提高可靠性的微凸點結(jié)構(gòu)及制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種提高可靠性的微凸點結(jié)構(gòu)及制作方法，包括半導體基體，半導體基體正面設有鈍化層，鈍化層中設置微凸點結(jié)構(gòu)，微凸點結(jié)構(gòu)包括設置于半導體基板表面的焊盤、設置于焊盤表面的種子層和設置于種子層上的微凸點；其特征是：在所述微凸點結(jié)構(gòu)的外周的鈍化層上設置刻蝕槽。所述微凸點結(jié)構(gòu)的制作方法，采用以下步驟：在半導體基板上制作焊盤和鈍化層；在鈍化層上刻蝕形成開窗，開窗的位置與焊盤一一對應；在鈍化層上表面制作種子層；在種子層上涂覆光刻膠；將焊盤上方的光刻膠去除，將焊盤周圍的光刻膠、種子層和鈍化層去除；在焊盤上制作凸點，進行回流焊，形成微凸點。本發(fā)明有效防止微凸點裂紋的擴展，提高微凸點可靠性。
【專利說明】提高可靠性的微凸點結(jié)構(gòu)及制作方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種提高可靠性的微凸點結(jié)構(gòu)及制作方法，屬于高密度電子封裝技術 領域。

【背景技術】
[0002] 為了適應電子產(chǎn)品向更輕、更小、更薄、可靠性更高的方向發(fā)展，電子封裝對高密 度封裝提出了更高的要求。細節(jié)距微凸點技術是未來技術發(fā)展的必然趨勢。微凸點的作用 是充當IC (integrated circuit,集成電路)與電路板之間的機械互連、電互連的作用。由 于芯片和基材的熱膨脹系數(shù)（CTE)不一樣，在冷熱循環(huán)測試過程中會導致微凸點受到相互 的約束作用，使其不能完全自由脹縮，從而發(fā)生形變，最終導致微凸點斷裂，降低微凸點的 可靠性。
[0003] 為了防止微凸點發(fā)生變形和開裂，封裝過程中需要填充underfill (底部填充）材 料，從而保護微凸點結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。然而，傳統(tǒng)的方法和結(jié)構(gòu)存在弊端，underfill材料和鈍 化層材料彼此的粘附性較差，容易在界面開裂，從而增加了微凸點失效的隱患。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術中存在的不足，提供一種提高可靠性的微凸點結(jié)構(gòu) 及制作方法，解決了 underfill材料和鈍化層材料粘附性較差的缺陷，使得封裝結(jié)構(gòu)更加穩(wěn) 定，而且，該結(jié)構(gòu)有效地防止微凸點裂紋的擴展，提高了微凸點的可靠性。
[0005] 按照本發(fā)明提供的技術方案，所述提高可靠性的微凸點結(jié)構(gòu)，包括半導體基體，在 半導體基體正面設有鈍化層，在鈍化層中設置微凸點結(jié)構(gòu)；所述微凸點結(jié)構(gòu)包括設置于半 導體基板表面的焊盤、設置于焊盤表面的種子層和設置于種子層上的微凸點；其特征是： 在所述微凸點結(jié)構(gòu)的外周設置刻蝕槽，刻蝕槽位于鈍化層上，刻蝕槽由鈍化層的上表面延 伸至半導體基板的表面。
[0006] 進一步的，所述刻蝕槽為圍繞微凸點結(jié)構(gòu)的圓環(huán)形刻蝕槽，或者為多個分布于微 凸點結(jié)構(gòu)周圍的圓柱形刻蝕槽。
[0007] 進一步的，在所述微凸點結(jié)構(gòu)中，焊盤位于鈍化層中，種子層覆蓋鈍化層。
[0008] 所述提高可靠性的微凸點結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征是，采用以下工藝步驟： (1) 在半導體基板制作焊盤； (2) 在半導體基板及焊盤正面制作鈍化層，鈍化層厚度為5?20μπι ; (3) 在鈍化層上刻蝕形成開窗，開窗的位置與焊盤一一對應，開窗由鈍化層的上表面延 伸至焊盤的上表面； (4) 在鈍化層上表面制作種子層，種子層覆蓋住鈍化層和焊盤暴露的表面，種子層厚度 為 100nm ?300nm ; (5) 在種子層上涂覆一層光刻膠，光刻膠厚度為15μπι?ΙΟΟμπι; (6) 在光刻膠上制作圖形開口，并將焊盤上方的光刻膠去除；同時，將焊盤周圍的光刻 膠、種子層和鈍化層去除，露出半導體基板的表面，在焊盤的外圍形成圓環(huán)形的刻蝕槽或者 多個分布于焊盤周圍的圓形刻蝕槽； (7)在焊盤上制作凸點，對凸點進行回流焊工藝，形成微凸點；同時，去除光刻膠和多余 的種子層。
