專利名稱：孤島型再布線芯片封裝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種孤島型再布線芯片封裝方法。屬芯片封裝技術(shù)領(lǐng)域。
(二)
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)上，ic芯片與外部的電氣連接是用金屬引線以鍵合的方式把芯片 上的i / o連至封裝載體并經(jīng)封裝引腳來(lái)實(shí)現(xiàn)。隨著ic芯片特征尺寸的縮
小和集成規(guī)模的擴(kuò)大，1/o的間距不斷減小、數(shù)量不斷增多。當(dāng)i/o間
距縮小到70um以下時(shí)，引線鍵合技術(shù)就不再適用，必須尋求新的技術(shù)途 徑。圓片級(jí)封裝技術(shù)利用薄膜再分布工藝，使i/o可以分布在ic芯片的 整個(gè)表面上而不再僅僅局限于窄小的ic芯片的周邊區(qū)域，從而解決了高密 度、細(xì)間距i/0芯片的電氣連接問題。
圓片級(jí)封裝以bga技術(shù)為基礎(chǔ)，是一種經(jīng)過改進(jìn)和提高的csp，充 分體現(xiàn)了 bga、 csp的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。它具有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)①封裝加工效 率高，它以圓片形式的批量生產(chǎn)工藝進(jìn)行制造；②具有倒裝芯片封裝的優(yōu) 點(diǎn)，即輕、薄、短、?。虎蹐A片級(jí)封裝生產(chǎn)設(shè)施費(fèi)用低，可充分利用圓片 的制造設(shè)備，無(wú)須投資另建封裝生產(chǎn)線；④圓片級(jí)封裝的芯片設(shè)計(jì)和封裝 設(shè)計(jì)可以統(tǒng)一考慮、同時(shí)進(jìn)行，這將提高設(shè)計(jì)效率，減少設(shè)計(jì)費(fèi)用；⑤圓 片級(jí)封裝從芯片制造、封裝到產(chǎn)品發(fā)往用戶的整個(gè)過程中，中間環(huán)節(jié)大大減少，周期縮短很多，這必將導(dǎo)致成本的降低；⑥圓片級(jí)封裝的成本與每 個(gè)圓片上的芯片數(shù)量密切相關(guān)，圓片上的芯片數(shù)越多，圓片級(jí)封裝的成本 也越低。圓片級(jí)封裝是尺寸最小的低成本封裝。
薄膜再分布圓片級(jí)芯片尺寸封裝是圓片級(jí)封裝工藝之一。因?yàn)樗某?本較低，同時(shí)在滿足便攜式產(chǎn)品板級(jí)可靠性標(biāo)準(zhǔn)的要求方面的優(yōu)勢(shì)，其應(yīng) 用范圍越來(lái)越廣。
當(dāng)前最典型的薄膜再布線工藝是，采用PI或BCB作為再分布的介質(zhì) 層，Cu或Ni作為再分布連線金屬，采用濺射法淀積凸點(diǎn)底部金屬層(UBM)， 用植球或絲網(wǎng)印刷法淀積焊膏并回流，形成焊球凸點(diǎn)。
再布線工藝中，目前主要有兩種大的結(jié)構(gòu)， 一種是再布線金屬層既做 再布線用，同時(shí)又作為凸點(diǎn)底部金屬層用； 一種結(jié)構(gòu)是再布線金屬僅做再 布線用，凸點(diǎn)底部金屬層重新制作。目前的這兩種工藝的特點(diǎn)都是在整個(gè) 芯片表面完成薄膜的覆蓋，導(dǎo)致兩個(gè)讓業(yè)界困惑的問題 一是圓片表面應(yīng) 力，隨著芯片功能的增多，芯片尺寸也在不斷的增加，芯片表面應(yīng)力對(duì)于 芯片在使用中的可靠性影響加重，而薄膜介質(zhì)層的完全覆蓋，作用在芯片 表面的應(yīng)力無(wú)法釋放，降低了芯片在使用中的可靠性；另一方面，在圓片 級(jí)封裝工藝中，薄膜介質(zhì)上進(jìn)行金屬走線容易產(chǎn)生漏電流，特別是在細(xì)間 距走線的情況下。