[发明专利]凸起结构的形成

说明书

公开了一种凸起结构的制造技术。制备包括形成在其表面上的衬垫的组的衬底，衬垫包括第一导电材料。在每个衬垫上涂覆金属粘合层。通过使用模制层烧结导电颗粒来在每个衬垫上形成凸起基底，导电颗粒包括与所述第一导电材料不同的第二导电材料。

技术领域

本发明涉及凸起形成(bumping)技术，尤其涉及一种凸起(bump)结构的制造方法、凸起结构、包括凸起结构的电子装置及电子装置的制造方法。

背景技术

3D和2.5D芯片封装是能够实现宽带信号传输和短布线长度的技术，并且它已经吸引了在未来对改进计算机系统性能的注意。由于与传统的倒装芯片封装相比，3D和2.5D封装中的凸起间距和凸起尺寸变得精细，所以出现了由于焊点及其界面处的应力集中而引起的可靠性问题以及由于高电流密度而引起的电迁移。

IMS(注射成型焊料)技术是一种凸起形成技术，其中通过将熔融焊料直接注入抗蚀剂掩模中的开口中而在衬底上形成焊料凸起。IMS技术具有焊料合金组合物的灵活性的优点，这导致机械特性和抗电迁移性以及细间距能力的改善。

高密度互连的最近趋势已经导致使用铜柱(或柱)凸起。然而，需要昂贵的镀铜工艺来制造焊料帽下面的铜柱。存在另一种能够在不使用昂贵的电镀工艺的情况下来制造柱状凸起的技术，其中，通过烧结通常以膏糊状形式提供的导电颗粒来制造柱状物。当在由相同材料制成的接触衬垫(pad)上制造柱时，即在铜衬垫上制造烧结铜柱时，烧结柱显示出良好的可靠性。

然而，当使用不同于柱的导电材料，尤其是铝作为接触衬垫时，即使在凸起形成之前去除铝衬垫的表面氧化物，柱和接触衬垫之间的粘附力也会降低。

因此，需要一种新颖的凸起形成技术，其能够制造包括形成在衬底上的一组凸起的凸起结构，其中通过烧结导电颗粒而制成的凸起紧密地接合到由不同于导电颗粒的导电材料制成的衬垫。

发明内容

根据本发明的实施例，提出一种凸起结构的制造方法。该方法包括制备包括形成在其表面上的衬垫的组的衬底，其中衬垫包括第一导电材料。该方法还包括在每个衬垫上涂覆金属粘合层。该方法还包括通过使用模制(mold)层烧结导电颗粒，来在每个衬垫上形成凸起，其中导电颗粒包括不同于第一导电材料的第二导电材料。

这使得能够在衬底上制造包括凸起的组的凸起结构，其中即使衬垫由不同于导电颗粒的导电材料制成，通过烧结导电颗粒所制成的凸起也紧密地接合到衬底的衬垫。

在实施例中，模制层具有开口的组，开口中的每一个与衬垫中的一个相对准。该方法包括，在每个衬垫上形成凸起时，将模制层设置在衬底上，并将导电颗粒填充到模制层的开口中。烧结填充在模制层的开口中的导电颗粒以在每个衬垫上形成凸起基底。该方法还包括将焊料材料填充到凸起基底上方的模制层的每个开口中的剩余空间中，以在每个凸起基底上形成焊料帽。

在实施例中，第一导电材料包括Al，第二导电材料包括Cu。由于半导体器件通常在最外层使用Al衬垫，因此可以制造与衬垫紧密接合的被烧结的凸起基底以用于实际使用。

在实施例中，导电颗粒以膏糊的形式提供。形成于每个焊垫上的凸起基底具有与模制层的开口轮廓相一致的杯状物形状，且具有由金属粘合层而接合于焊垫的底部。因此，即使凸起尺寸与平顶柱形相比变得精细，它也允许我们在凸起基底上保持足够的焊料体积。此外，具有杯状物形状的凸起基底在抗电迁移方面具有优点，因为电流的流动在这种成形的凸起中分散。

在实施例中，该方法还包括在衬底的表面上施加抗蚀剂层。该方法还包括图案化抗蚀剂层以制造模制层。该方法还包括在衬垫和模制层上沉积金属粘合材料，以便与模制层的轮廓相符，并提供涂覆在每个衬垫上的金属粘合层。由于在抗蚀剂剥离之后去除抗蚀剂层下面的金属层的工艺被消除，所以防止了在凸起的根部处的底切(undercut)。