基于MEMS加工工艺在封装基板表面长铜柱的方法与流程

基于mems加工工艺在封装基板表面长铜柱的方法技术领域1.本发明涉及半导体制造研发领域，具体涉及一种基于mems加工工艺在封装基板表面长铜柱的方法。背景技术：2.当今的半导体行业高速发展，特别是mems制造工艺（mems制造工艺microfabrication process是下至纳米尺度，上至毫米尺度微结构加工工艺）。在封装之前的大量芯片都需要进行检测，这一过程需要用到探针卡，探针卡主要由三部分组成：pcb、转接板、探针头，转接板作为连接pcb和探针头的组件，在探针卡中起着非常重要的作用，转接板主要有几种类型：mlo（多层有机基板）、mlc（多层陶瓷基板）、封装基板，其中mlo和mlc价格高昂，所以在大部分探针卡中使用的转接板都为封装基板。然而，封装基板由于制作工艺的问题，金属pad（pad指pcb电路板中的焊盘，焊盘有插脚焊盘和表贴焊盘之分；插脚焊盘有焊孔，主要用于焊接插脚元件；而表贴焊盘没有焊孔，主要用于焊接表贴元件。）都低于soldermask（阻焊层即绿油）表面，所以在探针卡组装中具有一定风险；主要是接触不良和无法接触的问题，探针卡组装中probe head与基板接触是通过探针针尾与基板上面的金属pad焊盘对位进行接触，由于pad焊盘在阻焊层下面，对位有偏差时，针尾容易扎不到pad孔里面。技术实现要素：3.本发明克服了现有技术的不足，提供一种基于mems加工工艺在封装基板表面长铜柱的方法，将低于阻焊层的金属pad长高，并凸出阻焊层，提高了探针卡组装的成功率。4.为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：一种基于mems加工工艺在封装基板表面长铜柱的方法，包括以下步骤；步骤s1，制备玻璃mask；根据封装基板制作玻璃mask，在封装基板的金属pad的地方做透光处理；步骤s2，对封装基板进行有机清洗；步骤s3，在金属pad上制作金属种子层；步骤s4，制作光刻胶膜，采用匀胶、光刻、显影的方式制作光刻胶膜；步骤s5，对带有光刻胶膜的金属pad进行烘烤和plasma处理；步骤s6，电镀金属；步骤s7，有机清洗去除基板表面的光刻胶；步骤s8，对金属种子层进行离子束刻蚀；步骤s9，上 pi胶，进行pi胶匀胶和固化操作；步骤s10，采用cmp化学机械抛光工艺，将pi胶整体减薄，露出金属pad。5.本发明一个较佳实施例中，所述步骤s2中还包括，首先使用丙酮超声清洗，然后再用异丙醇超声清洗，再用水冲洗干净；将封装基板的表面及金属pad的表面清洗干净。6.本发明一个较佳实施例中，所述步骤s3中还包括，使用电子束蒸发设备制作金属种子层，将金属pad的表面覆盖一层具有导电功能的金属层。7.本发明一个较佳实施例中，所述步骤s4中还包括，步骤s4.1，匀胶；采用正性光刻胶，匀胶包括低转速进行铺展匀胶和高转速去除匀胶。步骤s4.2，光刻；用玻璃mask上面的图形与封装基板上面的金属pad点进行对准曝光；步骤s4.2，显影；采用对应光刻胶的专用显影液进行显影，显影时间根据胶厚度进行确定；显影后的光刻胶膜将金属pad及元器件位置暴露出来，而其它地方用光刻胶覆盖。8.具体的，第一段采用的参数为在转速500转的状态下，转6秒，第二段采用的参数为在转速为1000转的状态下转40秒，第一段转速主要是为了将光刻胶均匀的铺开在基板表面，第二段转速主要是为了将多余的光刻胶甩掉。更具体的，光刻胶烘烤后厚度为20-25微米。曝光时间根据光刻胶的种类进行调整。9.