專利名稱：一種高密度凸點(diǎn)基板及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及芯片加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高密度凸點(diǎn)基板及其制造方法。
背景技術(shù)：
隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，手機(jī)和各種電子產(chǎn)品越來(lái)越向輕薄短小的方向發(fā)展， 手機(jī)電腦的性能越來(lái)越高，體積變得越來(lái)越小，對(duì)芯片和器件的集成度要求也越來(lái)越高。隨著大規(guī)模集成電路的不斷發(fā)展和革新，線寬已經(jīng)接近22納米，集成度達(dá)到空前的水平。對(duì)于技術(shù)和設(shè)備的要求也達(dá)到了一個(gè)全新的高度。線寬進(jìn)一步變小的難度越來(lái)越大，技術(shù)和設(shè)備的加工能力的提升難度更大，技術(shù)和設(shè)備水平的發(fā)展趨于減緩。這種情況下，3D高密度封裝受產(chǎn)業(yè)界廣泛的重視，一個(gè)器件中的芯片不再是一個(gè)，而是多個(gè)，并且不再是只在一層排列，而是堆疊成三維高密度微組裝芯片。芯片三維堆疊有效減少了器件的三維尺寸，芯片間的堆疊方式也在不斷的改進(jìn)。從FLIP CHIP到硅基TSV (Through Silicon Via)通孔互聯(lián)技術(shù)，器件的三維尺寸變得越來(lái)越小。封裝工藝也從原來(lái)的鍵合、貼片、塑封，演變成引入前段工藝的RDL、Flip Chip、晶圓鍵合、TSV等等關(guān)鍵工藝技術(shù)，使得更芯片密度更大、尺寸更小的封裝結(jié)構(gòu)不斷涌現(xiàn)。其中TSV技術(shù)，被世界封裝技術(shù)領(lǐng)域公認(rèn)為下一代最重要的封裝技術(shù)。目前硅基 TSV加工，普遍被大家采用的加工方法是，在硅105中制作高深寬比的硅通孔，在孔壁上沉積的絕緣層101、隔離層102、電鍍種子層103，最后用電鍍的方法將金屬104填滿通孔。由于淀積過(guò)程和電鍍過(guò)程都在硅的整表面進(jìn)行，所以孔外金屬必須去掉，通過(guò)高精減薄工藝去掉表層的金屬隔離層102絕緣層101。最后將硅片105的背面進(jìn)行減薄，直至孔底部的金屬暴露出來(lái)，形成TSV通孔連接，如圖1所示。這種硅通孔的加工工藝和設(shè)備的成本都非常高，工藝過(guò)程復(fù)雜，目前沒(méi)有完全徹底的解決方法。填孔的要求非常高，填充后的通孔中不能有氣泡，否則，將在后續(xù)的使用過(guò)程中，導(dǎo)致斷裂、發(fā)熱等問(wèn)題，使通孔連接失效，影響器件的電性能。TSV加工完成后，在硅片兩面進(jìn)行再布線，這是一個(gè)多層布線過(guò)程。再布線后，在表面的焊點(diǎn)上進(jìn)行植球，植球有兩種方式，一種是植錫球，如圖2所示，適用于較低密度的植球和較寬的線寬線距；另一種是長(zhǎng)銅柱，如圖3所示，由于銅柱是通過(guò)微加工電鍍獲得，所以能夠獲得高密度，細(xì)線寬線距的封裝應(yīng)用。長(zhǎng)銅柱技術(shù)需要高深寬比的厚膠光刻技術(shù)和高精度的電鍍技術(shù)。在高端封裝中，封裝基板是芯片載體，因?yàn)橹圃斐杀据^低，高端基板的主流是有機(jī)基板，而且是以環(huán)氧樹(shù)脂或BT樹(shù)脂為主的封裝基板。