半導(dǎo)體器件的封裝方法和裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了在封裝器件的再分布層（RDL）處減小應(yīng)力集中的方法和裝置。封裝器件可以包括位于鈍化層上方的晶種層，以覆蓋鈍化層的開口，且覆蓋接觸焊盤并與接觸焊盤接觸。在鈍化層上方形成RDL，RDL位于晶種層上方且與晶種層接觸，以覆蓋鈍化層的開口，且通過晶種層電連接至接觸焊盤。RDL具有包含非直角的平滑表面的端部。RDL的端部表面可以具有鈍角或曲面。
【專利說明】半導(dǎo)體器件的封裝方法和裝置
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)要求于2013年3月13日提交的標(biāo)題為“Methods and Apparatus ofPackaging Semiconductor Devices”的美國臨時(shí)專利申請(qǐng)第61/779，663號(hào)的優(yōu)先權(quán),其全部?jī)?nèi)容結(jié)合于此作為參考。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體領(lǐng)域，更具體地，涉及半導(dǎo)體器件的封裝方法和裝置。

【背景技術(shù)】
[0004]半導(dǎo)體器件用于各種應(yīng)用，諸如個(gè)人計(jì)算機(jī)、移動(dòng)電話、數(shù)碼相機(jī)和其他電子設(shè)備。半導(dǎo)體器件可以分成由器件(諸如集成電路(IC)管芯、封裝件、印刷電路板(PCB)和系統(tǒng))所組成的簡(jiǎn)單的分級(jí)結(jié)構(gòu)。封裝件是介于IC管芯和PCB之間的接口。IC管芯由諸如硅的半導(dǎo)體材料制成。然后，將管芯組裝成封裝件。然后，將封裝管芯直接附接至PCB或另一襯底，從而被定義為第二級(jí)封裝。
[0005]通過最小部件尺寸的不斷減小允許更多的組件集成到給定區(qū)內(nèi)，半導(dǎo)體工業(yè)不斷改善各種電部件(諸如晶體管、二極管、電阻器、電容器等)的集成密度。與過去的封裝件相比，這些較小的電部件也需要利用較少面積的較小的封裝件。用于半導(dǎo)體器件的一些較小類型的封裝件包括方平包裝件(QFP)、針柵陣列(PGA)、球柵陣列(BGA)、倒裝芯片(FC)、三維集成電路(3DIC)、晶圓級(jí)封裝件(WLP)、晶圓級(jí)芯片尺寸封裝件(WLCSP)以及疊層封裝(PoP)器件。
[0006]在典型制造工藝中，可以在襯底內(nèi)制造有源器件和無源器件，且通過諸如形成在金屬化層和介電層上的金屬接觸件的互聯(lián)結(jié)構(gòu)來連接有源器件和無源器件。在金屬化層上方形成接觸焊盤以制造到封裝件的連接。通常，可以將再分布層(RDL)或鈍化后互連件(PPI)用于連接接觸焊盤的布線，然后，形成連接至RDL的UBM焊盤，以及在UBM焊盤上形成焊球以建立芯片(諸如輸入/輸出焊盤)的接觸焊盤和封裝件的襯底或弓I線框之間的電接觸件。
[0007]發(fā)現(xiàn)通過典型制造工藝所生產(chǎn)的封裝結(jié)構(gòu)具有由RDL處的應(yīng)力集中所導(dǎo)致的鈍化層分層的問題。需要減小RDL處的應(yīng)力集中的方法和裝置以解決封裝件的鈍化層分層問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種封裝器件，包括:接觸焊盤，位于襯底的表面上；介電層，位于襯底的表面上方，具有露出接觸焊盤的開口 ；以及導(dǎo)電層，位于介電層上方，覆蓋介電層的開口，且電連接至接觸焊盤，其中，導(dǎo)電層包括晶種層且具有包含頂面和側(cè)壁的端部，側(cè)壁以非直角遠(yuǎn)離襯底進(jìn)行延伸，并且側(cè)壁與頂面以非直角交叉。
[0009]其中，導(dǎo)電層的端部的頂面具有鈍角或曲面。
[0010]其中，導(dǎo)電層的端部為階梯形，且導(dǎo)電層的端部的頂面具有鈍角或曲面。
[0011]其中，導(dǎo)電層是基本共形層，導(dǎo)電層位于介電層上方的部分的厚度基本上等于導(dǎo)電層位于介電層的開口內(nèi)的厚度。
[0012]其中，導(dǎo)電層包括選自基本由T1、Al、N1、釩化鎳(NiV)、Cu、Cu合金和它們的組合所組成的組的導(dǎo)電材料。
[0013]其中，介電層的厚度大于約5 μ m。
[0014]其中，導(dǎo)電層的端部的頂面的鈍角介于約91°至約120°的范圍內(nèi)。
[0015]該器件進(jìn)一步包括:第二絕緣層，位于導(dǎo)電層上方，第二絕緣層具有露出導(dǎo)電層的開口 ；以及凸塊下金屬化(UBM)焊盤，形成在第二絕緣層的開口內(nèi)且與導(dǎo)電層接觸。