本发明一个较佳实施例中，步骤s5中还包括，步骤s5.1，烘烤是将光刻胶中的溶剂烘烤出来，使光刻胶在溶液中更好的保持原来的形貌，步骤s5.2，plasma是将金属pad上面的残胶处理干净。进一步的，plasma是通过等离子体刻蚀的方法将残留的光刻胶处理干净。10.本发明一个较佳实施例中，步骤s6，电镀铜，将光刻胶膜上面的图形全部填满金属或填充高度低于所述光刻胶；步骤s7，使用丙酮超声清洗，然后再用异丙醇超声清洗，最后用大量的水冲洗干净；步骤s8，将封装基板的表面的金属种子层刻蚀干净。进一步的，步骤s6在光刻胶膜开窗的位置电镀铜，即基板上面金属pad的位置电镀铜。11.进一步的，填充高度低于所述光刻胶，即将光刻胶膜上面的图形比光刻胶稍微低1-2um。将绿油下面的金属pad孔填满，且可将绿油表面的光刻胶膜填满，电镀金属为孔深度与胶膜的总厚度为40-50um；本发明一个较佳实施例中，步骤s10后还包括，步骤s11，有机清洗，将基板表面的抛光液及脏污清洗干净。12.本发明一个较佳实施例中，还包括步骤s12，重复制作金属种子层；使用电子束蒸发设备，将所有的金属pad表面覆盖一层具有导电功能的金属；步骤s13，重复步骤s4，光刻胶膜的厚度在10~20um；步骤s14，重复步骤s6烘烤及plasma处理，将光刻胶中溶剂烘烤出来， plasma处理是将金属pad上面的残胶处理干净。13.具体的，将光刻胶中溶剂烘烤出来，能够使光刻胶在溶液中更好的保持原来的形貌，本发明一个较佳实施例中，还包括步骤s15，电镀铜、镍、金中的一种或多种；步骤s16，重复步骤s8，对封装基板的表面的金属种子层离子束刻蚀，将封装基板的表面的金属种子层刻蚀干净。14.本发明一个较佳实施例中，还包括步骤s17，重复步骤s9；采用的pi在固化后厚度3~8um，固定金属pad，在pi固化后金属pad凸出pi表面3um以上。15.本发明解决了背景技术中存在的缺陷，本发明的有益效果：本发明提供一种基于mems加工工艺在封装基板表面长铜柱的方法，可以将低于阻焊层的金属pad长高，并凸出阻焊层，提高了探针卡组装的成功率。附图说明16.下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。17.图1是本发明优选实施例中种子层结构示意图；图2是本发明优选实施例中匀胶光刻显影的结构示意图；图3是本发明优选实施例中封装基板的结构示意图；图4是本发明优选实施例中封装基板表面长铜柱结构示意图；图5是本发明优选实施例中铜柱的局部结构示意图；图6是本发明优选实施例中铜柱的放大结构示意图；其中，1-封装基板，11-阻焊层，2-金属pad，3-种子层，4-光刻胶膜，5-铜柱。具体实施方式18.现在结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明，这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。19.实施例一如图1~6所示，一种基于mems加工工艺在封装基板1表面长铜柱5的方法，包括以下步骤；步骤s1，制备玻璃mask；根据封装基板1制作玻璃mask，在封装基板1的金属pad 2的地方做透光处理。20.具体的，台阶仪测量封装基板1的金属pad 2与阻焊层11的高度差，金属pad 2低于阻焊层11，高度差在20-25um之间。21.步骤s2，对封装基板1进行有机清洗；首先使用丙酮超声清洗，然后再用异丙醇超声清洗，再用水冲洗干净；将封装基板1的表面及金属pad 2的表面清洗干净。22.