[发明专利]阶梯凸块封装结构及其制备方法

说明书

本发明提供了一种阶梯凸块封装结构及其制备方法，涉及半导体封装技术领域，该阶梯凸块封装结构通过在底接金属层上设置导电金属柱，在导电金属柱的顶端设置焊料承接柱，在焊料承接柱外包覆有焊球，其中焊料承接柱的两侧均呈阶梯状，提升了焊料承接柱与焊球之间的接触面积，从而提升了焊球的结构强度，避免焊球裂开的问题，提升焊接时的可靠性。且焊料承接柱的顶部宽度小于其底部宽度，使得焊料承接柱实现了上小下大的结构，使得焊接时焊料承接柱的顶部能够靠近焊盘的表面，而焊料承接柱的顶部宽度较小，在焊料承接柱与焊盘接触后，能够避免进一步挤压焊料，从而可以大幅减小锡球与焊盘之间的接触面积，避免了焊料大幅向外扩散而导致的桥接问题。

技术领域

本发明涉及半导体封装技术领域，具体而言，涉及一种阶梯凸块封装结构及其制备方法。

背景技术

随着半导体行业的快速发展，倒装封装结构广泛应用于半导体行业中，倒装芯片封装利用凸块进行芯片与基板之间的电性连接。凸块包括了铜柱、金属层（UBM：under bumpmetalization)、保护层（聚酰亚胺Polyimide）、锡帽（Sn Cap）。随着芯片密度越来越高，带有凸块的锡帽结构，成为倒装工艺主流，由于锡结构的强度较差，随着大体积焊料凸块的增加，在焊接时凸块的顶面与基板的焊盘接触，接触面积较大，对锡料的挤压程度较高，在电镀或者印刷方式中必然导致相邻的锡帽凸块结构焊接后存在桥接问题，以及现有锡帽焊接结构强度不够，容易导致裂开等问题，从而影响金属凸块可靠性，故提出一种高密度高可靠性金属凸块焊料结构改善传统结构中的这些问题。

发明内容

本发明的目的包括，例如，提供了一种阶梯凸块封装结构和阶梯凸块封装结构的制备方法，其能够提升锡帽焊接结构强度，避免裂开的问题，提升焊接的可靠性，同时可以大幅减小锡球与焊盘之间的接触面积，从而能够减缓桥接的问题。

本发明的实施例可以这样实现：

第一方面，本发明提供一种阶梯凸块封装结构，包括：

表面设置有导电焊盘的芯片基底；

设置在所述芯片基底上的保护层，所述保护层上设置有导电开口，所述导电开口与所述导电焊盘对应，并贯穿至所述导电焊盘的表面，以使所述导电焊盘外露于所述导电开口；

设置在所述导电焊盘上，并位于所述导电开口内的底接金属层；

设置在所述底接金属层上的导电金属柱；

设置在所述导电金属柱顶部的焊料承接柱；

设置在所述导电金属柱顶部，并包覆在所述焊料承接柱外的焊球；

其中，所述焊料承接柱的两侧均呈阶梯状，且所述焊料承接柱的顶部宽度小于所述焊料承接柱的底部宽度。

在可选的实施方式中，所述焊料承接柱的底部宽度小于所述导电金属柱的宽度，且所述焊料承接柱底部边缘与所述导电金属柱的顶部边缘间隔设置，以使所述焊球延伸至所述导电金属柱的顶部边缘和所述焊料承接柱的底部边缘之间。

在可选的实施方式中，所述焊料承接柱的表面设置有防扩金属层，所述防扩金属层设置在所述焊料承接柱和所述焊球之间，用于阻挡所述焊球与所述焊料承接柱之间的扩散原子。

在可选的实施方式中，所述焊料承接柱包括多个层叠设置的金属台阶层，多个所述金属台阶层的宽度由下至上依次减小，且多个所述金属台阶层的中心处在同一直线上。

在可选的实施方式中，所述焊料承接柱的熔点小于所述焊球的熔点，以使所述焊料承接柱和所述焊球在回流后熔融为一体。

在可选的实施方式中，所述焊料承接柱为多个，多个所述焊料承接柱并列设置在所述导电金属柱的顶部，每相邻两个所述焊料承接柱之间形成用于防止焊接偏移的限位沟槽。