[发明专利]具有支撑性端子垫片的半导体芯片

说明书

发明背景

发明领域

本发明一般涉及半导体加工，更具体来说，涉及半导体芯片焊接凸块垫片和其制造方法。

相关技术的描述

倒装芯片安装方案几十年来已被用于将半导体芯片安装到电路板，诸如半导体芯片封装衬底。在许多常规的倒装芯片变化形式中，在半导体芯片的输入/输出(I/O)位置与电路板的对应的I/O位置之间建立多个焊接接点。在一个常规的工艺中，将焊接凸块冶金结合到半导体芯片的给定I/O位置或垫片，并且将所谓的预焊料冶金结合到电路板的对应的I/O位置。此后，使焊接凸块和预焊料接近并且经受使焊接凸块和预焊料中的一个或两个回流的加热过程，以建立必需的焊接接点。

在一个常规的工艺中，焊接凸块与半导体芯片的特定I/O位置的连接必须在半导体芯片中邻近I/O位置的顶层介电膜中形成开口，并此后沉积金属以建立凸块下金属化(UBM)结构。然后，通过回流将焊接凸块冶金结合到UBM结构。这个常规的UBM结构包括基座、侧壁和位于介电膜上面的上凸缘。

倒装芯片焊接接点可能经受来自各种来源的机械应力，诸如热膨胀系数不匹配、延展性差异和电路板翘曲。此类应力可能使刚才描述的常规UBM结构受制于弯矩。这种效应具有一定的方向性，原因在于应力倾向于在更靠近模具边缘和拐角处最大并且随着越来越接近模具中心而减小。与这种所谓的边缘效应相关联的弯矩可能对在UBM结构下面的介电膜施加应力，如果应力足够大，那么介电膜可能产生破裂。

因种种理由，设计师已经开始致力于无铅焊料进行焊接接点制造。由此类焊料组成的凸块可能比同等尺寸的铅基凸块产生更高的应力。为了补偿这些更高的应力，常规的设计在凸块下金属化与下覆芯片凸块垫片之间并入端子垫片。端子垫片具有比上覆凸块下金属化和下覆芯片垫片更大的覆盖区以为钝化层提供应力保护。如果芯片包括邻近芯片垫片的有源迹线，那么端子垫片可能与此类迹线重叠并且导致寄生效应。

本发明涉及克服或减少上述缺点中的一个或多个的效应。

发明公开

根据本发明的实施方案的一个方面，提供一种制造方法，其包括提供具有第一导体垫片和钝化结构的半导体芯片。在第一导体垫片周围制造第二导体垫片，但是第二导体垫片不与第一导体垫片直接接触以留下间隙。第二导体垫片适合于保护钝化结构的部分。

根据本发明的实施方案的另一方面，提供一种将半导体芯片耦合到电路板的方法。半导体芯片具有钝化结构、彼此接近但是由聚合物层隔开以留下间隙的第一导体垫片和第二导体垫片，第一导体垫片与凸块下金属化结构电接触，凸块下金属化结构在第二导体垫片上面延伸但是由聚合物层与第二导体垫片隔开。方法包括将焊接结构耦合到凸块下金属化结构，以及将焊接结构耦合到电路板。

根据本发明的实施方案的另一方面，提供一种装置，其包括具有第一导体垫片和钝化结构的半导体芯片。第二导体垫片在第一导体垫片周围但是不与第一导体垫片直接接触以留下间隙。第二导体垫片适合于保护钝化结构的部分。

附图简述

在阅读以下详细描述并且参照附图后，本发明的上述和其他优点将变得明显，在附图中：

图1为半导体芯片设备的示例性实施方案的示图，半导体芯片设备包括安装在电路板上的半导体芯片；

图2为在截面2-2截取的图1的剖视图；

图3为以更大的放大率示出的图2的部分；

图4为描绘半导体芯片的导体结构的开口的示例性形成的剖视图；

图5为类似图4的剖视图，但是描绘示例性有源端子垫片和虚拟垫片的制造；

图6为示例性有源端子垫片和虚拟垫片的平面图；

图7为类似图5的剖视图，但是描绘聚合物膜在示例性有源端子垫片和虚拟垫片上面的涂覆；

图8为类似图7的剖视图，但是描绘聚合物膜的示例性光刻掩模和曝光；

图9为类似图8的剖视图，但是描绘聚合物膜中的开口的示例性光刻制造；

图10为类似图9的剖视图，但是描绘示例性凸块下金属化结构的制造；

图11为类似图10的剖视图，但是示意性地描绘焊接结构在凸块下金属化结构上的形成；

图12为示例性凸块下金属化结构的平面图；

图13为替代示例性凸块下金属化结构的平面图；

图14为类似图3的剖视图，但是为半导体芯片的替代示例性实施方案的剖视图；

图15为描绘示例性有源端子垫片、虚拟垫片、聚合物膜和额外的虚拟垫片的制造的剖视图；