[发明专利]圆片级柱状凸点封装结构

说明书

技术领域

本发明涉及半导体器件封装领域，尤其涉及圆片级尺寸封装(Wafer Levelchip Scale Package，WLCSP)的封装结构。

背景技术

近年来，由于芯片的微电路制作朝向高集成度发展，因此，其芯片封装也需向高功率、高密度、轻薄与微小化的方向发展。芯片封装就是芯片制造完成后，以塑胶或陶磁等材料，将芯片包在其中，以达保护芯片，使芯片不受外界水汽及机械性损害。芯片封装主要的功能分别有电能传送(PowerDistribution)、信号传送(Signal Distribution)、热的散失(Heat Dissipation)与保护支持(Protection and Support)。

由于现今电子产品的要求是轻薄短小及高集成度，因此会使得集成电路制作微细化，造成芯片内包含的逻辑线路增加，而进一步使得芯片I/O(input/output)脚数增加，而为配合这些需求，产生了许多不同的封装方式，例如，球栅阵列封装(Ball grid array，BGA)、芯片尺寸封装(Chip Scale Package，CSP)、多芯片模块封装(Multi Chip Module package，MCM package)、倒装式封装(Flip Chip Package)、卷带式封装(Tape Carrier Package，TCP)及圆片级封装(Wafer Level Package，WLP)等。

不论以何种形式的封装方法，大部分的封装方法都是将圆片分离成独立的芯片后再完成封装的程序。而圆片级封装是半导体封装方法中的一个趋势，圆片级封装以整片圆片为封装对象，因而封装与测试均需在尚未切割圆片的前完成，是一种高度整合的封装技术，如此可省下填胶、组装、黏晶与打线等制作，因此可大量降低人工成本与缩短制造时间。

申请号为200410049093.3的中国专利介绍了一种焊料凸点的形成方法。图1A至图1F为现有焊料凸点形成过程示意图。如图1A所示，焊盘104的衬底102上形成一层钝化层106。然后，在焊盘104和钝化层106表面相继淀积一层耐热金属层108(通常为铬Cr或钛Ti)和金属浸润层110(通常为铜Cu)，如图1B所示。然后涂布光刻胶112并图案化光刻胶在与焊盘相应位置形成开口114，如图1C所示。接着，如图1D所示，在开口114中填充材料为锡(Sn)或锡银(SnAg)的焊料，去除光刻胶112后便形成了如图1E所示的蘑菇形焊料凸点120。之后蚀刻耐热金属层108和金属浸润层110，最后通过端电极回流工艺将焊料凸点熔成如图1F所示的球形焊料凸点120。

现有技术形成的圆片级封装过程中，由于焊料凸点材料直接与金属浸润层接触，金属浸润层的铜极易扩散到焊料凸点的锡中形成铜锡合金，影响焊接质量。同时，在金属浸润层上形成焊料之前，裸露的浸润层容易氧化而使后续形成的焊料凸点性能及可靠性降低。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种圆片级柱状凸点封装结构，防止芯片电性能及可靠性降低。

为解决上述问题，本发明提供一种圆片级柱状凸点封装结构，包括：芯片、连接层和焊料凸点；所述芯片的上表面设有焊盘和钝化层，所述钝化层覆于芯片焊盘以外的上表面；所述连接层的底部置于芯片的焊盘上，连接层的顶部设有焊料凸点；所述连接层自底部往上依次包括耐热金属层、金属浸润层、附着层和阻挡层；所述附着层的材料为铜，所述阻挡层的材料为镍。

可选地，所述耐热金属层的材料是钛、铬、钽或它们的组合。

可选地，所述金属浸润层的材料是铜、铝、镍或它们的组合。

可选地，所述附着层的材料是铜。

可选地，所述铜附着层的厚度是5～60μm。

可选地，所述阻挡层的材料是镍。

可选地，所述镍阻挡层的厚度是1.5～3μm。

可选地，所述焊料膏的材料是纯锡或锡合金。

可选地，所述焊料膏的厚度是5～70μm。

与现有技术相比，本发明形成的圆片级柱状凸点封装结构中：

附着层(Cu)在空间上提供了一个足够的物质空间，使焊料凸点能够牢固地置于附着层上而不会偏离；也正因为附着层的柱状结构使得焊料凸点的尺寸得以缩小，在保证最终产品焊接过程中物理连接可靠度的前提下，提升了单位空间内的功能输出端口数，更能满足芯片焊盘密间距、功能输出多的封装需求。