阅读说明：本技术 一种具有防溢锡结构的新三维异构堆叠方法 (novel three-dimensional heterogeneous stacking method with anti-overflow tin structure ) 是由 郁发新 冯光建 王志宇 陈华 张兵 于 2019-09-27 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种具有防溢锡结构的新三维异构堆叠方法,具体包括如下步骤：101)金属柱制作步骤、102)再次处理步骤、103)镀锡步骤、104)防溢步骤；本发明提供凸点或焊圈和焊盘金属就会有一定的距离为焊锡保留提供足够空间的一种具有防溢锡结构的新三维异构堆叠方法。(The invention discloses novel three-dimensional heterogeneous stacking methods with anti-overflow tin structures, which specifically comprise the following steps of 101) metal column manufacturing step, 102) retreating step, 103) tin plating step and 104) anti-overflow step, and the invention provides novel three-dimensional heterogeneous stacking methods with anti-overflow tin structures, wherein distances are provided between bumps or welding rings and pad metals to provide enough space for solder reservation.)

一种具有防溢锡结构的新三维异构堆叠方法

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，更具体的说，它涉及一种具有防溢锡结构的新三维异构堆叠方法。

背景技术

微波毫米波射频集成电路技术是现代国防武器装备和互联网产业的基础，随着智能通信、智能家居、智能物流、智能交通等“互联网+”经济的快速兴起，承担数据接入和传输功能的微波毫米波射频集成电路也存在巨大现实需求及潜在市场。

但是对于高频率的微系统，天线阵列的面积越来越小，且天线之间的距离要保持在某个特定范围，才能使整个模组具备优良的通信能力。但是对于射频芯片这种模拟器件芯片来讲，其面积不能像数字芯片一样成倍率的缩小，这样就会出现特高频率的射频微系统将没有足够的面积同时放置PA/LNA，需要把PA/LNA堆叠起来。

在实际应用当中，模组堆叠的过程一般是模组上下表面金属围堰做金属熔融键合的过程，对于晶圆级键合工艺和大尺寸的芯片键合工艺，需要极为苛刻的键合条件才能避免两者键合过程中金属围堰或者互联焊盘表面的锡溢出表面，而对于一些面积较大的围堰，则要做到所有芯片都不发生溢锡问题基本没法实现，一旦发生溢锡，围堰表面的锡量就会大大减少，这样对于后面金属熔融过程非常不利。

发明内容

本发明克服了现有技术的不足，提供一种具有防溢锡结构的新三维异构堆叠方法。

本发明的技术方案如下：

一种具有防溢锡结构的新三维异构堆叠方法，具体包括如下步骤：

101)金属柱制作步骤：载板上表面通过物理溅射，磁控溅射或者蒸镀工艺制作种子层；种子层上涂布第一层光刻胶，通过显影工艺去除部分种子层露出待电镀区域，电镀金属形成金属柱，且金属柱上表面为平面；

102)再次处理步骤：在步骤101)处理的载板上表面涂布第二层光刻胶，曝光显影露出金属柱的部分，并通过湿法刻蚀去除部分金属柱顶部露出的区域形成凹槽；其中，刻蚀凹槽的深度范围在1nm到100um，刻蚀宽度范围在1um到1000um之间；

103)镀锡步骤：在电镀金属区域进行焊锡，去除第二层光刻胶、第一层光刻胶和种子层；涂助焊剂，回流后清洗助焊剂得到载板上表面带有焊锡层的结构；

104)防溢步骤：将芯片设置在步骤103)的焊锡上形成新芯片模组，将新芯片模组与新芯片模组进行表面焊接，两者焊接紧密结合形成防溢锡结构三维堆叠。

进一步的，种子层本身结构为一层或多层结构，厚度范围都在1nm到100um，材质采用钛、铜、铝、银、钯、金、铊、锡、镍中的一种或多种混合。

进一步的，金属柱厚度范围在1nm到100um，金属柱本身结构是一层或多层结构，材质采用钛、铜、铝、银、钯、金、铊、锡、镍、镓金属合金中的一种或多种混合。

本发明相比现有技术优点在于：本发明通过在围堰或者焊接焊盘的周围制作高度不同的保护图形，使晶圆或者芯片在键合的工程中，保护图形会优先接触，形成围堵，这样凸点或焊圈和焊盘金属就会有一定的距离为焊锡保留提供足够空间，进而保证后续的金属熔融提供防溢锡结构三维堆叠。

