[實用新型]芯片封裝結構

有效

• 申請號: 201220586656.2
• 申請日: 2012-11-08
• 公開（公告）號: CN202917475U
• 公開（公告）日: 2013-05-01
• 發明（設計）人: 林仲珉;沈海軍
• 申請（專利權）人: 南通富士通微電子股份有限公司
• 主分類號: H01L23/488
• 分類號: H01L23/488
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 駱蘇華

技術領域

本實用新型涉及半導體技術領域，尤其涉及一種芯片封裝結構。

背景技術

傳統技術上，IC芯片與外部電路的連接是通過金屬引線鍵合（Wire?Bonding）的方式實現。隨著IC芯片特征尺寸的縮小和集成電路規模的擴大，引線鍵合技術不再適用。晶圓級芯片尺寸封裝（Wafer?Level?Chip?Scale?Packaging，WLCSP）技術是對整片晶圓進行封裝測試后再切割得到單個成品芯片的技術，封裝后的芯片尺寸與裸片完全一致。晶圓級芯片尺寸封裝技術徹底顛覆了傳統封裝如陶瓷無引線芯片載具（Ceramic?Leadless?Chip?Carrier）、有機無引線芯片載具（Organic?Leadless?Chip?Carrier）的模式，順應了市場對微電子產品日益輕、小、短、薄化和低價化要求。經晶圓級芯片尺寸封裝技術封裝后的芯片尺寸達到了高度微型化，芯片成本隨著芯片尺寸的減小和晶圓尺寸的增大而顯著降低。晶圓級芯片尺寸封裝技術是可以將IC設計、晶圓制造、封裝測試、整合為一體的技術，是當前封裝領域的熱點和未來發展的趨勢。

現有技術公開了一種晶圓級芯片尺寸封裝技術，請參考圖1，圖1為現有技術晶圓級芯片尺寸封裝結構的剖面示意圖，包括：半導體襯底101；位于所述半導體襯底101內部的金屬焊盤103；位于所述半導體襯底101表面的絕緣層102，所述絕緣層102具有暴露出所述金屬焊盤103的開口；位于所述開口內且覆蓋部分所述金屬焊盤103的球下金屬電極104；位于所述球下金屬電極104上的焊球105，所述焊球105覆蓋球下金屬電極104的上表面。

現有技術中焊球105與球下金屬電極104的接觸面積小，焊球105與球下金屬電極104之間的附著力差。另外，現有技術中焊球105直接位于球下金屬電極104之上，球下金屬電極104的材料通常為銅，焊球105的材料通常為錫，錫原子會擴散進入銅電極中去，而銅原子也同時會擴散進入錫球中，形成介面合金共化物（IMC：Intermetallic?Compound）和空洞，介面合金共化物具有脆性，將會影響焊點的機械強度和壽命。

現有技術的芯片封裝結構可靠性差。

其他有關芯片的分裝方法還可以參考公開號為CN101211791的中國發明專利申請，其公開了一種晶圓級芯片封裝制程與芯片封裝結構。

實用新型內容

本實用新型解決的問題是現有技術焊球和球下金屬電極之間接觸面積小，附著力差；焊球和球下金屬電極之間具有介面合金共化物和空洞，可靠性差

為解決上述問題，本實用新型提供了一種芯片封裝結構，包括：半導體襯底；位于所述半導體襯底內的金屬焊盤；位于所述半導體襯底上的絕緣層，所述絕緣層具有暴露所述金屬焊盤的開口；位于所述金屬焊盤上的球下金屬電極；位于所述球下金屬電極表面的焊球，所述焊球具有第一圍裙結構，所述第一圍裙結構覆蓋所述球下金屬電極底部周圍的金屬焊盤。

可選的，所述金屬焊盤為再分布式焊盤。

可選的，所述球下金屬電極具有電極體部和電極尾部，所述電極體部位于所述球下金屬電極底部且與所述金屬焊盤相接，所述電極尾部位于所述球下金屬電極頂部。

可選的，所述電極尾部高度為所述電極體部高度的0.005~1.5倍。

可選的，所述球下金屬電極表面具有覆蓋層，所述覆蓋層具有第二圍裙結構，所述第二圍裙結構覆蓋所述球下金屬電極底部周圍的金屬焊盤，所述第二圍裙結構表面被所述第一圍裙結構覆蓋。

可選的，所述覆蓋層為防擴散層和浸潤層的堆疊結構，所述防擴散層位于所述球下金屬電極表面，所述浸潤層位于所述防擴散層表面，所述防擴散層具有第三圍裙結構，所述浸潤層具有第四圍裙結構。

可選的，所述防擴散層的厚度為0.05μm至5μm。

可選的，所述浸潤層的厚度為0.05μm至10μm。

與現有技術相比，本實用新型具有以下優點：

所述焊球具有第一圍裙結構，所述第一圍裙結構覆蓋所述球下金屬電極底部周圍的金屬焊盤。所述第一圍裙結構增大了焊球和金屬焊盤的接觸面積，增強了焊球和金屬焊盤的附著力，使得焊球在受外力作用時更不容易從金屬焊盤表面脫落。