有機(jī)封裝基板與常規(guī)的PCB板的主要區(qū)別是封裝基板具有小的線寬線距，其線寬線距小于:3mil，目前具有良好量產(chǎn)的單購(gòu)達(dá)到 25 μ m的線寬線距，相應(yīng)的過(guò)孔層間過(guò)孔在30微米左右。因其線寬線距的尺寸過(guò)小，常規(guī)的 PCB工藝和設(shè)備無(wú)法滿足加工需要。高端封裝基板的板內(nèi)貫通孔主要還是用機(jī)械鉆孔的方式，孔徑在lmm-1. 5mm。當(dāng)基板上需要大量這樣的過(guò)孔時(shí)，鉆孔的數(shù)量就受到了，機(jī)械鉆孔的尺寸就受到了限制，單位面積內(nèi)能夠加工的過(guò)孔數(shù)量是有限的，將導(dǎo)致封裝面積無(wú)法縮得更小，因此，有機(jī)基板的尺寸受到機(jī)械鉆孔的限制不可能做得很小。無(wú)論是TSV硅基板還是有機(jī)高端封裝基板，受到加工工藝技術(shù)的限制，無(wú)論是工藝成本還是加工難度都非常高，相應(yīng)的使用的設(shè)備價(jià)格也是非常的昂貴。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了克服上述缺陷提供一種高密度凸點(diǎn)基板，此基板上的凸點(diǎn)是自帶的， 無(wú)需高精度厚膠光刻和高精度電鍍凸點(diǎn)。本發(fā)明還提供一種高密度凸點(diǎn)基板的制造方法，加工工藝簡(jiǎn)單，制造成本低廉。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為
一種高密度凸點(diǎn)基板，包括垂直于基板表面緊密排列的包覆絕緣層的柱狀導(dǎo)線，所述包覆絕緣層的柱狀導(dǎo)線通過(guò)粘接材料粘接形成基板；所述基板的一個(gè)表面設(shè)有布線，另一個(gè)表面上有部分導(dǎo)線凸出基板的表面，形成凸點(diǎn)。上述方案中，所述柱狀導(dǎo)線為金屬導(dǎo)線。 上述方案中，所述布線包括至少一層絕緣層和一層金屬線。上述方案中，所述凸點(diǎn)表面有一層低熔點(diǎn)焊料。上述方案中，所述絕緣層的材料為有機(jī)材料。上述方案中，所述粘接材料為有機(jī)粘接劑或低熔點(diǎn)金屬。上述方案中，所述粘接材料為低熔點(diǎn)金屬時(shí)，所述凸點(diǎn)表面的低熔點(diǎn)焊料的熔點(diǎn)要比低熔點(diǎn)金屬的熔點(diǎn)低10°c。一種高密度凸點(diǎn)基板的制造方法，包括如下步驟 將帶有絕緣層的柱狀導(dǎo)線平行排列成束；
灌裝粘接材料將所述帶有絕緣層的柱狀導(dǎo)線粘接起來(lái)，固化后形成柱狀導(dǎo)線束； 沿所述柱狀導(dǎo)線的橫截面方向?qū)λ鲋鶢顚?dǎo)線束進(jìn)行切片，形成帶有高密度導(dǎo)電通道的基板；
在所述基板一側(cè)表面進(jìn)行布線，在所述基板的另一側(cè)，對(duì)所述粘接材料、所述絕緣層和部分所述柱狀導(dǎo)線進(jìn)行腐蝕，將要保留的所述柱狀導(dǎo)線凸出出來(lái)，在基板表面形成導(dǎo)電凸點(diǎn)陣列。上述方案中，對(duì)所述粘接材料、所述絕緣層和部分所述柱狀導(dǎo)線進(jìn)行腐蝕，采用光刻腐蝕的方法，先用光刻膠進(jìn)行掩蔽曝光，再對(duì)需要保留的柱狀導(dǎo)線之外的材料進(jìn)行腐蝕去除。上述方案中，所述導(dǎo)電凸點(diǎn)陣列的凸點(diǎn)上包覆低熔點(diǎn)焊料。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用技術(shù)方案產(chǎn)生的有益效果如下
