[發(fā)明專利]疊層芯片的晶圓級凸塊圓片級封裝架構(gòu)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410148410.0
• 申請日: 2014-04-14
• 公開（公告）號: CN103943583A
• 公開（公告）日: 2014-07-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 俞國慶;邵長治;廖周芳;吳超
• 申請（專利權(quán)）人: 寧波芯健半導(dǎo)體有限公司
• 主分類號: H01L23/488
• 分類號: H01L23/488;H01L23/28
• 代理公司: 上海泰能知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 31233
• 代理人: 宋纓;孫健

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體封裝技術(shù)領(lǐng)域中的晶圓級封裝技術(shù)，特別是涉及一種疊層芯片的晶圓級凸塊圓片級封裝架構(gòu)。

背景技術(shù)

目前的晶圓級銅凸塊技術(shù)大量運(yùn)用了晶圓廠前道工藝，在實(shí)現(xiàn)凸塊的過程中運(yùn)用金屬濺鍍沉積作為電鍍的種子層，運(yùn)用光刻工藝實(shí)現(xiàn)圖形的轉(zhuǎn)移，并且使用厚光刻膠作為凸塊的限位及幫扶層，最后用電鍍生長凸塊。在作業(yè)的過程中運(yùn)用了大量的化學(xué)藥劑來進(jìn)行顯影，金屬去除，光刻膠剝離，工藝步驟復(fù)雜，并且因?yàn)楦鞣N酸堿、有機(jī)溶液的使用，對環(huán)境帶來一定的潛在污染，或者是花大量的資金用于三廢的處理。在工藝控制上，因?yàn)檫M(jìn)行了多道工藝的作業(yè)，造成工藝控制非常困難，工藝窗口狹窄，一旦控制不嚴(yán)，將對產(chǎn)品良率造成影響。在凸塊結(jié)構(gòu)上，因?yàn)橥箟K結(jié)構(gòu)由電鍍方式實(shí)現(xiàn)，不可避免的，在電鍍過程中將產(chǎn)生金屬內(nèi)空洞，或者金屬致密性不均等問題。

隨著微電子行業(yè)的飛速發(fā)展，晶圓尺寸也隨著逐步增大，已經(jīng)由原來的4寸、6寸、8寸到現(xiàn)在的12寸，甚至國際半導(dǎo)體巨頭已經(jīng)提出了18寸的構(gòu)想，而且配套產(chǎn)業(yè)也在快速發(fā)展。相應(yīng)的，隨著晶圓尺寸的增大，整個(gè)晶圓封裝均一性的要求也在隨著提高，包括加工均一性及性能均一性。而利用目前的凸塊制造方法，晶圓尺寸增大，相應(yīng)的投資也將成倍增長，投資巨大，但凸塊結(jié)構(gòu)的整體均一性并不能隨著線性增長。

發(fā)明內(nèi)容

為彌補(bǔ)以上凸塊結(jié)構(gòu)的性能不足及投資巨大的問題，并且解決生產(chǎn)成本較高，且對環(huán)境存在潛在風(fēng)險(xiǎn)的缺點(diǎn)，本發(fā)明提供了疊層芯片的晶圓級凸塊圓片級封裝架構(gòu)。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：提供一種疊層芯片的晶圓級凸塊圓片級封裝架構(gòu)，包括作業(yè)芯片，所述作業(yè)芯片包括表層焊墊和表面鈍化層；所述作業(yè)芯片的每一顆表層焊墊上生長有一根金屬線；所述金屬線與表層焊墊的鍵合點(diǎn)呈金屬球結(jié)構(gòu)；所述金屬線的線弧與所述表層焊墊完全垂直；所述金屬線的端部植有作為對外電性或者信號連接層的金屬球。

所述表面鈍化層上固化有用來作為所述金屬線的保護(hù)材料層及橫向力支撐層的環(huán)氧樹脂膠。

所述金屬線采用金、銅或合金材料制成。

所述金屬線表面鍍覆有擴(kuò)散阻擋層。

所述金屬球?yàn)殄a球。

有益效果

由于采用了上述的技術(shù)方案，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下的優(yōu)點(diǎn)和積極效果：本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)和通用做法完全一樣的凸塊分布；性能上本發(fā)明的結(jié)構(gòu)可以達(dá)成和現(xiàn)在的通用做法同樣的效果，并且凸塊高度均一性更好，對外連接方式更靈活；成本上，因?yàn)楸景l(fā)明的結(jié)構(gòu)運(yùn)用的凸塊實(shí)現(xiàn)方式為傳統(tǒng)的引線鍵合（簡稱“wire?bond”）工藝，取消了晶圓級封裝通用做法中的光刻、金屬薄膜沉積、電鍍等工藝，材料成本更低，設(shè)備投入更低，銅凸塊的尺寸涵蓋范圍更廣；并且因?yàn)橐肓算~凸塊底部的金屬球結(jié)構(gòu)用于支撐，可以使運(yùn)用本發(fā)明的結(jié)構(gòu)的芯片抗機(jī)械力沖擊能力更高，可靠性更為突出。本發(fā)明的制作過程中環(huán)氧樹脂膠由于經(jīng)過高溫固化后將具有一定硬度，可以作為金屬線的保護(hù)材料層及橫向力支撐層。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明中作業(yè)晶圓的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明中金屬線鍵合后的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明中金屬線鍵合環(huán)氧樹脂膠涂覆后的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本發(fā)明中金屬線鍵合環(huán)氧樹脂膠涂覆后的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是本發(fā)明中減薄后的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。

本發(fā)明的實(shí)施方式涉及一種疊層芯片的晶圓級凸塊圓片級封裝架構(gòu)，如圖1所示，包括作業(yè)芯片1，所述作業(yè)芯片1包括表層焊墊11和表面鈍化層12；所述作業(yè)芯片1的每一顆表層焊墊11上生長有一根金屬線2；所述金屬線2與表層焊墊11的鍵合點(diǎn)呈金屬球結(jié)構(gòu)21；所述金屬線2的線弧22與所述表層焊墊11完全垂直，形成金屬凸塊結(jié)構(gòu)；所述金屬線2的端部23植有作為對外電性或者信號連接層的金屬球3。其中，所述表面鈍化層12上還固化有用來作為所述金屬線2的保護(hù)材料層及橫向力支撐層的環(huán)氧樹脂膠4。

值得一提的是，環(huán)氧樹脂膠既可以保留，也可以經(jīng)去膠液去除，該環(huán)氧樹脂膠去除后，并不會影響底部金屬凸塊結(jié)構(gòu)對金屬球的有效支撐。