一種器件封裝互聯(lián)方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)提供了一種器件封裝互聯(lián)方法，包括如下步驟：（1）提供具有上、下臺面電極的半導(dǎo)體芯片，其中，上臺面電極高于下臺面電極；（2）在所述上、下臺面電極上分別施加焊料；（3）對焊料進(jìn)行回流處理，使分布在所述上、下臺面電極上的焊料分別形成第一和第二半球形，并且所述第二半球形的頂端與第一半球形的頂端處于同一水平面上；（4）將半導(dǎo)體芯片與導(dǎo)電基底之間通過焊料倒裝互聯(lián)，并在半導(dǎo)體芯片與導(dǎo)電基底之間填充封裝材料。本發(fā)明專利技術(shù)通過在芯片的上、下臺面上施加直徑不同的焊料，經(jīng)過回流，實(shí)現(xiàn)芯片高度差填平，操作簡便快捷，并與現(xiàn)有工藝兼容，能夠?qū)崿F(xiàn)芯片的大面積可靠倒裝封裝。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及一種半導(dǎo)體器件制備方法，特別涉及一種半導(dǎo)體器件封裝互聯(lián)方法， 屬于半導(dǎo)體制造

技術(shù)介紹
半導(dǎo)體器件日益復(fù)雜，單一的半導(dǎo)體制程已很難滿足各種各樣的應(yīng)用需求，因此 將不同材料、組分的芯片進(jìn)行互聯(lián)封裝以更小的芯片面積實(shí)現(xiàn)更為復(fù)雜的功能，是目前功 能化半導(dǎo)體芯片的重要發(fā)展趨勢。特別是對大面積陣列的器件來說，可靠，低成本、高效的 封裝更為重要。其中倒裝焊是一種重要的方法，該技術(shù)芯片表面的平整度對芯片封裝可靠 性具有很大的影響，但由于芯片本身器件結(jié)構(gòu)的限制(例如，臺階高度不一致）以及大面積 芯片工藝容差較低的影響，實(shí)現(xiàn)所有焊點(diǎn)的完全平整往往很困難，因此，如何通過工藝及技 術(shù)手段來實(shí)現(xiàn)焊點(diǎn)的平整化具有重要的意義。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于提供，其能夠在半導(dǎo)體器件的倒裝封裝 過程中，實(shí)現(xiàn)臺階高度不一致芯片的大規(guī)模封裝，從而克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足。 為實(shí)現(xiàn)前述專利技術(shù)目的，本專利技術(shù)采用的技術(shù)方案如下： ，包括如下步驟： (1) 提供具有上臺面電極和下臺面電極的半導(dǎo)體芯片，其中，上臺面電極高于下臺面電 極； (2) 在所述上臺面電極和下臺面電極上分別施加焊料； (3) 對焊料進(jìn)行回流處理，使分布在所述上臺面電極和下臺面電極上的焊料分別形成 第一半球形和第二半球形，并且所述第二半球形的頂端與第一半球形的頂端處于同一水平 面上； (4) 將半導(dǎo)體芯片與導(dǎo)電基底之間通過焊料倒裝互聯(lián)，并在半導(dǎo)體芯片與導(dǎo)電基底之 間填充封裝材料。 進(jìn)一步的，所述上臺面電極與下臺面電極的高度差為0.lunTlOiim。 進(jìn)一步的，步驟（2)中在上臺面電極或下臺面電極上施加焊料的方式包括熱蒸發(fā)、 電子束蒸發(fā)或電鍍，并且施加在下臺面電極上的焊料的體積大于施加在上臺面電極上的焊 料的體積。 進(jìn)一步的，步驟（2)中施加在上臺面電極和下臺面電極上的焊料厚度一致，但下臺 面電極上的焊料直徑比上臺面電極上的焊料直徑大1~20ym。 進(jìn)一步的，步驟（3)中所述第二半球形的高度比第一半球形的高度大0. 5~10iim。 進(jìn)一步的，步驟（3)中回流氣氛包括甲酸氣氛或真空，回流溫度為13(T200°C，回 流時間2~20min。 