[发明专利]一种基于光刻和电镀实现超精细封装引线的方法

说明书

本发明公开一种基于光刻和电镀实现超精细封装引线的方法，具体为：在固定有芯片和金属焊盘的衬底表面涂覆一层干膜光刻胶；进行光刻、显影，在芯片和金属焊盘上的干膜中分别显出过孔；在所形成的表面制备一层种子层；在种子层表面再涂覆一层干膜光刻胶；再进行光刻、显影，使得金属焊盘上方过孔以及过孔之间引线下方的种子层暴露出来；然后在暴露的种子层表面电镀一层铜，形成金属焊盘之间的引线；最后，移除作为牺牲层的干膜光刻胶和种子层，最终形成悬空的引线互连结构。本发明用光刻和电镀工艺代替引线键合，实现芯片与衬底焊盘之间的连接，引线的尺寸不受传统引线键合工艺的制约，使引线的特征尺寸可以进一步缩小到光刻的精度。

技术领域

本发明涉及微电子封装领域，具体地，涉及一种基于光刻和电镀实现超精细封装引线的方法。

背景技术

随着微电子行业的快速发展，集成电路芯片集成度提高，更精细的引线和更高的输入/输出端口数成为必然的发展趋势。目前，最常见的互连技术是引线键合，特别是球焊。封装时需要在更细的焊盘上进行引线键合，小型封装更是需要超精细的引线键合，焊盘间距也必须随之降低。另外，降低制造成本和提高性能的需求也推动着器件的超细间距和高密度、多输入/输出端口封装。

精细和超细间距引线接合的主要优点是增加了输入/输出端口数量，减少了芯片和封装尺寸，并且成本低廉。然而，对于精细和超细间距的引线键合，必须使用小的线宽尺寸，这会导致键合强度降低、引线短路、结合力等问题。此外，引线键合机还需要对冲击力和稳态键合力进行精确控制。焊球尺寸、球距和引线长度的减少也非常具有挑战性。减小的焊盘间距还引入了引线接合的新挑战，例如因为小线条尺寸而导致的不粘附、金属垫剥离、窄工艺窗口、结合力强度降低、开线和短路等问题。当焊盘间距减少时，小焊球尺寸控制成为主要问题。焊球尺寸误差必须严格控制。为了避免毛细管与相邻引线之间的干扰，必须对毛细管尖端直径进行优化。为了避免焊头毛细管太过脆弱，还需要进行超精密加工。更高的参数设置可能会导致金属垫剥落，而较低的参数设置则会导致不粘附。因而需要最佳的焊头性能和毛细管设计，必须将焊球的尺寸控制在非常严格的公差范围内，并且必须显著降低毛细管尖端直径，以防止毛细管与相邻引线发生任何干扰。这些都会使得毛细管设计变得更加复杂、难以实现。同时，铜材料本身强度有限，当线径显著缩小时，存在引线结构强度不足的问题。

发明内容

针对上述传统工艺中引线键合的缺点或问题，本发明提出一种基于光刻和电镀实现超精细封装引线的方法，通过光刻和电镀形成芯片和焊盘之间互连线，能够实现芯片的低成本、高效率、超精细封装。进一步的，本发明的超精细封装引线，引线宽度、间距可以小于30μm。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案实现：首先，在固定有芯片和金属焊盘的衬底表面涂覆一层干膜光刻胶；进行光刻、显影，在芯片和金属焊盘上的干膜中分别显出过孔；接下来，在所形成表面制备一层种子层；然后，在种子层表面再涂覆一层干膜光刻胶；再进行光刻、显影，使得金属焊盘上方过孔以及过孔之间引线下方的种子层暴露出来；然后在暴露的种子层表面电镀一层铜，形成金属焊盘之间的引线；最后，移除作为牺牲层的干膜光刻胶和种子层，最终形成悬空的引线互连结构。该方法用光刻和电镀工艺代替引线键合，实现芯片与衬底焊盘之间的连接，工艺更为灵活、方便、高效，使引线的特征尺寸可以进一步缩小到光刻的精度。

具体的，一种基于光刻和电镀实现超精细封装引线的方法，所述方法包括以下步骤：

1)在固定有芯片和金属焊盘的衬底表面涂覆一层干膜光刻胶；

2)对经过步骤1)处理的衬底进行曝光、显影，在芯片与衬底的金属焊盘上分别显影过孔；

3)在经过步骤2)处理的衬底表面制备一层种子层；

4)在所述种子层的表面再涂覆一层干膜光刻胶；

5)对涂覆所述干膜光刻胶后的衬底进行光刻、显影，使得芯片与金属焊盘上方的过孔以及过孔之间引线下方的种子层暴露出来；