专利名称：一种制备焊料凸块的方法
技术领域：
本发明涉及半导体封装领域，尤其涉及一种制备焊料凸块的方法。
技术背景
在硅圆片上和基板上制作焊球是半导体封装中常用的技术，但是这种圆球形的引出端给探针测试芯片带来了很大的难度。如图1所示，由于在通过回流焊工艺形成焊球4 时，整个硅圆片上的焊球4的大小肯定是大小不同的，这就有可能出现各个焊球4的上端面不在一个水平面上的情况，从而在对芯片进行测试时就很难确保每根探针1都接触到焊球 4，另外，图1中的标号2表示焊盘，标号3表示金属化层。另外，由于焊球4的形状是圆球形的，这会导致另一问题，即在测试时探针1同焊球4的相对位置要绝对精确，稍有偏差，探针1就不能可靠地扎到焊球4的球面上，甚至根本扎不上，如图2所示。
针对上述问题，IBM公司提出一种受控塌陷芯片连接新技术(controlled collapse chip connection new process)，该技术通过把焊料填充到玻璃模版中、回流后再转移到硅圆片上来制备焊球，由于在转移过程中焊球的形状受到模版形状的约束，所以转移后的焊球表面不是传统焊料回流后所形成的球面状，而是扁平的球形端面，虽然这种扁平的球形端面便于探针测试，但是该技术的流程复杂。
Jae-Woong Nah、Kyung W. Paik, Soon-Jin Cho 和 Won-Hoe Kim 等人在文献 “Flip Chip Assembly on PCB Substrate with Coined Solder Bumps”中提出一种用于解决图 1 和图2中指出的问题的方法，该方法在焊球回流成型后通过压扁的方式让圆球形焊球成为扁平形，但是该方法的缺陷是在压扁焊球时有可能损坏芯片。发明内容
本发明针对现有技术中存在的上述缺陷，提供一种能够克服上述缺陷的制备焊料凸块的方法。
本发明提供一种制备焊料凸块的方法，该方法包括
提供硅圆片，在该硅圆片上需要制备焊料凸块；
在所述硅圆片的形成有焊盘的一侧上形成凸点下金属化层；
在具有焊盘的位置处在所述凸点下金属化层上制作焊料；
对所述焊料进行回流，并且在回流时采用与所述硅圆片平行的限高器来限制所形成的焊料凸块的高度低于未使用限高器时所形成的焊球的高度以使得回流后所形成的焊料凸块的上表面为平面。
由于根据本发明的制备焊料凸块的方法是在回流时采用与所述硅圆片平行的限高器来限制所形成的焊料凸块的高度低于未使用限高器时所形成的焊球的高度，所以只要限高器所允许的焊料生长高度低于没有限高器时焊料的实际生长高度，就能够使得最终形成的焊料凸块的上表面为平面，从而在对芯片进行测试时避免了图1和图2所示情形的出现。
图1示出了现有技术中因焊球大小不同而导致探针不能与焊球接触的情况；
图2示出了现有技术中因探针偏离正确位置而导致探针不能与焊球接触的情况；
图3示出了根据本发明的制备焊料凸块的方法的流程图4示出了需要在其上制备焊料凸块的硅圆片的截面图5示出了在图4的硅圆片上形成凸点下金属化层之后的截面图6示出了在图5所示的硅圆片上通过电镀法制作焊料后的截面图7示出了在图5所示的硅圆片上通过丝网印刷法制作焊料后的截面图8示出了采用上内壁为平面的容器来限制回流时所形成的焊料凸块的高度的一种实施方式；
图9示出了采用平板来限制回流时所形成的焊料凸块的高度的一种实施方式；
图10是采用根据本发明的制备焊料凸块的方法所制备的焊料凸块的照片；
图11是图10所示的焊料凸块的剖面图。
具体实施方式
下面结合附图来详细描述根据本发明的制备焊料凸块的方法。
如图3所示，根据本发明的制备焊料凸块的方法包括
S11、提供硅圆片，在该硅圆片上需要制备焊料凸块。
该硅圆片的结构可以如图4所示，其中标号2表示焊盘，标号10表示芯片。应当说明的是，在本说明书中，出于描述方便的原因而仅仅使用了术语“硅圆片”，实际上，根据本发明的制备焊料凸块的方法能够应用于任何需要制备焊料凸块的应用中，而并非仅仅局限于硅圆片，例如，根据本发明的制备焊料凸块的方法还适用于在基板上制备焊料凸块。
S12、在所述硅圆片的形成有焊盘1的一侧上形成凸点下金属化层3。如图5所示。
其中，可以通过电子束蒸发或溅射等工艺在所述硅圆片的形成有焊盘1的一侧上形成凸点下金属化层3。
S13、在具有焊盘1的位置处在所述凸点下金属化层3上制作焊料4。
其中，可以通过以下流程来制作焊料4 在所述凸点下金属化层3上形成掩膜；对位于所述焊盘1上方的掩膜进行刻蚀直到露出所述凸点下金属化层3 ；在所述凸点下金属化层3上通过电镀法制作焊料4 ；去除刻蚀后所剩余的掩膜。形成焊料4后的图形如图6所7J\ ο
当然，也可以通过以下流程来制作焊料去除所述凸点下金属化层3使得仅留下位于所述焊盘1上方的凸点下金属化层3 ；通过丝网印刷法制作焊料4。形成焊料后的图形如图7所示。
以上仅结合图6和图7简要地描述了制作焊料的流程，由于该流程对于本领域技术人员而言是众所周知的，所以这里并未进行详细描述。而且，除了上述的制备焊料的流程之外，本领域技术人员公知的其他制备焊料的流程也是可行的。
