)域的綠油層除去，除去綠油層后在凸點(diǎn)區(qū)域的開窗要大于局部金屬種子層的尺寸。
[0039]步驟50:在第二基片上依次制備多層干膜，然后對凸點(diǎn)區(qū)域的焊盤之上的多層干膜進(jìn)行光刻，直至露出凸點(diǎn)區(qū)域的焊盤，在焊盤上形成刻蝕盲孔，得到第三基片；
[0040]其中，在第二基片上依次制備多層干膜，其中下層干膜為感光性較好的干膜，而上層采用感光性稍差的干膜，且多層干膜的總厚度大于凸點(diǎn)的高度，以防止夾膜的產(chǎn)生。
[0041]步驟60:對第三基片進(jìn)行電鍍，在焊盤之上的刻蝕盲孔中鍍銅，然后去除多層干膜和焊盤周邊的局部金屬種子層，于焊盤上形成銅柱凸點(diǎn)；
[0042]其中，在焊盤之上的刻蝕盲孔中鍍銅，在刻蝕盲孔中銅的高度至少大于外層線路圖形的高度。
[0043]基于圖1所示的制備銅柱凸點(diǎn)的方法流程圖，圖2至圖13示出了依照本發(fā)明實(shí)施例的制備銅柱凸點(diǎn)的工藝流程圖，其具體工藝流程如下:
[0044]步驟1:采用化學(xué)鍍或者壓合的方式在基板或PCB板的介質(zhì)層上制備一層導(dǎo)電的金屬種子層，如圖2所示，圖2是在介質(zhì)層上制備一層導(dǎo)電的金屬種子層的示意圖。
[0045]基板或PCB板外層即銅柱凸點(diǎn)形成的線路層，后續(xù)步驟中在制作外層線路圖形時(shí)，采用半加成工藝來實(shí)現(xiàn)；采用半加成工藝時(shí)，本步驟中制備的底層的金屬種子層可以作為后續(xù)凸點(diǎn)電鍍的局部金屬種子層；同時(shí)，使用半加成工藝還能提高線路的精度，制備出高密度的線路，提高集成密度。
[0046]步驟2:在金屬種子層上制備焊盤、外層線路圖形和一條電鍍引線。
[0047]制備好金屬種子層后，使用基板工藝(貼膜、曝光、顯影及、圖形電鍍)在金屬種子層之上的凸點(diǎn)區(qū)域形成多個(gè)焊盤，并在焊盤周邊形成外層線路圖形和一條電鍍引線，其中，該電鍍引線的一端與凸點(diǎn)區(qū)域的局部金屬種子層相連接，另一端與基板邊緣相連接，從而使得局部金屬種子層與基板邊緣導(dǎo)通，達(dá)到通電的目的，實(shí)現(xiàn)凸點(diǎn)的電鍍。外層圖形如圖3所示，圖4為其剖面圖，圖3是在金屬種子層上制備焊盤、外層線路圖形和一條電鍍引線的俯視圖，圖4是在金屬種子層上制備焊盤、外層線路圖形和一條電鍍引線的剖面圖。[0048]步驟3:對金屬種子層進(jìn)行刻蝕，留下焊盤所處的凸點(diǎn)區(qū)域的局部金屬種子層，凸點(diǎn)區(qū)域之外的金屬種子層全部去除，得到第一基片；凸點(diǎn)區(qū)域的局部金屬種子層通過電鍍引線連接于基板或PCB板的邊緣，從而使得凸點(diǎn)焊盤能夠?qū)щ姟?br> [0049]本發(fā)明實(shí)施例通過貼膜、曝光、顯影、閃蝕的工藝，來去除凸點(diǎn)區(qū)域以外的金屬種子層，保護(hù)凸點(diǎn)區(qū)域的金屬種子層。去除凸點(diǎn)區(qū)域以外的金屬種子層后如圖5和圖6所示，圖5是對金屬種子層進(jìn)行刻蝕得到第一基片的俯視圖，圖6是對金屬種子層進(jìn)行刻蝕得到第一基片的剖面圖。
[0050]步驟4:在步驟3得到的第一基片上制備一層綠油層，綠油層通過貼膜、曝光、顯影、固化工藝形成；接著，將凸點(diǎn)區(qū)域的綠油層除去，得到第二基片；本步驟中，除去綠油層后在凸點(diǎn)區(qū)域的開窗要大于局部金屬種子層的尺寸，具體如圖7和圖8所示，圖7是制備綠油層并將凸點(diǎn)區(qū)域的綠油層除去得到第二基片的剖面圖，圖8是制備綠油層并將凸點(diǎn)區(qū)域的綠油層除去得到第二基片的俯視圖。
[0051]由于凸點(diǎn)要比線路高，制備完凸點(diǎn)以后再制備綠油層的話會很不方便。由于在此類封裝中，芯片安裝完成以后，都要進(jìn)行底部填充。所以凸點(diǎn)區(qū)域沒有綠油也可以。本發(fā)明中，在電鍍凸點(diǎn)之前就進(jìn)行綠油層的制備。
[0052]步驟5:在步驟4得到的第二基片上依次制備多層干膜，然后對凸點(diǎn)區(qū)域的焊盤之上的多層干膜進(jìn)行光刻，直至露出凸點(diǎn)區(qū)域的焊盤，在焊盤上形成刻蝕盲孔，得到第三基片。
[0053]本發(fā)明中采用多層干膜組合的形式，以滿足高深寬比凸點(diǎn)的要求。多層干膜的組合原則為:下層干膜為感光性較好的干膜，而上層采用感光性稍差的干膜，這樣就可以提高光刻后，光刻膠的形貌，使得孔壁盡量陡直；干膜的厚度依據(jù)凸點(diǎn)所需求的高度而定，干膜的厚度要大于凸點(diǎn)的高度，以防止夾膜的產(chǎn)生。此外，由于干膜厚度較大，曝光時(shí)能量需要較高。光刻后的形貌如圖9所示，圖9是對凸點(diǎn)區(qū)域的焊盤之上的多層干膜進(jìn)行光刻后的首1J視圖。
