一种高可靠性的铜柱凸块封装方法及其封装结构
专利汇可以提供一种高可靠性的铜柱凸块封装方法及其封装结构专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种高可靠性的 铜 柱 凸 块 封装方法及其封装结构，属于 半导体 封装技术领域。其封装工艺如下：提供一带有芯片 电极 阵列及 钝化 层的芯片基体；在芯片基体表面沉积一介电层，并形成贯穿介电层的介电层通孔；在芯片电极的上方形成带有 锡 焊料 帽的铜柱凸块，铜柱凸块的底部向下延伸并通过介电层通孔与芯片电极固连。本发明提供了一种降低局部应 力 、分散 电流 分布、提高可靠性的铜柱凸块封装方法及其封装结构。，下面是一种高可靠性的铜柱凸块封装方法及其封装结构专利的具体信息内容。
1.一种高可靠性的铜柱凸块封装方法，其工艺过程如下：
步骤一、提供一带有芯片电极阵列及钝化层（110）的芯片基体（100）；
步骤二、采用旋转涂胶或化学气相沉积法在芯片基体（100）表面沉积一介电层（200）；
步骤三、通过溅射、电镀或化学镀的方式在介电层（200）表面形成金属层（400）；
步骤四、采用旋转涂光刻胶的方式在上述金属层（400）上覆盖一光刻胶层（500），再通过曝光、显影的方式形成贯穿光刻胶层（500）的光刻胶层开口（510），光刻胶层开口（510）的横截面尺寸较小；
步骤五、通过湿法腐蚀的方式去除上述光刻胶层开口（510）下方对应的金属，形成贯穿金属层的金属层开口（410）；
步骤六、去除剩余的光刻胶，露出形成金属层开口（410）的金属层；
步骤七、利用干法刻蚀工艺通过金属层开口（410）形成贯穿介电层（200）的介电层通孔（210）；
步骤八、去除金属层；
步骤九、依次利用溅射、光刻、电镀、回流的方式在芯片电极（120）的上方形成带有锡焊料帽的铜柱凸块（300），铜柱凸块（300）的底部向下延伸并通过介电层通孔（210）与芯片电极（120）固连，实现电气连通。
2.根据权利要求1所述的铜柱凸块封装方法，其特征在于：所述光刻胶层（500）的厚度小于5um。
3.根据权利要求1所述的铜柱凸块封装方法，其特征在于：所述金属层（400）的厚度小于1um。
4.根据权利要求1所述的铜柱凸块封装方法，其特征在于：所述金属层开口（410）与光刻胶层开口（510）的横截面尺寸相同，且所述金属层开口（410）和光刻胶层开口（510）不小于介电层通孔（210）的横截面尺寸。
5.根据权利要求1所述的铜柱凸块封装方法，其特征在于：在铜柱凸块（300）区域内，所述介电层通孔（210）呈有序分布。
6.根据权利要求5所述的铜柱凸块封装方法，其特征在于：所述介电层通孔（210）呈环形分布或阵列分布。
7.根据权利要求1所述的铜柱凸块封装方法，其特征在于：在铜柱凸块（300）区域内，所述介电层通孔（210）呈无序分布。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的铜柱凸块封装方法，其特征在于：所述介电层通孔（210）的横截面尺寸远小于铜柱凸块（300）的横截面尺寸。
9.根据权利要求8所述的铜柱凸块封装方法，其特征在于：所述介电层通孔（210）的横截面尺寸范围为3~10um。
10.根据权利要求1至7中任一项所述的铜柱凸块封装方法，其特征在于：所述介电层通孔（210）的横截面呈圆形、矩形或多边形。
一种高可靠性的铜柱凸块封装方法及其封装结构
技术领域
背景技术
2、现有的铜柱凸块结构采用了大量硬度较高的铜，会引入较大的应力，如果芯片表面尤其是芯片电极12表面完全覆盖应力缓冲层，如图1所示，作用在芯片表面的应力将无法释放，降低了封装结构的力学性能，进而降低了芯片在使用中的可靠性。
发明内容
步骤一、提供一带有芯片电极阵列及钝化层的芯片基体；
步骤二、采用旋转涂胶或化学气相沉积法在芯片基体表面沉积一介电层；
步骤三、通过溅射、电镀或化学镀的方式在介电层表面形成金属层；
步骤四、采用旋转涂光刻胶的方式在上述金属层上覆盖一光刻胶层，再通过曝光、显影的方式形成贯穿光刻胶层的光刻胶层开口，光刻胶层开口的横截面尺寸较小；
步骤五、通过湿法腐蚀的方式去除上述光刻胶层开口下方对应的金属，形成贯穿金属层的金属层开口；
步骤六、去除剩余的光刻胶，露出形成金属层开口的金属层；
步骤七、利用干法刻蚀工艺通过金属层开口形成贯穿介电层的介电层通孔；
步骤八、去除金属层；
步骤九、依次利用溅射、光刻、电镀、回流的方式在芯片电极的上方形成带有锡焊料帽的铜柱凸块，铜柱凸块的底部向下延伸并通过介电层通孔与芯片电极固连，实现电气连通。
2、由于铜柱凸块下部与芯片电极接触的大面积金属面被分成若干个小面积金属面与芯片电极形成电气连通，使电流通过芯片时，流经铜柱的电流能够分散开，不会造成铜柱凸块的局部区域最大电流过高和局部温度过热产生的电迁移和热迁移现象，有利于芯片散热，并且提高了铜柱凸块的寿命，从而提高了铜柱凸块封装的可靠性；
3、由于铜柱凸块底部不是整体与芯片电极形成连通，而是嵌在介电层中，部分与芯片电极形成连通，增加了铜柱凸块的连接强度，提高了可靠性；
4、本发明的高可靠性的铜柱凸块封装结构适用于高端芯片封装，是收发器、嵌入式处理器、电源管理、基带芯片、专用集成电路(ASIC)以及一些符合细间距、高I/O数、绿色要求、低成本和良好电性能的产品很好的互连方式选择，也为进一步实现IC封装的微型化和多功能化提供了空间。
附图说明
图3为本发明一种高可靠性的铜柱凸块封装方法的封装结构的实施例的剖面示意图；
图4至图8为铜柱凸块与介电层通孔的位置关系的实施例的示意图；
图9至图18为图3中实施例的封装方法的工艺流程示意图；
图中：
芯片基体100
钝化层110
芯片电极120
介电层200
介电层通孔210
铜柱凸块300
锡焊料帽310
金属层400
金属层开口410
光刻胶层500
光刻胶层开口510。
具体实施方式
执行步骤S102：在芯片基体表面沉积一介电层，并形成贯穿介电层的介电层通孔；
执行步骤S103：在芯片电极的上方形成带有锡焊料帽的铜柱凸块，铜柱凸块的底部向下延伸并通过介电层通孔与芯片电极固连。
8所示；也可以呈无序分布。铜柱凸块300的顶端设置锡焊料帽310、其底部不是整体与芯片电极120形成连接，而是只通过若干个介电层通孔210与芯片电极120形成固连，实现电气连通。
如图10所示，采用旋转涂胶或化学气相沉积法在芯片基体100表面沉积一介电层200，形成电路保护层。
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