[发明专利]一种铜柱凸点的封装方法及封装结构

说明书

本发明提供一种铜柱凸点的封装方法及封装结构，所述封装结构包括：金属焊料盘，制作于器件上；绝缘层，其于欲制备铜柱凸点的位置具有通孔；氧化还原石墨烯层，形成于所述金属布线层表面；铜柱，形成于所述氧化还原石墨烯层表面；金属阻挡层，形成于所述铜柱表面；焊料凸点，形成于所述金属阻挡层表面。本发明通过采用电镀工艺于金属焊料盘表面制作石墨烯层，代替传统工艺中的球下金属层，然后采用电镀制作铜柱及焊料金属，节省了传统采用溅射工艺及光刻‑刻蚀工艺制作铜柱的步骤，大大节约了工艺成本。本发明可以在氧化还原石墨烯上电镀出高质量的铜柱。可见，本发明能提高器件的性能，在半导体制造领域具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明属于半导体制造领域，特别是涉及一种铜柱凸点的封装方法及封装结构。

背景技术

随着集成电路的功能越来越强、性能和集成度越来越高，以及新型的集成电路出现，封装技术在集成电路产品中扮演着越来越重要的角色，在整个电子系统的价值中所占的比例越来越大。同时，随着集成电路特征尺寸达到纳米级，晶体管向更高密度、更高的时钟频率发展，封装也向更高密度的方向发展。随着封装密度不断提高，芯片与芯片或者芯片与封装基板的窄节距电学互连及其可靠性已成为挑战。传统的无铅焊料凸点技术已难以满足窄间距互连的进一步发展需求。铜柱凸点互连技术，以其良好的电学性能、抗电迁移能力，正成为下一代芯片窄节距互连的关键技术。

微电子封装为半导体芯片提供了连接至电路基板的电气连接，同时对脆弱敏感的芯片加以保护，便于测试、返修、标准化输入，输出端口，以及改善半导体芯片与电路基板的热失配。为了顺应硅基半导体芯片技术的不断发展和环境保护法令对微电子封装的需求，微电子封装互连技术(结构和材料)也在不断演变：从引线键合到倒装芯片互连、从锡铅/高铅焊料凸点互连到无铅焊料凸点互连、从焊料凸点互连到铜柱凸点互连。作为下一代芯片封装互连技术，铜柱凸点互连正逐渐被越来越多的芯片封装设计所采用。

现有的铜柱凸点制作工艺中，一般是通过溅射的方法制备铜柱及焊料金属，然而，在溅射工艺后，需要将多余的铜和焊料金属去除，通常地，会采用价格昂贵的光刻工艺及刻蚀工艺去除多余的铜和焊料金属，大大地增加了工艺复杂程度以及工艺成本，并不利于成本的降低以及生产效率的提高。

鉴于以上所述，提供一种工艺简单、成本较低的铜柱凸点的封装方法及封装结构实属必要。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种铜柱凸点的封装方法及封装结构，用于解决现有技术中铜柱凸点制作工艺复杂、成本较高的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种铜柱凸点的封装方法，所述封装方法包括：1)提供一具有金属焊盘的半导体衬底，所述半导体衬底表面覆盖有绝缘层，刻蚀所述绝缘层暴露出所述金属焊盘；2)采用电镀法于所述金属焊盘表面形成氧化石墨烯层并在水合肼蒸汽下还原成还原氧化石墨烯层；3)采用电镀法于所述还原氧化石墨烯层表面形成铜柱；

4)采用电镀法于所述铜柱表面形成金属阻挡层；5)采用电镀法于所述金属阻挡层表面形成焊料金属，并采用高温回流工艺于所述金属阻挡层表面形成焊料凸点。

作为本发明的铜柱凸点的封装方法的一种优选方案，所述绝缘层表面还形成有聚酰亚胺层。

作为本发明的铜柱凸点的封装方法的一种优选方案，所述金属焊盘的材料包括Al及铜。

作为本发明的铜柱凸点的封装方法的一种优选方案，所述金属阻挡层的材料包括镍。

作为本发明的铜柱凸点的封装方法的一种优选方案，所述还原氧化石墨烯层的上表面不超过所述绝缘层的上表面。