36 倒装芯片 -2《集成电路封装》教学课件

倒装芯片的凸点技术-Bump集成电路封装与测试目录/Contents010203凸点蒸镀凸点电镀凸点凸点：焊料凸点、金凸点和聚合物凸点。焊料凸点：锡焊料。金凸点：金或铜用电镀法形成凸点。聚合物凸点：导电聚合物。焊料凸点应用最广，金凸点工艺简单，但组装中的要求麻烦，聚合物凸点高效、成本低，应用前景很好。凸点凸点技术凸点常用的材料是Pb/Sn合金，因为其回流焊特性如自中心作用以及焊料下落等。自中心作用减小了对芯片贴放的精度要求。下落特点减小了共面性差的问题。95Pb/5Sn或者97Pb/3Sn的回流焊温度较高：330-350

C。根据芯片的其它部分、有机基板等的工作温度要求，开发出了高锡焊料，如37Pb/63Sn的回流温度为200

C左右.常见凸点形成的方法123456蒸镀焊料凸点电镀焊料凸点印刷焊料凸点钉头焊料凸点放球凸点焊料转移凸点蒸镀凸点蒸镀凸点制作步骤蒸镀凸点制作步骤1、现场对硅片溅射清洗（a）：在沉积金属前去除氧化物或者照相掩模。同时使得硅片钝化层以及焊盘表面粗糙以提高对UBM的结合力。2、金属掩模：常常用带图样的钼金属掩模来覆盖硅片以利于UBM以及凸点金属的沉积。金属掩模组件一般由背板、弹簧、金属模板以及夹子等构成。硅片被夹在背板与金属模板之间，然后通过手动对位，对位公差可控制在25mm。3、UBM蒸镀（b）：然后按顺序蒸镀Cr层、CrCu层、Cu层以及Au层。4、焊料蒸镀（c）：在UBM表面蒸镀一层97Pb/Sn或者95Pb/Sn，厚度约为100-125mm。形成一个圆锥台形状蒸镀凸点制作步骤5、凸点成球（d）：在C4工艺中，凸点回流成球状。注意图（e）中顶部的额外的锡层，这是Motorola采用的“蒸镀、额外共晶”，缩写为“E3”。这层薄薄的盖子允许器件连接到有机板上而不用在施加共晶焊料。这是因为高铅焊料在300°C回流，而不适合于有机基板。于是焊接时可只回流上面的锡铅共晶，而不将凸点熔化。电镀凸点电镀是一个比较流行的工艺，其设备成本低、设施占地少，有很多的电镀工艺可以采用。传统的电镀沿用蒸镀使用的Cr/Cr-Cu/Cu结构的UBM和使用高铅合金。如果采用高锡合金，Sn会很快消耗Cu而破坏结构的完整性。于是为了沉积共晶焊料，往往在UBM的结构中，Ti/W作为结合层，其上有一层Cu的润湿层。而且润湿铜层要厚。这种较厚的铜层称为“微球”或者“图钉帽”。使用这种结构公司有：德州仪器、摩托罗拉、国家半导体、冲电气（OKI）等公司。电镀凸点横截面示意图电镀凸点制作步骤电镀凸点制作步骤1、硅片清洗：方法和目的与蒸镀中清洗相同。2、UBM沉积：典型的UBM材料层为：TiW－Cu－Au，溅射到整个硅片上。理论上讲，UBM层提供了一个平均的电流分布以利于一致的电镀。图(a)是硅片覆盖了TiW的情形，为了形成微球或者图钉帽结构，施加掩模（b），沉积一定高度的Cu和Au（c），一般凸点总体高度为85mm—100mm时候，微球高度为10mm到25mm。电镀凸点制作步骤3、焊料的电镀：再次施加掩模，以电镀凸点（d）。当凸点形成之后，掩模被剥离（e）。暴露在外的UBM在一到两天内刻蚀掉。4、回流成球：回流后利于凸点在UBM去除时候不被破坏见图（f）。ChipPRopeningChipElectroplatedsolderbumpMushrooming2.SputterUnderBumpMetal金属层溅射3.CoatwithPR覆盖光胶4.Patternforbump凸点光刻5.ElectroplatingCuandSn/Pb焊料电镀6.RemoveResist去除光胶1.WaferwithAlpad钝化和金属化晶片ChipPassivationAlcontactpadChipUBMChipThickphotoresistfilmChip7.S