[0009] 進一步的，所述焊盤的材質(zhì)為銅。
[0010] 進一步的，所述鈍化層的材質(zhì)為PI。
[0011] 進一步的，所述種子層的材質(zhì)為銅。
[0012] 進一步的,所述微凸點的材質(zhì)為Sn。
[0013] 本發(fā)明所述提高可靠性的微凸點結(jié)構(gòu)及制作方法，解決了 underfill材料和鈍化 層材料粘附性較差的缺陷，使得封裝結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定，而且，該結(jié)構(gòu)有效地防止微凸點裂紋的 擴展，提高了微凸點的可靠性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014] 圖1?圖8為本發(fā)明所述微凸點結(jié)構(gòu)制造過程的示意圖。
[0015] 圖1為在半導體基板上得到焊盤的示意圖。
[0016] 圖2為在半導體基板及焊盤上制作鈍化層的示意圖。
[0017] 圖3為在鈍化層上制作開窗的示意圖。
[0018] 圖4為制作種子層的示意圖。
[0019] 圖5為在種子層表面涂覆光刻|父的不意圖。
[0020] 圖6為形成刻蝕槽的示意圖。
[0021] 圖7為在焊盤上形成凸點的示意圖。
[0022] 圖8為本發(fā)明所述微凸點結(jié)構(gòu)一種實施例的剖視圖。
[0023] 圖9為圖8的俯視圖。
[0024] 圖10為本發(fā)明所述微凸點結(jié)構(gòu)另一種實施例的俯視圖。
[0025] 圖中序號為：半導體基體1、微凸點結(jié)構(gòu)2、焊盤3、鈍化層4、種子層5、微凸點6、圓 環(huán)形刻蝕槽7-1、圓柱形刻蝕槽7-2。

【具體實施方式】
[0026] 下面結(jié)合具體附圖對本發(fā)明作進一步說明。
[0027] 如圖8所示：所述提高可靠性的微凸點結(jié)構(gòu)包括半導體基體1，在半導體基體1正 面設有鈍化層4,在鈍化層4中設置微凸點結(jié)構(gòu)2 ;所述微凸點結(jié)構(gòu)2包括設置于半導體基 板1表面的焊盤3、設置于焊盤3表面的種子層5和設置于種子層5上的微凸點6 ;在所述 微凸點結(jié)構(gòu)2中，焊盤3位于鈍化層4中，種子層5覆蓋鈍化層4 ; 如圖9所示，在所述微凸點結(jié)構(gòu)2的外周設置圓環(huán)形刻蝕槽7-1，圓環(huán)形刻蝕槽7-1位 于鈍化層4上，圓環(huán)形刻蝕槽7-1的底部延伸至半導體基板1的表面；如圖10所示，在所述 微凸點結(jié)構(gòu)2的周圍設置多個圓柱形刻蝕槽7-2,圓柱形刻蝕槽7-2位于鈍化層4上，圓柱 形刻蝕槽7-2的底部延伸至半導體基板1的表面。
[0028] 本發(fā)明的工作原理為：微凸點發(fā)生變形或開裂時，裂紋一般會在underfill和鈍 化層界面處橫向擴展；本發(fā)明中，在微凸點結(jié)構(gòu)的周圍將鈍化層去除設置刻蝕槽，這樣 underfill可以與半導體基板直接接觸，增加粘附力；當裂紋擴展到圓柱形刻蝕槽7-2或圓 環(huán)形刻蝕槽7-1處時，裂紋的橫向遷移速度受到制約，只能沿著刻蝕槽縱向遷移，因此，大 大地降低了裂紋擴展的速度，提高了微凸點的可靠性。
[0029] 上述提高可靠性的微凸點結(jié)構(gòu)的制作方法，采用以下工藝步驟： (1) 如圖1所示，在半導體基板1正面采用電鍍或化學鍍方法制作焊盤3,焊盤3的材 質(zhì)為銅； (2) 如圖2所示，在半導體基板1及焊盤3正面旋涂或噴涂一層鈍化層4,鈍化層4厚 度為5?20 μ m，鈍化層4的材質(zhì)為PI (聚酰亞胺）； (3) 如圖3所示，在鈍化層4上刻蝕形成開窗，開窗的位置與焊盤3 -一對應，開窗由鈍 化層4的上表面延伸至焊盤3的上表面； (4) 如圖4所示，在鈍化層4上表面采用PVD電鍍工藝制作種子層5,種子層5厚度為 100nm?300nm，種子層5覆蓋住鈍化層4和焊盤3暴露的表面，種子層5的材質(zhì)為銅； (5) 如圖5所示，在種子層4上涂覆一層光刻膠，厚度依據(jù)凸點的高度而定，光刻膠厚度 為 15 μ m ?100 μ m ; (6) 如圖6所示，在光刻膠上制作圖形開口，并將焊盤3上方的光刻膠去除；同時，將焊 盤3周圍的光刻膠、種子層5和鈍化層4去除，露出半導體基板1的表面；所述圖形開口的 形狀如圖9、圖10所示，為包圍焊盤3的圓環(huán)形，或多個分布于焊盤3周圍的圓形； (7) 如圖7所示，在焊盤3上采用電鍍或化學鍍的方式制作凸點，凸點的材質(zhì)為Sn ; (8) 如圖8所示，對上述的凸點進行回流焊工藝，形成微凸點6 ;同時，去除光刻膠和多 余的種子層。