[0016]此外，還提供了一種用于形成封裝器件的方法，包括:提供襯底，在襯底的表面上具有接觸焊盤；在襯底的表面上形成介電層，介電層具有露出接觸焊盤的開口 ；在介電層上方形成晶種層，以覆蓋介電層的開口，覆蓋接觸焊盤且與接觸焊盤接觸；在晶種層上方形成光刻膠層，光刻膠層具有包括光敏化合物(PAC)的光刻膠材料；在晶種層上方形成覆蓋晶種層的兩端的光刻膠圖案；在未被位于晶種層上方且與晶種層接觸的光刻膠圖案覆蓋的區(qū)域中形成導(dǎo)電層，以覆蓋介電層的開口，并通過晶種層電連接至接觸焊盤，其中，導(dǎo)電層具有緊鄰光刻膠圖案的端部，并且導(dǎo)電層的端部具有非直角的平滑頂面；以及去除光刻膠圖案。
[0017]其中:在晶種層上方形成光刻膠圖案的步驟包括形成具有包含銳角的表面的光刻膠圖案；以及在未被光刻膠圖案覆蓋的區(qū)域中形成導(dǎo)電層的步驟包括緊鄰光刻膠圖案形成具有端部的導(dǎo)電層，導(dǎo)電層的端部具有包含鈍角的頂面。
[0018]其中:在晶種層上方形成光刻膠圖案的步驟包括:在晶種層上方形成第一光刻膠圖案；在晶種層上方形成第二光刻膠圖案，且第二光刻膠圖案被第一光刻膠圖案環(huán)繞，其中，第二光刻膠圖案的表面低于第一光刻膠圖案的表面；形成連接至第一光刻膠圖案并位于第二光刻膠圖案上方的第三光刻膠圖案；以及去除第二光刻膠圖案，同時(shí)保持第一光刻膠圖案及第三光刻膠圖案完整；并且在未被光刻膠圖案覆蓋的區(qū)域中形成導(dǎo)電層的步驟包括:形成導(dǎo)電層的第一部分，以填充未被位于晶種層上方且與晶種層接觸的第一光刻膠圖案覆蓋的區(qū)域，覆蓋介電層的開口，且通過晶種層電連接至接觸焊盤；以及在導(dǎo)電層的第一部分上方形成導(dǎo)電層的第二部分，以填充未被第三光刻膠圖案覆蓋的區(qū)域，導(dǎo)電層的第二部分具有緊鄰第三光刻膠圖案的端部，且端部具有包含非直角的平滑頂面。
[0019]該方法進(jìn)一步包括:在介電層和晶種層之間形成第一絕緣層。
[0020]該方法進(jìn)一步包括:在去除光刻膠圖案的步驟之后，在導(dǎo)電層上方形成第二絕緣層；形成第二絕緣層的開口，以露出導(dǎo)電層；以及形成位于第二絕緣層的開口內(nèi)且與導(dǎo)電層接觸的凸塊下金屬化(UBM)焊盤。
[0021]其中，在介電層上方形成晶種層的步驟包括:使用選自基本包括Cu、T1、TiN, Ta、TaN, Cr、CrN、W、WN、和它們的組合所組成的組中的導(dǎo)電材料來形成晶種層。
[0022]其中，形成導(dǎo)電層的步驟包括:使用選自基本包括T1、Al、N1、釩化鎳(NiV)、Cu、Cu合金和它們的組合所組成的組中的導(dǎo)電材料來形成導(dǎo)電層。
[0023]此外，還提供了一種封裝器件，包括:接觸焊盤，位于襯底的表面上；介電層，位于襯底的表面上方，具有露出接觸焊盤的第一開口 ；第一絕緣層，位于介電層上方且與介電層接觸，填充第一開口的部分且具有第二開口以露出接觸焊盤；以及導(dǎo)電層，位于第一絕緣層上方，且電連接至第二開口內(nèi)的接觸焊盤，導(dǎo)電層包括晶種層且具有包含頂面和側(cè)壁的第一端部，頂面和側(cè)壁之間的角度大于90度，并且側(cè)壁以非90度的角度遠(yuǎn)離襯底進(jìn)行延伸。
[0024]其中，導(dǎo)電層具有包含曲面頂面的第二端部。
[0025]該器件進(jìn)一步包括:第二絕緣層，位于導(dǎo)電層上方，其中，第二絕緣層具有露出導(dǎo)電層的開口 ；以及凸塊下金屬化(UBM)焊盤，形成在第二絕緣層的開口內(nèi)且與導(dǎo)電層接觸。
[0026]其中，導(dǎo)電層的第一端部包括位于介電層上方的第一部分、位于第一部分上方的第二部分，且導(dǎo)電層的端部的第二部分的頂面具有鈍角或曲面。
[0027]其中，導(dǎo)電層為基本共形層，導(dǎo)電層位于第一絕緣層上方的部分的厚度基本上等于導(dǎo)電層位于第二開口內(nèi)的厚度。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]為了更全面地理解本發(fā)明及其優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)將結(jié)合附圖所進(jìn)行的以下描述作為參考，其中:
[0029]圖1 (a)至圖1 (d)示出了根據(jù)一些實(shí)施例的半導(dǎo)體封裝器件的截面圖；
[0030]圖2 (a)至圖2 (e)示出了根據(jù)一些實(shí)施例形成半導(dǎo)體封裝器件的工藝的截面圖；以及
[0031]圖3 (a)至圖3 (h)示出了根據(jù)一些實(shí)施例形成半導(dǎo)體封裝器件的另一個(gè)工藝的截面圖。
[0032]除非另有說明，否則不同附圖中的相應(yīng)數(shù)字和標(biāo)號(hào)通常表示相應(yīng)的部件。繪制附圖以清晰地優(yōu)選實(shí)施例的相關(guān)方面，并且不必按比例繪制。

【具體實(shí)施方式】
[0033]下面，詳細(xì)討論本發(fā)明的實(shí)施例的制造和使用。然而，應(yīng)該理解，本發(fā)明的實(shí)施例提供了許多可以在各種具體環(huán)境中實(shí)現(xiàn)的可應(yīng)用的概念。所討論的具體實(shí)施例僅僅示出了制造和使用本發(fā)明的具體方式，而不用于限制本發(fā)明的范圍