進(jìn)一步的，所述導(dǎo)電基底可選自但不限于采用半導(dǎo)體工藝制作的ASIC電路。 進(jìn)一步的，所述ASIC電路的邏輯門數(shù)在1千千萬之間。 進(jìn)一步的，所述封裝材料包括封裝膠，所述封裝膠可選自但不限于環(huán)氧樹脂或酚 醛樹脂。 進(jìn)一步的，所述半導(dǎo)體芯片的材料可選自但不限于GaAs、GaN、SiC或Si。 進(jìn)一步的，所述上臺面電極與下臺面電極的材料可選自但不限于Au。 進(jìn)一步的，所述焊料可選自但不限于銦或錫。 進(jìn)一步的，所述焊料采用銦，且在步驟（3)中分布在所述上臺面電極和下臺面電極 上的銦柱回流后的高度H滿足關(guān)系下式：其中，h為銦柱回流前高度，0為銦回流浸潤接觸角。 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)包括：通過在芯片的上、下臺面上施加直徑不同的 焊料，經(jīng)過回流，實(shí)現(xiàn)芯片高度差填平，操作簡便快捷，并與現(xiàn)有工藝兼容，能夠?qū)崿F(xiàn)芯片的 大面積可靠倒裝封裝?！靖綀D說明】 圖1為本專利技術(shù)一實(shí)施例中半導(dǎo)體芯片蒸發(fā)焊料后的剖面結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本專利技術(shù)一實(shí)施例中半導(dǎo)體芯片上的焊料回流后的剖面結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為本專利技術(shù)一實(shí)施例中半導(dǎo)體芯片與ASIC電路之間倒裝焊接后的剖面結(jié)構(gòu)示意 圖； 附圖標(biāo)記說明：上臺面-1、下臺面-2、焊料_3、ASIC電路_4?！揪唧w實(shí)施方式】 如前所述，在半導(dǎo)體器件互聯(lián)封裝的過程中，由于器件結(jié)構(gòu)及功能限制，半導(dǎo)體芯 片表面存在臺階高度差，對后續(xù)封裝可靠性存在影響。 有鑒于此，本專利技術(shù)的主旨在于提供一種更為可靠的半導(dǎo)體芯片互聯(lián)封裝方法，其 技術(shù)方案主要包括：在半導(dǎo)體芯片的上、下臺階上分別施加直徑不同的焊料，經(jīng)過回流，實(shí) 現(xiàn)芯片高度差填平，從而有利于后續(xù)封裝，特別是在半導(dǎo)體倒裝封裝過程中，實(shí)現(xiàn)臺階高度 不一致芯片的大規(guī)模封裝。 本專利技術(shù)工藝的原理包括：焊料在回流過程中，由于表面浸潤性的影響，將形成一個 半球形，其直徑及高度與焊料與界面浸潤性以及焊料體積有關(guān)。根據(jù)該原理，通過計(jì)算，可 以在臺階高度不一致的芯片上分別制作直徑不一致的焊料，并使焊料的厚度保持一致，經(jīng) 過回流，焊料形成高度不一致的焊球，而上、下臺階上的焊球的高度差正好能夠填平半導(dǎo)體 芯片上、下臺階的高度差。 在本專利技術(shù)的一典型實(shí)施方案中，該方法可以包括如下步驟： (1) 提供具有上臺面電極和下臺面電極的半導(dǎo)體芯片，其中，上臺面電極高于下臺面電 極； (2) 在所述上臺面電極和下臺面電極上分別施加焊料； (3) 對焊料進(jìn)行回流處理，使分布在所述上臺面電極和下臺面電極上的焊料分別形成 第一半球形和第二半球形，并且所述第二半球形的頂端與第一半球形的頂端處于同一水平 面上； (4) 將半導(dǎo)體芯片與導(dǎo)電基底之間通過焊料倒裝互聯(lián)，并在半導(dǎo)體芯片與導(dǎo)電基底之 間填充封裝材料。而關(guān)于前述上臺面電極與下臺面電極的高度差，焊料的施加方式，焊料的厚度和 直徑，焊料的種類，回流的工藝條件，導(dǎo)電基底的種類、半導(dǎo)體芯片的類型等，其可均可參閱 前文，此處不再贅述?？傊?