專利名稱：具有導(dǎo)電凸塊的覆晶基板及其導(dǎo)電凸塊的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于封裝基板，特別關(guān)于一種以電鍍方式制造具有導(dǎo)電凸塊的覆晶基板及其導(dǎo)電凸塊的制造方法。
背景技術(shù)：
目前廣泛應(yīng)用球柵陣列(Ball Grid Array，以下簡稱BGA)封裝于積體電路晶片組或圖形晶片等的封裝(packaging)。一般而言，BGA封裝主要在一基板的背面形成多數(shù)錫球，并以柵狀陣列方式在基板背面排列，作為晶片與印刷電路板間的引腳，替代以往的金屬導(dǎo)線架。BGA封裝的優(yōu)點(diǎn)在于在相同尺寸下，引腳數(shù)目可增多，且引腳間的腳距亦加大。此外，由于BGA封裝使印刷電路板與晶片間的導(dǎo)電路徑縮短，因此其散熱效果與導(dǎo)電性也隨之提升。
隨著封包尺寸縮小，而接腳數(shù)卻日益增加的趨勢，覆晶式球柵陣列封包(F1ip chip on BGA，F(xiàn)CBGA)則成為主要封包技術(shù)之一。覆晶式球柵陣列封包乃將一積體電路晶片背面與一基底連接，而該基底以球柵陣列與一印刷電路板連接。由于覆晶式球柵陣列(FCBGA)結(jié)合覆晶與球柵陣列兩種封裝技術(shù)，因此具有節(jié)省空間，并可容納更多引腳數(shù)等優(yōu)點(diǎn)。
如圖1所示，為傳統(tǒng)的一種覆晶式球柵陣列封裝方法，先在晶片102表面接合點(diǎn)上形成導(dǎo)電凸塊(solder bump)，接著再將晶片具有焊接凸塊的一面與覆晶基板106上的導(dǎo)電凸塊接合，而形成導(dǎo)電接腳104。而晶片與覆晶基板間的縫隙，則灌入填充材料(underfill)103，并使其牢固。而覆晶基板106的另一面，則具有焊接球腳(solderball)108，可與其它印刷電路板接合。其主要缺陷在于應(yīng)用在上述用途的覆晶基板，一般是在絕緣或內(nèi)部布有線路的基板上的焊接墊(bump pad)，通過錫膏印刷技術(shù)制成凸塊(Bump)，作為導(dǎo)電接腳。而此步驟一般稱為前焊接(Pre-soldering)。此種錫膏凸塊印刷的缺點(diǎn)在于制程相當(dāng)繁雜，必需通過印刷電路板專用機(jī)臺進(jìn)行錫膏凸塊印刷制程，而多半形成錫鉛合金(Sn-Pb)或其類似合金的凸塊。而凸塊間接合的品質(zhì)往往受到錫或其合金的性質(zhì)影響，接合可靠度受凸塊性質(zhì)影響甚大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于提供一種導(dǎo)電凸塊的制造方法，利用電鍍(plating)制程制造覆晶基板上的金屬凸塊，達(dá)到簡化封裝基板上的凸塊制程的目的。
本發(fā)明的再一個目的在于提供一種制造具有導(dǎo)電凸塊的覆晶基板的制造方法，該導(dǎo)電凸塊可在封裝接合時形成可靠性佳的錫一銅共介合金層(IMC)，達(dá)到簡化覆晶基板的凸塊制程的目的。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的一種通過電鍍方式形成導(dǎo)電凸塊的制造方法，包含下列步驟提供一基板，其表面具有多數(shù)導(dǎo)電點(diǎn)；于基板表面覆蓋導(dǎo)電薄膜；在導(dǎo)電薄膜上形成光阻層；圖案化光阻層，于該基板表面上形成多數(shù)開口，并露出其下的多數(shù)導(dǎo)電點(diǎn)；進(jìn)行金屬電鍍，以填滿該多數(shù)開口，而形成多數(shù)金屬凸塊(bump)；移除該先阻層與該導(dǎo)電薄膜；于該基板表面形成防焊保護(hù)層，并露出該多數(shù)金屬凸塊。