本發(fā)明提供的基板結(jié)構(gòu)自帶凸點(diǎn)，無(wú)需高精度厚膠光刻和高精度電鍍凸點(diǎn)，而且同樣本結(jié)構(gòu)具有高密度TSV導(dǎo)電通道基板的所有優(yōu)點(diǎn)；
本發(fā)明提供的基板的制造方法，制造成本低廉，加工工藝簡(jiǎn)單，不需要高深寬比厚膠光刻工藝和高精度電鍍工藝，不需要機(jī)械鉆孔、高成本的DRIE高深寬比的深硅刻蝕、高工藝難度高成本的孔內(nèi)絕緣層和電鍍種子層沉積及高難度的孔內(nèi)電鍍填充工藝，因此不需要這些工藝相應(yīng)的價(jià)格昂貴的工藝設(shè)備。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)中硅基TSV通孔結(jié)構(gòu)的剖視圖2為現(xiàn)有技術(shù)中表面多層布線單面植錫球TSV硅基板的剖視圖； 圖3為現(xiàn)有技術(shù)中表面多層布線單面植銅柱TSV硅基板的剖視圖； 圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的高密度基板結(jié)構(gòu)示意圖； 圖5為圖4的A-A’剖面圖； 圖6為圖4的B-B’剖面圖7為本發(fā)明實(shí)施例提供的高密度凸點(diǎn)基板的結(jié)構(gòu)剖視圖； 圖8為本發(fā)明實(shí)施例提供的凸點(diǎn)包覆低熔點(diǎn)焊料的高密度凸點(diǎn)基板的結(jié)構(gòu)剖視圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)描述。如圖7所示，本發(fā)明實(shí)施例提供一種高密度凸點(diǎn)基板，包括垂直于基板表面緊密排列的若干包覆絕緣層402的柱狀導(dǎo)線401，柱狀導(dǎo)線的數(shù)量由其橫截面積決定，柱狀導(dǎo)向的橫截面積滿足最終基板面積要求；包覆絕緣層402的柱狀導(dǎo)線401通過(guò)粘接材料403粘接形成基板；基板的一個(gè)表面設(shè)有布線701，另一個(gè)表面上有部分導(dǎo)線凸出基板的表面，形成凸點(diǎn)703。布線701為多層布線，包括兩層絕緣層702和一層金屬線704。柱狀導(dǎo)線401 與多層布線表面制造的焊點(diǎn)705相連，用于與芯片鍵合。本實(shí)施例中，柱狀導(dǎo)線為金屬導(dǎo)線，金屬導(dǎo)線的材料為銅、鎳、鎢、鉬、鈦、金、鉬、 鋁、鉭，鎳鉻合金或鈦鎢合金等中的任何一種，如果高密度金屬通孔互聯(lián)基板的金屬導(dǎo)線是銅，那么基板上的凸點(diǎn)就是銅凸點(diǎn)。本實(shí)施例中，凸點(diǎn)表面包覆一層低熔點(diǎn)焊料806，如圖8所示。低熔點(diǎn)焊料為Sn合金、h合金、Au合金或Ag合金等中的一種。在凸點(diǎn)表面包覆一層低熔點(diǎn)焊料，用于將芯片通過(guò)回流焊的方式貼在本發(fā)明實(shí)施例所述基板上。低熔點(diǎn)金屬焊料，使得回流焊能在較低的溫度下進(jìn)行，如果直接用金屬導(dǎo)線如銅金屬線，只能用熱壓焊接，溫度要到300°C以上， 這是通常的基板和封裝不能接受的溫度。本實(shí)施例中，絕緣層的材料為有機(jī)材料，有機(jī)材料為聚酰亞胺、聚酯或PTFE有機(jī)材料等中的任何一種。本實(shí)施例中，粘接材料為有機(jī)粘接劑或低熔點(diǎn)金屬。