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述不足，提供一種可以大大降低芯片應(yīng)力和 圓片加工過程的漏電流風(fēng)險(xiǎn)，提高芯片在使用中的可靠性能的孤島型再布線芯片封裝方法。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的 一種孤島型再布線芯片封裝方法，所述 芯片包括芯片本體、芯片電極、芯片表面鈍化層、孤島應(yīng)力緩沖層、再布 線金屬層、再布線金屬表面保護(hù)層和應(yīng)力緩沖層上焊料凸點(diǎn)，所述芯片電 極設(shè)置在芯片本體上，芯片表面鈍化層復(fù)合在芯片本體表面以及芯片電極 外緣和表面外周邊，而芯片電極表面的中間部分露出芯片表面鈍化層，所 述孤島應(yīng)力緩沖層設(shè)置在芯片表面鈍化層上，所述再布線金屬層覆蓋在芯 片表面鈍化層表面、露出芯片表面鈍化層的芯片電極表面中間部分以及孤 島應(yīng)力緩沖層的表面，所述再布線金屬表面保護(hù)層覆蓋在再布線金屬層的 表面，且露出孤島應(yīng)力緩沖層頂部上方中間部分的凸點(diǎn)下金屬層，所述應(yīng) 力緩沖層上焊球凸點(diǎn)凸出設(shè)置在所述凸點(diǎn)下金屬層表面，所述封裝方法包 括以下工藝過程
1 )利用光刻或印刷的方式，在芯片表面鈍化層上完成孤島應(yīng)力緩沖層；
2) 通過濺射或電鍍包括化學(xué)鍍的方式，結(jié)合光刻掩模技術(shù)，完成由芯 片電極102到凸點(diǎn)下位置的再布線金屬層；
3) 對(duì)再布線金屬層用再布線金屬表面保護(hù)層進(jìn)行表面覆蓋或包含對(duì)芯 片表面整體覆蓋，露出孤島應(yīng)力緩沖層頂部上方中間部分的凸點(diǎn)下金屬層;
4) 在所述凸點(diǎn)下金屬層處進(jìn)行植球或印刷焊膏，并回流形成應(yīng)力緩沖 層上焊球凸點(diǎn)。
本發(fā)明有益效果是
通過再布線工藝，可以實(shí)現(xiàn)芯片電極位置與凸點(diǎn)結(jié)構(gòu)位置的靈活設(shè)計(jì)，再布線金屬既有轉(zhuǎn)移布線功能，又有凸點(diǎn)下金屬的功能，與焊球發(fā)生潤(rùn)濕 形成可靠連接。同時(shí)通過孤島應(yīng)力緩沖層的設(shè)計(jì)，大大降低了芯片應(yīng)力和 降低了圓片加工過程的漏電流風(fēng)險(xiǎn)，提高凸點(diǎn)結(jié)構(gòu)的可靠性能，再布線金 屬表面保護(hù)層對(duì)再布線線路的覆蓋減小了芯片電路免受使用環(huán)境的影響。 其中，再布線金屬層對(duì)孤島應(yīng)力緩沖層的覆蓋有三種情形完全覆蓋(如 圖2)、 一側(cè)側(cè)壁完全不覆蓋，其余部分完全覆蓋(走線除外，如圖3)、和 一側(cè)側(cè)壁部分覆蓋，其余部分完全覆蓋(走線除外，如圖4)。這三種結(jié)構(gòu)
可以滿足不同的加工工藝要求以及對(duì)芯片性能的需求，具有高度選擇靈活 性。同時(shí)，再布線金屬表面保護(hù)層可以通過厚度調(diào)節(jié)。
(四)


圖1為本發(fā)明孤島型再布線芯片封裝方法的俯視圖。
圖2為圖1的a-a剖示圖一。 圖3為圖1的a-a剖示圖二。 圖4為圖1的a-a剖示圖三。
