专利名称：一种用于凸点制造的激光定位方法
技术领域：
本发明涉及一种倒装芯片封装的凸点制造方法，更具体地涉及用激光定位的方法用于凸点制造，采用多模半导体激光器，结合迈克尔逊干涉仪的原理，实现凸点的准确定位。
背景技术：
随着芯片技术的发展，芯片的特征尺寸从0.25iim到0.13iim，再到65nm，一直保持着摩尔定律的发展速度，然而封装技术的发展远远慢于集成电路的发展速度，这也是系统性能提升速度不如集成电路的提升那么显著的原因，芯片封装已经成为制约集成电路器件性能提升的瓶颈。20世纪90年代中前期，芯片封装主要采用球栅阵列式封装技术(ball gridarray)，简称BGA封装技术。BGA封装是一种采用底面引脚的高密度表面封装技术。优点是I/O引脚数目虽然增加了，但引脚间距并没有减小反而增加了，提高了组装成品率。20世纪90年代中后期，芯片封装主要采用倒装芯片封装技术和芯片尺寸封装技术(chip scalepackage, CSP), CSP的定义是:大规模集成电路芯片封装面积小于等于大规模集成电路芯片面积120%的封装称为CSP。但由于许多CSP采用BGA的形式，所以一般可以认为，焊球间距大于Imm的为BGA，小于Imm的为CSP。芯片封装中，芯片和引线基板的连接为电源和信号的分配提供了电路连接。有三种方式实现内部连接:倒装焊(flip chip bonding)、载带自动焊(tape automatedbonding, TAB)和引线键合。倒装芯片连接技术是由IBM公司在20世纪60年代初期开发的，称为C4技术，
图1所示为倒装芯片技术的示意图，其组成包括:基板、焊盘、焊球、芯片。倒装芯片连接技术使用沉积技术在芯片上制造可浸润金属连线端的焊球，与之匹配的焊球则制作在基板上可浸润金属的连线端。完成焊球制作后的芯片对准基板，通过回流融化的焊料与基板上的金属焊盘连接。凸点通常定义为在芯片与衬底之间形成3D互联的元素。大多数情况下，凸点是在晶圆切割及芯片粘贴之前在晶圆表面形成的，这个过程称为凸晶工艺。根据与应用的不同，很多金属都可用于凸点的制造，纯金属如Au, Cu, Sn或In ;合金如PbSn, AuSn, AgSn, AgSnCu。焊球可以布置在整个芯片表面，与线连接芯片封装技术相比，既可以大大地增加输入/输出容量，又可以使封装产品的整体尺寸减小3/5 9/10。作为芯片与基板的连接导体的焊球直径在0.05 0.1mm的范围，从而可以使连接导体从线连接芯片封装技术的I 5mm减小到0.1mm以下。倒装芯片凸点的典型结构如图2所示。其组成包括:硅芯片、芯片钝化层、铝压焊块、凸点下金属层UBM(Under-Bump Metallurgy)、铅锡焊球。焊球是芯片工作面钝化层对外的连接通道，是提供芯片电极与封装衬底的信号连接，是芯片与封装衬底间的结构支撑点，也是芯片工作期间进行热量散发的重要途径，在倒装芯片焊接技术中极其重要。
对于给定的芯片尺寸，X和y是矩形芯片的尺寸(mm)，其中x大于等于y,焊点的
实际数量取决于焊点的间距P和焊点的结构。在芯片表面上的焊点数Np表达式如下:对于面阵焊点
权利要求
1.一种用于凸点制造的激光定位方法，其特征在于包括:采用激光器产生激光；经过迈克尔逊干涉仪以及信号处理电路；采用多模半导体激光器定位装置进行动态定位；利用激光的方向精确性和能量集中性的特点，从而能够实现凸点的准确定位，同时还能够很好的提高晶片凸点制作的成品率，降低了芯片封装的成本。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，激光的光谱较宽，达到零点几纳米至几纳米，而且并不连续，因此可以通过干涉条纹的强度分布来检测等光程点。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，迈克尔逊干涉仪将一束入射光分为两束后各自被对面的平面镜反射回来，这两束光从而能够发生干涉，从而能够形成不同的干涉图样。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，图5为多模半导体激光器零点定位装置示意图，如图所示，用一个三角波发生器调制半导体激光器的注入电流，使其光频按线性变化，角锥棱镜I固定不动，作为参考镜，角锥棱镜2由步进电机带动在导轨上移动，以实现动态定位。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，图5中，当驱动电流一定时，多模半导体激光器的输出功率是时间、温度的函数，并不是一个定值。为了使激光器保持恒定的功率输出，米用8098微处理器系统完成对恒定光功率输出的闭环控制。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，图5中加入了一片柱面透镜，其作用在于消除多模半导体激光器的象散，使多模半导体激光器准确定位。
全文摘要
本发明涉及一种用于凸点制造的激光定位方法，其特征在于包括采用激光器产生激光；经过迈克尔逊干涉仪以及信号处理电路；采用多模半导体激光器定位装置进行动态定位。晶片凸点制作是倒装芯片技术的核心，本发明采用了激光定位方法来制造凸点，传统的采用照相机和影像处理技术的图像定位方式，由于凸点的直径，凸点间距，以及相机的像素等因素会造成图像定位的精确度明显降低，本发明利用激光的方向精确性和能量集中性的特点，激光经过迈克尔逊干涉仪形成不同的干涉图样，通过干涉条纹的强度分布来检测等光程点，从而实现凸点的准确定位，同时还能够很好的提高晶片凸点制作的成品率，降低了芯片封装的成本。
文档编号H01L21/60GK103187325SQ20111045735
公开日2013年7月3日 申请日期2011年12月30日 优先权日2011年12月30日
发明者崔小乐, 舒磊, 何艺, 沈海军 申请人:北京大学深圳研究生院, 南通富士通微电子股份有限公司