一種提高金屬凸塊在真空回流工藝中的成球率的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種半導體封裝領(lǐng)域中提高金屬凸塊在真空回流工藝中的成球率的方法。具體包括以下幾個步驟：(1)在UBM(凸點下金屬)上形成球形或方形的金屬焊料凸塊；(2)將步驟(1)所制備的金屬焊料凸塊經(jīng)過毛刷進行清洗；(3)將經(jīng)過步驟(2)處理過的金屬焊料凸塊置于真空回流爐中進行回流；(4)步驟(3)中回流后的金屬凸塊在真空的條件下冷卻至40℃以下。采用本發(fā)明的技術(shù)方案，可以改善金屬凸塊在真空回流工藝中成球率低的問題，成球率從原來的99.5％提高到了99.98％，同時也有效改善了金屬凸塊成球后的表面粗糙度。
【專利說明】-種提高金屬凸塊在真空回流工藝中的成球率的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及半導體封裝領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種提高金屬凸塊在真空回流工藝中的成 球率的方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 錫鉛W及錫銀凸塊的制作是先進半導體封裝（FC覆晶式封裝）必要的一環(huán)。在半 導體封裝的過程中，要先在晶片的焊墊區(qū)域制備凸塊，然后將晶片背面磨薄到一定的厚度 并切割成各個獨立的巧片，將巧片上的金屬凸塊與基板焊墊上的金屬凸塊結(jié)合。焊料凸塊 制作技術(shù)是倒裝巧片中的一個關(guān)鍵技術(shù)，半導體器件的可靠性很大程度上取決于每個焊料 凸塊的結(jié)構(gòu)和材料，W及它們電互連的效力。因此，每個焊料凸塊的高度和體積的一致性是 至關(guān)重要的。
[0003] 焊料凸塊形成后還要經(jīng)過回流工藝，回流工藝是錫鉛W及錫銀凸塊制作的一道必 要的工序（要將電鍛成型的柱狀凸塊轉(zhuǎn)變成球形凸塊）。傳統(tǒng)的回流工藝是將助焊劑涂 布在柱狀凸塊已形成的晶片上再經(jīng)過傳統(tǒng)的輸送帶式的回流爐，回流成球后再將助焊劑清 除，該種工藝不僅會消耗大量助焊劑，而且污染環(huán)境。
[0004] 先進的回流工藝是使用一種新型的真空回流爐，在不需要助焊劑的情況下進行回 流，即將焊料金屬在真空環(huán)境下進行融化，利用液態(tài)條件下的表面張力使得金屬凸塊由原 先的磨茹狀或半球形轉(zhuǎn)變成球形，待回溫到室溫后凝固得到尺寸大小、形狀基本相同的球 形凸塊。真空回流工藝不但節(jié)省了原料成本，簡化了工藝流程，同時也更綠色環(huán)保，但是使 用真空回流爐有一個缺點，回流后的錫鉛凸塊成球率只能達到大約99. 5%，而傳統(tǒng)的回流 工藝成球率可W達到約99. 98%，因此，金屬凸塊在真空回流工藝中的成球率低成為一個待 解決的技術(shù)問題。
[0005] 中國專利200610027588. 5公開了一種焊料凸塊及其制造方法，該方法優(yōu)化了工 藝，減小封裝體積、提供生產(chǎn)效率、增加了封裝的可靠性，但該專利中并未設(shè)及如何提高金 屬凸塊在回流工藝中的成球率的問題；中國專利200910051849. 0公開了一種焊料凸塊制 作方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)所形成的凸點形狀異常、凸塊高度和體積一致性差的問題，但也未 解決如何提高金屬凸塊在回流工藝中的成球率的問題；中國02124479. 0公開了一種高分 辨率焊接凸塊的形成方法，利用該方法能制成高縱橫比細間距高密集度的焊接凸塊，但該 方法也未提及如何提高金屬凸塊在回流工藝中的成球率的問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的金屬凸塊在真空回流工藝中的成球率低的問題，本發(fā)明 提供了一種提高金屬鉛凸塊在真空回流工藝中的成球率的方法，具體包括W下幾個步驟：
[0007] (1)在UBM(凸點下金屬）上形成球形或方形的金屬焊料凸塊；
[000引 似將步驟（1)所制備的金屬焊料凸塊經(jīng)過毛刷進行清洗；
[0009] 做將經(jīng)過步驟似處理過的金屬焊料凸塊置于真空回流爐中進行回流；
[0010] (4)步驟做中回流后的金屬焊料凸塊在真空的條件下冷卻至40°CW下。
[0011] 所述步驟（1)的中金屬焊料凸塊為錫鉛凸塊、錫銀凸塊中的一種；
[0012] 所述步驟（1)中所述形成金屬凸塊的方法是蒸發(fā)沉積法、電鍛法、釘頭凸塊法、微 球法中的一種；
[0013] 所述步驟（2)中毛刷進行清洗的時間為30-240秒；
[0014] 所述步驟（2)中的毛刷是巧龍毛刷漉，毛刷漉是鋼帶纏繞式、編織式、開槽嵌入 式、圓孔嵌入式、膠板植入式的一種；所述巧龍毛刷的巧龍針中含有碳化娃或氧化侶；碳化 娃或氧化侶的粒度為180-2000目；
[001引所述步驟（3)中，真空回流爐的回流溫度為180-240?；亓鲿r間為3min。
[0016] 在本發(fā)明的技術(shù)方案中，也可W將真空回流爐的真空環(huán)境替換為惰性保護氣體， 比如氮氣等，也可W防止焊料表面氧化而阻止回流成球，提高成球率。