【權(quán)利要求】
1. 一種提高可靠性的微凸點結(jié)構(gòu)，包括半導體基體（1 )，在半導體基體（1)正面設有鈍 化層（4)，在鈍化層（4)中設置微凸點結(jié)構(gòu)（2);所述微凸點結(jié)構(gòu)（2)包括設置于半導體基 板（1)表面的焊盤（3)、設置于焊盤（3)表面的種子層（5)和設置于種子層（5)上的微凸點 (6);其特征是：在所述微凸點結(jié)構(gòu)（2)的外周設置刻蝕槽，刻蝕槽位于鈍化層（4)上，刻蝕 槽由鈍化層（4)的上表面延伸至半導體基板（1)的表面。
2. 如權(quán)利要求1所述的提高可靠性的微凸點結(jié)構(gòu)，其特征是：所述刻蝕槽為圍繞微凸 點結(jié)構(gòu)（2)的圓環(huán)形刻蝕槽，或者為多個分布于微凸點結(jié)構(gòu)（2)周圍的圓柱形刻蝕槽。
3. 如權(quán)利要求1所述的提高可靠性的微凸點結(jié)構(gòu)，其特征是：在所述微凸點結(jié)構(gòu)（2) 中，焊盤（3)位于鈍化層（4)中，種子層（5)覆蓋鈍化層（4)。
4. 一種提高可靠性的微凸點結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征是，采用以下工藝步驟： (1) 在半導體基板（1)制作焊盤（3); (2) 在半導體基板（1)及焊盤（3)正面制作鈍化層（4)，鈍化層厚度為5?20μ m ; (3) 在鈍化層（4)上刻蝕形成開窗，開窗的位置與焊盤（3)-一對應，開窗由鈍化層（4) 的上表面延伸至焊盤（3)的上表面； (4) 在鈍化層（4)上表面制作種子層（5)，種子層（5)覆蓋住鈍化層（4)和焊盤（3)暴 露的表面，種子層（5)厚度為lOOnm?300nm ; (5) 在種子層（4)上涂覆一層光刻膠，光刻膠厚度為15μπι?ΙΟΟμπι; (6 )在光刻膠上制作圖形開口，并將焊盤（3 )上方的光刻膠去除；同時，將焊盤（3 )周圍 的光刻膠、種子層（5)和鈍化層（4)去除，露出半導體基板（1)的表面，在焊盤（3)的外圍形 成圓環(huán)形的刻蝕槽或者多個分布于焊盤（3)周圍的圓形刻蝕槽； (7)在焊盤（3)上制作凸點，對凸點進行回流焊工藝，形成微凸點（6);同時，去除光刻 膠和多余的種子層。
5. 如權(quán)利要求4所述的提高可靠性的微凸點結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征是：所述焊盤（3) 的材質(zhì)為銅。
6. 如權(quán)利要求4所述的提高可靠性的微凸點結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征是：所述鈍化層 (4) 的材質(zhì)為ΡΙ。
7. 如權(quán)利要求4所述的提高可靠性的微凸點結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征是：所述種子層 (5) 的材質(zhì)為銅。
8. 如權(quán)利要求4所述的提高可靠性的微凸點結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征是：所述微凸點 (6) 的材質(zhì)為Sn。
【文檔編號】H01L23/485GK104091793SQ201410346165
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年7月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月18日
【發(fā)明者】何洪文, 孫鵬, 曹立強 申請人:華進半導體封裝先導技術研發(fā)中心有限公司