步骤s3，在金属pad 2上制作金属种子层3；使用电子束蒸发设备制作金属种子层3，将金属pad 2的表面覆盖一层具有导电功能的金属层。23.步骤s4，制作光刻胶膜4，采用匀胶、光刻、显影的方式制作光刻胶膜4；步骤s4.1，匀胶；采用正性光刻胶，匀胶包括低转速进行铺展匀胶和高转速去除匀胶。步骤s4.2，光刻；用玻璃mask上面的图形与封装基板1上面的金属pad 2点进行对准曝光；步骤s4.2，显影；采用对应光刻胶的专用显影液进行显影，显影时间根据胶厚度进行确定；显影后的光刻胶膜4将金属pad 2及元器件位置暴露出来，而其它地方用光刻胶覆盖。24.具体的，第一段采用的参数为在转速500转的状态下，转6秒，第二段采用的参数为在转速为1000转的状态下转40秒，第一段转速主要是为了将光刻胶均匀的铺开在基板表面，第二段转速主要是为了将多余的光刻胶甩掉。更具体的，光刻胶烘烤后厚度为20-25微米。曝光时间根据光刻胶的种类进行调整。25.步骤s5，对带有光刻胶膜4的金属pad 2进行烘烤和plasma处理；步骤s5.1，烘烤是将光刻胶中的溶剂烘烤出来，使光刻胶在溶液中更好的保持原来的形貌，步骤s5.2，plasma是将金属pad 2上面的残胶处理干净。26.步骤s6，电镀铜；将光刻胶膜4上面的图形全部填满金属或填充高度低于光刻胶。进一步的，填充高度低于光刻胶，即将光刻胶膜4上面的图形比光刻胶稍微低1-2um。将绿油下面的金属pad 2孔填满，且可将绿油表面的光刻胶膜4填满，电镀金属为孔深度与胶膜的总厚度为40-50um；步骤s7，有机清洗去除基板表面的光刻胶；使用丙酮超声清洗，然后再用异丙醇超声清洗，最后用大量的水冲洗干净。27.步骤s8，对金属种子层3进行离子束刻蚀，将封装基板1的表面的金属种子层3刻蚀干净。28.步骤s9，上 pi胶，进行pi胶匀胶和固化操作；步骤s10，采用cmp化学机械抛光工艺，将pi胶整体减薄，露出金属pad 2。29.步骤s11，有机清洗，将基板表面的抛光液及脏污清洗干净。30.步骤s12，重复制作金属种子层3；使用电子束蒸发设备，将所有的金属pad 2表面覆盖一层具有导电功能的金属。31.步骤s13，重复步骤s4，光刻胶膜4的厚度在10~20um。32.步骤s14，重复步骤s6烘烤及plasma处理，将光刻胶中溶剂烘烤出来， plasma处理是将金属pad 2上面的残胶处理干净。具体的，将光刻胶中溶剂烘烤出来，能够使光刻胶在溶液中更好的保持原来的形貌，步骤s15，电镀铜、镍、金中的一种或多种。33.步骤s16，重复步骤s8，对封装基板1的表面的金属种子层3离子束刻蚀，将封装基板1的表面的金属种子层3刻蚀干净。34.步骤s17，重复步骤s9；采用的pi在固化后厚度3~8um，固定金属pad 2，在pi固化后金属pad 2凸出pi表面3um以上。35.表1 ；采用实施例1中的步骤加工后的基板和原始基板的一次装卡成功率比对表：操作工序原始基板处理后基板一次装卡成功率50%95%实施例二如图1~6所示，一种基于mems加工工艺在封装基板1表面长铜柱5的方法，包括以下步骤；步骤s1，制备玻璃mask；根据封装基板1制作玻璃mask，在封装基板1的金属pad 2的地方做透光处理。36.具体的，台阶仪测量封装基板1的金属pad 2与阻焊层11的高度差，金属pad 2低于阻焊层11，高度差在20-25um之间。37.步骤s2，对封装基板1进行有机清洗；首先使用丙酮超声清洗，然后再用异丙醇超声清洗，再用水冲洗干净；将封装基板1的表面及金属pad 2的表面清洗干净。38.