晶圓級(jí)芯片封裝結(jié)構(gòu)及其封裝方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體封裝技術(shù)，具體涉及一種晶圓級(jí)芯片封裝結(jié)構(gòu)及其封裝方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前使用電鍍銅柱，塑封后研磨成型，并使用銅柱作為基底層進(jìn)行植球。此結(jié)構(gòu)在大電流方面有優(yōu)勢(shì)。但是在大電流工作過程中，銅和錫球材料直接接觸，形成的銅錫金屬間化合物對(duì)于后續(xù)的可靠性、電性能和機(jī)械性能有不利的影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]在下文中給出關(guān)于本發(fā)明的簡(jiǎn)要概述，以便提供關(guān)于本發(fā)明的某些方面的基本理解。應(yīng)當(dāng)理解，這個(gè)概述并不是關(guān)于本發(fā)明的窮舉性概述。它并不是意圖確定本發(fā)明的關(guān)鍵或重要部分，也不是意圖限定本發(fā)明的范圍。其目的僅僅是以簡(jiǎn)化的形式給出某些概念，以此作為稍后論述的更詳細(xì)描述的前序。
[0004]本發(fā)明實(shí)施例的目的是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種能夠有效阻止金屬間化合物的不利影響，提高產(chǎn)品電性能和機(jī)械性能的晶圓級(jí)芯片封裝結(jié)構(gòu)及其封裝方法。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是:
[0006]一種晶圓級(jí)芯片封裝結(jié)構(gòu)，包括金屬凸點(diǎn)，所述金屬凸點(diǎn)上設(shè)有阻擋層，所述阻擋層上設(shè)有焊球，所述金屬凸點(diǎn)和所述阻擋層的外圍設(shè)有塑封層，所述阻擋層的下表面位于所述塑封層的上表面以下。
[0007]本發(fā)明還提供一種上述的晶圓級(jí)芯片封裝方法，包括以下步驟:
[0008]在硅承載層上開設(shè)凹槽，在凹槽內(nèi)設(shè)有鋁層，在所述硅承載層上設(shè)有鈍化層，所述鈍化層在鋁層上形成開口；
[0009]在所述鈍化層及開口下方的鋁層上形成附著層；
[0010]在所述附著層上先涂覆光阻材料，然后感光使光阻材料上形成用于暴露附著層的開口 ；
[0011]在暴露附著層的開口形成再布線層；
[0012]去除光阻材料；
[0013]在再布線層和附著層上涂覆光阻材料或形成干膜，然后感光使光阻材料或干膜上形成用于暴露再布線層的開口；
[0014]在暴露再布線層的開口形成金屬凸點(diǎn)，在金屬凸點(diǎn)的上表面形成阻擋層，在阻擋層上形成銅層；
[0015]去除光阻材料或干膜；
[0016]去除附著層；
[0017]將金屬凸點(diǎn)、阻擋層和金屬層的周圍、再布線層上及鈍化層上使用塑封料進(jìn)行塑封，形成塑封層；
[0018]對(duì)塑封料進(jìn)行打磨減薄，裸露出銅層的上表面，使阻擋層的下表面位于所述塑封層的上表面以下；
[0019]蝕刻銅層，裸露出阻擋層，然后在阻擋層上設(shè)置焊球。
[0020]本發(fā)明又提供一種上述的晶圓級(jí)芯片封裝方法，包括以下步驟:包括以下步驟:
[0021]在硅承載層上開設(shè)凹槽，在凹槽內(nèi)設(shè)有鋁層，在所述硅承載層上設(shè)有鈍化層，所述鈍化層在鋁層上形成開口；
[0022]在所述鈍化層及開口下方的鋁層上形成附著層；
[0023]在所述附著層上先涂覆光阻材料，然后感光使光阻材料上形成用于暴露附著層的開口 ；
[0024]在暴露附著層的開口形成再布線層；
[0025]去除光阻材料；
[0026]在再布線層和附著層上涂覆光阻材料或形成干膜，然后感光使光阻材料或干膜上形成用于暴露再布線層的開口；
[0027]在暴露再布線層的開口形成金屬凸點(diǎn)，在金屬凸點(diǎn)的上表面形成阻擋層，在阻擋層上形成錫銀合金層；
