[发明专利]一种半导体封装结构及其制造方法

说明书

本发明属于半导体封装技术领域，公开了一种半导体封装结构及其制造方法，所述半导体封装结构包括：设有芯片焊垫的半导体基板；形成于所述芯片焊垫上的高分子凸块层，且高分子凸块层内设有多个可暴露芯片焊垫的通孔；形成于所述高分子凸块层上的金属粘合层，且金属粘合层包括位于通孔内侧并连接到芯片焊垫上的多个柱状体、与多个柱状体连接并位于高分子凸块层顶部的平面部；与所述金属粘合层的平面部相连的焊接凸块；综上，在本发明中，基于高分子凸块层的设置，能有效缩小电极端子与金属粘合层之间的距离，实现微间距连接；由此，电信号的移动距离缩短、半导体封装的尺寸减小，有利于实现半导体芯片的高速化和小型化。

技术领域

本发明属于半导体封装技术领域，具体涉及一种半导体封装结构及其制造方法。

背景技术

一般说来，采用焊线(wire bonding)方式制作的半导体封装，由于印刷电路板的电极端子和半导体芯片的焊垫由导电性的线进行电连接，半导体封装尺寸比半导体芯片大，且焊线工艺耗费时间长，小型化大规模生产受限。目前，随着上述半导体芯片的高度集成化、高性能化和高速化，正尝试各种方法实现半导体封装小型化大规模生产。例如，通过在半导体芯片焊垫上形成的焊接材料或金属焊接凸块，直接在半导体芯片焊垫和印刷电路板电极端子之间进行电连接的半导体封装。

采用上述焊接材料凸块的半导体封装具有代表性的是倒装芯片球栅阵列(FCBGA)或晶圆级芯片尺寸/规模封装(WLCSP)方式；采用上述金属焊接凸块的半导体封装具有代表性的是玻璃载芯片/带载封装方式。

上述倒装芯片球栅阵列方式将与半导体芯片上的焊垫接触的焊接材料凸块和基板上的焊垫之间进行电连接，并进行底部填充，以保护上述焊接材料凸块免受外界环境或机械问题的影响。在上述半导体芯片所接触的基板背面附着焊球，与印刷电路板上的电极端子进行电连接。晶圆级芯片尺寸/规模封装，为了产品的轻薄短小，通过重新布线和金属焊接凸块，可实现与芯片尺寸相同的封装尺寸。

上述玻璃载芯片方式在半导体芯片的焊垫上形成金属焊接凸块，并将印刷电路板的电极端子和含有异方性导电粒子的聚合物作为媒介进行热压和固化，通过金属焊接凸块在半导体芯片焊垫和印刷电路板电极端子之间进行电连接。

图1和2所示为传统技术半导体封装结构剖面，根据图示，半导体封装结构包括：设有芯片焊垫10的半导体芯片20；在上述半导体芯片20表面形成并选择性地暴露上述芯片焊垫的保护膜30；形成于上述芯片焊垫10的上部，从该芯片焊垫10上部延伸到芯片焊垫10周围的保护膜30上部的金属粘合层50；在上述金属粘合层50的上部形成的金属焊接凸块60；与上述金属焊接凸块60表面接触的设有电极端子70的印刷电路板80。

如上所述，晶圆级芯片尺寸/规模封装在重新布线工艺后，形成金属焊接凸块60，然后将印刷电路板80的电极端子70和金属焊接凸块60对齐，通过加热进行电连接。

与传统的焊线方式所制造的半导体封装相比，这种方式能缩短电信号的移动距离，有利于高速化，同时也能够减小半导体封装的大小，有利于产品的小型化。另一方面，上述半导体芯片20可应用半导体工艺，因此可使芯片焊垫10之间和金属焊接凸块60之间的间距最小化。

但是，上述印刷电路板80无法应用半导体工艺，因此对减少布线和电极端子70之间的间距具有局限性。并且，为了芯片的多功能，随着相同面积下引脚数量的增加，相邻金属焊接凸块60之间的间距呈日益减小的趋势。

此外，由此金属焊接凸块60与电极端子70的热膨胀系数不同，使得金属焊接凸块60受到的应力会增加；同时，还会在金属焊接凸块60与金属粘合层50之间生成金属间化合物，使封装的结合可靠性降低。

发明内容

鉴于此，为解决现有技术中的不足，本发明的目的在于提供一种半导体封装结构及其制造方法。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种半导体封装结构，包括：