[0034]本發(fā)明公開了用于減小封裝器件的再分布層(RDL)處的應(yīng)力集中以及減小封裝件的鈍化層分層的方法和裝置。封裝器件可以包括位于鈍化層上方的晶種層，以覆蓋鈍化層的開口，并且覆蓋接觸焊盤并與接觸焊盤接觸。RDL形成在鈍化層上方以及晶種層上方并與晶種層接觸，以覆蓋鈍化層的開口，且通過晶種層電連接至接觸焊盤。RDL的端部為非直角的平滑表面。RDL端部的表面可以具有鈍角或曲面。與在RDL的端部具有直角的傳統(tǒng)表面相比，RDL的端部的這類平滑表面可以減小RDL處的應(yīng)力集中。另一方面，改進(jìn)了封裝器件的可靠性。
[0035]應(yīng)該理解，當(dāng)元件或?qū)颖环Q為位于另一元件或?qū)印吧稀?、“連接至”或“耦合至”另一元件或?qū)訒r(shí)，其可以直接位于另一元件或?qū)由?、或直接連接至或耦合至另一元件或?qū)?，或者可以具有中間元件或?qū)?。作為比較，當(dāng)元件被稱為“直接位于另一元件或?qū)由稀?、“直接連接至”或“直接耦合至”另一元件或?qū)訒r(shí)，則沒有中間元件或?qū)印?br> [0036]應(yīng)該理解，盡管術(shù)語第一、第二、第三等本文中可以用于描述各種元件、部件、區(qū)域、層和/或部分，但這些元件、部件、區(qū)域、層和/或部分不應(yīng)該通過這類術(shù)語進(jìn)行限定。這些術(shù)語僅用于區(qū)分一種元件、部件、區(qū)域、層或部分與另一種區(qū)域、層、或部分。因此，在不背離本發(fā)明概念的教導(dǎo)的情況下，以下所述的第一元件、部件、區(qū)域、層或部分可以被稱為第二元件、部件、區(qū)域、層或部分。
[0037]為了便于描述，諸如“在…下方”、“在…之下”、“下部”、“在…上方”、“上部”等空間相對(duì)位置術(shù)語在本文中可以用于描述如圖所示的一個(gè)元件或部件與另一個(gè)(或另一些)元件或部件的關(guān)系。應(yīng)該理解，除了圖中描述的方位外，這些空間相對(duì)位置術(shù)語旨在包括器件在使用或操作中的不同方位。例如，如果翻轉(zhuǎn)附圖中的器件，描述為在其他元件或部件“之下”或“下方”的元件將定向?yàn)樵谄渌虿考摹吧戏健?。因此，示例性術(shù)語“在…上方”或“在…之下”可以包括在上方和在下方兩種方位。器件可以以其他方式進(jìn)行定向(旋轉(zhuǎn)90度或在其他方位上)，并相應(yīng)地解釋本文中用于空間相對(duì)位置的描述符。
[0038]本文中所使用的術(shù)語僅用于描述具體的示例性實(shí)施例且不用于限制本發(fā)明的概念。除非上下文中另有清楚的描述，否則本文中使用的單數(shù)形式“一(a)”、“一個(gè)(an)”和“這個(gè)(the)”也用來包括復(fù)數(shù)形式。應(yīng)該進(jìn)一步理解，術(shù)語“包括”和/或“包括著”(當(dāng)在這類說明書中使用時(shí))，指定存在規(guī)定的部件、整數(shù)、步驟、操作、元件和/或部件，但不排除現(xiàn)有的或額外的一個(gè)或多個(gè)其他部件、整數(shù)、步驟、操作、元件、部件和/或它們的組。
[0039]在整個(gè)說明書中引用“一個(gè)實(shí)施例”或“某個(gè)實(shí)施例”意為至少一個(gè)實(shí)施例中包括關(guān)于所述實(shí)施例而描述的特定部件、結(jié)構(gòu)或特征。因此在整個(gè)本說明書中的多個(gè)位置出現(xiàn)的短語“在一個(gè)實(shí)施中”或“在某個(gè)實(shí)施例中”不一定都指同一個(gè)實(shí)施例。而且，在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中特定部件、結(jié)構(gòu)或特征可以以任何合適的方式進(jìn)行組合。應(yīng)該理解，以下附圖沒有按比例繪制；而這些附圖僅用于說明。
[0040]圖1 (a)至圖1 (d)示出了封裝器件100的截面圖。封裝器件100包括襯底101、位于襯底101內(nèi)的有源器件102以及位于襯底101上的接觸焊盤105，這些器件是包含在封裝件100內(nèi)的集成電路(IC)的一部分。鈍化層103覆蓋襯底101，具有露出接觸焊盤105的開口。第一絕緣層107形成在鈍化層103上方且具有露出接觸焊盤105的開口。晶種層109形成在第一絕緣層107上方且與第一絕緣層107接觸，以覆蓋第一絕緣層107的開口且與接觸焊盤105接觸。鈍化后互連(PPI)線111 (可以稱為再分布層(RDL) 111)形成在晶種層109上方且與晶種層109接觸，鈍化后互連(PPI)線111跟隨晶種層109的輪廓且覆蓋接觸焊盤105。在第一絕緣層107上形成另一個(gè)絕緣層113，以覆蓋RDLlll和晶種層109。絕緣層113在伴隨可選的凸塊下金屬化(UBM)焊盤115設(shè)置諸如焊球(未獨(dú)立示出)的外部連接件的位置處具有開口。下文將更詳細(xì)地描述每個(gè)部件。
