一种驱动IC的凸块封装结构及其制备方法技术

本发明专利技术涉及半导体封装技术领域，公开了一种驱动IC的凸块封装结构及其制备方法，凸块封装结构包括晶圆一侧表面设有电极焊垫；钝化层设置在所述电极焊垫的表面且包覆其四周，所述钝化层具有暴露出所述电极焊垫部分顶部表面的钝化开口；UBM层覆盖在所述钝化层的表面以及部分暴露的所述电极焊垫的顶部表面；金凸块设置在所述UBM层的表面，用于晶圆封装；其中，所述UBM层中离所述电极焊垫由近及远依次为钛层、钛钨层及金层。本发明专利技术在不影响导电的情况下，通过改变UBM层结构，增加Ti层，降低TiW层厚度，增加了凸块的结合力，同时确保晶圆表面应力为负状态，确保输出端凸块可以越来越细。确保输出端凸块可以越来越细。确保输出端凸块可以越来越细。

【技术实现步骤摘要】
一种驱动IC的凸块封装结构及其制备方法


[0001]本专利技术涉及半导体封装
，特别涉及一种驱动IC的凸块封装结构及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着中国显示面板产业逐渐的快速成长，国内对应的前道产业驱动芯片的先进封装产业，驱动IC的晶圆制造和驱动芯片设计等产业，在近几年得到了快速的发展。驱动IC封装阶段，由于面板驱动是大电流,输入输出的凸块较多，特别是输出端bump，越做越细(如图1：一颗完整的驱动IC芯片) 最小的CD已经到10微米(um) 如果算上蚀刻等原因，下限可能接近8um，如果其结合力不是很牢固的情况，在后面高压清洗、研磨等，bump容易掉落（如图1中虚线圈内显示）或者歪头变形等(如图2)。
[0003]目前行业主流驱动IC 金凸块封装的溅镀层为TiW(钛钨)和Au(金)，其中TiW溅镀厚度均大于3000
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，Au溅镀厚度在800
‑
1000
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。如图3。(目前国内几家驱动IC封装厂采购的北方华创PVD均为TiW+Au腔配置)，随着凸块越来越细，特别是到12 um以下，该结构的PVD层结合力将会越来越弱，工艺风险点越来越高。

