[发明专利]叠层芯片的晶圆级凸块圆片级封装架构

说明书

技术领域

本发明涉及半导体封装技术领域中的晶圆级封装技术，特别是涉及一种叠层芯片的晶圆级凸块圆片级封装架构。

背景技术

目前的晶圆级铜凸块技术大量运用了晶圆厂前道工艺，在实现凸块的过程中运用金属溅镀沉积作为电镀的种子层，运用光刻工艺实现图形的转移，并且使用厚光刻胶作为凸块的限位及帮扶层，最后用电镀生长凸块。在作业的过程中运用了大量的化学药剂来进行显影，金属去除，光刻胶剥离，工艺步骤复杂，并且因为各种酸碱、有机溶液的使用，对环境带来一定的潜在污染，或者是花大量的资金用于三废的处理。在工艺控制上，因为进行了多道工艺的作业，造成工艺控制非常困难，工艺窗口狭窄，一旦控制不严，将对产品良率造成影响。在凸块结构上，因为凸块结构由电镀方式实现，不可避免的，在电镀过程中将产生金属内空洞，或者金属致密性不均等问题。

随着微电子行业的飞速发展，晶圆尺寸也随着逐步增大，已经由原来的4寸、6寸、8寸到现在的12寸，甚至国际半导体巨头已经提出了18寸的构想，而且配套产业也在快速发展。相应的，随着晶圆尺寸的增大，整个晶圆封装均一性的要求也在随着提高，包括加工均一性及性能均一性。而利用目前的凸块制造方法，晶圆尺寸增大，相应的投资也将成倍增长，投资巨大，但凸块结构的整体均一性并不能随着线性增长。

发明内容

为弥补以上凸块结构的性能不足及投资巨大的问题，并且解决生产成本较高，且对环境存在潜在风险的缺点，本发明提供了叠层芯片的晶圆级凸块圆片级封装架构。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种叠层芯片的晶圆级凸块圆片级封装架构，包括作业芯片，所述作业芯片包括表层焊垫和表面钝化层；所述作业芯片的每一颗表层焊垫上生长有一根金属线；所述金属线与表层焊垫的键合点呈金属球结构；所述金属线的线弧与所述表层焊垫完全垂直；所述金属线的端部植有作为对外电性或者信号连接层的金属球。

所述表面钝化层上固化有用来作为所述金属线的保护材料层及横向力支撑层的环氧树脂胶。

所述金属线采用金、铜或合金材料制成。

所述金属线表面镀覆有扩散阻挡层。

所述金属球为锡球。

有益效果

由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本发明可以实现和通用做法完全一样的凸块分布；性能上本发明的结构可以达成和现在的通用做法同样的效果，并且凸块高度均一性更好，对外连接方式更灵活；成本上，因为本发明的结构运用的凸块实现方式为传统的引线键合（简称“wire bond”）工艺，取消了晶圆级封装通用做法中的光刻、金属薄膜沉积、电镀等工艺，材料成本更低，设备投入更低，铜凸块的尺寸涵盖范围更广；并且因为引入了铜凸块底部的金属球结构用于支撑，可以使运用本发明的结构的芯片抗机械力冲击能力更高，可靠性更为突出。本发明的制作过程中环氧树脂胶由于经过高温固化后将具有一定硬度，可以作为金属线的保护材料层及横向力支撑层。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明中作业晶圆的结构示意图；

图3是本发明中金属线键合后的结构示意图；

图4是本发明中金属线键合环氧树脂胶涂覆后的结构示意图；

图5是本发明中金属线键合环氧树脂胶涂覆后的剖面结构示意图；

图6是本发明中减薄后的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

本发明的实施方式涉及一种叠层芯片的晶圆级凸块圆片级封装架构，如图1所示，包括作业芯片1，所述作业芯片1包括表层焊垫11和表面钝化层12；所述作业芯片1的每一颗表层焊垫11上生长有一根金属线2；所述金属线2与表层焊垫11的键合点呈金属球结构21；所述金属线2的线弧22与所述表层焊垫11完全垂直，形成金属凸块结构；所述金属线2的端部23植有作为对外电性或者信号连接层的金属球3。其中，所述表面钝化层12上还固化有用来作为所述金属线2的保护材料层及横向力支撑层的环氧树脂胶4。

值得一提的是，环氧树脂胶既可以保留，也可以经去胶液去除，该环氧树脂胶去除后，并不会影响底部金属凸块结构对金属球的有效支撑。