[0041]如圖1 (a)至圖1 (d)所示，器件100可以形成在由硅或其他塊狀半導(dǎo)體材料制造的襯底101上。器件100可以是包含未示出的額外的半導(dǎo)體IC的基本半導(dǎo)體晶圓的一部分。器件100可以包含有源器件和無源器件，諸如根據(jù)電路的電設(shè)計(jì)的有源器件102、導(dǎo)電層和介電層。器件100僅用于通過RDLlll示出一個(gè)接觸焊盤105。器件100可以根據(jù)其功能設(shè)計(jì)包括通過RDL的網(wǎng)絡(luò)所連接的多個(gè)接觸焊盤。根據(jù)半導(dǎo)體器件的功能，電信號(hào)通過RDL的網(wǎng)絡(luò)從器件100傳送至UBM上的一個(gè)或多個(gè)焊料凸塊。
[0042]襯底101可以包括絕緣體上硅襯底(SOI)的有源層、或塊狀硅(摻雜的或非摻雜的)。通常，SOI襯底包括諸如硅、鍺、硅鍺、SO1、絕緣體上硅鍺(SG0I)、或它們的組合的半導(dǎo)體材料層。其他可以使用的襯底包括多層襯底、梯度沉底或混合定向襯底。襯底101可以包括諸如晶體管的有源器件102、淺溝槽隔離(STI)區(qū)域和其他無源器件。
[0043]使用圖案化和沉積工藝，導(dǎo)電層被形成為接觸焊盤105。器件100可以具有其表面上的多個(gè)接觸焊盤105。接觸焊盤105可以由鋁(Al)、銅(Cu)、錫(Sn)、鎳(Ni)、金(Au)、銀(Ag)或其他導(dǎo)電材料制成。接觸焊盤105的沉積使用電解電鍍或無電鍍工藝。接觸焊盤105的尺寸、形狀、和位置僅用于示出的目的且不用于進(jìn)行限定。器件100的多個(gè)接觸焊盤(未示出)可以為相同的尺寸或不同的尺寸。
[0044]可以在襯底101的表面上方以及接觸焊盤105的頂部上形成用于結(jié)構(gòu)支撐和物理隔離的鈍化層103 (可以是介電層)。鈍化層103可以由氮化硅(SiN)、二氧化硅(S12)、氮氧化硅(S1N)、聚酰亞胺(PI)、苯并環(huán)丁烯(BCB)、聚苯并惡唑(PBO)或其他絕緣材料制成?？梢酝ㄟ^使用掩模限定的光刻膠蝕刻工藝去除鈍化層103的一部分，來制造鈍化層103的開口，從而露出接觸焊盤105的部分，而與此同時(shí)仍覆蓋接觸焊盤105的其他部分。鈍化層103的厚度可以在大于約5 μ m的范圍內(nèi)，諸如介于約5 μ m至20 μ m的范圍內(nèi)。制造的開口的尺寸、形狀和位置僅用于說明性的目的且不用于進(jìn)行限定。
[0045]第一絕緣層107可以形成在鈍化層103上方，其跟隨鈍化層103的輪廓，填充接觸焊盤105上方的鈍化層103的部分開口。第一絕緣層107可以不完全填充接觸焊盤105上方的鈍化層103的開口，相反可以對(duì)該第一絕緣層進(jìn)行圖案化以形成露出接觸焊盤105的一部分的開口，而與此同時(shí)仍覆蓋接觸焊盤105的剩余部分。第一絕緣層107的圖案化可以包括光刻技術(shù)。第一絕緣層107可以由諸如環(huán)氧樹脂、聚酰亞胺、苯并環(huán)丁烯(BCB)、聚苯并惡唑(PBO)等的聚合物形成，但也可以使用其他相對(duì)較軟的材料(通常是有機(jī)的)介電材料。形成方法包括旋涂或其他常用的方法。例如，第一絕緣層107的厚度可以介于約5μπι和約30μπι之間。在整個(gè)說明書中所引用的尺寸僅僅是實(shí)例，且將隨著集成電路的縮小而改變。
[0046]晶種層109形成在第一絕緣層107上方且與第一絕緣層107接觸，以覆蓋第一絕緣層107的開口且與接觸焊盤105接觸。使用物理汽相沉積(PVD)工藝或化學(xué)汽相沉積(CVD)工藝，晶種層109可以由諸如Cu、T1、TiN、Ta、TaN、Cr、CrN、W、WN的導(dǎo)電材料或一些其他導(dǎo)電材料。晶種層109的厚度可以介于約10埃(A)至700A的范圍內(nèi)且優(yōu)選的厚度介于約50至300 A的范圍內(nèi)。晶種層109基本為共形層，其中晶種層109位于第一絕緣層107上或鈍化層103上的部分的厚度基本上等于晶種層109位于第一絕緣層107或鈍化層103的開口的側(cè)壁上的垂直部分的厚度，并且也基本等于晶種層109位于第一絕緣層107的開口內(nèi)的厚度(用于覆蓋接觸焊盤)。
[0047]RDLlll形成在晶種層109上方且與晶種層109接觸，RDLlll跟隨晶種層109的輪廓，且覆蓋接觸焊盤105。RDLlll可以由諸如T1、Al、N1、鎳釩(NiV)、Cu、或Cu合金制造。形成方法包括電解電鍍、非電鍍、濺射、CVD方法、PVD方法等。RDLlll可以由單層制成、或由使用諸如T1、TiW或Cr的粘合層的多層制成。RDLl 11可以基本為共形層，其中RDLl 11位于第一絕緣層107上方的晶種層109上的部分的厚度基本等于RDLlll位于第一絕緣層107的開口的側(cè)壁上的垂直部分的厚度，并且也基本等于RDLlll位于第一絕緣層107的開口內(nèi)的厚度，以覆蓋接觸焊盤105?？蛇x地，RDL可以具有平坦表面并因此不是共形層。RDLlll的高度可以介于例如約2μπι至約10μ m之間，或介于0.5 KA至3 KA的范圍內(nèi)。示出的RDLl 11的高度僅用于說明性的目的而不用于進(jìn)行限定。