[0017] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是；改善了真空回流工藝中金屬凸塊成球率 低的問題，成球率從原來的99. 5%提高到了 99. 98%，同時也有效改善了金屬凸塊成球后 的表面的粗趟度。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018] 圖1是是未經(jīng)回流前清洗的錫鉛球表面圖像；
[0019] 圖2是回流前未經(jīng)毛刷清洗的錫鉛凸塊在回流后未成球的表面圖像；
[0020] 圖3是回流前經(jīng)過毛刷清洗的錫鉛凸塊成球后的表面圖像。

【具體實施方式】
[0021] W下結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的 具體實施例僅用W解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0022] 實施例1
[0023] 一種提高金屬鉛凸塊在真空回流工藝中的成球率的方法，包括W下幾個步驟：
[0024] (1)在UBM(凸點下金屬）上形成球形或方形的金屬焊料凸塊；
[002引 似將步驟（1)所制備的金屬焊料凸塊經(jīng)過毛刷進行清洗；
[0026] (3)將經(jīng)過步驟（2)處理過的金屬焊料凸塊置于真空回流爐中進行回流；
[0027] (4)步驟做中回流后的金屬焊料凸塊在真空的條件下冷卻至40°CW下。
[002引其中，步驟（1)的中金屬焊料凸塊為錫鉛凸塊，形成錫鉛凸塊的方法是電鍛法，其 制備方法是先在晶圓片上用瓣鍛的方法沉積凸塊底層金屬層，然后在凸塊底層金屬層上覆 蓋一層光刻膠層，進行曝光顯影形成焊接凸塊的區(qū)域，接著電鍛焊料、去光刻膠并蝕刻。
[0029] 步驟（2)中，毛刷進行清洗的時間為30-240秒，表1給出了本次實施方式中毛刷 清洗時間與金屬凸塊成球的關(guān)系。
[0030] 表1毛刷清洗時間與金屬凸塊成球率的關(guān)系
[0031]

【權(quán)利要求】
1. 一種提高金屬凸塊在真空回流工藝中的成球率的方法，其特征在于，包括以下幾個 步驟： (1) 在UBM上形成球形或方形的金屬焊料凸塊； (2) 將步驟（1)所制備的金屬焊料凸塊經(jīng)過毛刷進行清洗； (3) 將經(jīng)過步驟（2)處理過的金屬焊料凸塊置于真空回流爐中進行回流； (4) 步驟（3)中回流后的金屬焊料凸塊在真空的條件下冷卻至40°C以下。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高金屬凸塊在真空回流工藝中的成球率的方法，其特征在 于：所述步驟1的中金屬凸塊為錫鉛凸塊、錫銀凸塊中的一種。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高金屬凸塊在真空回流工藝中的成球率的方法，其特征在 于：所述步驟（1)中所述形成金屬凸塊的方法是蒸發(fā)沉積法、電鍍法、釘頭凸塊法、微球法 中的一種。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高金屬凸塊在真空回流工藝中的成球率的方法，其特征在 于：所述步驟（2)中的毛刷是尼龍毛刷輥，毛刷輥是鋼帶纏繞式、編織式、開槽嵌入式、圓孔 嵌入式、膠板植入式的一種。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的提高金屬凸塊在真空回流工藝中的成球率的方法，其特征在 于：所述尼龍毛刷的尼龍針中含有碳化硅或氧化鋁。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的提高金屬凸塊在真空回流工藝中的成球率的方法，其特征在 于：所述碳化硅或氧化鋁的粒度為180-2000目。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高金屬凸塊在真空回流工藝中的成球率的方法，其特征在 于：所述步驟（2)中，毛刷進行清洗的時間為30-240秒。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高金屬凸塊在真空回流工藝中的成球率的方法，其特征在 于：所述步驟⑶中，真空回流爐的回流溫度為180_240°C，回流時間為3min。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的提高金屬凸塊在真空回流工藝中的成球率的方法，其特征在 于：所述真空回流爐的溫度是按梯度進行設(shè)定的。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高金屬凸塊在真空回流工藝中的成球率的方法，其特征 在于：用氮氣介質(zhì)環(huán)境來代替真空環(huán)境。
【文檔編號】H01L21/60GK104485293SQ201410765890
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年12月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月12日
【發(fā)明者】丁萬春 申請人:南通富士通微電子股份有限公司