[0028]去除光阻材料或干膜；
[0029]去除附著層；
[0030]將金屬凸點(diǎn)、阻擋層和錫銀合金層的周圍、再布線層上及鈍化層上使用塑封料進(jìn)行塑封，形成塑封層；
[0031]對(duì)塑封料進(jìn)行打磨減薄，裸露出錫銀合金層的上表面，使阻擋層的下表面位于所述塑封層的上表面以下；
[0032]在錫銀合金層上設(shè)置焊球。
[0033]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0034]采用本發(fā)明的封裝方法制備的晶圓級(jí)芯片封裝結(jié)構(gòu)，在晶圓級(jí)芯片封裝結(jié)構(gòu)(Wafer Level Chip Scale Packaging，WLCSP)中增加一層阻擋層，可以有效阻止金屬間化合物的不利影響。對(duì)于廣品的電性能和機(jī)械性能有明顯提尚。
【附圖說明】
[0035]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0036]圖1a為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種晶圓級(jí)芯片封裝方法的流程圖；
[0037]圖1b為本發(fā)明實(shí)施例提供的另一種晶圓級(jí)芯片封裝方法的流程圖；
[0038]圖2-圖20分別為本發(fā)明實(shí)施例提供的各個(gè)制備步驟所對(duì)應(yīng)的晶圓級(jí)芯片封裝的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0039]附圖標(biāo)記:
[0040]1-金屬凸點(diǎn)；2_阻擋層；3_焊球；4_塑封層；5_硅承載層；6_鋁層；7_鈍化層；8-再布線層；9-開口 ；10_附著層；11-光阻材料；12-暴露附著層的開口 ；13_暴露再布線層的開口 ；14-銅層；15-錫銀合金層。
【具體實(shí)施方式】
[0041]為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。在本發(fā)明的一個(gè)附圖或一種實(shí)施方式中描述的元素和特征可以與一個(gè)或更多個(gè)其它附圖或?qū)嵤┓绞街惺境龅脑睾吞卣飨嘟Y(jié)合。應(yīng)當(dāng)注意，為了清楚的目的，附圖和說明中省略了與本發(fā)明無關(guān)的、本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的部件和處理的表示和描述?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有付出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0042]參見圖14，一種晶圓級(jí)芯片封裝結(jié)構(gòu)，包括金屬凸點(diǎn)1，金屬凸點(diǎn)I上設(shè)有阻擋層2，阻擋層2上設(shè)有焊球3，金屬凸點(diǎn)I的外圍設(shè)有塑封層4，金屬凸點(diǎn)I和阻擋層2的外圍設(shè)有塑封層4，阻擋層2的下表面位于塑封層4的上表面以下。
[0043]通過設(shè)置阻擋層可以有效阻止金屬間化合物的不利影響。
[0044]優(yōu)選的，阻擋層2的上表面位于塑封層4的上表面以下。即阻擋層凹陷于塑封層中，使得焊球的下部也位于塑封層中。
[0045]本實(shí)施例在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，金屬凸點(diǎn)I為銅柱，焊球3為錫球。優(yōu)選地，阻擋層為鎳或鎳合金。
[0046]阻擋層的存在，阻止了銅和錫的金屬間化合物的生成和生長(zhǎng)，對(duì)于產(chǎn)品的電性能和機(jī)械性能有明顯提尚。
[0047]優(yōu)選地，阻擋層2的四周向外延伸后位于形成塑封層4之上。
