[发明专利]半导体芯片封装结构及其制备方法

说明书

本发明提供一种半导体芯片封装结构及其制备方法。封装结构包括半导体芯片、导电柱、环氧树脂层、第一聚合树脂层、金属布线层、第二聚合树脂层、凸块下金属层、焊球及保护膜；导电柱位于半导体芯片的上表面；环氧树脂层将半导体芯片及导电柱塑封且覆盖半导体芯片的侧壁，导电柱暴露于环氧树脂层的上表面；第一聚合树脂层位于环氧树脂层的上表面；金属布线层位于导电柱的上表面；第二聚合树脂层位于金属布线层的侧壁及上表面；凸块下金属层位于金属布线层的凹槽内且延伸到第二聚合树脂层的上表面；焊球位于凸块下金属层的上表面；保护膜位于半导体芯片和环氧树脂层的下表面。相较于现有技术，本发明有助于减小器件尺寸、降低功耗及提高生产良率。

技术领域

本发明涉及半导体芯片封装制造领域，特别是涉及一种半导体芯片封装结构及其制备方法。

背景技术

随着电子信息技术的飞速发展以及消费者需求的不断提升，电子产品不断趋向轻巧、多功能、低功耗发展。为了在更小的封装面积下容纳更多的引脚数，各种新型的封装方式应运而生，晶圆级芯片封装(Wafer Level Chip Scale Packaging，简称WLCSP)就是其中的一种。所谓晶圆级芯片封装顾名思义就是先在整片晶圆上进行封装和测试，然后才切割成一个个独立的芯片颗粒。现有的晶圆级芯片封装通常是先在晶圆上形成重新布线层，再于重新布线层上形成塑封材料层，之后于塑封材料层中形成通孔并于通孔内填充跟重新布线层电连接的金属以实现器件的电性导出。这种传统的封装方法工艺较为复杂，导致生产成本的上升，且容易导致器件的不良，在形成重新布线层的过程中以及在塑封材料层内形成开口的过程中容易导致错位而难以准确地和芯片电连接，而在开口内填充金属的过程中因容易导致填充缺陷导致器件电阻偏大而使得器件性能下降，各结构层之间的粘附性不强导致水汽易渗入封装结构内，导致器件的可靠性和使用寿命下降。同时传统方法封装出的结构普通偏大，不仅与器件小型化的市场需求背道而驰，同时容易导致器件功耗偏高等不足。此外，现有的晶圆级芯片封装过程中通常还需借助载体进行芯片的切割分离，导致生产成本的上升。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种半导体芯片封装结构及其制备方法，用于解决现有技术中的晶圆级芯片封装方法工艺流程复杂，导致生产成本偏高，且制备出的器件结构偏大、电阻和功耗偏高、器件可靠性下降等问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种半导体芯片封装结构，所述半导体芯片封装结构包括半导体芯片、导电柱、环氧树脂层、第一聚合树脂层、金属布线层、第二聚合树脂层、凸块下金属层、焊球及保护膜；所述导电柱位于所述半导体芯片的上表面，所述导电柱与所述半导体芯片电连接；所述环氧树脂层将所述半导体芯片及所述导电柱塑封且覆盖所述半导体芯片的侧壁，所述环氧树脂层的下表面和所述半导体芯片的下表面相平齐，所述导电柱暴露于所述环氧树脂层的上表面；所述第一聚合树脂层位于所述环氧树脂层的上表面，所述第一聚合树脂层内具有开口，所述开口暴露出所述导电柱；所述金属布线层位于所述导电柱的上表面且延伸到所述第一聚合树脂层的上表面，所述金属布线层对应所述导电柱的表面形成有凹槽；所述第二聚合树脂层位于所述金属布线层的侧壁及上表面；所述第二聚合树脂层内具有开口，所述开口暴露出所述金属布线层的凹槽；所述凸块下金属层位于所述金属布线层的凹槽内且延伸到所述第二聚合树脂层的上表面；所述焊球位于所述凸块下金属层的上表面，且所述焊球的上表面高于所述第二聚合树脂层的上表面；所述保护膜位于所述半导体芯片和所述环氧树脂层的下表面。

可选地，所述半导体芯片封装结构还包括金属种子层，位于所述半导体芯片和所述导电柱之间。

可选地，所述凸块下金属层包括第一金属层和第二金属层，所述第一金属层位于所述导电柱的上表面且延伸到所述第二聚合树脂层的上表面，所述第二金属层位于所述第一金属层的上表面；所述第一金属层包括铜和钛中的一种，所述第二金属层包括电镀铜。

可选地，所述保护膜的材质包括环氧树脂和聚酰亚胺中的一种或两种，所述保护膜的厚度为8～50μm。