專利名稱：一種用于凸點制造的激光定位方法
技術領域：
本發明涉及一種倒裝芯片封裝的凸點制造方法，更具體地涉及用激光定位的方法用于凸點制造，采用多模半導體激光器，結合邁克爾遜干涉儀的原理，實現凸點的準確定位。
背景技術：
隨著芯片技術的發展，芯片的特征尺寸從0.25iim到0.13iim，再到65nm，一直保持著摩爾定律的發展速度，然而封裝技術的發展遠遠慢于集成電路的發展速度，這也是系統性能提升速度不如集成電路的提升那么顯著的原因，芯片封裝已經成為制約集成電路器件性能提升的瓶頸。20世紀90年代中前期，芯片封裝主要采用球柵陣列式封裝技術(ball gridarray)，簡稱BGA封裝技術。BGA封裝是一種采用底面引腳的高密度表面封裝技術。優點是I/O引腳數目雖然增加了，但引腳間距并沒有減小反而增加了，提高了組裝成品率。20世紀90年代中后期，芯片封裝主要采用倒裝芯片封裝技術和芯片尺寸封裝技術(chip scalepackage, CSP), CSP的定義是:大規模集成電路芯片封裝面積小于等于大規模集成電路芯片面積120%的封裝稱為CSP。但由于許多CSP采用BGA的形式，所以一般可以認為，焊球間距大于Imm的為BGA，小于Imm的為CSP。芯片封裝中，芯片和引線基板的連接為電源和信號的分配提供了電路連接。有三種方式實現內部連接:倒裝焊(flip chip bonding)、載帶自動焊(tape automatedbonding, TAB)和引線鍵合。倒裝芯片連接技術是由IBM公司在20世紀60年代初期開發的，稱為C4技術，
圖1所示為倒裝芯片技術的示意圖，其組成包括:基板、焊盤、焊球、芯片。倒裝芯片連接技術使用沉積技術在芯片上制造可浸潤金屬連線端的焊球，與之匹配的焊球則制作在基板上可浸潤金屬的連線端。完成焊球制作后的芯片對準基板，通過回流融化的焊料與基板上的金屬焊盤連接。凸點通常定義為在芯片與襯底之間形成3D互聯的元素。大多數情況下，凸點是在晶圓切割及芯片粘貼之前在晶圓表面形成的，這個過程稱為凸晶工藝。根據與應用的不同，很多金屬都可用于凸點的制造，純金屬如Au, Cu, Sn或In ;合金如PbSn, AuSn, AgSn, AgSnCu。焊球可以布置在整個芯片表面，與線連接芯片封裝技術相比，既可以大大地增加輸入/輸出容量，又可以使封裝產品的整體尺寸減小3/5 9/10。作為芯片與基板的連接導體的焊球直徑在0.05 0.1mm的范圍，從而可以使連接導體從線連接芯片封裝技術的I 5mm減小到0.1mm以下。倒裝芯片凸點的典型結構如圖2所示。其組成包括:硅芯片、芯片鈍化層、鋁壓焊塊、凸點下金屬層UBM(Under-Bump Metallurgy)、鉛錫焊球。焊球是芯片工作面鈍化層對外的連接通道，是提供芯片電極與封裝襯底的信號連接，是芯片與封裝襯底間的結構支撐點，也是芯片工作期間進行熱量散發的重要途徑，在倒裝芯片焊接技術中極其重要。
對于給定的芯片尺寸，X和y是矩形芯片的尺寸(mm)，其中x大于等于y,焊點的
實際數量取決于焊點的間距P和焊點的結構。在芯片表面上的焊點數Np表達式如下:對于面陣焊點
權利要求
1.一種用于凸點制造的激光定位方法，其特征在于包括:采用激光器產生激光；經過邁克爾遜干涉儀以及信號處理電路；采用多模半導體激光器定位裝置進行動態定位；利用激光的方向精確性和能量集中性的特點，從而能夠實現凸點的準確定位，同時還能夠很好的提高晶片凸點制作的成品率，降低了芯片封裝的成本。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，激光的光譜較寬，達到零點幾納米至幾納米，而且并不連續，因此可以通過干涉條紋的強度分布來檢測等光程點。
3.如權利要求1所述的方法，其特征在于，邁克爾遜干涉儀將一束入射光分為兩束后各自被對面的平面鏡反射回來，這兩束光從而能夠發生干涉，從而能夠形成不同的干涉圖樣。
4.如權利要求1所述的方法，其特征在于，圖5為多模半導體激光器零點定位裝置示意圖，如圖所示，用一個三角波發生器調制半導體激光器的注入電流，使其光頻按線性變化，角錐棱鏡I固定不動，作為參考鏡，角錐棱鏡2由步進電機帶動在導軌上移動，以實現動態定位。
5.如權利要求1所述的方法，其特征在于，圖5中，當驅動電流一定時，多模半導體激光器的輸出功率是時間、溫度的函數，并不是一個定值。為了使激光器保持恒定的功率輸出，米用8098微處理器系統完成對恒定光功率輸出的閉環控制。
6.如權利要求1所述的方法，其特征在于，圖5中加入了一片柱面透鏡，其作用在于消除多模半導體激光器的象散，使多模半導體激光器準確定位。
全文摘要
本發明涉及一種用于凸點制造的激光定位方法，其特征在于包括采用激光器產生激光；經過邁克爾遜干涉儀以及信號處理電路；采用多模半導體激光器定位裝置進行動態定位。晶片凸點制作是倒裝芯片技術的核心，本發明采用了激光定位方法來制造凸點，傳統的采用照相機和影像處理技術的圖像定位方式，由于凸點的直徑，凸點間距，以及相機的像素等因素會造成圖像定位的精確度明顯降低，本發明利用激光的方向精確性和能量集中性的特點，激光經過邁克爾遜干涉儀形成不同的干涉圖樣，通過干涉條紋的強度分布來檢測等光程點，從而實現凸點的準確定位，同時還能夠很好的提高晶片凸點制作的成品率，降低了芯片封裝的成本。
文檔編號H01L21/60GK103187325SQ20111045735
公開日2013年7月3日 申請日期2011年12月30日 優先權日2011年12月30日
發明者崔小樂, 舒磊, 何藝, 沈海軍 申請人:北京大學深圳研究生院, 南通富士通微電子股份有限公司