[0048]第一絕緣層107上方的晶種層109和RDLlll可以具有窄、寬或楔形(當(dāng)通過橫截面觀察時(shí))，并且可以具有基本恒定的寬度和長(zhǎng)度。
[0049]如圖1 (a)至圖1 (d)所示，RDLlll位于晶種層109上方。RDLlll的端部209和211具有非直角的平滑頂面。如圖1 (a)至圖1 (d)所示，RDLlll的端部209和211的平滑頂面可以具有多種形式。除圖1 (a)至圖1 (d)所示的形式外，還可以有多種其他方式來形成具有非直角的平滑頂面的RDLlll的端部，所有方式上述方式均包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
[0050]例如，如圖1 (a)所示，端部209的頂面具有鈍角201以代替通常具有的直角。在RDLlll的另一端部211的頂面處形成相似的鈍角203。角201和203可以是相似的角度或不同的角度，且可以在不同的實(shí)施例中具有角度范圍。例如，在一些實(shí)施例中，鈍角201和鈍角203可以介于約91°和約95°的范圍內(nèi)，而在其他實(shí)施例中，鈍角201和鈍角203可以介于約96°至約100°的范圍內(nèi)，或可以介于約101°至約105°的范圍內(nèi)，甚至可以介于約106°至約120°的范圍內(nèi)。
[0051]可選地，在如圖1 (b)所示的另一個(gè)實(shí)施例中，RDLlll的端部209和211可以具有分別包含曲面201和203的平滑角部。圖1 (a)和圖1 (b)所示的兩個(gè)實(shí)施例都是具有非直角的平滑頂面的RDLlll的端部的實(shí)例。
[0052]仍可選地，如圖1 (C)所示，RDLlll可以包括位于端部的兩部分，即，在一端位于晶種層109上方的RDLlll的末端部分209和末端部分1113。末端部分1113位于晶種層109的上方且與晶種層109接觸，而末端部分1113的邊緣與晶種層109的邊緣基本對(duì)齊。末端部分209位于末端部分1113的上方,且窄于末端部分1113,使得末端部分1113的表面的一部分未被末端部分209覆蓋。末端部分1113可以具有平滑的頂面或包含直角的標(biāo)準(zhǔn)矩形表面。末端部分209可以具有非直角的平滑頂面。例如，末端部分209可以具有包括如圖1 (c)所示的鈍角201的頂面,或具有包括如圖1 (d)所示的曲面201的頂面。
[0053]相似地，如圖1 (C)所示，RDLlll的另一端部包括兩部分，即，RDLlll位于晶種層109的末端207上方的末端部分211和末端部分1115。末端部分1115位于晶種層109上方且與晶種層109接觸，而末端部分1115的邊緣與晶種層109的邊緣基本對(duì)齊。末端部分211位于末端部分1115上方,且可以窄于末端部分1115,使得末端部分1115的表面的一部分未被末端部分211覆蓋。兩部分211共同形成RDLlll的端部的階梯式外形。末端部分1115可以具有平滑的頂面或包含直角的標(biāo)準(zhǔn)矩形表面。末端部分211可以具有非直角的平滑頂面。例如，如圖1 (c)所示和如圖1 (d)所示，末端部分211可以具有包含鈍角203的頂面。一個(gè)末端部分211的平滑外形可以與另一個(gè)末端部分209的平滑外形相獨(dú)立。例如，如圖1 (d)所示，末端部分211具有包含鈍角203的頂面，而末端部分209具有曲面。
[0054]如圖1 (a)至圖1 (d)所示的封裝器件100的實(shí)施例具有包含端部的RDL111，RDLlll的端部具有非直角的平滑頂面。與RDLlll的端部處包含直角的傳統(tǒng)頂面相比，這種RDLlll的端部的平滑頂面具有一些優(yōu)勢(shì)特征，使得可以減小RDLlll處的應(yīng)力集中。另一方面，提高了封裝器件100的可靠性。
[0055]如圖1 (a)至圖1 (d)所示，在第一絕緣層107上形成另一絕緣層113，以覆蓋RDLlll和晶種層109。絕緣層113具有可以使用光刻技術(shù)制造的開口。絕緣層113可以由諸如環(huán)氧樹脂、聚酰亞胺、苯并環(huán)丁烯(BCB)、聚苯并惡唑(PBO)等的聚合物形成，但是也可以使用其他相對(duì)較軟的材料(通常是有機(jī)的)介電材料。形成方法包括旋涂或其他常用方法。絕緣層113的厚度可以介于例如約5 μ m和約30 μ m之間。
[0056]絕緣層113具有設(shè)置凸塊下金屬化(UBM)焊盤115的開口。焊球(未示出)可以放置在UBM焊盤115上。可以形成與RDLlll電接觸的UBM焊盤115。UBM焊盤115可以包括諸如鈦層或鎳層的導(dǎo)電材料層。UBM焊盤115可以包括多個(gè)子層(未示出)。由諸如鈦(Ti)、氧化鈦(T1x)、鉭(Ta)、氮化鉭(TaN)、鎳(Ni)或銅(Cu)的材料制成的任何多層適合于UBM焊盤115的形成?？梢杂糜赨BM焊盤115的任何合適的材料或材料層均完全包括在本實(shí)施例的范圍內(nèi)?？梢愿鶕?jù)期望的材料使用諸如濺射、蒸發(fā)的工藝或CVD工藝的創(chuàng)建UBM焊盤
115。可以形成UBM焊盤115的厚度介于約0.01 μ m到約10 μ m之間，諸如約5 μ m?？蛇x地，在一些實(shí)施例中，可以不需要UBM焊盤115。
