專利名稱：一種倒裝芯片封裝結(jié)構(gòu)及其制作工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體封裝技術(shù)，尤其涉及一種倒裝芯片封裝結(jié)構(gòu)及其制作工藝。
背景技術(shù)：
焊料凸塊用以將半導(dǎo)體集成電路(通常稱為“芯片”)的有源表面連接至基板或引線框架上，以實(shí)現(xiàn)芯片和基板(或引線框架)間的電氣連接和機(jī)械連接，在倒裝芯片封裝技術(shù)中，凸塊的尺寸、結(jié)構(gòu)以及傳導(dǎo)性能對(duì)封裝的結(jié)果有著很大的影響。圖1所示為現(xiàn)有技術(shù)中的一種倒裝芯片封裝結(jié)構(gòu)的示意圖，芯片I上具有一焊墊2，第一隔離層3覆蓋于所述芯片I上的剩余區(qū)域，第一隔離層上具有一通孔以使所述焊墊的一部分裸露，焊料凸塊4 (例如圖1中的柱狀凸塊)沉積在裸露的焊墊上表面。如圖1所示，現(xiàn)有的凸塊底面寬度往往要大于焊墊的寬度，以至于凸塊4的邊緣處會(huì)有一部分覆蓋在鈍化層的表面上。這樣，在封裝、運(yùn)輸或可靠性測(cè)試中，由于熱應(yīng)力和機(jī)械應(yīng)力的影響，導(dǎo)致處于凸塊邊緣處的鈍化層的表面容易破碎。一般情況下，需要一個(gè)保護(hù)層5 (如尼龍材料)覆蓋于鈍化層和凸塊的接觸處以防止鈍化層表面發(fā)生破碎，但是在較大的壓力下，所述保護(hù)層并不能完全起到保護(hù)作用，此外增加的保護(hù)層也提高了最終產(chǎn)品的成本
發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種新型的倒裝芯片封裝結(jié)構(gòu)及其制作工藝，解決了現(xiàn)有技術(shù)中芯片上的鈍化層表面與凸塊接觸中造成的破 裂問題。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案
依據(jù)本發(fā)明的一種倒裝芯片封裝結(jié)構(gòu)，包括
位于芯片之上的焊墊；
位于芯片和所述焊墊之上的第一隔離層，所述第一隔離層設(shè)有通孔，以選擇性的將所述焊墊的部分上表面裸露；
位于所述裸露焊墊上的第二金屬層和位于所述第二金屬層上的凸塊，其中，所述第二金屬層完全覆蓋所述裸露的焊墊，所述凸塊的側(cè)邊沿不接觸所述第一隔離層。
優(yōu)選的，所述第一隔離層包括芯片的鈍化保護(hù)層。
進(jìn)一步的，所述第二金屬層用以使所述焊墊和所述凸塊緊密焊接。
優(yōu)選的，所述第二金屬層包括一鈦銅金屬層。
進(jìn)一步的，所述第二金屬層用以使所述焊墊和所述凸塊緊密焊接并且防止剩余的裸露焊墊表面被腐蝕。
優(yōu)選的，所述第二金屬層包括一鈦鶴銅金屬層。
優(yōu)選的，所述凸塊為錫凸塊或銅凸塊或金凸塊。
依據(jù)本發(fā)明的一種倒裝芯片封裝結(jié)構(gòu)的制作工藝，包括
在芯片上形成一焊墊；
在芯片和所述焊墊上沉積第一隔離層，所述第一隔離層設(shè)有通孔，以選擇性的將所述焊墊的部分上表面裸露；在裸露焊墊上沉積第二金屬層，然后在所述第二金屬層上形成凸塊，其中，所述第二金屬層完全覆蓋所述裸露的焊墊，所述凸塊的側(cè)邊沿不接觸所述第一隔離層。優(yōu)選的，所述第一隔離層包括芯片的鈍化保護(hù)層。優(yōu)選的，形成所述第二金屬層的步驟包括在所述焊墊的裸露表面先濺射一鈦金屬層，再在所述鈦金屬層上濺射一銅金屬層。優(yōu)選的，形成所述第二金屬層的步驟包括在所述焊墊的裸露表面先濺射一鈦金屬層，再在所述鈦金屬層上濺射一鎢金屬層，之后在所述鎢金屬層上濺射一銅金屬層。采用依據(jù)本發(fā)明的倒裝芯片封裝結(jié)構(gòu)，由于所述凸塊的側(cè)邊沿不與第一隔離層接觸，因此避免了由于接觸產(chǎn)生的第一隔離層破裂的問題，提高了封裝結(jié)構(gòu)的可靠性，且無需對(duì)第一隔離層進(jìn)行附加保護(hù)，降低了封裝結(jié)構(gòu)的成本；覆蓋焊墊裸露區(qū)域的第二金屬層不但使所述焊墊與凸塊緊密焊接并有效保護(hù)了焊墊上表面的裸露金屬不受腐蝕。


