[发明专利]一种集成电路芯片重新布线的压印方法

说明书

技术领域

本发明涉及集成电路封装领域，具体地涉及一种倒装芯片重新布线的方法。

背景技术

电子封装技术在电子工业中起着重要的作用，随着电路和系统复杂性的迅速提高，对电子封装的要求也越来越高，这是因为电子封装直接影响着器件和集成电路的电、热、光和机械性能，决定着电子产品的大小、重量、应用方便性、寿命、可靠性、性能和成本。因此，器件和集成电路要求封装具有优良的电性能、热性能、机械性能和光学性能，同时必须具有高的可靠性和低的成本，这就对电子封装提出了更加严格的要求。

随着集成电路密度的增大，电路的数目增加。虽然增加的电路数量引起增加的用于将集成电路连接到下一封装层级的接触焊盘数，但增大的电路密度导致较小的芯片。因此，现在存在对更大的布线密度和增加用于从集成电路芯片到下一封装层级的连接的接触焊盘数的需要。集成电路特征尺寸不断表小，当最小特征尺寸和线间距小于光刻所用光源的波长时，光的衍射和光刻胶显影、刻蚀特性等因素将引起掩模图形和硅片表面实际印刷图形之间的不一致，IC版图图形转移失真显著加大，光刻工艺中采用过短的波长，费用高且不稳定，所以现在90nm工艺，采用的还是193nm波长的光学系统，因而集成电路的生产成品率必然会降低，工业界需要新的金属细布线的方法。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种适用于晶圆级芯片的布线方法，具有线宽度、线间距精确控制，原材料利用率高，成品率高和可靠性好等优点。

为实现这样的目的，本发明利用直接压印的方法在硅片上制备互连线，将金属纳米颗粒有机溶液涂覆在晶圆片上，然后利用制备好的模具与晶圆片精确对齐，在一定的条件下，给模具以压力使得溶液在模具空腔内完全填充，模具空腔的排布就是互连线在片上分布的镜像，蒸发溶液再冷却脱模，然后加温使分散的金属纳米颗粒熔融固化成连续金属布线。

本发明的方法具体包括如下步骤：

步骤一：选定需要制作互连线的硅圆片，淀积第一介质钝化层增加芯片的钝化性能。

步骤二：按照要求制备压印模具，模具的材料可以是硅或石英等常见的硬模材料，也可以是PDMS等有机材料。模具的空腔结构和排布直接决定压印后互连线的线宽和线间距等参数，为了脱模的方便可以将模具的腔体截面设计成倒梯形，其深度就是制成后互连线的高度，并且这种模具可以重复使用，降低成本。

步骤一和步骤二是分开独立进行的，二者之间可以并列进行。

步骤三：在硅圆片上涂覆一定的金属纳米颗粒有机溶液，把模具与硅圆片精确对齐挤压溶液而使之填满模具空腔。

步骤四：蒸发溶液，然后冷却并脱模。

步骤五：加热分散的金属纳米颗粒至一定温度，使颗粒熔化形成固态连续的金属线。通常情况下，需要加热的温度视材料而定，如2纳米直径的纳米金颗粒一般在130℃左右熔化，而块金的熔点在1063℃，纳米银颗粒在100℃开始熔化，而块银的熔点是1000℃。

步骤六：在完成的金属布线上淀积第二介质钝化层，作为圆片表面的钝化层，进一步增加芯片的钝化和应力缓冲性能。

步骤七：光刻掉金属布线凸点焊盘上的介质层，使焊盘暴露，能与焊点连接。

本发明的方法具有工艺简单，无高温过程，线条精确控制，无失真转移的优点，由于使用的原料是金属纳米颗粒溶液，所以互连线的参数可以自由设定，甚至在同一芯片上制备不同线宽的金属连线，而且金属纳米颗粒的熔点与块状金属的熔点完全不同，所以可以在低温下通过压印制备出来，适合于某些特殊器件，比如超高集成芯片的封装。同时制成的模具可以清洗后重复使用，降低成本。

附图说明

图1经过初步处理之后的微电子器件；

图2淀积第一介质钝化层；

图3刻蚀露出I/O电极焊盘；

图4涂覆一层纳米金属颗粒溶液；

图5a模具与器件精确对齐；

图5b一种类型的模具空腔示意图；

图5c挤压模具使溶液完全填充空腔；

图6蒸发溶液，冷却脱模，加热使纳米颗粒熔融转化成连续的块状金属；

图7第二介质钝化层，并刻蚀露出焊盆。

具体实施方式

以下结合相应的附图对本发明的技术方案作进一步的说明。