[實(shí)用新型]圓片級(jí)柱狀凸點(diǎn)封裝結(jié)構(gòu)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201120535131.1
• 申請日: 2011-12-19
• 公開（公告）號(hào): CN202473905U
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 丁萬春
• 申請（專利權(quán)）人: 南通富士通微電子股份有限公司
• 主分類號(hào): H01L23/498
• 分類號(hào): H01L23/498
• 代理公司: 北京市惠誠律師事務(wù)所 11353
• 代理人: 雷志剛;潘士霖

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件封裝領(lǐng)域，尤其涉及圓片級(jí)尺寸封裝(Wafer?Level?chip?Scale?Package，WLCSP)的封裝結(jié)構(gòu)。?

背景技術(shù)

近年來，由于芯片的微電路制作朝向高集成度發(fā)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(fā)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(dá)保護(hù)芯片，使芯片不受外界水汽及機(jī)械性損害。芯片封裝主要的功能分別有電能傳送(Power?Distribution)、信號(hào)傳送(Signal?Distribution)、熱的散失(Heat?Dissipation)與保護(hù)支持(Protection?and?Support)。?

由于現(xiàn)今電子產(chǎn)品的要求是輕薄短小及高集成度，因此會(huì)使得集成電路制作微細(xì)化，造成芯片內(nèi)包含的邏輯線路增加，而進(jìn)一步使得芯片I/O(input/output)腳數(shù)增加，而為配合這些需求，產(chǎn)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(jí)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(dú)立的芯片后再完成封裝的程序。而圓片級(jí)封裝是半導(dǎo)體封裝方法中的一個(gè)趨勢，圓片級(jí)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(shù)，如此可省下填膠、組裝、黏晶與打線等制作，因此可以大量降低人工成本和縮短制造時(shí)間。?

申請?zhí)枮?00410049093.3的中國專利介紹了一種焊料凸點(diǎn)的形成方法。圖1A-圖1F為現(xiàn)有焊料凸點(diǎn)形成過程示意圖。如圖1A所示，焊盤104的襯底102上形成一層鈍化層106。然后，在焊盤104的鈍化層106表面相繼淀積一層耐熱金屬層108(通常為鉻Cr或鈦Ti)和金屬侵潤層110(通常為銅Cu)，如圖1B所示。然后涂布光刻膠112并圖案化光刻膠在焊盤相應(yīng)位置形成開口114，如圖1C所示。接著，如圖1D所示，在開口114中填充材料為錫(Sn)或錫銀(SnAg)的焊料，去除光刻膠112后便形成了如圖1E所示的蘑菇型焊料凸點(diǎn)120。之后蝕刻耐熱金屬層108和金屬侵潤層110，最后通過端電極回流工藝將焊料凸點(diǎn)熔成如圖1F所示的球型焊料凸點(diǎn)120。?

現(xiàn)有技術(shù)形成的圓片級(jí)封裝過程中，由于焊料凸點(diǎn)材料直接與金屬侵潤層接觸，金屬侵潤層的銅極易擴(kuò)散到焊料凸點(diǎn)的錫中形成銅錫合金，影響焊接質(zhì)量。同時(shí)，在金屬侵潤層上形成焊料之前，裸露的侵潤層容易氧化而使后續(xù)的形成的焊料凸點(diǎn)性能及可靠性降低。?

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型解決的問題是提供一種圓片級(jí)柱狀凸點(diǎn)封裝結(jié)構(gòu)，防止芯片電性能及可靠性降低。?

為解決上述問題，本實(shí)用新型提供一種圓片級(jí)柱狀凸點(diǎn)封裝結(jié)構(gòu)，包括芯片、連接層和焊料凸點(diǎn)；所述芯片的上表面設(shè)有焊盤和鈍化層，所述鈍化層覆于芯片焊盤以外的上表面；所述連接層的底部置于芯片的焊盤上，連接層的頂部設(shè)有焊料凸點(diǎn)；所述連接層自底部往上依次包括耐熱金屬層、金屬侵潤層、附著層和阻擋層；所述附著層的材料為銅，所述阻擋層的材料為鎳。?

可選地，所述耐熱金屬層的材料是鈦、鉻或鉭。?

可選地，所述金屬侵潤層的材料是銅、鋁或鎳。?

可選地，所述附著層的材料是銅。?

可選地，所述銅附著層的厚度是5-60μm。?

可選地，所述阻擋層的材料是鎳。?

可選地，所述鎳阻擋層的厚度是1.5-3μm。?

可選地，所述阻擋層上形成有焊料膏，所述焊料膏的材質(zhì)是純錫或錫合金。?

可選地，所述焊料膏的厚度是5-70μm。?

附著層(Cu)在空間上提供一個(gè)足夠的物質(zhì)空間，使焊料凸點(diǎn)能夠牢固地置于附著層上而不會(huì)偏離；也正因?yàn)楦街鴮拥闹鶢罱Y(jié)構(gòu)使得焊料凸點(diǎn)的尺寸得以縮小，在保證最終產(chǎn)品焊接過程中物理連接可靠度的前提下，提升了單位空間內(nèi)的功能輸出端口數(shù)，更能滿足芯片焊盤密間距、功能輸出多的封裝需求。?

厚度適宜的阻擋層(Ni)一方面能夠避免自身因擴(kuò)散效應(yīng)和消失，進(jìn)而有效地阻止焊料和金屬侵潤層之間因金屬間化合物的形成而產(chǎn)生的孔隙；同時(shí)又不至于因鎳阻擋層過厚而導(dǎo)致電阻率上升而影響產(chǎn)品的電熱性能。?