[0057]此外，導(dǎo)電焊接材料(未示出)可以沉積在UBM焊盤115上方。焊接材料可以是任何金屬或?qū)щ姴牧?，諸如Sn、鉛(Pb)、N1、Au、Ag、Cu、輝鉍礦(Bi)和它們的合金、或其他導(dǎo)電材料的混合物。在一些實(shí)施例中，焊球可以安裝在UBM焊盤115上。
[0058]可以通過圖2 (a)至圖2 (e)的截面圖所示的工藝來制造圖1 (a)所示的實(shí)施例。可以通過相似的工藝來制造(未示出)其他實(shí)施例。
[0059]如圖2 (a)所示，提供了襯底101，具有位于襯底101內(nèi)的有源器件102且位于襯底101的表面上的接觸焊盤105。在襯底101的表面上形成具有露出接觸焊盤105的開口的鈍化層103。第一絕緣層107形成在鈍化層103上方且具有露出接觸焊盤105的開口。晶種層109形成在第一絕緣層107上方且與第一絕緣層107接觸，以覆蓋第一絕緣層107的開口且與接觸焊盤105接觸。晶種層109可以由導(dǎo)電材料形成，該導(dǎo)電材料選自基本上由Cu、Al、T1、TiN、Ta、TaN、Cr、CrN、W、WN以及它們的組合所組成的組。此外，通過在晶種層109上方沉積光刻膠材料,在晶種層109上方形成光刻膠層301。
[0060]光刻膠層301是被設(shè)計(jì)為當(dāng)暴露于光時(shí)改變性質(zhì)的聚合物涂層。然后，可以選擇性地去除涂層的露出區(qū)域或未露出區(qū)域以暴露下方的表面。如圖2 (b)所示，可以去除光刻膠層301的部分以在晶種層109上方形成光刻膠圖案301。光刻膠層301的材料可以包括一些光敏化合物(PAC)。PAC是特殊種類的聚合物。PAC的作用是抑制光刻膠材料在顯影劑中的溶解。PAC通常是不溶解于典型顯影劑的二氮醌。當(dāng)光刻膠層301暴露于光時(shí)，主要通過光刻膠層301的PAC組分來吸收入射到光刻膠層301上的光，PAC組分的二氮醌分子發(fā)生化學(xué)變化。光刻膠的未露出區(qū)域基本上不受顯影劑的影響?？梢酝ㄟ^光刻膠均勻地分配PAC，或可以控制PAC以在光刻膠上建立傾斜的邊緣。光刻膠圖案301可以覆蓋晶種層109的兩端，以保持晶種層109的剩余部分未被覆蓋。光刻膠圖案301可以包括具有如圖2(b)所示的銳角401的表面?？梢酝ㄟ^改變PR (光刻膠)301的表面上方的光強(qiáng)度來形成銳角401。例如，接近于銳角401的角部的點(diǎn)403上方光的強(qiáng)度可以高于接近于銳角401的底部的點(diǎn)405上方光的強(qiáng)度。與點(diǎn)405上方的較低強(qiáng)度的光相比，點(diǎn)403上方的較高強(qiáng)度的光可以去除點(diǎn)403下方與PAC混合的更多PR材料。因此，形成銳角401。也可以通過改變和設(shè)計(jì)沿曲面的不同點(diǎn)處的光強(qiáng)度而形成諸如曲面形狀的其他形狀。
[0061]如圖2 (C)所示，導(dǎo)電材料可以在未被光刻膠圖案301覆蓋的區(qū)域中沉積在晶種層109上方且與晶種層109接觸，以形成RDLlll。RDLlll覆蓋鈍化層的開口，且通過晶種層109電連接至接觸焊盤105。RDLlll可以由導(dǎo)電材料形成，該導(dǎo)電材料選自基本由T1、Al、咐、|凡化鎳(附\0、Cu、Cu合金、和它們的組合所組成的組。
[0062]如圖2 Cd)所示，可以去除光刻膠圖案301。RDLlll具有緊鄰光刻膠圖案301的端部209和端部211。由于光刻膠圖案具有銳角401，所以端部209及端部211具有分別包含鈍角201及鈍角203的頂面。然而，可以類似地形成非直角的平滑頂面的任何其他形式(未在圖2 (a)至圖2 (e)中示出)。
[0063]如圖2 (e)所示，在去除光刻膠圖案301之后，可以在RDLlll上方形成第二絕緣層113。可以在第二絕緣層113內(nèi)形成開口以露出RDL111。此外，UBM焊盤115可以形成在第二絕緣層113的開口內(nèi)且與RDLlll接觸。
[0064]在另一實(shí)例中，可以通過圖3 (a)至圖3 (h)的截面圖所示的工藝來制造圖1 (C)所示的實(shí)施例。可以通過相似的工藝(未示出)制造其他實(shí)施例。
[0065]如圖3 (a)所示，提供了襯底101，其中具有位于襯底101內(nèi)的有源器件102和位于襯底101的表面上的接觸焊盤105。在襯底101的表面上形成具有露出接觸焊盤105的開口的鈍化層103。第一絕緣層107形成在鈍化層103上方且具有露出接觸焊盤105的開口。晶種層109形成在第一絕緣層107上方且與第一絕緣層107接觸，以覆蓋第一絕緣層107的開口且與接觸焊盤105接觸。此外，通過在晶種層109上方沉積光刻膠材料，可以在晶種層109上方形成光刻膠層301。
[0066]如圖3 (b)所示，可以去除光刻膠層301的部分以在晶種層109上方形成第一光刻膠圖案301。剩余的第一光刻膠圖案301可以覆蓋晶種層109的兩端，以保持晶種層109的剩余部分未被覆蓋。第一光刻膠圖案301可以包括如圖3 (b)所示的具有直角的表面?？蛇x地，第一光刻膠圖案301可以包括非直角的平滑表面。