通過上述方法，以較為簡易，且步驟簡單的電鍍方式，在定義的開口中沉積形成導(dǎo)電的金屬凸塊，以取代一般的凸塊印刷技術(shù)。
本發(fā)明更提供一種導(dǎo)電凸塊覆晶基板的制造方法，包含下列步驟提供一覆晶基板，其表面具有多數(shù)導(dǎo)電點(diǎn)；于覆晶基板表面覆蓋導(dǎo)電薄膜；在導(dǎo)電薄膜表面形成光阻層；圖案化該光阻層，以于覆晶基板表面上形成多數(shù)開口，并露出其下的多數(shù)導(dǎo)電點(diǎn)；進(jìn)行銅電鍍，以填滿該多數(shù)開口而形成多數(shù)銅凸塊；移除光阻層與導(dǎo)電薄膜；于該基板表面形成防焊保護(hù)層，并露出該多數(shù)銅凸塊；對露出的多數(shù)銅凸塊進(jìn)行表面防氧化處理。
通過上述方法，以電鍍方式制造具有導(dǎo)電凸塊的覆晶基板，而導(dǎo)電凸塊與晶片凸塊焊接時，形成結(jié)合力更佳的錫一銅的焊接接面，提高封裝的可靠性。
下面結(jié)合較佳實施例配合附圖詳細(xì)說明。


圖1為傳統(tǒng)的覆晶式球柵陣列封包(FCBGA)的剖面示意圖。
圖2-圖8為本發(fā)明的覆晶基板的導(dǎo)電凸塊的制造流程側(cè)視示意圖。
圖9為本發(fā)明的導(dǎo)電凸塊覆晶基板與晶片接合的剖面示意圖。
具體實施例方式
參閱圖2-圖8所示，本發(fā)明的覆晶基板的導(dǎo)電凸塊的制造流程包括如下步驟。
參閱圖2所示，在一覆晶基板200中，可設(shè)置連結(jié)線路，而在基板200表面設(shè)置導(dǎo)電點(diǎn)作為內(nèi)部連接線路對外的接合點(diǎn)，而較佳的導(dǎo)電點(diǎn)為銅墊(copperpad)202。接著在覆晶基板200的表面形成一導(dǎo)電薄膜204，較佳者可通過電鍍(plat ing)方式，均勻的在覆晶基板200的表面電鍍一層銅金屬作為導(dǎo)電薄膜。例如以無電極電鍍(electroless plating)，在無外加電極(electrode)的情況下，在含有銅離子的電解溶液中，于覆晶基板200表面沉積形成銅薄膜作為導(dǎo)電層。由于無電極電鍍具有良好的連續(xù)性與階梯覆蓋效果，因此，可在覆晶基板200與導(dǎo)電銅墊202表面上形成均勻銅薄膜。但本發(fā)明的導(dǎo)電薄膜并非僅限于上述的金屬銅薄膜。
接著參閱圖3所示，在覆晶基板200表面形成光阻層208，并對其進(jìn)行一微影制程，以圖案化光阻層208，而在銅墊202上方形成開口202a。
接著參閱圖4所示，通過上述形成的銅薄膜作為晶種層，進(jìn)行金屬電鍍(metal column plating)，以填滿開口202a。較佳者為在銅墊202上以銅電鍍形成銅凸塊(copper bump)210。而較佳的凸塊高度約等于光阻層的高度，或如圖4所示，略高于光阻層208。
由于電鍍銅具有良好的填洞能力，可以由開口202a底部向上填滿形成品質(zhì)良好的銅凸塊。且電鍍具有成本低、設(shè)備簡單和沉積速度快的優(yōu)點(diǎn)，可以取代一般的覆晶基板印刷凸塊制程。且電鍍銅程序一般廣泛用于印刷電路板的其它制程中，因此無須額外添購設(shè)備。
參閱圖5所示，在電鍍沉積金屬凸塊210完成后，接著去除光阻層208。
接著參閱圖6所示，一般在去除光阻層后，會繼續(xù)進(jìn)行酸液清洗，以去除光阻雜質(zhì)。此時同時通過酸液清洗制程，利用酸液對銅金屬的微蝕刻效果(microetching)去除覆晶基板200表面露出的導(dǎo)電銅膜204，并同時將露出的銅凸塊210與銅墊202的角度圓滑化，而形成弧形的銅凸塊210，有助于后續(xù)接合。
