半导体结构及其形成方法技术

一种半导体结构及其形成方法，所述半导体结构的形成方法，提供半导体芯片和基板后；在所述基板上形成覆盖所述金属焊盘和基板表面的第一覆膜，所述第一覆膜中形成有若干上窄下宽的开口，每一个上窄下宽的开口的底部暴露出的相应的金属焊盘的表面；将所述半导体芯片倒装在所述基板上，使每一个所述金属柱上的焊料凸块位于对应的上窄下宽的开口内，并使得所述焊料凸块填充满所述上窄下宽的开口。由于第一覆膜中形成有若干上窄下宽的开口，从而在将半导体芯片倒装在基板上时能防止半导体芯片的偏移或倾斜，从而防止焊接不良的产生。从而防止焊接不良的产生。从而防止焊接不良的产生。

【技术实现步骤摘要】
半导体结构及其形成方法


[0001]本申请涉及半导体领域，尤其涉及一种半导体结构及其形成方法。

技术介绍

[0002]随着集成电路的功能越来越强、性能和集成度越来越高，以及新型的集成电路出现，封装技术在集成电路中扮演着越来越重要的角色，在整个电子系统的价值中所占的比例越来越大。同时，随着集成电路特征尺寸达到纳米级，晶体管向更高密度、更高的时钟频率发展，封装也向更高密度的方向发展。随着封装密度不断提高，芯片与芯片或者芯片与封装基板的窄节距电学互连及其可靠性已成为挑战。
[0003]铜柱凸点倒装互连技术，以其良好的电学性能、抗电迁移能力，正成为下一代芯片窄节距互连的关键技术。铜柱凸点倒装互连技术是将形成有铜柱和焊料凸块的半导体芯片倒装在基板上，通过焊料凸点实现半导体芯片与基板的互连。
[0004]但是现有的铜柱凸点倒装互连技术存在以下问题：在进行倒装焊接连接的过程中，半导体芯片容易产生倾斜或者偏移，导致焊接不良。

