晶圓級芯片封裝結(jié)構(gòu)及其封裝方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體封裝技術(shù)，具體涉及一種晶圓級芯片封裝結(jié)構(gòu)及其封裝方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前使用電鍍銅柱，塑封后研磨成型，并使用銅柱作為基底層進行植球。此結(jié)構(gòu)在大電流方面有優(yōu)勢。但是在大電流工作過程中，銅和錫球材料直接接觸，形成的銅錫金屬間化合物對于后續(xù)的可靠性、電性能和機械性能有不利的影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]在下文中給出關(guān)于本發(fā)明的簡要概述，以便提供關(guān)于本發(fā)明的某些方面的基本理解。應(yīng)當(dāng)理解，這個概述并不是關(guān)于本發(fā)明的窮舉性概述。它并不是意圖確定本發(fā)明的關(guān)鍵或重要部分，也不是意圖限定本發(fā)明的范圍。其目的僅僅是以簡化的形式給出某些概念，以此作為稍后論述的更詳細(xì)描述的前序。
[0004]本發(fā)明實施例的目的是針對上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種能夠有效阻止金屬間化合物的不利影響，提高產(chǎn)品電性能和機械性能的晶圓級芯片封裝結(jié)構(gòu)及其封裝方法。
[0005]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是:
[0006]一種晶圓級芯片封裝結(jié)構(gòu)，包括金屬凸點，所述金屬凸點上設(shè)有阻擋層，所述阻擋層上設(shè)有焊球，所述金屬凸點和所述阻擋層的外圍設(shè)有塑封層，所述阻擋層的下表面位于所述塑封層的上表面以下。
[0007]本發(fā)明還提供一種上述的晶圓級芯片封裝方法，包括以下步驟:
[0008]在硅承載層上開設(shè)凹槽，在凹槽內(nèi)設(shè)有鋁層，在所述硅承載層上設(shè)有鈍化層，所述鈍化層在鋁層上形成開口；
[0009]在所述鈍化層及開口下方的鋁層上形成附著層；
[0010]在所述附著層上先涂覆光阻材料，然后感光使光阻材料上形成用于暴露附著層的開口 ；
[0011]在暴露附著層的開口形成再布線層；
[0012]去除光阻材料；
[0013]在再布線層和附著層上涂覆光阻材料或形成干膜，然后感光使光阻材料或干膜上形成用于暴露再布線層的開口；
[0014]在暴露再布線層的開口形成金屬凸點，在金屬凸點的上表面形成阻擋層，在阻擋層上形成銅層；
[0015]去除光阻材料或干膜；
[0016]去除附著層；
[0017]將金屬凸點、阻擋層和金屬層的周圍、再布線層上及鈍化層上使用塑封料進行塑封，形成塑封層；
[0018]對塑封料進行打磨減薄，裸露出銅層的上表面，使阻擋層的下表面位于所述塑封層的上表面以下；
[0019]蝕刻銅層，裸露出阻擋層，然后在阻擋層上設(shè)置焊球。
[0020]本發(fā)明又提供一種上述的晶圓級芯片封裝方法，包括以下步驟:包括以下步驟:
[0021]在硅承載層上開設(shè)凹槽，在凹槽內(nèi)設(shè)有鋁層，在所述硅承載層上設(shè)有鈍化層，所述鈍化層在鋁層上形成開口；
[0022]在所述鈍化層及開口下方的鋁層上形成附著層；
[0023]在所述附著層上先涂覆光阻材料，然后感光使光阻材料上形成用于暴露附著層的開口 ；
[0024]在暴露附著層的開口形成再布線層；
[0025]去除光阻材料；
[0026]在再布線層和附著層上涂覆光阻材料或形成干膜，然后感光使光阻材料或干膜上形成用于暴露再布線層的開口；
