[发明专利]焊料凸块的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种焊料凸块的制造方法。

背景技术

随着半导体制造技术的发展，芯片尺寸趋向微型化，电路板基底上的芯片密度日益增加，传统的封装技术正成为制约电路性能提高的瓶颈，促使芯片的封装技术由原来的切割压线技术发展为目前的倒装芯片(Flip chip)技术。倒装芯片技术是在芯片制造完成后，在芯片的引线焊块(Bond Pad)上形成焊料凸块(Solder Bump)，将芯片切割后直接将带有焊料凸块的芯片粘贴于印刷电路板(PCB)或其它基底上。这需要芯片上的焊料凸块具有良好的机械强度及导电性能。专利申请号为200310104780.6的中国专利公开了一种焊料凸块的制造方法。图1至图5为所述专利文件公开的焊料凸块的制造方法的各步骤相应结构的剖面示意图。

如图1所示，在一半导体基底100上形成有引线焊块102，在所述半导体基底100上形成有保护层104，所述引线焊块102的表面被露出。

如图2所示，在所述保护层104及引线焊块102的表面沉积金属层106，所述金属层为106为钛、钨、铬、钛化钨、铜、镍中的一种或组合。

如图3所示，在所述金属层106上旋涂光刻胶层107，并通过曝光显影形成开口图案105，所述开口图案105位于所述电极焊盘的正上方，在所述开口图案105中的金属层106上形成铜层108。

如图4所示，在所述铜层108上电镀焊料凸块109。所述焊料凸块包括锡和银，并以锡为主要成分。

如图5所示，去除所述光刻胶层107，以所述焊料凸块109为掩模，刻蚀去掉未被所述焊料凸块109覆盖的金属层106，通过回流形成球形焊料凸块110，回流的温度为230至270度，同时，铜在回流过程中扩撒到所述焊料凸块110中，成为焊料凸块的一部分。上述方法形成的焊料凸块为锡-银-铜的合金，通过扩散的方法在焊料凸块中掺入铜，锡和银通过电镀的方法形成于焊料凸块之中，电镀时电流的平均电流密度一般为4至6ASD，电镀速度较快，形成焊料凸块中银的分布不均匀，容易形成空洞，在受外部到剪切力时，焊料凸块容易从中间断裂，从而导致形成的焊料凸块焊接于电路板或其它基底上时不能承受较大的外力而断裂，导致焊接失败。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种焊料凸块的制造方法，以解决现有焊料凸块的制造方法形成的焊料凸块中各组分的分布不均匀的问题。

为达到上述目的，本发明提供的一种焊料凸块的制造方法，包括：提供一具有引线焊块的半导体基底；在所述引线焊块上至少形成一金属层；在所述金属层上形成光刻胶层，并图形化形成开口，所述开口位于所述引线焊块上方相应位置，且所述开口底部露出所述金属层；用电镀法在所述开口中形成焊料凸块，所述电镀法中电流的平均电流密度为3至4ASD；去除所述光刻胶层和未被所述焊料凸块覆盖的金属层；对所述焊料凸块回流。

所述焊料凸块为锡银合金。

所述电镀形成锡银合金的步骤如下：将所述金属层连接至直流电源的负极，并使第一电流值的电流流过所述金属层，直至所述焊料凸块填满所述开口；至少使一大于第一电流值的第二电流值的电流流过所述金属层，持续时间为3至10分钟。

所述第一电流值为0.45至0.65A。

所述回流工艺步骤如下：在惰性气体环境下，将所述焊料凸块加热至第一温度，并持续时间30至60分钟；将所述焊料凸块加热至高于第一温度的第二温度，并持续时间30至60分钟；将所述焊料凸块加热至高于第二温度的第三温度，并持续时间30至60分钟；将所述焊料凸块降温至小于第一温度的第四温度，并持续时间10至50分钟。

所述金属层为钛、钨、铬、钛化钨、铜、镍中的一种或组合。

所述第一电流值为0.45至0.65A。

本发明还提供一种焊料凸块的制造方法，包括：提供一金属层的半导体基底，在所述金属层上形成有光刻胶层，在所述光刻胶层中形成有底部露出所述金属层的开口；将所述金属层连接至直流电源的阴极，使第一电流值的电流流过所述金属层，以执行第一步电镀，直至所述焊料凸块填满所述开口，并使流过所述开口底部的金属层的电流的平均电流密度为3至4ASD；至少使一大于第一电流值的第二电流值的电流流过所述金属层，并使流过所述开口底部的金属层的电流的平均电流密度为3至4ASD；去除所述光刻胶层；去除未被所述焊料凸块覆盖的金属层；对所述焊料凸块回流。

所述填充的焊料为锡和银。

所述焊料中银的含量为1.8至2.8％。