[發明專利]用于晶圓級封裝的金屬焊線互連結構及其制備方法

在審

• 申請號: 202010154840.9
• 申請日: 2020-03-06
• 公開（公告）號: CN113363173A
• 公開（公告）日: 2021-09-07
• 發明（設計）人: 蔡漢龍;林正忠;陳明志
• 申請（專利權）人: 盛合晶微半導體（江陰）有限公司
• 主分類號: H01L21/60
• 分類號: H01L21/60;H01L21/56;H01L23/49
• 代理公司: 上海光華專利事務所(普通合伙) 31219
• 代理人: 賀妮妮

本發明提供一種用于晶圓級封裝的金屬焊線互連結構及其制備方法，該方法包括：于支撐基板上形成弧狀直立線的第一金屬焊線，第一金屬焊線具有相對的第一端及第二端，該第一端通過打線凸塊與支撐基板相連接，該第二端連接一焊球；于支撐基板上形成塑封第一金屬焊線的塑封材料層，且塑封材料層的表面暴露第一金屬焊線第二端上的焊球；于塑封材料層上形成第二金屬焊線，第二金屬焊線與焊球電連接。本發明通過直接形成弧狀直立線的金屬焊線，工藝簡單，不需要額外浪費材料，有效降低了制造成本；另外，直接通過金屬焊線上的焊球直接實現相鄰兩層金屬焊線的連接，從而可減少形成金屬層的步驟、時間及費用，提高產品質量。

技術領域

本發明涉及半導體封裝領域，特別是涉及一種用于晶圓級封裝的金屬焊線互連結構及其制備方法。

背景技術

隨著人們對更大功能、更好性能和更高能效、更低制造成本和更小的形狀系數的不斷需求，晶圓級封裝(WLP)技術已成為滿足移動和網絡應用電子設備需求的最有希望的技術之一，它的全部或大部分工藝步驟是在已完成前工序的硅圓片上完成的，最后將圓片直接切割成分離的獨立器件。圓片級封裝(WLP)具有其獨特的優點：①封裝加工效率高，可以多個圓片同時加工；②具有倒裝芯片封裝的優點，即輕、薄、短、小；③與前工序相比，只是增加了引腳重新布線(RDL)和凸點制作兩個工序，其余全部是傳統工藝；④減少了傳統封裝中的多次測試。因此世界上各大型IC封裝公司紛紛投入這類WLP的研究、開發和生產。

考慮晶圓級封裝結構特殊的功能需求，需要如圖1所示的堆疊金屬焊線12、13互連結構。在現有的半導體封裝工藝中，焊線工藝(WB)是一個最為重要而且具有挑戰性的工藝環節。目前業界所采用的焊線都是由線柱經多次抽拉后形成的具有一定線徑、表面光滑的焊線，且在進行焊線時，必須藉由打第二焊點(2nd Bond)的方式，即采用特殊的焊線機，通過2nd Bond的方式先對焊線進行半切，再對焊線進行拉伸及切斷，以形成所需的線形，工藝復雜且浪費原材料；另外，在形成堆疊的金屬焊線結構時，由于金屬焊線的線徑較細，為提高位于下層的第一金屬焊線12及位于上層的第二金屬焊線13相結合的牢固性及穩定性，則通常需要在封裝體上采用電鍍法制備可增大焊線間的接觸面積的金屬層14，以通過金屬層14連接位于下層的第一金屬焊線12及位于上層的第二金屬焊線13，采用電鍍法形成金屬層14的工藝步驟復雜，且焊線彎曲后，經過拉伸不能形成符合要求的直線形焊線，并且在對金屬焊線進行拉伸的過程中，很容易造成焊線虛焊等質量問題。

因此，提供一種新型的用于晶圓級封裝的金屬焊線互連結構及其制備方法，實屬必要。

發明內容

鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種用于晶圓級封裝的金屬焊線互連結構及其制備方法，用于解決現有技術中在晶圓級封裝形成堆疊的金屬焊線互連結構中，形成金屬焊線的方法復雜且浪費原材料，另外需要采用電鍍法形成金屬層以實現相鄰兩層金屬焊線連接造成工藝步驟復雜，UPH(每小時產量)較低等的問題。

為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供一種用于晶圓級封裝的金屬焊線互連結構的制備方法，所述制備方法包括：

提供支撐基板；

于所述支撐基板上形成弧狀直立線的第一金屬焊線，所述第一金屬焊線具有相對的第一端及第二端，該第一端通過打線凸塊與所述支撐基板相連接，該第二端連接一焊球；

于所述支撐基板上形成塑封所述第一金屬焊線的塑封材料層，且所述塑封材料層的表面暴露所述第一金屬焊線第二端上的所述焊球；

于所述塑封材料層上形成第二金屬焊線，所述第二金屬焊線與所述焊球電連接。

可選地，形成弧狀直立線的所述第一金屬焊線的步驟包括：

提供焊線及劈刀，所述劈刀對所述焊線的位置進行固定，于所述焊線末端形成焊球，并將該焊球焊接到所述支撐基板上；

通過所述劈刀使所述焊線與所述焊球連接的部位發生變形而產生裂紋；