[0067]如圖3 (C)所示，第二光刻膠圖案303可以形成在未被第一光刻膠圖案301覆蓋而被第一光刻膠圖案301環(huán)繞的區(qū)域內(nèi)的晶種層109上方。通常通過旋涂使用薄層(諸如I微米)光刻膠材料覆蓋晶種層109的整個(gè)表面來形成第二光刻膠圖案303。如果形成了多余的光刻膠圖案303，則可以通過將光刻膠圖案303 (通常為UV)暴露在穿過模板、或掩模(被設(shè)計(jì)為允許光僅落到期望位置)的光來去除多余部分。光導(dǎo)致曝光區(qū)域中的化學(xué)變化。根據(jù)系統(tǒng)，可以選擇性地清洗掉曝光區(qū)域或未曝光區(qū)域。在去除光刻膠圖案303的多余部分之后，確保第二光刻膠圖案303的表面低于第一光刻膠圖案301的表面。
[0068]如圖3 (d)所示，第三光刻膠圖案305可以形成在第二光刻膠圖案303上方且連接至第一光刻膠圖案301。通常通過旋涂使用與用于第一光刻膠圖案301的材料相同的材料形成第三光刻膠圖案305，而用于第二光刻膠圖案303的材料可以不同。第二光刻膠圖案303是將被完全去除的犧牲層。第二光刻膠圖案303的材料可以是硼磷硅酸鹽玻璃(BPSG)、磷娃酸鹽玻璃(PSG)、多晶娃、低壓化學(xué)汽相沉積的二氧化娃或一些其他光刻膠材料。用于第二光刻膠圖案303的犧牲層的材料也取決于用于晶種層109的材料。如圖3(e)所示，可以去除第二光刻膠圖案303而保持第一光刻膠圖案301及第三光刻膠圖案305完好無損。第三光刻膠圖案305的材料可以包括一些光敏化合物(PAC)。PAC是特殊種類的聚合物并為溶劑型，且PAC從頂部至低部降低光強(qiáng)度。如圖3 (d)所示，第三光刻膠圖案305可以包括具有銳角401的表面?？梢酝ㄟ^改變第三光刻膠圖案305的表面上方的光強(qiáng)度來形成銳角401。例如，接近銳角401的角部的點(diǎn)403上方的光強(qiáng)度可以高于接近銳角401的底部的點(diǎn)405上方的光強(qiáng)度。與點(diǎn)405上方的較低強(qiáng)度的光相比，點(diǎn)403上方的較高強(qiáng)度的光可以去除點(diǎn)403下方與PAC混合的更多的PR材料。因此，形成銳角401。也可以通過改變和設(shè)計(jì)沿曲面的不同點(diǎn)的光強(qiáng)度形成諸如彎曲形狀的其他形狀。
[0069]如圖3 (f)所示，可以形成RDL111，以填充未被第一光刻膠圖案301及第三光刻膠圖案305覆蓋的區(qū)域。形成RDLlll的導(dǎo)電材料可以選自基本由T1、Al、N1、釩化鎳(NiV)、Cu、Cu合金和它們的組合所組成的組。RDLlll覆蓋鈍化層的開口，且通過晶種層109連接至接觸焊盤105?？梢栽谛纬蒖DLlll之后，去除第一光刻膠圖案301及第三光刻膠圖案305。
[0070]RDLlll可以包括兩部分。RDLlll的第一部分填充未被位于晶種層109上方且與晶種層109接觸的第一光刻膠圖案301覆蓋的區(qū)域，以覆蓋鈍化層103的開口，且通過晶種層電連接至接觸焊盤105。RDLlll的第二部分位于RDLlll的第一部分上方，以填充未被第三光刻膠圖案305覆蓋的區(qū)域，其中，RDL的第二部分具有緊鄰第三光刻膠圖案305的端部209和211，且端部209和211具有非直角的平滑表面。如圖3 (f)所示，在實(shí)施例中，端部209和211具有分別包含鈍角201和鈍角203的表面?？蛇x地，可以類似地形成非直角的平滑頂面的任何其他形式(未在圖3 (a)至圖3 (h)中示出)。
[0071]如圖3(g)所示，在RDLlll上方可以形成第二絕緣層113?？梢栽诘诙^緣層113內(nèi)形成開口以露出RDL111。如圖3 (h)所示，UBM焊盤115可以形成在第二絕緣層113的開口內(nèi)且與RDLlll接觸。
[0072]然而，圖2 (a)至圖2 (e)及圖3 (a)至圖3 (h)示出了可以用于成形所述的RDLlll的方法的實(shí)施例，這些實(shí)施例的目的僅在于示出可以使用的方法，而不用于通過實(shí)施例進(jìn)行限定。當(dāng)然，可以可選地利用用于成形RDLlll的任何合適的方法，諸如形成RDL111，然后使用例如蝕刻工藝(諸如發(fā)明人為L(zhǎng)ee的美國專利第6，440，865號(hào)中描述的蝕刻工藝，其全部?jī)?nèi)容結(jié)合于此作為參考)成形RDLlll。所有這類方法均全部包括在實(shí)施例的范圍內(nèi)。
[0073]本發(fā)明的實(shí)施例具有多個(gè)優(yōu)勢(shì)特征。封裝器件的實(shí)施例具有RDL，RDL的端部具有非直角的平滑頂面，使得在與RDL的端部處具有直角的傳統(tǒng)頂面相比可以減小RDL處的應(yīng)力集中。因此，提高了封裝器件的可靠性。
