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1、10申请公布号CN104134615A43申请公布日20141105CN104134615A21申请号201410375125222申请日20140731H01L21/60320060171申请人华进半导体封装先导技术研发中心有限公司地址214135江苏省无锡市新区菱湖大道200号中国传感网国际创新园D1栋72发明人林挺宇顾海洋李婷74专利代理机构无锡市大为专利商标事务所普通合伙32104代理人殷红梅54发明名称铜铜键合的方法57摘要本发明涉及一种铜铜键合的方法，其特征是，包括以下工艺步骤（1）对基板及芯片进行表面预处理，使基板的表面粗糙度03NM，无尺寸大于1M的颗粒，基板上铜焊点突起高度为。
2、100500NM，表面平整度5；（2）在基板上旋涂或真空层压覆盖一层覆盖材料，覆盖材料为环氧树脂、光解胶膜、背面胶膜、热塑性树脂或光阻材料；（3）将芯片的铜焊点与基板的铜焊点对正；（4）在充满惰性气体的密闭空间里，利用软性压头将芯片固定在基板上，温度为150250，软性压头的压力为50100KN，时间为30分钟3小时；（5）固化后，按照上述步骤在芯片上进行多层芯片的堆叠。本发明能够实现铜线超密集脚距更高密度的集成，并在低于200的温度条件下完成键合后的固定。51INTCL权利要求书1页说明书3页附图1页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书3页附图1页10申请公布。
3、号CN104134615ACN104134615A1/1页21一种铜铜键合的方法，其特征是，包括以下工艺步骤（1）对基板及芯片进行表面预处理，使基板的表面粗糙度03NM，基板铜焊点突起高度为100500NM，表面平整度5；（2）在基板上旋涂或真空层压覆盖一层覆盖材料，覆盖厚度为15M，覆盖材料为环氧树脂、光解胶膜、背面胶膜、热塑性树脂或光阻材料；（3）在基板表面精密定位，将芯片铜焊点与基板铜焊点对正，定位方法采用光学对准、红外对准或模板对准；（4）按照步骤（3）的方法将芯片布满整个基板；（5）在充满惰性气体的洁净密闭空间里，利用软性的压头将已粘结在基板上的芯片固定在基板上，工艺要求如下温度为1。
4、50250，软性压头的压力为50100KN，固化时间为30分钟3小时；（6）固化结束之后，继续按照步骤（1）到（5）的方法在芯片上进行多层芯片的堆叠。2如权利要求1所述的铜铜键合的方法，其特征是所述步骤（3）中，芯片铜焊点与基板铜焊点的接触面积不小于70。3如权利要求1所述的铜铜键合的方法，其特征是所述软性压头与芯片接触的一面采用软质弹性材料，压头的面积大于基板的面积。4如权利要求1所述的铜铜键合的方法，其特征是所述惰性气体为N2或HE。5如权利要求1所述的铜铜键合的方法，其特征是所述步骤（5）中，密闭空间中惰性气体的压强为一个标准大气压。权利要求书CN104134615A1/3页3铜铜键合的。
5、方法技术领域0001本发明涉及一种铜铜键合的方法，属于半导体封装技术领域。背景技术0002随着微电子工业的蓬勃发展，集成电路电子封装业正快速的向体积小，高性能，高密集，多芯片方向推进，因此铜引线的超密集脚距（ULTRANEPITCH，如3M、6M）更具意义。0003现有技术中，专利WO2012089105A1公开了一种放电等离子烧结工艺（SPS），工艺温度在200300之间，压力在1680MPA之间；但粘结可塑性较差，无法实现脚距密集化的集成。专利US20080315421A1公开了一种表面活性粘接（SAB），在室温下进行，利用超高真空压力对表面进行粘结，但对表面清洁度和粗糙度有较高要求。发明。
6、内容0004本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种铜铜键合的方法，实现铜线超密集脚距更高密度的集成，并在低于200的温度条件下完成键合后的固定。0005按照本发明提供的技术方案，所述铜铜键合的方法，其特征是，包括以下工艺步骤（1）对基板及芯片进行表面预处理，使基板的表面粗糙度03NM，基板铜焊点突起高度为100500NM，表面平整度5；（2）在基板上旋涂或真空层压覆盖一层覆盖材料，覆盖厚度为15M，覆盖材料为环氧树脂、光解胶膜、背面胶膜、热塑性树脂或光阻材料；（3）在基板表面精密定位，将芯片铜焊点与基板铜焊点对正，定位方法采用光学对准、红外对准或模板对准；（4）按照步骤（3）的方法将。