[0048]本實(shí)施例在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，還包括硅承載層5，硅承載層5上設(shè)有凹槽，所述凹槽內(nèi)設(shè)有鋁層6，在硅承載層5上設(shè)有鈍化層7，鈍化層7在鋁層6上設(shè)有開口，鈍化層7及開口下方的鋁層6上選擇性的形成再布線層8，使再布線層8覆蓋所述開口，在所述開口以外的再布線層8上表面設(shè)置金屬凸點(diǎn)I，在金屬凸點(diǎn)I的外圍、阻擋層2的外圍、再布線層8和鈍化層7上設(shè)置塑封層4。
[0049]本發(fā)明設(shè)置的塑封層的上表面高于阻擋層的上表面，即設(shè)置在金屬凸點(diǎn)上的阻擋層凹陷于所述塑封層中。金屬凸點(diǎn)選用銅柱，阻擋層為鎳或鎳合金，焊球選用錫球，由于阻擋層的存在，阻止了銅和錫的金屬間化合物的生成和生長(zhǎng)，對(duì)于產(chǎn)品的電性能和機(jī)械性能有明顯提尚。
[0050]可選的，鈍化層7覆蓋部分鋁層。
[0051]可選的，鈍化層7的材料為氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、聚酰亞胺等介質(zhì)材料或它們的混合物。
[0052]優(yōu)選的，塑封層4為聚酰亞胺保護(hù)層。即塑封的材料選用聚酰亞胺。
[0053]參見圖20，本實(shí)施例在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，阻擋層2與焊球3之間設(shè)有錫銀合金層15，錫銀合金層15的上表面與塑封層4的上表面平齊。
[0054]本發(fā)明的金屬凸點(diǎn)上電鍍阻擋層后，在阻擋層上設(shè)置錫銀合金層，增加錫銀電鍍。錫銀合金層一方面保護(hù)阻擋層，防止阻擋層的氧化；另一方面，錫銀合金層和后續(xù)植球的錫球能夠很好的融合。
[0055]本發(fā)明還提供一種上述的晶圓級(jí)芯片封裝方法，包括以下步驟:
[0056]在金屬凸點(diǎn)的上表面形成阻擋層，在阻擋層上形成金屬層；所述金屬層為銅層；
[0057]將金屬凸點(diǎn)、阻擋層和金屬層的周圍、再布線層上及鈍化層上使用塑封料進(jìn)行塑封，形成塑封層；
[0058]對(duì)塑封料進(jìn)行打磨減薄，裸露出銅層的上表面，使阻擋層的下表面位于所述塑封層的上表面以下；
[0059]蝕刻銅層，裸露出阻擋層，然后在阻擋層上設(shè)置焊球。
[0060]本發(fā)明通過設(shè)置銅層，最終將銅層蝕刻掉，以保證阻擋層凹陷于塑封層中。
[0061]本發(fā)明又提供一種上述的晶圓級(jí)芯片封裝方法，包括以下步驟:包括以下步驟:
[0062]在硅承載層上開設(shè)凹槽，在凹槽內(nèi)設(shè)有鋁層，在所述硅承載層上設(shè)有鈍化層，所述鈍化層在鋁層上形成開口；
[0063]在所述鈍化層及開口下方的鋁層上形成附著層；
[0064]在所述附著層上先涂覆光阻材料，然后感光使光阻材料上形成用于暴露附著層的開口 ；
[0065]在暴露附著層的開口形成再布線層；
[0066]去除光阻材料；
[0067]在再布線層和附著層上涂覆光阻材料或形成干膜，然后感光使光阻材料或干膜上形成用于暴露再布線層的開口；
[0068]在暴露再布線層的開口形成金屬凸點(diǎn)，在金屬凸點(diǎn)的上表面形成阻擋層，在阻擋層上形成錫銀合金層；
[0069]去除光阻材料或干膜；
[0070]去除附著層；
[0071]將金屬凸點(diǎn)、阻擋層和錫銀合金層的周圍、再布線層上及鈍化層上使用塑封料進(jìn)行塑封，形成塑封層；
[0072]對(duì)塑封料進(jìn)行打磨減薄，裸露出錫銀合金層的上表面，使阻擋層的下表面位于所述塑封層的上表面以下；
[0073]在錫銀合金層上設(shè)置焊球。
[0074]本發(fā)明通過設(shè)置錫銀合金層，即保證阻擋層凹陷于塑封層中，同時(shí)起到保護(hù)阻擋層的作用，防止阻擋層的氧化，在錫銀合金層上植球，能夠使錫球很好的與錫銀合金層融合，便于植球。
[0075]下面通過具體的實(shí)施例來說明本發(fā)明的封裝方法:
[0076]實(shí)施例1
[0077]參見圖la，本發(fā)明提供的晶圓級(jí)芯片封裝方法，包括以下步驟: