[发明专利]圆片级封装优化结构

说明书

技术领域

本发明涉及半导体器件封装领域，尤其涉及圆片级芯片尺寸封装(Wafer Level chip 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(Power Distribution)、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。

现有形成圆片级芯片尺寸封装的工艺如图1至5所示。首先请参照图1A，在圆片10上具有至少一个芯片100。

如图1B所示，在芯片100上配置有金属垫层104以及用以保护芯片100表面并将金属垫层104暴露的钝化层102；在钝化层102以及金属垫层104上通过溅射或者蒸镀工艺形成第一金属层106，第一金属层106的作用是在后续回流工艺中保护金属垫层104，第一金属层106可以是Al、Ni、Cu、Ti、Cr、Au、Pd中的一种或者它们的组合构成。

接着请参照图1C，在第一金属层106上形成光刻胶层107，通过现有光刻技术定义出金属垫层104形状，然后进行曝光、显影工艺，在光刻胶层107中形成开口暴露出下层的金属垫层104上的第一金属层106；以光刻胶层107为掩模，在开口内的第一金属层106上形第二金属层108，所述第二金属层108的材料为Cu、Ni或其组合构成，所述形成第二金属层108的方法为电镀法。

参考图1D，湿法去除光刻胶层107；刻蚀第一金属层106至曝露出钝化层102，使刻蚀后的第一金属层106a与第二金属层108构成凸点下金属层108a；用钢网印刷法在第二金属层108上形成助焊剂109。

如图1E所示，在助焊剂109上放置预制好的焊料球，然后在回流炉内保温回流，形成凸点110。

最后进行单体化切割步骤，以将圆片10上的各个芯片100单体化。

在申请号为200510015208.1的中国专利申请中还公布了更多相关信息。

现有技术形成圆片级芯片尺寸封装过程中，多层金属薄膜构成的凸点下金属层(Under Bump Metallurgy，简称“UBM”)需要经历涂光刻胶、显影定义开口、溅射金属层、除胶、蚀刻电镀导线等工艺，消耗大量的材料、设备、制程以及维护成本，工艺复杂较难控制。为满足超薄封装结构的需求，往往采取先形成UBM和焊料凸点、后减薄圆片厚度的方式来提高圆片在工艺中的机械强度，而后减薄工艺则需要特制贴膜的保护以避免减薄时应力过大造成圆片的破裂。

另外，焊料凸点与UBM之间容易渗透而产生金属间化合物造成结构的脆化，进而影响到产品的可靠性。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种圆片级封装优化结构，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封装优化结构，包括芯片、键合金属凸块、保护胶和焊料凸点；所述芯片上设有焊盘和钝化层；所述焊盘上设有键合金属凸块，所述键合金属凸块高于所述钝化层表面；所述保护胶覆于焊盘所在的芯片表面并使键合金属凸块的表面裸露，裸露的键合金属凸块表面与保护胶的表面处于同一水平；所述键合金属凸块的裸露表面上设有焊料凸点。