[发明专利]用于晶圆级封装的互连结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种互连结构，具体地说涉及一种用于封装的互连结构。

背景技术

随着半导体技术的发展，半导体管芯变得越来越小。然而，需要将更多的功能集成在半导体管芯内。因此，半导体管芯需要将越来越多数量的I/O焊盘封装在较小的区域内，从而使I/O焊盘的密度迅速地升高。因此，半导体管芯的封装变得更困难，并对产量产生不利影响。

可以将封装技术分成两类。一类通常被称为晶圆级封装(WLP)，其中晶圆上的管芯在他们被切割之前进行封装。WLP技术具有一些有利的特征，诸如较大的生产量和较低的成本。而且，需要更少的底部填充或模塑料。然而，WLP技术也具有弊端。常规的WLP只能是扇入型封装，其中每个管芯的I/O焊盘被限定于各自管芯表面正上方的区域。管芯的面积有限，由于I/O焊盘的间距的限制，所以I/O焊盘的数量受到限制。如果要降低焊盘的间距，可能出现焊桥。此外，根据固定的球头尺寸(ball-size)要求，焊球必须具有一定的尺寸，这反过来限制能够在管芯的表面上聚集的焊球的数量。

在另一类封装中，管芯在其被封装在其他晶圆上之前从晶圆中切割下来，并且仅封装“已知良好的管芯”。这类封装技术的有利特征是可能形成扇出芯片封装，这意味着能够将管芯上的I/O焊盘重新分配到比管芯自身更大的区域中，并因此能够增加在管芯表面上聚集的I/O焊盘的数量。

扇出型WLP的形成面临挑战。例如，扇出型WLP的形成涉及其特性具有显著差异的各种材料。因此，需要改进这些材料界面处的粘附强度。需要改进扇出型WLP的防潮隔离。而且，还需要控制扇出型WLP中所涉及的材料之间的相互扩散和逸气。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，根据本发明的一个方面，提供了一种封装件，包括：器件管芯，包括衬底；模塑料，接触所述衬底的侧壁；金属焊盘，位于所述衬底上方；钝化层，包括覆盖所述金属焊盘的边部的部分；金属柱，位于所述金属焊盘上方，并被电连接至所述金属焊盘；介电层，位于所述钝化层上方；封装材料，在所述介电层上方由其他模塑料或聚合物形成，其中所述介电层包括底部和侧壁部，所述底部位于所述钝化层和所述封装材料之间，所述侧壁部位于所述金属柱的侧壁和所述封装材料的侧壁之间，并接触所述金属柱的侧壁和所述封装材料的侧壁；聚合物层，位于所述封装材料、所述模塑料和所述金属柱上方；钝化后互连件(PPI)，延伸至所述聚合物层中的开口内并被电连接至所述金属柱，其中所述PPI进一步包括位于所述聚合物层正上方的部分；和焊球，位于所述PPI上方，并被电连接至所述PPI。

在该封装件中，其中所述介电层的底部的厚度接近所述介电层的侧壁部的厚度。

在该封装件中，其中所述封装材料包括聚酰亚胺。

在该封装件中，其中所述封装材料的顶面、所述介电层的顶边和所述金属柱的顶面彼此齐平。

在该封装件中，其中所述封装材料的顶面、所述介电层的顶边和所述金属柱的顶面彼此齐平，其中所述模塑料的顶面进一步与所述封装材料的顶面、所述介电层的顶边和所述金属柱的顶面齐平。

在该封装件中，其中所述介电层包含选自基本上由下列材料组成的组中的材料：氮化硅、碳化硅、氮碳化硅、碳氧化硅、四乙基原硅酸盐(TEOS)氧化物、氧化硅及其组合。

根据本发明的另一方面，还提供了一种封装件，包括：器件管芯，包括衬底；模塑料，接触所述衬底的侧壁；金属焊盘，位于所述衬底的上方；钝化层，包括覆盖所述金属焊盘的边部的部分；介电层，位于所述钝化层上方，其中所述介电层包括延伸至所述钝化层中的开口内的部分，所述介电层的所述部分包括接触所述金属焊盘的顶面的底面；第一聚合物层，位于所述介电层上方，其中所述第一聚合物层没有延伸至所述模塑料的正上方；第二聚合物层，位于所述第一聚合物层和所述模塑料上方，并垂直叠盖所述第一聚合物层和所述模塑料；钝化后互连件(PPI)，包括延伸至开口内的通孔，所述开口延伸至所述第一聚合物层和所述第二聚合物层内，其中所述通孔接触所述金属焊盘的顶面，并且其中所述介电层的边接触所述通孔的侧壁；和焊球，位于所述PPI和所述第二聚合物层的上方，其中所述焊球通过所述PPI被电连接至所述金属焊盘。

在该封装件中，其中所述第一聚合物层包括接触所述模塑料侧壁的侧壁，其中所述介电层包括接触所述模塑料侧壁的边，并且其中所述模塑料的顶面与所述第一聚合物层的顶面齐平。

在该封装件中，进一步包括介电硬掩模层，所述介电硬掩模层位于所述第二聚合物层上方和所述PPI的一部分的下方。