，本專利技術(shù)的工藝操作簡便快捷，并與現(xiàn)有工藝兼容，能夠?qū)崿F(xiàn)芯片的大面積可 靠倒裝封裝。以下結(jié)合一具體實(shí)施例及相應(yīng)附圖對本專利技術(shù)的技術(shù)方案作進(jìn)一步的說明。 如圖1所示，半導(dǎo)體芯片上臺面電極1及下臺面電極2為金電極(如下分別簡稱為 上臺面和下臺面)之間存在高度差％，利用熱蒸發(fā)在上、下臺面上生長作為焊料3的銦，厚度 為611111,上臺面銦直徑為1〇111]1,下臺面銦直徑為15111]1。經(jīng)過16〇 1€1〇1]1；[11回流處理后， 參閱圖2,上、下臺面上的焊料3變?yōu)榘肭驙睿⑶一亓骱笊?、下臺面的銦半球的頂端處于同 一水平面上。其中，銦柱回流后的高度H滿足下式：其中，h為銦柱回流前高度，h方畑凹侃沒網(wǎng)按卿用。 再請參閱圖3所示，將半導(dǎo)體芯片與導(dǎo)電襯底，例如ASIC電路4利用業(yè)界習(xí)知的 倒裝焊方式進(jìn)行封裝，還可進(jìn)一步在ASIC電路4與半導(dǎo)體芯片之間填充環(huán)氧樹脂等業(yè)界悉 知的各類封裝材料，從而完成半導(dǎo)體芯片的封裝互聯(lián)。以上僅是本專利技術(shù)眾多具體應(yīng)用范例中的實(shí)施例，對本專利技術(shù)的保護(hù)范圍不構(gòu)成任何 限制。凡采用等同變換或是等效替換而形成的技術(shù)方案，均落在本專利技術(shù)權(quán)利保護(hù)范圍之內(nèi)?！局鳈?quán)項(xiàng)】1. ，其特征在于包括如下步驟： (1) 提供具有上臺面電極和下臺面電極的半導(dǎo)體芯片，其中，上臺面電極高于下臺面電 極； (2) 在所述上臺面電極和下臺面電極上分別施加焊料； (3) 對焊料進(jìn)行回流處理，使分布在所述上臺面電極和下臺面電極上的焊料分別形成 第一半球形和第二半球形，并且所述第二半球形的頂端與第一半球形的頂端處于同一水平 面上； (4) 將半導(dǎo)體芯片與導(dǎo)電基底之間通過焊料倒裝互聯(lián)，并在半導(dǎo)體芯片與導(dǎo)電基底之 間填充封裝材料。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的器件封裝互聯(lián)方法，其特征在于所述上臺面電極與下臺面電 極的高度差為〇. 1 μ m"lO μ m。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的器件封裝互聯(lián)方法，其特征在于，步驟（2)中在上臺面電極或 下臺面電極上施加焊料的方式包括熱蒸發(fā)、電子束蒸發(fā)或電鍍，并且施加在下臺面電極上 的焊料的體積大于施加在上臺面電極上的焊料的體積。本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種器件封裝互聯(lián)方法，其特征在于包括如下步驟：（1）提供具有上臺面電極和下臺面電極的半導(dǎo)體芯片，其中，上臺面電極高于下臺面電極；（2）在所述上臺面電極和下臺面電極上分別施加焊料；（3）對焊料進(jìn)行回流處理，使分布在所述上臺面電極和下臺面電極上的焊料分別形成第一半球形和第二半球形，并且所述第二半球形的頂端與第一半球形的頂端處于同一水平面上；（4）將半導(dǎo)體芯片與導(dǎo)電基底之間通過焊料倒裝互聯(lián)，并在半導(dǎo)體芯片與導(dǎo)電基底之間填充封裝材料。

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：蘇瑞鞏，黃宏娟，李曉偉，時文華，熊敏，張寶順，
申請(專利權(quán))人：中國科學(xué)院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所，
類型：發(fā)明
國別省市：江蘇;32