接著參閱圖7所示，將該覆晶基板200進(jìn)行一防焊保護(hù)制程。在較佳實施例中，防焊保護(hù)制程可采用一般印刷電路板的焊錫掩膜(solder mask)制程，此制程通常稱為防焊錄漆。主要通過在覆晶基板上覆蓋一高分子材料薄層，如熱烤型環(huán)氧樹脂(epoxy resin)或光感式丙烯酸酯(Acrylates)覆蓋于金屬凸塊210表面的其它部分。此防焊保護(hù)層212可以避免后續(xù)制程中因焊錫溢流而產(chǎn)生的短路，并避免覆晶基板表面受外在環(huán)境破壞。
接著參閱圖8所示，為了避免露出的導(dǎo)電凸塊210表面受氧化破壞，可進(jìn)一步進(jìn)行金屬凸塊210表面的防氧化處理。在較佳實施例中，可直接利用印刷電路板制程中的熱空氣焊錫涂布技術(shù)(hot air solder leveling.HASL)，此制程一般用于印刷電路板中的銅線路表面防氧化處理，是將覆晶基板浸于溶融的焊錫中，完成涂布后，則以高速吹送的熱空氣去除多余的焊錫，并于金屬凸塊210表面形成適當(dāng)厚度的防氧化焊錫鍍層214。亦可在金屬凸塊210表面，利用一般的OSP制程，即利用化學(xué)沉浸，形成適當(dāng)厚度的抗氧化膜。
通過上述方法，可通過電鍍方式在覆晶基板上形成金屬凸塊，如以電鍍銅方式形成銅凸塊。
參閱圖9所示，說明本發(fā)明的方法所形成的銅凸塊覆晶基板與一晶片接合的剖面示意圖。晶片300上設(shè)置有接合凸塊306，而將其以一般接合制程與覆晶基板200上的金屬凸塊206(即銅墊202、銅導(dǎo)電薄膜204與電鍍銅凸塊206的組合)接合后，在晶片300與覆晶基板200之間填入填充材料310，以固定其接合效果。由于銅性質(zhì)的原因，銅凸塊206無法如一般印刷制程形成的錫鉛凸塊一般，與晶片上的凸塊306形成熔融反應(yīng)，然而由于電鍍形成的銅凸塊的接點(diǎn)包覆面積增加，使得接合后形成的錫一銅共介合金，其接合效果更優(yōu)于傳統(tǒng)的錫鉛凸塊。
綜上所述，本發(fā)明方法的主要優(yōu)點(diǎn)之一在于通過電鍍方式在覆晶基板上形成金屬凸塊，其制程簡單，容易控制，優(yōu)于一般的凸塊印刷制程。
本發(fā)明方法的優(yōu)點(diǎn)之二在于利用電鍍方式在覆晶基板上形成銅凸塊，其具有較大的接合面積，因此銅凸塊與晶片上的錫鉛凸塊，可形成穩(wěn)定的錫一銅共介合金，接口較傳統(tǒng)的錫一鎳共介合金更佳。
木發(fā)明方法的優(yōu)點(diǎn)之三在于整個制程步驟無須引入額外的制程機(jī)臺，僅需利用一般印刷電路板制造流程以及一般常用的電鍍設(shè)備與微影制程即可完成，其制造流程更為簡單，對于覆晶基板的生產(chǎn)更具有競爭力。
雖然本發(fā)明以較佳實施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉此項技藝者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，所做些許更動與潤飾，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種具有導(dǎo)電凸塊的覆晶基板的制造方法，其特征是它包含下列步驟(1)提供一覆晶基板，其表面具有多數(shù)導(dǎo)電點(diǎn)；(2)覆蓋一導(dǎo)電薄膜于該覆晶基板的表面；(3)形成一光阻層于該導(dǎo)電薄膜的表面；(4)圖案化該光阻層，于該覆晶基板表面上形成多數(shù)開口，露出其下的多數(shù)導(dǎo)電點(diǎn)；(5)進(jìn)行電鍍，以填滿該多數(shù)開口，形成多數(shù)導(dǎo)電凸塊；(6)移除該光阻層與該導(dǎo)電薄膜；(7)于該基板表面形成一防焊保護(hù)層，并露出該多數(shù)導(dǎo)電凸塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有導(dǎo)電凸塊的覆晶基板的制造方法，其特征是該電鍍?yōu)殂~電鍍，以形成導(dǎo)電的銅凸塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有導(dǎo)電凸塊的覆晶基板的制造方法，其特征是在形成該防焊保護(hù)層后，還包含對該露出的多數(shù)導(dǎo)電凸塊進(jìn)行表面防氧化處理。