附图说明

图1为本发明的载板示意图；

图2为本发明的图1设置种子层、电镀区域示意图；

图3为本发明的图2进行电镀区域的示意图；

图4为本发明的图3设置第二层光刻胶示意图；

图5为本发明的图4设置凹槽示意图；

图6为本发明的图5去除第二层光刻胶示意图；

图7为本发明的图6焊锡并去除第一层光刻胶示意图；

图8为本发明的示意图；

图9为本发明的第二种载板上设置金属柱、顶层焊锡示意图；

图10为本发明的图9去除光刻胶后示意图；

图11为本发明的图10去除部分焊锡示意图；

图12为本发明的图11去除部分金属柱的示意图；

图13为本发明的第二种示意图。

图中标识：载板101、第一层光刻胶102、待电镀区域103、金属柱104、第二层光刻胶105、顶部焊锡106。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施方式，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明而不能作为对本发明的限制。

本技术领域技术人员可以理解的是，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科技术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样的定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

各实施方式中提到的有关于步骤的标号，仅仅是为了描述的方便，而没有实质上先后顺序的联系。各具体实施方式中的不同步骤，可以进行不同先后顺序的组合，实现本发明的发明目的。

下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

实施例1：

如图1至图8所示，一种具有防溢锡结构的新三维异构堆叠方法，具体包括如下步骤：

101)金属柱104制作步骤：载板101上表面通过物理溅射，磁控溅射或者蒸镀工艺制作种子层；种子层本身结构为一层或多层结构，厚度范围都在1nm到100um，材质采用钛、铜、铝、银、钯、金、铊、锡、镍等中的一种或多种混合。种子层上涂布第一层光刻胶102，通过显影工艺去除部分种子层露出待电镀区域103，电镀金属形成金属柱104，且金属柱104上表面为平面。金属柱104与第一层光刻胶102的厚度几乎相等，便于金属柱104的电镀。金属柱104厚度范围在1nm到100um，金属柱104本身结构是一层或多层结构，材质采用钛、铜、铝、银、钯、金、铊、锡、镍，以及镓金属合金等中的一种或多种混合。

102)再次处理步骤：在步骤101)处理的载板101上表面涂布第二层光刻胶105，曝光显影露出金属柱104的部分，并通过湿法刻蚀去除部分金属柱104顶部露出的区域形成凹槽。其中，刻蚀凹槽的深度范围在1nm到100um，刻蚀宽度范围在1um到1000um之间。

103)镀锡步骤：在电镀金属区域金属柱104顶部进行焊锡，焊锡后再去除第二层光刻胶105、第一层光刻胶102和种子层，接着涂助焊剂，回流后清洗助焊剂得到载板101上表面带有焊锡层的结构。

104)防溢步骤：将芯片设置在步骤103)的焊锡上形成新芯片模组，将新芯片模组与新芯片模组进行表面焊接，两者焊接紧密结合形成防溢锡结构三维堆叠。即凹槽区域因为有支撑避免了压力过大，顶部焊锡106被挤出的情况发生，由此完成防溢锡结构三维堆叠。

实施例2：

如图9至图13所示，其与实施例1基本相同，不同处在于金属柱104上直接焊锡。在进行去除光刻胶时，同步进行金属柱104的刻蚀，使金属柱104顶部形成凸点或焊圈。之后处理过程与实施例1相同，金属柱104边缘区域因为有中间凸点或焊圈的支撑，避免了压力过大使得顶部焊锡106被挤出，由此完成防溢锡结构三维堆叠。具体如下：

101)金属柱104制作步骤：在载板101上表面制作种子层，厚度范围在1nm到100um，其结构可以是一层也可以是多层，金属材质可以是钛、铜、铝、银、钯、金、铊、锡、镍等中的一种或多种混合。通过涂布光刻胶和显影使待电镀区域103露出。

电镀金属形成的金属柱104，其厚度范围在1nm到100um，其结构可以是一层也可以是多层，材质还可以是钛、铜、铝、银、钯、金、铊、锡、镍，以及镓金属合金等中的一种或多种混合。

102)再次处理步骤：金属柱104顶部电镀顶层焊锡；此处焊锡厚度范围在1nm到100um，其可以是一层也可以是多层结构，金属材质还可以是钛、铜、铝、银、钯、金、铊、锡、镍，以及镓金属合金等中的一种或多种混合。

103)镀锡步骤：去除光刻胶，去除种子层，涂助焊剂，回流后清洗助焊剂得到表面带有焊锡层的结构；

通过湿法腐蚀对锡进行去除，使金属柱104边缘部分露出，露出部分宽度在100nm到100um之间；对金属柱104进行湿法腐蚀，使不被锡保护的金属柱104部分被去除；去除部分宽度与露出的宽度几乎相同。

104)防溢步骤：将芯片设置在步骤103)的焊锡上形成新芯片模组，通过表面贴装工艺把带两个新芯片模组进行表面贴装，金属柱104中间的凸点或者焊圈紧密结合后，金属柱104边缘区域因为有中间支撑避免了压力过大顶部焊锡106被挤出，由此完成防溢锡结构三维堆叠。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明保护范围内。