其中，有機(jī)粘接劑為環(huán)氧樹(shù)脂、聚酰亞胺、聚酯、有機(jī)硅樹(shù)脂或橡膠等材料，或以上述材料為主要成分的有機(jī)填充材料； 低熔點(diǎn)金屬為錫合金、鉍合金、金合金、銦合金或銀合金等中的任何一種。本實(shí)施例中，當(dāng)粘接材料為低熔點(diǎn)金屬時(shí)，凸點(diǎn)表面又包覆低熔點(diǎn)焊料，那么低熔點(diǎn)焊料的熔點(diǎn)要比低熔點(diǎn)金屬的熔點(diǎn)低10°C，以保證后續(xù)封裝工藝回流焊過(guò)程基板結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。本發(fā)明另一實(shí)施例提供一種高密度凸點(diǎn)基板的制造方法，包括如下步驟
(1)將帶有絕緣層402的柱狀導(dǎo)線401平行排列成束；
(2)灌裝粘接材料403將帶有絕緣層402的柱狀導(dǎo)線401粘接起來(lái)，固化后形成柱狀導(dǎo)線束，如圖4所示；
(3)沿柱狀導(dǎo)線的橫截面方向?qū)χ鶢顚?dǎo)線束進(jìn)行切片，形成帶有高密度導(dǎo)電通道的基板，如圖5和圖6所示；
(4)在基板一側(cè)表面進(jìn)行布線701，在基板的另一側(cè)，對(duì)要形成凸點(diǎn)的柱狀導(dǎo)線進(jìn)行保護(hù)，將要制作凸點(diǎn)以外的粘接材料403、絕緣層402和柱狀導(dǎo)線401整體腐蝕掉一層，被保護(hù)的柱狀導(dǎo)線403高出基板表面的部分即為凸點(diǎn)703，凸點(diǎn)703在基板表面形成導(dǎo)電凸點(diǎn)陣列。本實(shí)施例中，對(duì)粘接材料、絕緣層和部分柱狀導(dǎo)線進(jìn)行腐蝕，采用光刻腐蝕的方法，先用光刻膠在要保護(hù)的柱狀導(dǎo)線表面形成光刻膠掩蔽膜，將其讓區(qū)域暴露出來(lái)，對(duì)不需要保留的粘接材料、絕緣層和部分柱狀導(dǎo)線進(jìn)行腐蝕去除，腐蝕完成后，將光刻膠去除，形成導(dǎo)電凸點(diǎn)。本實(shí)施例中，導(dǎo)電凸點(diǎn)陣列的凸點(diǎn)上包覆低熔點(diǎn)焊料806。包覆的方法包括電鍍、 浸鍍等方法，低熔點(diǎn)焊料可以在凸點(diǎn)尖端，也可以包覆整個(gè)凸點(diǎn)。本發(fā)明的基板結(jié)構(gòu)具有周期性排布的高密度通孔導(dǎo)電通道，適用于大量輸入輸出端口的基板和硅TSV的所有應(yīng)用。而且本發(fā)明的制造基板的方法，具有制造成本低廉，加工工藝簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)，不需要高深寬比厚膠光刻工藝和高精度電鍍工藝，不需要機(jī)械鉆孔、高成本的DRIE高深寬比的深硅刻蝕、高工藝難度高成本的孔內(nèi)絕緣層和電鍍種子層沉積和高難度的孔內(nèi)電鍍填充工藝，因此不需要這些工藝相應(yīng)的價(jià)格昂貴的工藝設(shè)備，真正做到低成本，簡(jiǎn)化工藝。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、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
1.一種高密度凸點(diǎn)基板，其特征在于包括垂直于基板表面緊密排列的包覆絕緣層的柱狀導(dǎo)線，所述包覆絕緣層的柱狀導(dǎo)線通過(guò)粘接材料粘接形成基板；所述基板的一個(gè)表面設(shè)有布線，另一個(gè)表面上有部分導(dǎo)線凸出基板的表面，形成凸點(diǎn)。
2.如權(quán)利要求1所述的高密度凸點(diǎn)基板，其特征在于所述柱狀導(dǎo)線為金屬導(dǎo)線。