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的具有導(dǎo)電凸塊的覆晶基板的制造方法，其特征是該表面防氧化處理是于該導(dǎo)電凸塊的表面進(jìn)行熱空氣焊錫涂布，以形成防氧化鍍層。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有導(dǎo)電凸塊的覆晶基板的制造方法，其特征是覆蓋該導(dǎo)電薄膜是以無電極電鍍，形成銅薄膜覆蓋于該覆晶基板的表面。
6.一種導(dǎo)電凸塊的制造方法，其特征是它包含下列步驟(1)提供一基板，其表面具有多數(shù)導(dǎo)電點(diǎn)；(2)覆蓋一導(dǎo)電薄膜于該基板表面；(3)形成一光阻層于該基板表面；(4)圖案化該光阻層，于該基板表面上形成多數(shù)開口，露出其下的多數(shù)導(dǎo)電點(diǎn)；(5)進(jìn)行金屬電鍍，以填滿該多數(shù)開口，形成多數(shù)金屬凸塊；(6)移除該光阻層與該導(dǎo)電薄膜；(7)于該基板表面形成一防焊保護(hù)層，并露出該多數(shù)金屬凸塊；
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的導(dǎo)電凸塊的制造方法，其特征是還包括對該露出的多數(shù)金屬凸塊進(jìn)行表面防氧化處理的步驟。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的導(dǎo)電凸塊的制造方法，其特征是該表面防氧化處理是于該導(dǎo)電凸塊表面進(jìn)行熱空氣焊錫涂布，以形成防氧化鍍層。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的導(dǎo)電凸塊的制造方法，其特征是該金屬電鍍?yōu)殂~電鍍，該導(dǎo)電凸塊為銅凸塊。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的導(dǎo)電凸塊的制造方法，其特征是覆蓋該導(dǎo)電薄膜是以無電極電鍍形成金屬薄膜覆蓋于該基底表面。
全文摘要
一種具有導(dǎo)電凸塊的覆晶基板及其導(dǎo)電凸塊的制造方法，包含下列步驟提供一覆晶基板，其表面具有多數(shù)導(dǎo)電點(diǎn)；于覆晶基板表面覆蓋導(dǎo)電薄膜；在導(dǎo)電薄膜表面形成光阻層；圖案化光阻層，于覆晶基板表面上形成多數(shù)開口，露出其下的多數(shù)導(dǎo)電點(diǎn)；進(jìn)行銅電鍍，以填滿多數(shù)開口，而形成多數(shù)銅凸塊；移除光阻層與導(dǎo)電薄膜；于基板表面形成防焊保護(hù)層，并露出多數(shù)銅凸塊；對露出的多數(shù)銅凸塊進(jìn)行表面防氧化處理。具有簡化封裝基板上的凸塊制程的功效。
文檔編號H01L21/48GK1492491SQ0214629
公開日2004年4月28日 申請日期2002年10月21日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月21日
發(fā)明者謝翰坤, 林蔚峰 申請人:矽統(tǒng)科技股份有限公司