一种改良的半导体凸块封装方法与流程

技术特征：
1.一种改良的半导体凸块封装方法，其特征在于：包括有以下步骤：s1、在基板上进行多层焊垫的设置：在拿取一块基板后，在基板上进行多层焊垫进行铺设，并且在铺设焊垫之后，在焊垫上焊接钝化层；s2、对钝化层进行腐蚀处理：在钝化层的表面进行腐蚀处理，使得底部的焊垫能够形成孔洞暴露出来；s3、然后在暴露的孔洞内溅射铜作为电镀种子层：在钝化层中上暴露的孔洞内进行溅射铜，实现在焊垫上形成电镀种子层；s4、然后在在进行厚胶光刻：在钝化层上进行进行涂抹光阻材料，然后对光阻材料进行显影，形成凸块安装凹槽，并且光阻材料的厚度大于后续设置的凸块厚度；s5、再将凸块通过焊料安装在凹槽内：将凸块安装在光阻材料的凹槽内部，并且通过焊料进行焊接处理，再对凸块进行垂直喷镀法进行电镀，然后对光阻材料进行剥离处理；s6、然后进行ubm刻蚀：通过干法刻蚀实现对凸块进行刻蚀处理，然后在凸块的端部进行焊料设置，便于进行芯片连接封装；s7、然后进行环氧树脂进行封装：通过环氧树脂实现对芯片和基板进行封装处理，然后进行检测计算。2.根据权利要求1所述的一种改良的半导体凸块封装方法，其特征在于：所述s1中的焊垫通过回流焊或浸焊进行焊接组装，并且所述焊垫的大小比芯片的大小要0.25-0.3mm，所述焊垫上至少设有两个定位点，且定位点采用十字定位点。3.根据权利要求1所述的一种改良的半导体凸块封装方法，其特征在于：所述s2中的钝化层采用的是聚合物和金属，增加的介电材料层可作为应力缓冲层、平面化介质和最终钝化层，用于为凸块下方的电路提供缓冲，所述钝化层的腐蚀采用的是湿法腐蚀。4.根据权利要求1所述的一种改良的半导体凸块封装方法，其特征在于：所述s2中的孔洞设有若干个，用于实现对凸块进行焊接，并且孔洞的直径或者长宽均大于凸块的直径或者长度，且大于的数值为5-10微米，所述孔洞直接暴露所述焊垫。5.根据权利要求1所述的一种改良的半导体凸块封装方法，其特征在于：所述s3中的电镀种子层用于实现对凸块进行电性连接，使得所述凸块与所述焊垫能够稳定的固定安装连接，且电镀种子层的厚度控制在0.5-1微米，且溅射的材料不仅仅包括铜，也包括有银。6.根据权利要求1所述的一种改良的半导体凸块封装方法，其特征在于：所述s5中的凸块实现80um间距，柱体高度为80um，直径为40um，且凸块端部的焊料采用的是无铅焊料，形成焊料帽，所述凸块包括有金凸块、铜镍金凸块、厚铜和铜柱凸块。7.根据权利要求1所述的一种改良的半导体凸块封装方法，其特征在于：所述s4中的厚胶光刻的工艺步骤为涂覆、前烘、曝光、显影、后烘，涂覆厚胶采用符合流变学的光阻材料，支持旋转涂覆单次操作厚度40-100um；所述显影采用低数值孔径值以及宽带光谱范围的步进曝光机，并最小化光阻侧壁靠近底部端的驻波形状，采用基于1倍光学镜头、0.16数值孔径的步进光刻系统，以及线波长350450nm的光照下进行曝光。8.根据权利要求1所述的一种改良的半导体凸块封装方法，其特征在于：所述s7中的检测计算包括有芯片的封装热应力计算；传热的公式如下：
q"为热流密度单位是(w/m2)，是在于与传输方向相垂直的单位面积上，在x方向上的传热速率，c温度梯度，k为导热系数(w/m
·
k)，对于面积为a的平壁热流密度为：q
x
＝q
″
x
a；对流的公式如下：q
″
＝h(t
s-t
∞
)，t
s
为物体表面温度，t
∞
为流体温度，称为牛顿冷却公式，h对流换热系数(w/m2·
k)，单位面积的对流热流密度q"(w/m2)；辐射的公式如下：e
b
发射功率(w/m2)，σ＝5.67x10-8为斯蒂芬波尔斯曼常数(w/m2·
k2)；物体辐射：ε为表面的辐射性质，称为发射率；表面吸收辐射：g
abs
＝αg，α为吸收系数，若假设表面的吸收率与发射率相等，α＝ε，以单位表面积表示的离开表面的净辐射速率算式为：隔热系数：c
v
电子比热容，气体密度，平均分子速度，平均自由程。9.根据权利要求8所述的一种改良的半导体凸块封装方法，其特征在于：还包括有芯片的热应力失效：热应力是由于芯片与基板以及焊料和填充剂之间cte不一致而在温度变化的条件下产生的，具有破坏性失效，热疲劳失效，铝金属化层的再结构；温度影响电子元器件的工作可靠性主要因素，一般由阿伦尼斯经验方程得出电子元器件失效时间与温度之间的关系：a
t
为不同温度下元器件失效时间的比值，e
a
为激活能(ev)，k
b
为玻尔兹曼常数(ev/k)，t1为温度t1下元器件失效时间(h)，t2为温度t2下的元器件失效时间(h)。10.根据权利要求9所述的一种改良的半导体凸块封装方法，其特征在于：所述芯片在粘接区域产生的热致应力和形变位移表示为：
式中，h为材料厚度，λ为材料的轴向柔度，κ为材料的界面柔度，l为粘接区域长度的一半，δα为芯片材料和基底材料热膨胀系数的差，δt为温度的变化量；在悬空区域产生的致应力和形变位移表示为：在悬空区域产生的致应力和形变位移表示为：式中，l为悬空区域长度的一半。

技术总结
本发明公开了一种改良的半导体凸块封装方法；包括有以下步骤：S1、在基板上进行多层焊垫的设置；S2、对钝化层进行腐蚀处理；S3、然后在暴露的孔洞内溅射铜作为电镀种子层；S4、然后在在进行厚胶光刻；S5、再将凸块通过焊料安装在凹槽内；S6、然后进行UBM刻蚀；S7、然后进行环氧树脂进行封装；本发明通过设有焊垫和钝化层用于为凸块下方的电路提供缓冲，以及厚胶光刻实现对凸块进行安装，并且通过显影形成孔槽，使得凸块在进行焊接的时候，能够保持一定的精准度，并且能够便于后的电镀，防止电镀出现过度的现象，提高凸块的贴合效果，以及实现对芯片的封装进行应力和热应力进行检测，提高芯片的良品度。芯片的良品度。芯片的良品度。


技术研发人员：凌永康 张勇 何於
受保护的技术使用者：江苏晶度半导体科技有限公司
技术研发日：2022.07.21
技术公布日：2022/10/25