[0074]盡管已經(jīng)詳細(xì)地描述了本發(fā)明及其優(yōu)點(diǎn)，但應(yīng)該理解，可以在不背離所附權(quán)利要求限定本發(fā)明的主旨和范圍的情況下，做各種不同的改變，替換和更改。而且，本申請(qǐng)的范圍并不僅限于本說明書中描述的工藝、機(jī)器、制造、材料組分、裝置、方法和步驟的特定實(shí)施例。作為本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)理解，通過本發(fā)明的實(shí)施例，現(xiàn)有的或今后開發(fā)的用于執(zhí)行與根據(jù)本發(fā)明所采用的所述相應(yīng)實(shí)施例基本相同的功能或獲得基本相同結(jié)果的工藝、機(jī)器、制造、材料組分、裝置、方法或步驟本發(fā)明可以被使用。相應(yīng)地，附加的權(quán)利要求意指包括例如工藝、機(jī)器、制造、材料組分、裝置、方法或步驟的范圍內(nèi)。此外，每個(gè)權(quán)利要求都構(gòu)成一個(gè)獨(dú)立的實(shí)施例，并且不同權(quán)利要求及實(shí)施例的組合均在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種封裝器件，包括: 接觸焊盤,位于襯底的表面上； 介電層，位于所述襯底的表面上方，具有露出所述接觸焊盤的開口 ；以及導(dǎo)電層，位于所述介電層上方，覆蓋所述介電層的開口，且電連接至所述接觸焊盤，其中，所述導(dǎo)電層包括晶種層且具有包含頂面和側(cè)壁的端部，所述側(cè)壁以非直角遠(yuǎn)離所述襯底進(jìn)行延伸，并且所述側(cè)壁與所述頂面以非直角交叉。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的器件，其中，所述導(dǎo)電層的端部的頂面具有鈍角或曲面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的器件，其中，所述導(dǎo)電層的端部為階梯形，且所述導(dǎo)電層的端部的頂面具有鈍角或曲面。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的器件，其中，所述導(dǎo)電層是基本共形層，所述導(dǎo)電層位于所述介電層上方的部分的厚度基本上等于所述導(dǎo)電層位于所述介電層的開口內(nèi)的厚度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的器件，其中，所述導(dǎo)電層包括選自基本由T1、Al、N1、釩化鎳(NiV)、Cu、Cu合金和它們的組合所組成的組的導(dǎo)電材料。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的器件，其中，所述介電層的厚度大于約5μπι。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的器件，其中，所述導(dǎo)電層的端部的頂面的鈍角介于約91°至約120°的范圍內(nèi)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所 述的器件，進(jìn)一步包括: 第二絕緣層，位于所述導(dǎo)電層上方，所述第二絕緣層具有露出所述導(dǎo)電層的開口 ；以及 凸塊下金屬化(UBM)焊盤，形成在所述第二絕緣層的開口內(nèi)且與所述導(dǎo)電層接觸。
9.一種用于形成封裝器件的方法，包括: 提供襯底，在所述襯底的表面上具有接觸焊盤； 在所述襯底的表面上形成介電層，所述介電層具有露出所述接觸焊盤的開口 ； 在所述介電層上方形成晶種層，以覆蓋所述介電層的開口，覆蓋所述接觸焊盤且與所述接觸焊盤接觸； 在所述晶種層上方形成光刻膠層，所述光刻膠層具有包括光敏化合物(PAC)的光刻膠材料； 在所述晶種層上方形成覆蓋所述晶種層的兩端的光刻膠圖案； 在未被位于所述晶種層上方且與所述晶種層接觸的所述光刻膠圖案覆蓋的區(qū)域中形成導(dǎo)電層，以覆蓋所述介電層的開口，并通過所述晶種層電連接至所述接觸焊盤，其中，所述導(dǎo)電層具有緊鄰所述光刻膠圖案的端部，并且所述導(dǎo)電層的端部具有非直角的平滑頂面；以及 去除所述光刻膠圖案。
10.一種封裝器件，包括: 接觸焊盤,位于襯底的表面上； 介電層，位于所述襯底的表面上方，具有露出所述接觸焊盤的第一開口 ； 第一絕緣層，位于所述介電層上方且與所述介電層接觸，填充所述第一開口的部分且具有第二開口以露出所述接觸焊盤；以及 導(dǎo)電層，位于所述第一絕緣層上方，且電連接至所述第二開口內(nèi)的所述接觸焊盤，所述導(dǎo)電層包括晶種層且具有包含頂面和側(cè)壁的第一端部，所述頂面和所述側(cè)壁之間的角度大于90度，并且所述 側(cè)壁以非90度的角度遠(yuǎn)離所述襯底進(jìn)行延伸。
【文檔編號(hào)】H01L23/485GK104051384SQ201310359548
【公開日】2014年9月17日 申請(qǐng)日期:2013年8月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月13日
【發(fā)明者】呂俊麟, 陳憲偉, 吳凱強(qiáng), 郭宏瑞 申請(qǐng)人:臺(tái)灣積體電路制造股份有限公司