[0054]步驟6:在步驟5得到的第三基片進(jìn)行電鍍，在焊盤之上的刻蝕盲孔中鍍銅，在刻蝕盲孔中銅的高度至少大于外層線路圖形的高度，然后去除多層干膜，并將焊盤周邊的局部金屬種子層也去掉，形成銅柱凸點(diǎn)，完成銅柱凸點(diǎn)的制備。如圖10至圖13所示，其中，圖10是電鍍完成的剖視圖，圖11是剝離多層干膜后的剖視圖，圖12是去掉局部金屬種子層后的剖視圖，圖13是完成銅柱凸點(diǎn)制備后的俯視圖。
[0055]以上所述的具體實(shí)施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種制備銅柱凸點(diǎn)的方法，其特征在于，該方法采用局部金屬種子層技術(shù)以及多層感光干膜技術(shù)來實(shí)現(xiàn)銅柱凸點(diǎn)的制備，具體包括: 步驟10:在介質(zhì)層上制備一層導(dǎo)電的金屬種子層； 步驟20:在金屬種子層上制備焊盤、外層線路圖形和一條電鍍引線； 步驟30:對金屬種子層進(jìn)行刻蝕，留下焊盤所處的凸點(diǎn)區(qū)域的局部金屬種子層，凸點(diǎn)區(qū)域之外的金屬種子層全部去除，得到第一基片； 步驟40:在第一基片上制備一層綠油層，并將凸點(diǎn)區(qū)域的綠油層除去，得到第二基片； 步驟50:在第二基片上依次制備多層干膜，然后對凸點(diǎn)區(qū)域的焊盤之上的多層干膜進(jìn)行光刻，直至露出凸點(diǎn)區(qū)域的焊盤，在焊盤上形成刻蝕盲孔，得到第三基片； 步驟60:對第三基片進(jìn)行電鍍，在焊盤之上的刻蝕盲孔中鍍銅，然后去除多層干膜和焊盤周邊的局部金屬種子層，于焊盤上形成銅柱凸點(diǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備銅柱凸點(diǎn)的方法，其特征在于，步驟10中所述在介質(zhì)層上制備一層導(dǎo)電的金屬種子層，是采用化學(xué)鍍或者壓合的方式在基板或PCB板的介質(zhì)層上制備一層導(dǎo)電的金屬種子層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備銅柱凸點(diǎn)的方法，其特征在于，所述步驟20包括: 制備好金屬種子層后，采用至少包含貼膜、曝光、顯影及圖形電鍍的基板工藝在金屬種子層之上的凸點(diǎn)區(qū)域形成多個(gè)焊盤，并在焊盤周邊形成外層線路圖形和一條電鍍引線，其中，該電鍍引線的一端與凸點(diǎn)區(qū)域的局部金屬種子層相連接，另一端與基板邊緣相連接，從而使得局部金屬種子層與板邊緣導(dǎo)通。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備銅柱凸點(diǎn)的方法，其特征在于，所述步驟30通過貼膜、曝光、顯影和閃蝕的工藝，去除凸點(diǎn)區(qū)域以外的金屬種子層，留下焊盤所處的凸點(diǎn)區(qū)域的局部金屬種子層。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備銅柱凸點(diǎn)的方法，其特征在于，步驟40中所述綠油層通過貼膜、曝光、顯影及固化工藝形成于第一基片之上，步驟40中所述將凸點(diǎn)區(qū)域的綠油層除去，除去綠油層后在凸點(diǎn)區(qū)域的開窗要大于局部金屬種子層的尺寸。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備銅柱凸點(diǎn)的方法，其特征在于，步驟50中所述在第二基片上依次制備多層干膜，其中下層干膜為感光性較好的干膜，而上層采用感光性稍差的干膜，且多層干膜的總厚度大于凸點(diǎn)的高度，以防止夾膜的產(chǎn)生。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備銅柱凸點(diǎn)的方法，其特征在于，步驟60中所述在焊盤之上的刻蝕盲孔中鍍銅，在刻蝕盲孔中銅的高度至少大于外層線路圖形的高度。
【文檔編號】H01L21/60GK103985647SQ201410218948
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年5月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月22日
【發(fā)明者】劉文龍, 于中堯 申請人:中國科學(xué)院微電子研究所, 華進(jìn)半導(dǎo)體封裝先導(dǎo)技術(shù)研發(fā)中心有限公司