[发明专利]芯片封装结构

说明书

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种芯片封装结构。

背景技术

传统技术上，IC芯片与外部电路的连接是通过金属引线键合（Wire Bonding）的方式实现。随着IC芯片特征尺寸的缩小和集成电路规模的扩大，引线键合技术不再适用。晶圆级芯片尺寸封装（Wafer Level Chip Scale Packaging，WLCSP）技术是对整片晶圆进行封装测试后再切割得到单个成品芯片的技术，封装后的芯片尺寸与裸片完全一致。晶圆级芯片尺寸封装技术彻底颠覆了传统封装如陶瓷无引线芯片载具（Ceramic Leadless Chip Carrier）、有机无引线芯片载具（Organic Leadless Chip Carrier）的模式，顺应了市场对微电子产品日益轻、小、短、薄化和低价化要求。经晶圆级芯片尺寸封装技术封装后的芯片尺寸达到了高度微型化，芯片成本随着芯片尺寸的减小和晶圆尺寸的增大而显著降低。晶圆级芯片尺寸封装技术是可以将IC设计、晶圆制造、封装测试、整合为一体的技术，是当前封装领域的热点和未来发展的趋势。

现有技术公开了一种晶圆级芯片尺寸封装技术，请参考图1，图1为现有技术晶圆级芯片尺寸封装结构的剖面示意图，包括：半导体衬底101；位于所述半导体衬底101内部的金属焊盘103；位于所述半导体衬底101表面的绝缘层102，所述绝缘层102具有暴露出所述金属焊盘103的开口；位于所述开口内且覆盖部分所述金属焊盘103的球下金属电极104；位于所述球下金属电极104上的焊球105，所述焊球105覆盖球下金属电极104的上表面。

现有技术中焊球105与球下金属电极104的接触面积小，焊球105与球下金属电极104之间的附着力差。同时球下金属电极104的侧面完全裸漏，容易氧化失去与绝缘层102的可靠接合。另外，现有技术中焊球105直接位于球下金属电极104之上，球下金属电极104的材料通常为铜，焊球105的材料通常为锡，锡原子会扩散进入铜电极中去，而铜原子也同时会扩散进入锡球中，形成介面合金共化物（IMC：Intermetallic Compound）和空洞，介面合金共化物具有脆性，将会影响焊点的机械强度和寿命。

现有技术的芯片封装结构可靠性差。

其他有关芯片的分装方法还可以参考公开号为CN101211791的中国发明专利申请，其公开了一种晶圆级芯片封装制程与芯片封装结构。

发明内容

本发明解决的问题是现有技术焊球和球下金属电极之间附着力差，可靠性差。

为解决上述问题，本发明提供了一种芯片封装结构，包括：半导体衬底；位于所述半导体衬底内的金属焊盘；位于所述半导体衬底上的绝缘层，所述绝缘层具有暴露所述金属焊盘的开口；位于所述金属焊盘上的球下金属电极，所述球下金属电极具有电极体部和电极尾部，所述电极体部位于所述球下金属电极底部且与所述金属焊盘相接，所述电极尾部位于所述球下金属电极顶部；位于所述球下金属电极表面的焊球。

可选的，所述金属焊盘的材料为金、铜、铝或者银。

可选的，所述金属焊盘为再分布式焊盘。

可选的，所述金属焊盘表面具有过渡金属层。

可选的，所述球下金属电极的材料为金、铜、银中的一种，或者所述球下金属电极的材料为含金、铜、或银的合金。

可选的，所述电极尾部高度为所述电极体部高度的0.005~1.5倍。

可选的，还包括位于所述球下金属电极表面的覆盖层，所述覆盖层还覆盖所述球下金属电极底部周围的金属焊盘。

可选的，所述覆盖层为防扩散层和浸润层的堆叠结构，所述防扩散层位于所述球下金属电极表面，所述浸润层位于所述防扩散层表面。

可选的，所述防扩散层的材料为镍。

可选的，所述防扩散层的厚度为0.05μm至5μm。

可选的，所述浸润层的材料为锡、金、银中的一种，或者所述浸润层的材料为含锡、金、或银的合金。

可选的，所述浸润层的厚度为0.05μm至10μm。

可选的，所述焊球的材料为锡或者锡合金。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

所述球下金属电极具有电极体部和电极尾部，所述电极体部位于所述球下金属电极底部且与所述金属焊盘相接，所述电极尾部位于所述球下金属电极顶部。所述电极尾部嵌入所述焊球体内，增大了球下金属电极与焊球的接触面积，因此球下金属电极与焊球的附着力增强，使得焊球在受外力作用时，更不容易从球下金属电极表面脱落。