S14、对所述焊料4进行回流，并且在回流时采用与所述硅圆片平行的限高器来限制所形成的焊料凸块的高度低于未使用限高器时所形成的焊球的高度以使得回流后所形4成的焊料凸块的上表面为平面。
图8示出了采用上内壁为平面的容器5来限制回流时所形成的焊料凸块的高度的实施方式，其中图8示出的是上内壁为平面的容器5的剖面图。在对所述焊料4进行回流时，将制作了焊料后的硅圆片放置到所述上内壁为平面的容器5内，该容器5的上内壁与所述硅圆片平行并且所述上内壁与所述硅圆片之间的距离小于不使用所述容器5时所形成的焊球的高度，这样所形成的焊料凸块的上表面就无法形成球面，而是形成平面，从而能够使得回流后所形成的各个焊料凸块4的高度一致，消除了图1和图2中的缺陷。当然，由于球径存在着分散性，所以最终形成的平面的面积有微小的差异也是可以理解的，但是只要满足芯片测试的要求即可。而且，应当理解的是，虽然图8中示出的限高器是上内壁为平面的容器5，但是实际上，限高器的形状和结构并不局限于此，只要能够在回流时限制焊料凸块的生长高度使得所形成的焊料凸块的上表面为平面的装置，就都位于本发明的保护范围内。例如，限高器也可以是被固定在所述硅圆片上方并且与所述硅圆片平行的平板6，如图 9所示。
另外，通过回流工艺形成焊料凸块之后的后续工艺，例如通过电镀法制作焊料4 时，在回流之后还需去除多余的凸点下金属化层3，而通过丝网印刷法形成焊料4时，在回流之后还需清洗助焊剂，等等。由于这些后续工艺也是本领域技术人员公知的，所以此处不再赘述。
另外，图10还示出了采用根据本发明的制备焊料凸块的方法所实际制作完成的焊料凸块的照片(俯视图)，图11是图10的剖面图，可以看出通过根据本发明的制备焊料凸块的方法能够确保所形成的焊料凸块的上表面为平面，从而避免了在芯片测试时探针不能与部分焊料凸块良好接触的缺陷。
以上仅结合本发明的优选实施方式对本发明进行了详细描述，但是本领域技术人员应当理解，在不背离本发明精神和范围的情况下，可以对本发明做出各种变形和修改。
权利要求
1.一种制备焊料凸块的方法，该方法包括 提供硅圆片，在该硅圆片上需要制备焊料凸块；在所述硅圆片的形成有焊盘的一侧上形成凸点下金属化层； 在具有焊盘的位置处在所述凸点下金属化层上制作焊料；对所述焊料进行回流，并且在回流时采用与所述硅圆片平行的限高器来限制所形成的焊料凸块的高度低于未使用限高器时所形成的焊球的高度以使得回流后所形成的焊料凸块的上表面为平面。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述硅圆片的形成有焊盘的一侧上形成凸点下金属化层包括通过电子束蒸发或溅射工艺在所述硅圆片的形成有焊盘的一侧上形成凸点下金属化层。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，在具有焊盘的位置处在所述凸点下金属化层上制作焊料包括在所述凸点下金属化层上形成掩膜；对位于所述焊盘上方的掩膜进行刻蚀直到露出所述凸点下金属化层； 在所述凸点下金属化层上制作焊料； 去除刻蚀后所剩余的掩膜。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，在具有焊盘的位置处在所述凸点下金属化层上制作焊料包括去除所述凸点下金属化层使得仅留下位于所述焊盘上方的凸点下金属化层； 在所述凸点下金属化层上通过丝网印刷法制作焊料。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述限高器为被固定在所述硅圆片上方并且与所述硅圆片平行的平板。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述限高器为上内壁为平面的容器，并且在对所述焊料进行回流时，将制作了焊料后的硅圆片放置到所述容器内，该容器的上内壁与所述硅圆片平行并且所述上内壁与所述硅圆片之间的距离小于不使用所述容器时所形成的焊球的高度。
全文摘要
本发明针对现有技术中因焊球上表面为球面而导致探针不能与焊球良好接触的缺陷，提供一种能够克服上述缺陷的制备焊料凸块的方法。本发明提供一种制备焊料凸块的方法，该方法包括提供硅圆片，在该硅圆片上需要制备焊料凸块；在所述硅圆片的形成有焊盘的一侧上形成凸点下金属化层；在具有焊盘的位置处在所述凸点下金属化层上制作焊料；对所述焊料进行回流，并且在回流时采用与所述硅圆片平行的限高器来限制所形成的焊料凸块的高度低于未使用限高器时所形成的焊球的高度以使得回流后所形成的焊料凸块的上表面为平面。
文档编号H01L21/60GK102522347SQ201110439629
公开日2012年6月27日 申请日期2011年12月23日 优先权日2011年12月23日
发明者浦园园, 王水弟, 王谦, 蔡坚 申请人:清华大学