[0027]在暴露再布線層的開口形成金屬凸點，在金屬凸點的上表面形成阻擋層，在阻擋層上形成錫銀合金層；
[0028]去除光阻材料或干膜；
[0029]去除附著層；
[0030]將金屬凸點、阻擋層和錫銀合金層的周圍、再布線層上及鈍化層上使用塑封料進行塑封，形成塑封層；
[0031]對塑封料進行打磨減薄，裸露出錫銀合金層的上表面，使阻擋層的下表面位于所述塑封層的上表面以下；
[0032]在錫銀合金層上設(shè)置焊球。
[0033]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0034]采用本發(fā)明的封裝方法制備的晶圓級芯片封裝結(jié)構(gòu)，在晶圓級芯片封裝結(jié)構(gòu)(Wafer Level Chip Scale Packaging，WLCSP)中增加一層阻擋層，可以有效阻止金屬間化合物的不利影響。對于廣品的電性能和機械性能有明顯提尚。
【附圖說明】
[0035]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0036]圖1a為本發(fā)明實施例提供的一種晶圓級芯片封裝方法的流程圖；
[0037]圖1b為本發(fā)明實施例提供的另一種晶圓級芯片封裝方法的流程圖；
[0038]圖2-圖20分別為本發(fā)明實施例提供的各個制備步驟所對應(yīng)的晶圓級芯片封裝的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0039]附圖標(biāo)記:
[0040]1-金屬凸點；2_阻擋層；3_焊球；4_塑封層；5_硅承載層；6_鋁層；7_鈍化層；8-再布線層；9-開口 ；10_附著層；11-光阻材料；12-暴露附著層的開口 ；13_暴露再布線層的開口 ；14-銅層；15-錫銀合金層。
【具體實施方式】
[0041]為使本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。在本發(fā)明的一個附圖或一種實施方式中描述的元素和特征可以與一個或更多個其它附圖或?qū)嵤┓绞街惺境龅脑睾吞卣飨嘟Y(jié)合。應(yīng)當(dāng)注意，為了清楚的目的，附圖和說明中省略了與本發(fā)明無關(guān)的、本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的部件和處理的表示和描述?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有付出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0042]參見圖14，一種晶圓級芯片封裝結(jié)構(gòu)，包括金屬凸點1，金屬凸點I上設(shè)有阻擋層2，阻擋層2上設(shè)有焊球3，金屬凸點I的外圍設(shè)有塑封層4，金屬凸點I和阻擋層2的外圍設(shè)有塑封層4，阻擋層2的下表面位于塑封層4的上表面以下。
[0043]通過設(shè)置阻擋層可以有效阻止金屬間化合物的不利影響。
[0044]優(yōu)選的，阻擋層2的上表面位于塑封層4的上表面以下。即阻擋層凹陷于塑封層中，使得焊球的下部也位于塑封層中。
[0045]本實施例在上述實施例的基礎(chǔ)上，金屬凸點I為銅柱，焊球3為錫球。優(yōu)選地，阻擋層為鎳或鎳合金。
[0046]阻擋層的存在，阻止了銅和錫的金屬間化合物的生成和生長，對于產(chǎn)品的電性能和機械性能有明顯提尚。
[0047]優(yōu)選地，阻擋層2的四周向外延伸后位于形成塑封層4之上。
