[發(fā)明專利]圓片級(jí)封裝優(yōu)化結(jié)構(gòu)

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210014186.7
• 申請(qǐng)日: 2012-01-17
• 公開（公告）號(hào): CN102543940A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 石磊;吳曉純;陶玉娟;朱海青
• 申請(qǐng)（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)芯片尺寸封裝(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(duì)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，因此可大量降低人工成本與縮短制造時(shí)間。

現(xiàn)有形成圓片級(jí)芯片尺寸封裝的工藝如圖1至5所示。首先請(qǐng)參照?qǐng)D1A，在圓片10上具有至少一個(gè)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(hù)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(xù)回流工藝中保護(hù)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(gòu)成。

接著請(qǐng)參照?qǐng)D1C，在第一金屬層106上形成光刻膠層107，通過現(xiàn)有光刻技術(shù)定義出金屬墊層104形狀，然后進(jìn)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(nèi)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(gòu)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(gòu)成凸點(diǎn)下金屬層108a；用鋼網(wǎng)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(yù)制好的焊料球，然后在回流爐內(nèi)保溫回流，形成凸點(diǎn)110。

最后進(jìn)行單體化切割步驟，以將圓片10上的各個(gè)芯片100單體化。

在申請(qǐng)?zhí)枮?00510015208.1的中國專利申請(qǐng)中還公布了更多相關(guān)信息。

現(xiàn)有技術(shù)形成圓片級(jí)芯片尺寸封裝過程中，多層金屬薄膜構(gòu)成的凸點(diǎn)下金屬層(Under?Bump?Metallurgy，簡稱“UBM”)需要經(jīng)歷涂光刻膠、顯影定義開口、濺射金屬層、除膠、蝕刻電鍍導(dǎo)線等工藝，消耗大量的材料、設(shè)備、制程以及維護(hù)成本，工藝復(fù)雜較難控制。為滿足超薄封裝結(jié)構(gòu)的需求，往往采取先形成UBM和焊料凸點(diǎn)、后減薄圓片厚度的方式來提高圓片在工藝中的機(jī)械強(qiáng)度，而后減薄工藝則需要特制貼膜的保護(hù)以避免減薄時(shí)應(yīng)力過大造成圓片的破裂。

另外，焊料凸點(diǎn)與UBM之間容易滲透而產(chǎn)生金屬間化合物造成結(jié)構(gòu)的脆化，進(jìn)而影響到產(chǎn)品的可靠性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的問題是提供一種圓片級(jí)封裝優(yōu)化結(jié)構(gòu)，防止芯片電性能及可靠性降低。

為解決上述問題，本發(fā)明提供一種圓片級(jí)封裝優(yōu)化結(jié)構(gòu)，包括芯片、鍵合金屬凸塊、保護(hù)膠和焊料凸點(diǎn)；所述芯片上設(shè)有焊盤和鈍化層；所述焊盤上設(shè)有鍵合金屬凸塊，所述鍵合金屬凸塊高于所述鈍化層表面；所述保護(hù)膠覆于焊盤所在的芯片表面并使鍵合金屬凸塊的表面裸露，裸露的鍵合金屬凸塊表面與保護(hù)膠的表面處于同一水平；所述鍵合金屬凸塊的裸露表面上設(shè)有焊料凸點(diǎn)。