技术实现思路

[0004]专利技术目的：针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种驱动IC的凸块封装结构及其制备方法，凸块封装结构中的UBM层由钛层、钛钨层及金层组成，本专利技术在不影响导电的情况下，通过改变UBM层结构，增加Ti层，降低TiW层厚度，增加了凸块的结合力，同时确保晶圆表面应力为负状态，确保输出端凸块可以越来越细。
[0005]技术方案：本专利技术提供了一种驱动IC的凸块封装结构，晶圆一侧表面设有电极焊垫；钝化层设置在所述电极焊垫的表面且包覆其四周，所述钝化层具有暴露出所述电极焊垫部分顶部表面的钝化开口；UBM层覆盖在所述钝化层的表面以及部分暴露的所述电极焊垫的顶部表面；金凸块设置在所述UBM层的表面，用于晶圆封装；其中，所述UBM层中离所述电极焊垫由近及远依次为钛层、钛钨层及金层；其中，所述钛层厚度在100
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以下，所述钛钨层厚度2000
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以下，所述金层厚度为950
‑
1050
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。
[0006]进一步地，所述金凸块高度h为9
‑
10 um，最小宽度w为12 um。
[0007]进一步地，所述电极焊垫的材质为Al。
[0008]本专利技术还提供了一种如上述任一项所述的凸块封装结构的制备方法，包括以下步骤：步骤一、在晶圆一侧表面形成电极焊垫；在所述电极焊垫表面形成钝化层，所述钝化层内具有钝化开口，所述钝化开口暴露出所述电极焊垫的顶部表面；步骤二、用高速离子对金属靶材进行轰击，先在钝化层表面和部分电极焊垫表面溅射一钛层，再在所述钛层表面溅射一钛钨层，最后在所述钛钨层表面溅射一金层；步骤三、在所述UBM层表面涂布光刻胶、曝光、显影，在光刻胶上对预设凸块的位置
开窗。
[0009]步骤四、在开窗部位通过电镀形成金凸块，接着去除光刻胶，得凸块封装结构。
[0010]有益效果：本专利技术通过新的UBM层设计，在不影响导电的情况下，通过改变UBM层结构：Ti+TiW+Au驱动IC晶圆级封装UBM层的特别结构，并对各层的厚度进行特别管控，在方便电流更好地分布的同时，大大增加了凸块的结合力，确保了晶圆表面应力为负状态，缩小了芯片的尺寸，提高单位输出端口，使得输出端凸块可以越来越细，可以突破10um以下。
附图说明
[0011]图1为常规驱动IC显微镜下50倍的照片示意图；图2为常规驱动IC因结合力不好,在后续研磨后歪头的照片示意图；图3为常规驱动IC的凸块封装结构示意图；图4为实施方式1中制备的驱动IC的凸块封装结构示意图；图5为实施方式1中制备的驱动IC的凸块封装结构（左）及常规的驱动IC的凸块封装结构（右）方块电阻对比图；图6为同等厚度的驱动IC的凸块封装结构（左）、实施方式1中制备的驱动IC的凸块封装结构（中）及行业内主流的驱动IC的凸块封装结构（右）分别作业后正面推力数据及推力断裂层对比图；图7为同等厚度的驱动IC的凸块封装结构（左）、实施方式1中制备的驱动IC的凸块封装结构（中）及行业内主流的驱动IC的凸块封装结构（右）分别作业后侧面推力数据及推力断裂层对比图；图示说明：1晶圆；2电极焊垫；3钝化层；4UBM层；5金凸块；41钛层；42钛钨层；43金层。
具体实施方式
[0012]下面结合附图对本专利技术进行详细的介绍。
[0013]实施方式1：本实施方式提供一种驱动IC的凸块封装结构，包括位于晶圆1一侧表面的电极焊垫2；位于电极焊垫2表面的钝化层3，钝化层内具有钝化开口，钝化开口暴露出电极焊垫2的顶部表面；位于钝化层3表面和部分电极焊垫2表面的UBM层4；以及设置在UBM层4表面的用于晶圆封装的金凸块5。
[0014]上述晶圆1可包括多种多样的半导体材料、如硅、锗、砷化镓、磷化铟等。可替代地，晶圆1也可由电学非导电材料、如玻璃、塑料、或蓝宝石晶片制成。
[0015]上述钝化层3的材料设置为氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、聚硅氨烷、聚乙烯苯酚、聚酰亚胺、或硅氧烷等绝缘层中的至少一种。
[0016]上述UBM层4中离电极焊垫2由近及远依次为钛层41、钛钨层42及金层43；其中，钛层41厚度为50
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；钛钨层42厚度为1950
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；金层43厚度为1000
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。
[0017]本实施方式还提供一种驱动IC的凸块封装结构的制备方法，包括以下步骤：步骤一、在晶圆1一侧表面形成电极焊垫2；在电极焊垫2表面形成钝化层3，钝化层3内具有钝化开口，钝化开口暴露出电极焊垫2的顶部表面；
步骤二、用高速离子对金属靶材进行轰击，先在钝化层3表面和部分电极焊垫2表面溅射一钛层41，再在钛层41表面溅射一钛钨层42，最后在钛钨层42表面溅射一金层43，形成UBM层4；步骤三、在UBM层4表面涂布光刻胶、曝光、显影，在光刻胶上对预设凸块的位置开窗。
[0018]步骤四、在开窗部位通过形成金凸块5，接着去除光刻胶，得凸块封装结构。
[0019]上述步骤一中，钝化层3的制作工艺具体可以通过化学气相沉积、物理气相沉积、原子层沉积等沉积方法沉积形成，或者通过微滴排放法、印刷术或旋涂法形成，也可以通过叠加这些膜以形成钝化层3。
[0020]上述步骤三、四中，金凸块5的制作工艺具体为利用涂布机以旋转涂布光刻胶均匀涂布在UBM层4上，再由热盘进行软烤定型成膜，通过曝光
‑
显影方式，利用显影液以去除未曝光的区域，暴露出预设凸块位置，即开窗部位，再通过物理气相沉积工艺(PVD)、化学气相沉积工艺(CVD)、溅射、电镀、化学镀、或者植球工艺中的至少一种工艺制备得到上述金凸块5，接着去除剩余光刻胶及金凸块5表面的有机污染。
实施方式2：
[0021]本实施方本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1. 一种驱动IC的凸块封装结构，其特征在于，晶圆（1）一侧表面设有电极焊垫（2）；钝化层设置在所述电极焊垫（2）的表面且包覆其四周，所述钝化层（3）具有暴露出所述电极焊垫（2）部分顶部表面的钝化开口；UBM层（4）覆盖在所述钝化层（3）的表面以及部分暴露的所述电极焊垫（2）的顶部表面；金凸块（5）设置在所述UBM层（4）的表面，用于晶圆封装；其中，所述UBM层（4）中离所述电极焊垫（2）由近及远依次为钛层（41）、钛钨层（42）及金层（43）；其中，所述钛层（41）厚度在100
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以下，所述钛钨层（42）厚度2000
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以下，所述金层（43）厚度为950
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1050
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。2. 根据权利要求1所述的驱动IC的凸块封装结构，其特征在于，所述金凸块（5）高度h为9

【专利技术属性】
技术研发人员：杨雪松，
申请(专利权)人：江苏纳沛斯半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：