[0048]本實施例在上述實施例的基礎(chǔ)上，還包括硅承載層5，硅承載層5上設(shè)有凹槽，所述凹槽內(nèi)設(shè)有鋁層6，在硅承載層5上設(shè)有鈍化層7，鈍化層7在鋁層6上設(shè)有開口，鈍化層7及開口下方的鋁層6上選擇性的形成再布線層8，使再布線層8覆蓋所述開口，在所述開口以外的再布線層8上表面設(shè)置金屬凸點I，在金屬凸點I的外圍、阻擋層2的外圍、再布線層8和鈍化層7上設(shè)置塑封層4。
[0049]本發(fā)明設(shè)置的塑封層的上表面高于阻擋層的上表面，即設(shè)置在金屬凸點上的阻擋層凹陷于所述塑封層中。金屬凸點選用銅柱，阻擋層為鎳或鎳合金，焊球選用錫球，由于阻擋層的存在，阻止了銅和錫的金屬間化合物的生成和生長，對于產(chǎn)品的電性能和機械性能有明顯提尚。
[0050]可選的，鈍化層7覆蓋部分鋁層。
[0051]可選的，鈍化層7的材料為氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、聚酰亞胺等介質(zhì)材料或它們的混合物。
[0052]優(yōu)選的，塑封層4為聚酰亞胺保護層。即塑封的材料選用聚酰亞胺。
[0053]參見圖20，本實施例在上述實施例的基礎(chǔ)上，阻擋層2與焊球3之間設(shè)有錫銀合金層15，錫銀合金層15的上表面與塑封層4的上表面平齊。
[0054]本發(fā)明的金屬凸點上電鍍阻擋層后，在阻擋層上設(shè)置錫銀合金層，增加錫銀電鍍。錫銀合金層一方面保護阻擋層，防止阻擋層的氧化；另一方面，錫銀合金層和后續(xù)植球的錫球能夠很好的融合。
[0055]本發(fā)明還提供一種上述的晶圓級芯片封裝方法，包括以下步驟:
[0056]在金屬凸點的上表面形成阻擋層，在阻擋層上形成金屬層；所述金屬層為銅層；
[0057]將金屬凸點、阻擋層和金屬層的周圍、再布線層上及鈍化層上使用塑封料進行塑封，形成塑封層；
[0058]對塑封料進行打磨減薄，裸露出銅層的上表面，使阻擋層的下表面位于所述塑封層的上表面以下；
[0059]蝕刻銅層，裸露出阻擋層，然后在阻擋層上設(shè)置焊球。
[0060]本發(fā)明通過設(shè)置銅層，最終將銅層蝕刻掉，以保證阻擋層凹陷于塑封層中。
[0061]本發(fā)明又提供一種上述的晶圓級芯片封裝方法，包括以下步驟:包括以下步驟:
[0062]在硅承載層上開設(shè)凹槽，在凹槽內(nèi)設(shè)有鋁層，在所述硅承載層上設(shè)有鈍化層，所述鈍化層在鋁層上形成開口；
[0063]在所述鈍化層及開口下方的鋁層上形成附著層；
[0064]在所述附著層上先涂覆光阻材料，然后感光使光阻材料上形成用于暴露附著層的開口 ；
[0065]在暴露附著層的開口形成再布線層；
[0066]去除光阻材料；
[0067]在再布線層和附著層上涂覆光阻材料或形成干膜，然后感光使光阻材料或干膜上形成用于暴露再布線層的開口；
[0068]在暴露再布線層的開口形成金屬凸點，在金屬凸點的上表面形成阻擋層，在阻擋層上形成錫銀合金層；
[0069]去除光阻材料或干膜；
[0070]去除附著層；
[0071]將金屬凸點、阻擋層和錫銀合金層的周圍、再布線層上及鈍化層上使用塑封料進行塑封，形成塑封層；
[0072]對塑封料進行打磨減薄，裸露出錫銀合金層的上表面，使阻擋層的下表面位于所述塑封層的上表面以下；
[0073]在錫銀合金層上設(shè)置焊球。
[0074]本發(fā)明通過設(shè)置錫銀合金層，即保證阻擋層凹陷于塑封層中，同時起到保護阻擋層的作用，防止阻擋層的氧化，在錫銀合金層上植球，能夠使錫球很好的與錫銀合金層融合，便于植球。
[0075]下面通過具體的實施例來說明本發(fā)明的封裝方法:
[0076]實施例1
[0077]參見圖la，本發(fā)明提供的晶圓級芯片封裝方法，包括以下步驟: