[发明专利]使用介电外壳增强半导体装置的可靠性

说明书

相关申请的交叉引用

本申请主张2008年8月7日提出申请的美国临时申请第61/087,109号和2009年8月6日提出申请的美国实用新型申请第12/537,236号的权益和优先权，所述申请的内容通过引用在此全文并入。

技术领域

本发明涉及增强半导体装置的可靠性。具体地，本发明涉及使用介电外壳增强半导体装置的可靠性。

发明内容

本发明涉及一种使用介电外壳增强半导体装置的可靠性的方法和装置。在一个或多个实施例中，用于使用介电外壳增强半导体装置的可靠性的方法包括以下步骤：将可光成像永久介电材料层涂敷到半导体装置的上表面；以及使可光成像永久介电材料层图案化以在每一个部件上方都具有开口。

在一个或多个实施例中，可光成像永久介电材料层是液体电介质。在可选的实施例中，可光成像永久介电材料层是干膜层叠体。在一些实施例中，可光成像永久介电材料层为1-300μm(微米)厚。较厚的介电层提供额外的机械强度。

在一些实施例中，半导体装置包括衬底层，所述衬底层包括硅(Si)。在一个或多个实施例中，半导体装置的部件可以包括但不受限于焊接接合焊盘、管芯间隔部(die street)以及测试部件。在至少一个实施例中，可光成像永久介电材料层与凸点下金属层(UBM)重叠至少1微米。

在一个或多个实施例中，所述方法还包括以下步骤：将助焊材料分配或丝网印刷(stencil print)到永久介电材料的开口；以及将不含有助焊剂的焊料涂敷到助焊材料的上表面。在至少一个实施例中，焊料为至少一个焊料球和/或焊膏。在一个或多个实施例中，所述方法还包括以下步骤：将半导体装置加热到适于焊料进行回流的回流温度，从而使焊料顺应或适合(conform)永久介电材料的开口的侧壁以形成保护密封件。

在一些实施例中，使用介电外壳增强半导体装置的可靠性的方法包括以下步骤：将可光成像永久介电材料层涂敷到半导体装置的上表面；使可光成像永久介电材料层图案化以在每一个部件上方都具有开口；将含有助焊剂的焊料分配到永久介电材料的开口中；以及将半导体装置加热到适于焊料进行回流的回流温度，从而使焊料顺应永久介电材料的开口的侧壁以形成保护密封件。

在一个或多个实施例中，使用介电外壳增强半导体装置的可靠性的装置包括衬底层、至少一个输入/输出(I/O)焊盘、钝化层、至少一个凸点下金属层(UBM)、可光成像永久介电材料层、助焊材料以及不含有助焊剂的至少一个焊料球。

在一些实施例中，至少一个输入/输出(I/O)焊盘位于衬底层的上表面上。此外，钝化层位于衬底层的上表面上并且位于每一个输入/输出(I/O)焊盘的上表面的一部分上。另外，至少一个凸点下金属层(UBM)位于每一个输入/输出(I/O)焊盘的上表面上。可光成像永久介电材料层位于衬底层的上表面上和至少一个凸点下金属层(UBM)的上表面上，并且可光成像永久介电材料层被图案化以在每一个部件上方都具有开口。助焊材料位于永久介电材料的开口内。另外，不含有助焊剂的至少一个焊料球位于助焊材料的上表面上。半导体装置被加热到适于至少一个焊料球进行回流的回流温度，从而使至少一个焊料球顺应永久介电材料的开口的侧壁以形成保护密封件。

在一个或多个实施例中，使用介电外壳增强半导体装置的可靠性的装置包括衬底层、至少一个输入/输出(I/O)焊盘、钝化层、至少一个凸点下金属层(UBM)、可光成像永久介电材料层以及含有助焊剂的至少一个焊料球。

在至少一个实施例中，至少一个输入/输出(I/O)焊盘位于衬底层的上表面上。此外，钝化层位于衬底层的上表面并且位于每一个输入/输出(I/O)焊盘的上表面的一部分上。此外，至少一个凸点下金属层(UBM)位于每一个输入/输出(I/O)焊盘的上表面上。另外，可光成像永久介电材料层位于衬底层的上表面上和至少一个凸点下金属层(UBM)的上表面上。可光成像永久介电材料层被图案化以在每一个部件上方都具有开口。含有助焊剂的至少一个焊料球位于永久介电材料的开口内。半导体装置被加热到适于至少一个焊料球进行回流的回流温度，从而使至少一个焊料球顺应永介电材料的开口的侧壁以形成保护密封件。

附图说明

本发明的这些及其它特征、方面和优点将参照以下说明、所附权利要求和附图将变得能被更好的理解，其中：

图1是根据本发明的至少一个实施例的半导体装置的横截面图；

图2是根据本发明的至少一个实施例的类似于图1的横截面图的横截面图，但是示出了添加了涂敷到半导体装置的上表面的可光成像永久介电材料；