7、芯片布满整个基板；（5）在充满惰性气体的洁净密闭空间里，利用软性的压头将已粘结在基板上的芯片固定在基板上，工艺要求如下温度为150250，软性压头的压力为50100KN，固化时间为30分钟3小时；（6）固化结束之后，继续按照步骤（1）到（5）的方法在芯片上进行多层芯片的堆叠。0006进一步的，所述步骤（3）中，芯片铜焊点与基板铜焊点的接触面积不小于70。0007进一步的，所述软性压头与芯片接触的一面采用软质弹性材料，压头的面积大于基板的面积。0008进一步的，所述惰性气体为N2或HE。0009进一步的，所述步骤（5）中，密闭空间中惰性气体的压强为一个标准大气压。0010本发明具有以下优点（1）。
8、能够完成更密集脚距（5UM）的集成工艺；（2）在低温条件下（低于200）进行集成工艺，与前道芯片生产工艺条件相似，不易破环器件的电性能；（3）利用覆盖材料对温度和压力的敏感性，简化了铜铜键合的步骤，通过压力和温度的调整说明书CN104134615A2/3页4一步实现铜铜键合和铜线之间的填充。附图说明0011图1为待组装的基板的示意图。0012图2为表面覆盖一层覆盖材料后的基板的示意图。0013图3为一片芯片粘结在基板上的示意图。0014图4为芯片的示意图。0015图中序号基板1、芯片2、基板铜焊点31、芯片铜焊点32、覆盖材料4。具体实施方式0016下面结合具体附图对本发明作进一步说明。001。
9、7所述铜铜键合的方法，包括以下工艺步骤（1）如图1所示，对基板1及芯片2进行表面预处理，使基板1表面达到工艺要求，预处理之后的表面粗糙度03NM，无尺寸大于1M的颗粒，表面没有有机残留，基板铜焊点31突起高度为100500NM，表面平整度5；表面预处理方法采用弱酸湿法处理（FORMICACID）、等离子体（PLASMA）处理或化学机械抛光（CMP）；（2）如图2所示，在基板1上旋涂或真空层压覆盖一种覆盖材料4，覆盖厚度为15M，具体根据工艺要求决定；真空度1015TORR，压力45KG/CM2，时间3060秒；可选的覆盖材料包括环氧树脂、光解胶膜、背面胶膜、热塑性树脂或光阻材料；应具有以下特性。
10、具有一定的粘结性，在低温下（200）可以固化；对蚁酸腐蚀能力反应稳定；旋涂或层压工艺中没有空谷（VIOD）；对被覆盖表面的平整度有一定调整改善能力；（3）如图3所示，在基板1表面精密定位（ALIGNMENT），对于C2W封装芯片而言，校准定位的精确性与生产能力之间存在矛盾的折中关系，定位方法包括光学对准、红外对准、模板对准；按照精密定位之后的坐标，把芯片2置于正确位置，微观地，基板铜焊点31与芯片铜焊点32对正，铜焊点接触面积应不小于70；此时由于基板表面覆盖材料的粘结性能，芯片可以被固定在基板上；将芯片固定在基板上的方法包括逐个定位粘结和群组定位粘结两种，其中群组定位粘结的生产效率会得到很大。
11、提高；（4）按照步骤（3）的方法将芯片布满整个基板；（5）在洁净密闭的惰性气体（N2或HE）空间里，配合适当压力、温度、真空度（VACUUM），利用软性的压头将已粘结在基板上的芯片固定在基板上，在此过程中基板表面覆盖材料会完成固化；工艺要求如下温度为200250，软性压头的压力为80100KN，密闭空间中惰性气体的压强为一个标准大气压，固化时间为30分钟3小时；在温度、压力和真空度的共同作用下可以完成铜铜键合，并保证一定的键合强度；所述软性压头与芯片接触的一面采用软质有一定弹性形变的材料（如树脂、橡胶、高分子聚合物等材料），压头的面积大于基板的面积，以保证施加在各芯片上的压力分布均匀；（6）固化结束之后，可以继续按照步骤（1）到（5）的方法在芯片上进行第二层、第三层等多层的芯片堆叠。0018本发明利用特殊覆盖材料分两步在铜铜键合（CUCUBONDING）工艺中起粘结和固定作用。本发明解决了两个问题，第一，实现了铜线超密集脚距（ULTRANEPITCH）更高密说明书CN104134615A3/3页5度的集成；第二，在低于200的温度条件下完成键合后的固定。说明书CN104134615A1/1页6图1图2图3图4说明书附图CN104134615A。