圖中芯片本體101、芯片電極102、芯片表面鈍化層103、孤島應(yīng)力 緩沖層104、再布線金屬層105、凸點(diǎn)下再布線金屬層105A、再布線金屬 表面保護(hù)層106、應(yīng)力緩沖層上焊球凸點(diǎn)107。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明孤島型再布線芯片封裝方法，由所述芯片由芯片本體101、芯
片電極102、芯片表面鈍化層103、孤島應(yīng)力緩沖層104、再布線金屬層105、 再布線金屬表面保護(hù)層106和應(yīng)力緩沖層上焊料凸點(diǎn)107組成。所述芯片電極102設(shè)置在芯片本體101上，芯片表面鈍化層103復(fù)合 在芯片本體101表面以及芯片電極102外緣和表面外周邊，而芯片電極102 表面的中間部分露出芯片表面鈍化層103，孤島應(yīng)力緩沖層104設(shè)置在芯 片表面鈍化層103上，再布線金屬層105覆蓋在芯片表面鈍化層103、露 出芯片表面鈍化層103的芯片電極102表面中間部分以及孤島應(yīng)力緩沖層 104的表面，所述再布線金屬表面保護(hù)層106覆蓋在再布線金屬層105的 表面，露出孤島應(yīng)力緩沖層104頂部上方中間部分的凸點(diǎn)下金屬層105A， 應(yīng)力緩沖層上焊球凸點(diǎn)107凸出設(shè)置在所述凸點(diǎn)下金屬層105A表面。
其實(shí)現(xiàn)過程為
1) 利用光刻或印刷的方式，在芯片表面鈍化層103上完成孤島應(yīng)力緩 沖層104。
2) 通過濺射或電鍍包括化學(xué)鍍的方式，結(jié)合光刻掩模技術(shù)，完成由芯 片電極102到凸點(diǎn)下105A位置的再布線金屬層105。
3) 對(duì)再布線金屬層105用再布線金屬表面保護(hù)層106進(jìn)行表面覆蓋或 包含對(duì)芯片表面整體覆蓋，露出孤島應(yīng)力緩沖層104頂部上方中間部分的 凸點(diǎn)下金屬層105A。
4) 在所述凸點(diǎn)下金屬層105A處進(jìn)行植球或印刷焊膏，并回流形成應(yīng) 力緩沖層上焊球凸點(diǎn)107。
所述孤島應(yīng)力緩沖層104為高分子絕緣材料，如聚酰亞胺、環(huán)氧樹脂等。
所述再布線金屬層105為單層或多層金屬材料。所述孤島應(yīng)力緩沖層104全部被再布線金屬層105所覆蓋。 所述孤島應(yīng)力緩沖層104 —側(cè)側(cè)壁不被再布線金屬層105所覆蓋，其
余部分均被再布線金屬層105所覆蓋。
所述孤島應(yīng)力緩沖層104—側(cè)側(cè)壁部分不被再布線金屬層105所覆蓋，
其余部分均被再布線金屬層105所覆蓋。
權(quán)利要求
1、一種孤島型再布線芯片封裝方法，其特征在于所述芯片包括芯片本體(101)、芯片電極(102)、芯片表面鈍化層(103)、孤島應(yīng)力緩沖層(104)、再布線金屬層(105)、再布線金屬表面保護(hù)層(106)和應(yīng)力緩沖層上焊料凸點(diǎn)(107)，所述芯片電極(102)設(shè)置在芯片本體(101)上，芯片表面鈍化層(103)復(fù)合在芯片本體(101)表面以及芯片電極(102)外緣和表面外周邊，而芯片電極(102)表面的中間部分露出芯片表面鈍化層(103)，所述孤島應(yīng)力緩沖層(104)設(shè)置在芯片表面鈍化層(103)上，所述再布線金屬層(105)覆蓋在芯片表面鈍化層(103)表面、露出芯片表面鈍化層(103)的芯片電極(102)表面中間部分以及孤島應(yīng)力緩沖層(104)的表面，所述再布線金屬表面保護(hù)層(106)覆蓋在再布線金屬層(105)的表面，且露出孤島應(yīng)力緩沖層(104)頂部上方中間部分的凸點(diǎn)下金屬層(105A)，所述應(yīng)力緩沖層上焊球凸點(diǎn)(107)凸出設(shè)置在所述凸點(diǎn)下金屬層(105