[發明專利]具有金屬柱的芯片封裝結構及其形成方法

有效

• 申請號: 201410114630.1
• 申請日: 2014-03-25
• 公開（公告）號: CN104952735B
• 公開（公告）日: 2018-10-16
• 發明（設計）人: 章國偉
• 申請（專利權）人: 中芯國際集成電路制造（上海）有限公司
• 主分類號: H01L21/48
• 分類號: H01L21/48;H01L23/498
• 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

一種具有金屬柱的芯片封裝結構及其形成方法。本發明通過在金屬柱的底部形成連接于本體的外延部，加大了金屬柱的底面積，該底面積為金屬柱分別與介電層、以及該介電層暴露的電連接結構的接觸面積，從而降低了金屬柱底壁單位面積所分擔的應力，避免了半導體襯底上的介電層斷裂，提高了芯片封裝結構的成品率。

技術領域

本發明涉及半導體制造技術領域，尤其涉及一種具有金屬柱的芯片封裝結構及芯片封裝結構的形成方法。

背景技術

在晶圓級芯片封裝結構中，首先在晶圓半導體襯底上形成集成電路器件，例如晶體管等，然后在集成電路器件上形成連接上述集成電路器件的金屬互連結構，之后在金屬互連結構上形成金屬焊盤以將其電連接至金屬互連結構。之后在金屬焊盤上形成焊球，以通過上述焊球將芯片封裝結構電連接至印刷電路板（PCB）或將兩芯片封裝結構電連接。

實際工藝中，在芯片封裝結構連接到PCB板或與另一芯片封裝結構電連接時，為避免焊球熔化造成封裝結構相鄰焊墊之間短路，相鄰焊墊之間需保持一定間距，這使得焊墊密度變低，進而造成晶圓上器件密度變低。針對上述技術問題，目前行業內越來越多使用金屬柱技術，即在焊墊上形成較厚的金屬柱（Pillar bump），拉大了兩芯片封裝結構上對應焊墊之間距離，或PCB板上管腳與芯片封裝結構上對應焊墊之間距離，從而使得金屬柱上的焊球熔化時，不易流到相鄰焊墊上短路，從而提高了晶圓上的器件密度。

然而，上述厚度較大的金屬柱容易造成該金屬柱應力較大，尤其在高溫制程中會造成與其接觸的半導體襯底上的介電層斷裂，這會造成芯片封裝結構可靠性較低，甚至失效。針對上述技術問題，現有技術也有一些解決方案，例如在焊墊上形成聚酰亞胺層作為緩沖層以釋放應力，但是這又會加入一道聚酰亞胺的刻蝕工藝，造成成本提高且芯片封裝工藝所需時間變長。

有鑒于此，實有必要提出一種新的具有金屬柱的芯片封裝結構及其形成方法，以較低成本提高芯片封裝結構的成品率。

發明內容

本發明實現的目的是以較低成本提高芯片封裝結構的成品率。

為實現上述目的，本發明的一方面提供一種具有金屬柱的芯片封裝結構的形成方法，包括：

提供半導體襯底，具有電連接結構及暴露部分所述電連接結構的介電層；

在所述半導體襯底上形成具有開口的光刻膠，所述開口暴露所述電連接結構及部分介電層，其中，與所述開口底壁相連的光刻膠具有缺口；

電鍍以在所述開口及缺口內形成金屬柱，所述金屬柱包括形成在所述開口內的金屬柱本體以及形成在所述缺口內的外延部；

在所述金屬柱的頂部形成焊球。

可選地，所述電鍍的金屬為銅。

可選地，所述電連接結構為焊墊或墊重分布層。

可選地，形成具有開口的光刻膠的方法為：

在所述半導體襯底上旋涂光刻膠，烘焙所述光刻膠；

利用具有開口圖形的掩膜板曝光所述光刻膠，顯影所述曝光后的光刻膠。

可選地，缺口的形成方法為：烘焙所述光刻膠采用的溫度低于正常烘焙溫度10℃至50℃，所述正常烘焙溫度為85℃～140℃。

可選地，缺口的形成方法為：顯影所述曝光后的光刻膠所用的顯影時間是正常顯影時間的1.2倍至2倍，所述正常顯影時間為40s～30min。

本發明的另一方面提供一種具有金屬柱的芯片封裝結構，包括：

半導體襯底，具有電連接結構及暴露部分所述電連接結構的介電層；

形成在所述電連接結構及介電層表面的金屬柱及形成在所述金屬柱上的焊球；