[發明專利]焊球上應力減小的晶圓級芯片規模封裝件

有效

• 申請號: 201210047058.2
• 申請日: 2012-02-27
• 公開（公告）號: CN102832187A
• 公開（公告）日: 2012-12-19
• 發明（設計）人: 陳玉芬;蔡侑伶;普翰屏;郭宏瑞;黃毓毅
• 申請（專利權）人: 臺灣積體電路制造股份有限公司
• 主分類號: H01L23/485
• 分類號: H01L23/485;H01L23/31;G03F7/075;G03F7/004
• 代理公司: 北京德恒律師事務所 11306
• 代理人: 陸鑫;房嶺梅

技術領域

本發明涉及一種半導體器件，具體地說，涉及一種晶圓級芯片規模封裝件。

背景技術

在晶圓級芯片規模封裝件(WLCSP)的形成中，首先在晶圓中的半導體襯底的表面形成集成電路器件諸如晶體管。然后在集成電路器件上方形成互連結構。在互連結構上方形成金屬焊盤，并將其電連接至互連結構。在金屬焊盤上形成鈍化層和第一聚酰亞胺層，并通過鈍化層和第一聚酰亞胺層中的開口使金屬焊盤暴露出來。

然后形成鈍化后互連件(PPI)，接著在PPI上方形成第二聚酰亞胺層。形成底部凸塊金屬層(UBM)，延伸至第二聚酰亞胺層中的開口內，其中將UBM電連接至PPL。然后將焊球放在UBM上方，并回流焊球。

可以直接將WLCSP接合至印刷電路板(PCB)。按照常規，直接接合至PCB的WLCSP管芯都是小管芯。因此，對將管芯接合至各自的PCB的焊球施加的應力也相對較小。近年來，需要將日益增大的管芯接合至PCB。對焊球產生的應力因此變得越來越大，從而需要減少應力的方法。然而，在WLCSP中避免使用用于保護焊球的底部填充。原因是如果應用了底部填充，則管芯和PCB之間的接合是不可修復的，并且如果管芯是有缺陷的，則管芯不能再從各自的PCB移除。因此，如果應用了底部填充，一旦接合了，缺陷管芯就不能替換為好的管芯，從而導致整個封裝件不合格。

發明內容

為了解決現有技術中存在的問題，根據本發明的一個方面，提供了一種結構，包括：半導體襯底；金屬焊盤，位于所述半導體襯底的上方；鈍化層，位于所述半導體襯底的上方，并包含位于所述金屬焊盤上方的部分；第一聚酰亞胺層，位于所述鈍化層上方，其中所述第一聚酰亞胺層具有第一厚度和第一楊氏模量；鈍化后互連件(PPI)，包括位于所述第一聚酰亞胺層上方的第一部分和延伸至所述第一聚酰亞胺層內并且被電連接至所述金屬焊盤的第二部分；和第二聚酰亞胺層，位于所述PPI上方，其中所述第二聚酰亞胺層具有第二厚度和第二楊氏模量，并且其中厚度比和楊氏模量比中的至少一種大于1.0，所述厚度比等于所述第一厚度與所述第二厚度的比值，而所述楊氏模量比等于所述第二楊氏模量與所述第一楊氏模量的比值。

在該結構中，其中所述厚度比大于約1.5。

在該結構中，其中所述第二楊氏模量大于所述第一楊氏模量，二者差值大于約0.5GPa。

在該結構中，其中所述第一聚酰亞胺層由光刻膠材料形成，所述光刻膠材料包含由硅氧烷基團表示的樹脂。

在該結構中，其中所述第一聚酰亞胺層由光刻膠材料形成，所述光刻膠材料包含由硅氧烷基團表示的樹脂，且其中所述第二聚酰亞胺層由所述光刻膠材料形成，所述光刻膠材料包含由所述硅氧烷基團表示的所述樹脂。

根據本發明的另一方面，還提供了一種結構，包括：半導體襯底；金屬焊盤，位于所述半導體襯底上方；鈍化層，位于所述半導體襯底上方并包含位于所述金屬焊盤上方的部分；第一聚酰亞胺層，位于所述鈍化層上方；鈍化后互連件(PPI)，包含位于所述第一聚酰亞胺層上方的第一部分和延伸至所述第一聚酰亞胺層內并且被電連接至所述金屬焊盤的第二部分；第二聚酰亞胺層，位于所述PPI上方，其中所述第一聚酰亞胺層具有第一楊氏模量，所述第一楊氏模量小于所述第二聚酰亞胺層的第二楊氏模量；底部凸塊金屬層(UBM)，延伸至所述第二聚酰亞胺層內，并被電連接至所述PPI；和所述UBM上的凸塊。

在該結構中，其中所述第一聚酰亞胺層由光刻膠材料形成，所述光刻膠材料包含由硅氧烷基團表示的樹脂。

在該結構中，其中所述第一楊氏模量小于所述第二楊氏模量，二者差值大于約0.5GPa。

在該結構中，其中所述第一聚酰亞胺層由楊氏模量低于約1.5GPa的材料形成。

在該結構中，其中所述第一聚酰亞胺層由楊氏模量低于約1.5GPa的材料形成，且其中所述第二聚酰亞胺層由聚苯并惡唑(PBO)形成。

在該結構中，其中所述第一聚酰亞胺層具有第一厚度，所述第一厚度大于所述第二聚酰亞胺層的第二厚度。

在該結構中，其中所述第一聚酰亞胺層具有第一厚度，所述第一厚度大于所述第二聚酰亞胺層的第二厚度，且其中所述第一厚度與所述第二厚度的比值大于約1.5。