A)表面，所述封裝方法包括以下工藝過程1)利用光刻或印刷的方式，在芯片表面鈍化層上完成孤島應(yīng)力緩沖層；2)通過濺射或電鍍包括化學(xué)鍍的方式，結(jié)合光刻掩模技術(shù)，完成由芯片電極到凸點(diǎn)下位置的再布線金屬層；3)對(duì)再布線金屬層用再布線金屬表面保護(hù)層進(jìn)行表面覆蓋或包含對(duì)芯片表面整體覆蓋，露出孤島應(yīng)力緩沖層頂部上方中間部分的凸點(diǎn)下金屬層；4)在所述凸點(diǎn)下金屬層處進(jìn)行植球或印刷焊膏，并回流形成應(yīng)力緩沖層上焊球凸點(diǎn)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種孤島型再布線芯片封裝方法，其特征在 于所述孤島應(yīng)力緩沖層(104)全部被再布線金屬層(105)所覆蓋。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種孤島型再布線芯片封裝方法，其特征在 于所述孤島應(yīng)力緩沖層(104)—側(cè)側(cè)壁不被再布線金屬層(105)所覆蓋，其余 均被再布線金屬層(105)所覆蓋。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l、 2或3所述的一種孤島型再布線芯片封裝方法， 其特征在于所述孤島應(yīng)力緩沖層(104)—側(cè)側(cè)壁部分不被再布線金屬層(105) 所覆蓋，其余均被再布線金屬層(105)所覆蓋。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1、 2或3所述的一種孤島型再布線芯片封裝方法， 其特征在于所述孤島應(yīng)力緩沖層(104)為高分子絕緣材料。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種孤島型再布線芯片封裝方法，其特征在 于所述高分子絕緣材料為聚酰亞胺或環(huán)氧樹脂。
7、根據(jù)權(quán)利要求l、 2或3所述的一種孤島型再布線芯片封裝方法， 其特征在于所述再布線金屬層(105)為單層或多層金。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種孤島型再布線芯片封裝方法，屬芯片封裝技術(shù)領(lǐng)域。所述芯片包括芯片本體(101)、芯片電極(102)、芯片表面鈍化層(103)、孤島應(yīng)力緩沖層(104)、再布線金屬層(105)、再布線金屬表面保護(hù)層(106)和應(yīng)力緩沖層上焊料凸點(diǎn)(107)。所述方法包括以下工藝過程在芯片表面鈍化層上完成孤島應(yīng)力緩沖層；完成由芯片電極到凸點(diǎn)下位置的再布線金屬層；對(duì)再布線金屬層用再布線金屬表面保護(hù)層進(jìn)行表面覆蓋或包含對(duì)芯片表面整體覆蓋，露出孤島應(yīng)力緩沖層頂部上方中間部分的凸點(diǎn)下金屬層；在所述凸點(diǎn)下金屬層處進(jìn)行植球或印刷焊膏，并回流形成應(yīng)力緩沖層上焊球凸點(diǎn)。本發(fā)明方法可以降低芯片芯片應(yīng)力和圓片加過程的漏電流風(fēng)險(xiǎn)，提高芯片在使用中的可靠性能。
文檔編號(hào)H01L21/02GK101630645SQ200910027450
公開日2010年1月20日 申請(qǐng)日期2009年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月11日
發(fā)明者黎 張, 凱 曹, 賴志明, 棟 陳, 陳錦輝 申請(qǐng)人:江陰長(zhǎng)電先進(jìn)封裝有限公司