技术实现思路

[0005]鉴于此，本申请一实施例提供了一种半导体结构的形成方法，包括：
[0006]提供半导体芯片，所述半导体芯片上形成有凸出的若干金属柱和位于金属柱顶部表面的焊料凸块；
[0007]提供基板，所述基板的表面上形成有若干金属焊盘；
[0008]在所述基板上形成覆盖所述金属焊盘和所述基板表面的第一覆膜，所述第一覆膜中形成有若干上窄下宽的开口，每一个所述上窄下宽的开口的底部暴露出的相应的所述金属焊盘的表面；
[0009]将所述半导体芯片倒装在所述基板上，使每一个所述金属柱上的焊料凸块位于对应的所述上窄下宽的开口内，并使得所述焊料凸块填充满所述上窄下宽的开口。
[0010]在一些实施例中，所述上窄下宽的开口包括连通的第一开口和第二开口，所述第二开口位于所述第一开口上，且所述第二开口的宽度小于所述第一开口的宽度。
[0011]在一些实施例中，所述第一覆膜为负性光刻胶膜。
[0012]在一些实施例中，在所述第一覆膜中形成若干上窄下宽的开口的过程包括：在所述基板上形成覆盖所述金属焊盘和基板表面的负性光刻胶膜；对所述负性光刻胶膜进行曝光，且进行所述进行曝光时，所述金属焊盘正上方的部分负性光刻胶膜不被曝光，所述金属焊盘的四周边缘区域上的部分负性光刻胶膜采用半曝光，其余负性光刻胶膜全被曝光；进行所述曝光后，对所述负性光刻胶膜进行显影，去除所述未被曝光的所述负性光刻胶膜，在剩余的所述负性光刻胶膜中形成上窄下宽的开口。
[0013]在一些实施例中，所述第一覆膜包括覆盖所述金属焊盘和所述基板表面的第一膜层和位于所述第一膜层上的第二膜层，所述第一膜层的材料与所述第二膜层的材料不相
同。
[0014]在一些实施例中，在所述第一覆膜中形成若干上窄下宽的开口的过程包括：形成覆盖所述金属焊盘和所述基板表面的第一膜层；在所述第一膜层上形成第二膜层；采用各向异性的干法刻蚀工艺刻蚀所述第二膜层，在所述第二膜层中形成第二开口，所述第二开口的底部暴露出所述第一膜层的部分表面；沿所述第二开口，采用各向同性的湿法刻蚀工艺刻蚀所述第二开口底部的所述第一膜层，在第一膜层中形成第一开口，所述第一开口的宽度大于所述第二开口的宽度。
[0015]在一些实施例中，所述半导体芯片上还具有覆盖所述凸出的若干金属柱和位于所述金属柱顶部表面的焊料凸块的第二覆膜。
[0016]在一些实施例中，所述第二覆膜的材料为非导电粘合膜。
[0017]在一些实施例中，所述将所述半导体芯片倒装在所述基板上后，采用热压键合工艺使每一个所述金属柱上的焊料凸块穿过所述第一覆膜位于对应的所述上窄下宽的开口内，并使得所述焊料凸块填充满所述上窄下宽的开口。
[0018]在一些实施例中，进行所述热压键合工艺时，通过夹持头夹持所述半导体芯片并对所述半导体芯片进行第一加热，使得所述第二覆膜熔化，使每一个所述金属柱上的焊料凸块穿过所述第一覆膜位于对应的所述上窄下宽的开口内；通过夹持头对所述半导体芯片进行第二加热，所述第二加热的温度大于所述第一加热的温度，使得所述焊料凸块熔化填充满所述上窄下宽的开口。
[0019]在一些实施例中，所述热压键合工艺时施加的压力为5
‑
12牛顿，时间为3
‑
5秒，所述第一加热时的温度范围为60
‑
70摄氏度，所述第二加热时的温度范围为220
‑
250摄氏度。
[0020]在一些实施例中，所述基板包括正面和与正面相对的背面，所述基板的正面形成若干所述金属焊盘，所述基板的背面形成有若干外接焊盘。
[0021]在一些实施例中，金属焊盘和外接焊盘的形成过程为：在所述基板的正面和背面表面形成金属层；在所述基板的正面和背面的金属层表面形成干膜；对所述干膜进行曝光和显影，在所述正面的干膜中形成暴露出基板正面的部分金属层表面的第一开口，在所述背面的干膜中形成暴露出基板背面的部分金属层表面的第二开口；沿第一开口和第二开口去除所述暴露的金属层，在所述基板的正面形成若干金属焊盘，所述基板的背面形成有若干外接焊盘。
[0022]本申请一些实施例还提供了一种半导体结构，包括：
[0023]半导体芯片，所述半导体芯片上形成有凸出的若干金属柱和位于所述金属柱顶部表面的焊料凸块；
[0024]基板，所述基板的表面上形成有若干金属焊盘；
[0025]位于所述基板上覆盖所述金属焊盘和所述基板表面的第一覆膜，所述第一覆膜中形成有若干上窄下宽的开口，每一个所述上窄下宽的开口的底部暴露出的相应的所述金属焊盘的表面；
[0026]所述半导体芯片倒装在所述基板上，使每一个所述金属柱上的焊料凸块位于对应的所述上窄下宽的开口内，并填充满所述上窄下宽的开口。
[0027]在一些实施例中，所述上窄下宽的开口包括连通的第一开口和第二开口，所述第二开口位于第一开口上，且所述第二开口的宽度小于所述第一开口的宽度。
[0028]在一些实施例中，所述第二开口的宽度为所述第一开口宽度的1/5
‑
1/2。
