專利名稱：碳納米管團簇作芯片凸點的倒裝芯片封裝結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有凸點結(jié)構(gòu)的倒裝芯片封裝結(jié)構(gòu)的制作方法。屬半導體技術(shù)領(lǐng) 域。
背景技術(shù)：
隨著半導體技術(shù)的發(fā)展，芯片的特征尺寸不斷縮小，集成度不斷提高，其端子數(shù)目 不斷增加，端子間的節(jié)距也不斷縮小。當端子間的節(jié)距縮小到70um以下、端子數(shù)目多于 1000以上時，傳統(tǒng)的引線鍵和的封裝方式已經(jīng)不再適用。對于這種多端子數(shù)和端子的節(jié)距 小的芯片的封裝目前大部分采用倒裝芯片的封裝方式來實現(xiàn)。目前倒裝芯片所采用的通常是銅柱凸點或者錫基焊料凸點。然而，由于銅/焊料 與半導體材料(通常為硅或者砷化鎵)熱膨脹系數(shù)相差比較大，在芯片服役過程中由于溫 度變化而產(chǎn)生的熱應力通常會集中在凸點與芯片結(jié)合處的邊角部位，從而造成凸點斷裂失 效。銅柱凸點由于其剛性大，變形困難，很難緩解芯片與基板之間由于熱適配造成的熱應 力，從而造成芯片的斷裂失效。雖然錫基焊料凸點可以通過蠕變塑性變形在一定程度上緩 解芯片與基板熱失配造成的應力，但是這種變形會對錫基焊料凸點造成不可逆轉(zhuǎn)的損傷累 積，最終導致錫基焊料凸點的斷裂失效。因此必須尋找一種新的凸點材料及封裝方法來解 決目前倒裝芯片封裝中存在的上述問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述不足，提供一種能減小芯片與凸點間熱應力、緩解芯 片與基板間熱應力以及克服焊球凸點的形變累計損傷的碳納米管團簇作為芯片凸點的倒 裝芯片封裝結(jié)構(gòu)的制作方法。本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的一種碳納米管團簇作芯片凸點的倒裝芯片封裝結(jié)構(gòu) 的制作方法，包含以下三個步驟步驟一、在襯底上生長碳納米管團簇陣列首先在襯底上形成掩膜，該掩膜根據(jù)芯片上芯片端子的分布來設計，然后在形成 掩膜的襯底上生長碳納米管團簇陣列，碳納米管團簇陣列生長結(jié)束后將掩膜移除，至此便 得到了與芯片端子分布相同的碳納米管團簇陣列；步驟二、將步驟一得到的碳納米管團簇陣列轉(zhuǎn)移到芯片表面首先在芯片表面涂布一層第一導電膠或?qū)щ娔?，然后將步驟一得到的碳納米管團 簇陣列與芯片上對應的芯片端子對準后粘連到芯片表面，粘連結(jié)束后將襯底去除，最終在 芯片表面制備了碳納米管團簇凸點；步驟三、將具有碳納米管團簇凸點的芯片倒裝到基板上 首先在基板上涂布一層第二導電膠或?qū)щ娔ぃ缓髮⒉襟E二制備的具有碳納米管 團簇凸點的芯片倒裝到基板上，倒裝結(jié)束后，用底填料填充所述凸點的間隙，最后在基板背 面的焊盤上放置焊球并回流，得到碳納米管團簇作為芯片凸點的倒裝芯片封裝結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的有益效果是1、由于本發(fā)明采用的碳納米管團簇具有與半導體材料硅相近的熱膨脹系數(shù)，因此 減小了芯片與凸點間由于熱失配而產(chǎn)生的熱應力，增加了封裝結(jié)構(gòu)的可靠性。2、由于碳納米管團簇凸點比銅柱凸點剛性低易發(fā)生彈性變形，因此可以通過碳納 米管團簇凸點的彈性變形有效的緩解芯片與基板間由于熱失配導致的熱應力。3、由于碳納米管團簇凸點屈服強度高不會發(fā)生塑性變形，因此本發(fā)明克服了焊球 凸點的塑性形變累計損傷的缺點，提高了凸點本身的可靠性。


圖IA 圖IC為本發(fā)明形成碳納米管團簇陣列的流程示意圖。圖2A 圖2D為本發(fā)明在芯片表面形成碳納米管團簇凸點的流程示意圖。圖3A 圖3E為本發(fā)明將具有碳納米管團簇凸點的芯片 倒裝到基板上并形成球柵 封裝結(jié)構(gòu)的流程示意圖。附圖標記襯底101、掩膜102、碳納米管團簇103 ；芯片201、芯片端子202、第一導電膠或?qū)щ娔?03 ；基板301、焊盤302、第二導電膠或?qū)щ娔?03、底填料304、焊球305。