3.如權(quán)利要求1所述的高密度凸點(diǎn)基板，其特征在于所述布線包括至少一層絕緣層和一層金屬線。
4.如權(quán)利要求1所述的高密度凸點(diǎn)基板，其特征在于所述凸點(diǎn)表面有一層低熔點(diǎn)焊料。
5.如權(quán)利要求1所述的高密度凸點(diǎn)基板，其特征在于所述絕緣層的材料為有機(jī)材料。
6.如權(quán)利要求4所述的高密度凸點(diǎn)基板，其特征在于所述粘接材料為有機(jī)粘接劑或低熔點(diǎn)金屬。
7.如權(quán)利要求6所述的高密度凸點(diǎn)基板，其特征在于所述粘接材料為低熔點(diǎn)金屬時(shí)， 所述凸點(diǎn)表面的低熔點(diǎn)焊料的熔點(diǎn)要比低熔點(diǎn)金屬的熔點(diǎn)低10°c。
8.一種高密度凸點(diǎn)基板的制造方法，包括如下步驟 將帶有絕緣層的柱狀導(dǎo)線平行排列成束；灌裝粘接材料將所述帶有絕緣層的柱狀導(dǎo)線粘接起來(lái)，固化后形成柱狀導(dǎo)線束； 沿所述柱狀導(dǎo)線的橫截面方向?qū)λ鲋鶢顚?dǎo)線束進(jìn)行切片，形成帶有高密度導(dǎo)電通道的基板；在所述基板一側(cè)表面進(jìn)行布線，在所述基板的另一側(cè)，對(duì)所述粘接材料、所述絕緣層和部分所述柱狀導(dǎo)線進(jìn)行腐蝕，將要保留的所述柱狀導(dǎo)線凸出出來(lái)，在基板表面形成導(dǎo)電凸點(diǎn)陣列。
9.如權(quán)利要求8所述的高密度凸點(diǎn)基板的制造方法，其特征在于對(duì)所述粘接材料、所述絕緣層和部分所述柱狀導(dǎo)線進(jìn)行腐蝕，采用光刻腐蝕的方法，先用光刻膠進(jìn)行掩蔽曝光， 再對(duì)需要保留的柱狀導(dǎo)線之外的材料進(jìn)行腐蝕去除。
10.如權(quán)利要求8所述的高密度凸點(diǎn)基板的制造方法，其特征在于所述導(dǎo)電凸點(diǎn)陣列的凸點(diǎn)上包覆低熔點(diǎn)焊料。
全文摘要
本發(fā)明涉及芯片加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高密度凸點(diǎn)基板。所述基板，包括垂直于基板表面緊密排列的包覆絕緣層的柱狀導(dǎo)線，包覆絕緣層的柱狀導(dǎo)線通過(guò)粘接材料粘接形成基板；基板的一個(gè)表面設(shè)有布線，另一個(gè)表面上有部分導(dǎo)線凸出基板的表面，形成凸點(diǎn)。本發(fā)明還提供一種高密度凸點(diǎn)基板的制造方法。本發(fā)明提供的基板結(jié)構(gòu)自帶凸點(diǎn)，無(wú)需高精度厚膠光刻和高精度電鍍凸點(diǎn)；本發(fā)明提供的制造方法，制造成本低廉，加工工藝簡(jiǎn)單，不需要高深寬比厚膠光刻工藝和高精度電鍍工藝，不需要機(jī)械鉆孔、高成本的DRIE高深寬比的深硅刻蝕、高成本的孔內(nèi)絕緣層和電鍍種子層沉積及高難度的孔內(nèi)電鍍填充工藝，因此不需要這些工藝采用的價(jià)格昂貴的工藝設(shè)備。
文檔編號(hào)H01L23/488GK102208390SQ20111013043
公開(kāi)日2011年10月5日 申請(qǐng)日期2011年5月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月19日
發(fā)明者于中堯 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院微電子研究所