[0029]在一些实施例中，所述第一覆膜为负性光刻胶膜。
[0030]在一些实施例中，所述第一覆膜包括覆盖所述金属焊盘和所述基板表面的第一膜层和位于所述第一膜层上的第二膜层，所述第一膜层的材料与所述第二膜层的材料不相同，所述第一开口位于所述第一膜层中，所述第二开口位于所述第二膜层中。
[0031]在一些实施例中，所述半导体芯片与所述基板之间还具有覆盖所述凸出的若干金属柱的第二覆膜。
[0032]在一些实施例中，所述第二覆膜的材料为非导电粘合膜。
[0033]在一些实施例中，所述基板包括正面和与正面相对的背面，所述基板的正面形成若干金属焊盘，所述基板的背面形成有若干外接焊盘。
[0034]本申请前述一实施例提供的半导体结构的形成方法，提供半导体芯片和基板后；在所述基板上形成覆盖所述金属焊盘和基板表面的第一覆膜，所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半导体结构的形成方法，其特征在于，包括：提供半导体芯片，所述半导体芯片上形成有凸出的若干金属柱和位于金属柱顶部表面的焊料凸块；提供基板，所述基板的表面上形成有若干金属焊盘；在所述基板上形成覆盖所述金属焊盘和所述基板的表面的第一覆膜，所述第一覆膜中形成有若干上窄下宽的开口，每一个所述上窄下宽的开口的底部暴露出的相应的所述金属焊盘的表面；将所述半导体芯片倒装在所述基板上，使每一个所述金属柱上的焊料凸块穿过所述第一覆膜位于对应的所述上窄下宽的开口内，并使得所述焊料凸块填充满所述上窄下宽的开口。2.如权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述上窄下宽的开口包括连通的第一开口和第二开口，所述第二开口位于所述第一开口上，且所述第二开口的宽度小于所述第一开口的宽度。3.如权利要求2所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述第一覆膜为负性光刻胶膜。4.如权利要求3所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，在所述第一覆膜中形成若干上窄下宽的开口的过程包括：在所述基板上形成覆盖所述金属焊盘和基板表面的负性光刻胶膜；对所述负性光刻胶膜进行曝光，且进行所述进行曝光时，所述金属焊盘正上方的部分负性光刻胶膜不被曝光，所述金属焊盘的四周边缘区域上的部分负性光刻胶膜采用半曝光，其余负性光刻胶膜全被曝光；进行所述曝光后，对所述负性光刻胶膜进行显影，去除未被曝光的所述负性光刻胶膜，在剩余的所述负性光刻胶膜中形成上窄下宽的开口。5.如权利要求2所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述第一覆膜包括覆盖所述金属焊盘和所述基板表面的第一膜层和位于所述第一膜层上的第二膜层，所述第一膜层的材料与所述第二膜层的材料不相同。6.如权利要求5所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，在所述第一覆膜中形成若干上窄下宽的开口的过程包括：形成覆盖所述金属焊盘和所述基板表面的第一膜层；在所述第一膜层上形成第二膜层；采用各向异性的干法刻蚀工艺刻蚀所述第二膜层，在所述第二膜层中形成第二开口，所述第二开口的底部暴露出所述第一膜层的部分表面；沿所述第二开口，采用各向同性的湿法刻蚀工艺刻蚀所述第二开口底部的所述第一膜层，在第一膜层中形成第一开口，所述第一开口的宽度大于所述第二开口的宽度。7.如权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述半导体芯片上还具有覆盖所述凸出的若干金属柱和位于所述金属柱顶部表面的焊料凸块的第二覆膜。8.如权利要求7所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述第二覆膜的材料为非导电粘合膜。9.如权利要求8所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述将所述半导体芯片倒装在所述基板上后，采用热压键合工艺使每一个所述金属柱上的焊料凸块穿过所述第一覆膜位于对应的所述上窄下宽的开口内，并使得所述焊料凸块填充满所述上窄下宽的开口。10.如权利要求9所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，进行所述热压键合工艺时，通过夹持头夹持所述半导体芯片并对所述半导体芯片进行第一加热，使得所述第二覆
膜熔化，使每一个所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：范增焰，
申请(专利权)人：长鑫存储技术有限公司，
类型：发明
国别省市：