步骤s3，在金属pad 2上制作金属种子层3；使用电子束蒸发设备制作金属种子层3，将金属pad 2的表面覆盖一层具有导电功能的金属层。金属一般采用cr/au=20nm/200nm。39.步骤s4，制作光刻胶膜4，采用匀胶、光刻、显影的方式制作光刻胶膜4。步骤s4.1，匀胶；采用正性光刻胶，匀胶包括低转速进行铺展匀胶和高转速去除匀胶。具体的，第一段采用的参数为在转速500转的状态下，转6秒，第二段采用的参数为在转速为1000转的状态下转40秒，第一段转速主要是为了将光刻胶均匀的铺开在基板表面，第二段转速主要是为了将多余的光刻胶甩掉。步骤s4.2，光刻；用玻璃mask上面的图形与封装基板1上面的金属pad 2点进行对准曝光；光刻胶烘烤后厚度为20-25微米。步骤s4.2，显影；采用对应光刻胶的专用显影液进行显影，显影时间根据胶厚度进行确定；显影后的光刻胶膜4将金属pad 2及元器件位置暴露出来，而其它地方用光刻胶覆盖。曝光时间根据光刻胶的种类进行调整。40.步骤s5，对带有光刻胶膜4的金属pad 2进行烘烤和plasma处理；步骤s5.1，烘烤是将光刻胶中的溶剂烘烤出来，使光刻胶在溶液中更好的保持原来的形貌，步骤s5.2，plasma是将金属pad 2上面的残胶处理干净。41.步骤s6，电镀铜；将光刻胶膜4上面的图形全部填满金属或填充高度低于光刻胶。进一步的，填充高度低于光刻胶，即将光刻胶膜4上面的图形比光刻胶稍微低1-2um。将绿油下面的金属pad 2孔填满，且可将绿油表面的光刻胶膜4填满，电镀金属为孔深度与胶膜的总厚度为40-50um；步骤s7，有机清洗去除基板表面的光刻胶；使用丙酮超声清洗，然后再用异丙醇超声清洗，最后用大量的水冲洗干净。42.步骤s8，对金属种子层3进行离子束刻蚀，将封装基板1的表面的金属种子层3刻蚀干净。43.步骤s9，上 pi胶，进行pi胶匀胶和固化操作；pi在固化后厚度大于25um，以能够将基板表面的金属pad 2完全覆盖。44.步骤s10，采用cmp化学机械抛光工艺，将pi胶整体减薄，露出金属pad 2。45.步骤s11，有机清洗，将基板表面的抛光液及脏污清洗干净。46.步骤s12，重复制作金属种子层3；使用电子束蒸发设备，将所有的金属pad 2表面覆盖一层具有导电功能的金属。金属采用cr/au=20nm/200nm。47.步骤s13，重复步骤s4，光刻胶膜4的厚度在15um。48.步骤s14，重复步骤s6烘烤及plasma处理，将光刻胶中溶剂烘烤出来， plasma处理是将金属pad 2上面的残胶处理干净。具体的，将光刻胶中溶剂烘烤出来，能够使光刻胶在溶液中更好的保持原来的形貌，步骤s15，电镀铜、镍、金。更具体的，铜、镍、金，的厚度分别为10um、2um、2um。49.步骤s16，重复步骤s8，对封装基板1的表面的金属种子层3离子束刻蚀，将封装基板1的表面的金属种子层3刻蚀干净。50.步骤s17，重复步骤s9；采用的pi在固化后厚度5um，固定金属pad 2，在pi固化后金属pad 2凸出pi表面5um以上。51.表2 ；采用实施例2中的步骤加工后的基板和原始基板的一次装卡成功率比对表：操作工序原始基板处理后基板一次装卡成功率50%96%工作原理：通过实施例一或实施例二的步骤，采用基于mems加工工艺在封装基板1表面长铜柱5的方法，可以将低于阻焊层11的金属pad 2长高，并凸出阻焊层11，提高了探针卡组装的成功率。52.以上依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定技术性范围。