[發明專利]一種高可靠圓片級柱狀凸點封裝結構

有效

• 申請號: 201110428864.X
• 申請日: 2011-12-19
• 公開（公告）號: CN102496606A
• 公開（公告）日: 2012-06-13
• 發明（設計）人: 陶玉娟;石磊;施建根
• 申請（專利權）人: 南通富士通微電子股份有限公司
• 主分類號: H01L23/00
• 分類號: H01L23/00;H01L23/488
• 代理公司: 北京市惠誠律師事務所 11353
• 代理人: 雷志剛;潘士霖

技術領域

本發明涉及半導體器件封裝領域，尤其涉及圓片級芯片尺寸封裝(Wafer?Level?chip?Scale?Package，WLCSP)的封裝結構。

背景技術

近年來，由于芯片的微電路制作朝向高集成度發展，因此，其芯片封裝也需向高功率、高密度、輕薄與微小化的方向發展。芯片封裝就是芯片制造完成后，以塑膠或陶磁等材料，將芯片包在其中，以達保護芯片，使芯片不受外界水汽及機械性損害。芯片封裝主要的功能分別有電能傳送(Power?Distribution)、信號傳送(Signal?Distribution)、熱的散失(Heat?Dissipation)與保護支持(Protection?and?Support)。

由于現今電子產品的要求是輕薄短小及高集成度，因此會使得集成電路制作微細化，造成芯片內包含的邏輯線路增加，而進一步使得芯片I/O(input/output)腳數增加，而為配合這些需求，產生了許多不同的封裝方式，例如，球柵陣列封裝(Ball?grid?array，BGA)、芯片尺寸封裝(Chip?Scale?Package，CSP)、多芯片模塊封裝(Multi?Chip?Module?package，MCM?package)、倒裝式封裝(Flip?Chip?Package)、卷帶式封裝(Tape?Carrier?Package，TCP)及圓片級封裝(Wafer?Level?Package，WLP)等。

不論以何種形式的封裝方法，大部分的封裝方法都是將圓片分離成獨立的芯片后再完成封裝的程序。而圓片級封裝是半導體封裝方法中的一個趨勢，圓片級封裝以整片圓片為封裝對象，因而封裝與測試均需在尚未切割圓片的前完成，是一種高度整合的封裝技術，如此可省下填膠、組裝、黏晶與打線等制作，因此可大量降低人工成本與縮短制造時間。

現有形成圓片級芯片尺寸封裝的工藝如圖1至5所示。首先請參照圖1A，在圓片10上具有至少一個芯片100。

如圖1B所示，在芯片100上配置有金屬墊層104以及用以保護芯片100表面并將金屬墊層104暴露的鈍化層102；在鈍化層102以及金屬墊層104上通過濺射或者蒸鍍工藝形成第一金屬層106，第一金屬層106的作用是在后續回流工藝中保護金屬墊層104，第一金屬層106可以是Al、Ni、Cu、Ti、Cr、Au、Pd中的一種或者它們的組合構成。

接著請參照圖1C，在第一金屬層106上形成光刻膠層107，通過現有光刻技術定義出金屬墊層104形狀，然后進行曝光、顯影工藝，在光刻膠層107中形成開口暴露出下層的金屬墊層104上的第一金屬層106；以光刻膠層107為掩模，在開口內的第一金屬層106上形第二金屬層108，所述第二金屬層108的材料為Cu、Ni或其組合構成，所述形成第二金屬層108的方法為電鍍法。

參考圖1D，濕法去除光刻膠層107；刻蝕第一金屬層106至曝露出鈍化層102，使刻蝕后的第一金屬層106a與第二金屬層108構成凸點下金屬層108a；用鋼網印刷法在第二金屬層108上形成助焊劑109。

如圖1E所示，在助焊劑109上放置預制好的焊料球，然后在回流爐內保溫回流，形成凸點110。

最后進行單體化切割步驟，以將圓片10上的各個芯片100單體化。

在申請號為200510015208.1的中國專利申請中還公布了更多相關信息。

現有技術形成圓片級芯片尺寸封裝過程中，由于焊料凸點材料直接與金屬浸潤層接觸，金屬浸潤層的銅極易擴散到焊料凸點的錫中形成銅錫合金，影響焊接質量。同時，在金屬浸潤層上形成焊料之前，裸露的浸潤層容易氧化而使后續形成的焊料凸點性能及可靠性降低。另一方面，在焊料凸點的形成過程中，焊料間容易滴落而影響產品的可靠性，尤其對于金屬墊密集的產品，更容易出現焊料凸點間短路的問題。

發明內容

本發明解決的問題是提供一種高可靠圓片級柱狀凸點封裝結構，防止芯片電性能及可靠性降低。

為解決上述問題，本發明提供一種高可靠圓片級柱狀凸點封裝結構，包括芯片、柱體、保護膠和焊料凸點；所述芯片的上表面設有焊盤和鈍化層，所述鈍化層覆于芯片焊盤開口以外的上表面；所述焊盤上設有柱體，所述柱體由底部往上依次包括耐熱金屬層、金屬浸潤層、附著層和阻擋層；所述保護膠覆于焊盤所在的芯片表面并填充于柱體間，保護膠的上表面與柱體的頂部齊平；所述柱體的頂部即阻擋層的上表面設有焊料凸點。

可選地，所述耐熱金屬層的材料是鈦、鉻、鉭或它們的組合。

可選地，所述金屬浸潤層的材料是銅、鋁、鎳或它們的組合。