具體實施例方式本發(fā)明碳納米管團簇作為芯片凸點的倒裝芯片封裝結(jié)構(gòu)的制作方法，主要包含以 下三個步驟步驟一、在襯底上生長碳納米管團簇陣列參見圖IA 圖1C，圖IA 圖IC為本發(fā)明形成碳納米管團簇陣列的流程示意圖。 如圖IA所示，首先在襯底101上通過光刻或其他等效的方式形成掩膜102，掩膜要根據(jù)芯片 上芯片端子202的分布來設計。襯底101可以是硅或者陶瓷等材料。然后在形成掩膜的襯 底上生長碳納米管團簇陣列103，如圖IB所示。碳納米管團簇陣列103生長結(jié)束后將掩膜 移除。至此便得到了與芯片端子分布相同的碳納米管團簇陣列。如圖IC所示。一般情況 下碳納米管團簇直徑可以在幾微米到幾百微米，高度也可以達到100微米以上。步驟二、碳納米管團簇陣列轉(zhuǎn)移到芯片表面參見圖2A 圖2D，圖2A 圖2D為本發(fā)明在芯片表面形成碳納米管團簇凸點的流 程示意圖。如圖2B所示，首先在芯片201表面涂布一層第一導電膠或?qū)щ娔?03。將步驟 一得到的碳納米管團簇與芯片上對應的芯片端子202對準后(如圖IC所示)粘連到芯片 表面。粘連結(jié)束后將用于碳納米管團簇生長的襯底去除，如圖2D所示。最終在芯片表面制 備了碳納米管團簇凸點。步驟三、將具有或碳納米管團簇凸點的芯片倒裝到基板上參見圖3A 圖3E，圖3A 圖3E為本發(fā)明將具有碳納米管團簇凸點的芯片倒裝 到基板上并形成球柵(BGA)封裝結(jié)構(gòu)的流程示意圖。如圖3B所示，首先在基板301上涂布 一層第二導電膠或?qū)щ娔?03。用于該結(jié)構(gòu)的基板301可以是(但不局限于)FR-4、陶瓷和 玻璃等。然后將步驟二制備的具有碳納米管團簇凸點的芯片倒裝到基板301上，如圖3C所示。倒裝結(jié)束后，用底填料304填充所述凸點的間隙，以此來提高封裝結(jié)構(gòu)的可靠性。如圖 3D所示。最后在基板301背面的焊盤302上放置焊球305并回流，最終得到如圖3E所示的 倒裝芯片封裝結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
一種碳納米管團簇作為芯片凸點的倒裝芯片封裝結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于所述方法包含以下三個步驟步驟一、在襯底上生長碳納米管團簇陣列首先在襯底上形成掩膜，該掩膜根據(jù)芯片上芯片端子的分布來設計，然后在形成掩膜的襯底上生長碳納米管團簇陣列，碳納米管團簇陣列生長結(jié)束后將掩膜移除，至此便得到了與芯片端子分布相同的碳納米管團簇陣列；步驟二、將步驟一得到的碳納米管團簇陣列轉(zhuǎn)移到芯片表面首先在芯片表面涂布一層第一導電膠或?qū)щ娔?，然后將步驟一得到的碳納米管團簇陣列與芯片上對應的芯片端子對準后粘連到芯片表面，粘連結(jié)束后將襯底去除，最終在芯片表面制備了碳納米管團簇凸點；步驟三、將具有碳納米管團簇凸點的芯片倒裝到基板上首先在基板上涂布一層第二導電膠或?qū)щ娔?，然后將步驟二制備的具有碳納米管團簇凸點的芯片倒裝到基板上，倒裝結(jié)束后，用底填料填充所述凸點的間隙，最后在基板背面的焊盤上放置焊球并回流，得到碳納米管團簇作為芯片凸點的倒裝芯片封裝結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種碳納米管團簇作為芯片凸點的倒裝芯片封裝結(jié)構(gòu)的制作方法，所述方法包含以下三個步驟步驟一、在襯底上生長碳納米管團簇陣列；步驟二、將步驟一得到的碳納米管團簇陣列轉(zhuǎn)移到芯片表面；步驟三、將具有碳納米管團簇凸點的芯片倒裝到基板上。本發(fā)明方法制作的倒裝芯片封裝結(jié)構(gòu)，能減小芯片與凸點間熱應力，緩解芯片與基板間熱應力以及克服錫基焊球凸點的形變累計損傷。
文檔編號H01L21/60GK101916735SQ20101022951
公開日2010年12月15日 申請日期2010年7月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月19日
發(fā)明者張黎, 賴志明, 郭洪巖, 陳棟, 陳錦輝 申請人:江陰長電先進封裝有限公司