圖1所示為采 用現(xiàn)有技術(shù)的一種倒裝芯片封裝結(jié)構(gòu)的示意圖；圖2所示為依據(jù)本發(fā)明的一種倒裝芯片封裝結(jié)構(gòu)的示意圖；圖3A至圖3E所示依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的倒裝芯片封裝結(jié)構(gòu)制作工藝的示意圖；在下文中，相同的標(biāo)號(hào)表示相同的組件1:芯片；2 :焊墊；3 :第一隔離層；4:凸塊;5 :保護(hù)層；6:第二金屬層。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的幾個(gè)優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述，但本發(fā)明并不僅僅限于這些實(shí)施例。本發(fā)明涵蓋任何在本發(fā)明的精髓和范圍上做的替代、修改、等效方法以及方案。為了使公眾對(duì)本發(fā)明有徹底的了解，在以下本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例中詳細(xì)說明了具體的細(xì)節(jié)，而對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來說沒有這些細(xì)節(jié)的描述也可以完全理解本發(fā)明。以下結(jié)合具體實(shí)施例詳細(xì)說明依據(jù)本發(fā)明的倒裝芯片封裝結(jié)構(gòu)。參考圖2，所示為依據(jù)本發(fā)明的一種倒裝芯片封裝結(jié)構(gòu)的示意圖；在芯片I的有源表面有一焊墊2，第一隔離層3覆蓋所述芯片I和焊墊2之上，并且所述第一隔離層3設(shè)有通孔，以選擇性的將所述焊墊的部分上表面裸露。其中，所述焊墊的材質(zhì)為鋁、鋁合金或其它導(dǎo)電材料；第一隔離層為一由氮化硅或氧化硅形成的鈍化保護(hù)層，其用以保護(hù)芯片不受腐蝕和其它損害。進(jìn)一步包括位于所述焊墊2上的第二金屬層6和位于所述第二金屬層6上的凸塊4，其中，所述凸塊4的側(cè)邊沿不接觸所述第一隔離層3。其中，所述第二金屬層6完全覆蓋所述裸露的焊墊2的表面，在一實(shí)施例中，所述第二金屬層用以使所述焊墊和凸塊緊密焊接，所述第二金屬層優(yōu)選為鈦銅金屬層；在另一實(shí)施例中，所述第二金屬層用以使所述焊墊和凸塊緊密焊接并且防止剩余的裸露焊墊表面被腐蝕，所述第二金屬層優(yōu)選為鈦鎢銅金屬層。本發(fā)明實(shí)施例中，所述凸塊4的側(cè)邊沿不接觸所述第一隔離層3，例如所述凸塊4可為錫、銅或金金屬形成的柱狀凸塊，其底面寬度小于頂端寬度，因此避免了由于接觸產(chǎn)生的第一隔離層3破裂的問題，提高了封裝結(jié)構(gòu)的可靠性，同時(shí)無需額外的保護(hù)層對(duì)鈍化層進(jìn)行保護(hù)，節(jié)省了成本。以下結(jié)合附圖3A-3E所示的依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的倒裝芯片封裝結(jié)構(gòu)制作工藝的示意圖來詳細(xì)說明本發(fā)明。如圖3A所示，首先，在制備好的芯片I的有源表面上沉積一層金屬如鋁金屬作為焊墊2，焊墊可以由任何常規(guī)方式形成，如濺射、電鍍等。其次，如圖3B所示，在芯片I的有源表面和焊墊2上覆蓋一第一隔離層3，所述第一隔離層為鈍化保護(hù)層，以保護(hù)芯片內(nèi)部電路；再次，在所述第一隔離層3設(shè)置通孔，以選擇性的將所述焊墊的部分上表面裸露；如圖3C所示，所述通孔的形狀和大小可根據(jù)需要選擇，如本實(shí)施例中根據(jù)后續(xù)凸塊的形狀以選擇通孔為長(zhǎng)方形；之后，如圖3D所示，在所述通孔處的裸露的焊墊上沉積第二金屬層6，所述第二金屬層6用以使所述焊墊與所述凸塊4形成良好的電氣連接和機(jī)械連接，其具體步驟為在所述通孔內(nèi)的裸露的焊墊2上先濺射一層鈦金屬層，再在所述鈦金屬層上濺射一層銅金屬層，其中，所述第二金屬層6完全覆蓋所述通孔內(nèi)裸露的焊墊。需要說明的是，第二金屬層6中的鈦金屬層與焊墊的鋁金屬層具有良好的共結(jié)面，而上層的銅金屬層可以與構(gòu)成凸塊的金屬材質(zhì)具有良好的共結(jié)面，從而增強(qiáng)焊墊與凸塊連接的可靠性。優(yōu)選的，所述第二金屬層6不但用以使所述焊墊與所述凸塊4形成良好的電氣連接和機(jī)械連接，并且防止剩余的裸露焊墊表面被腐蝕，其具體步驟為在所述通孔內(nèi)的裸露的焊墊2上先濺射一層鈦 金屬層，再在所述鈦金屬層上濺射一層鎢金屬層，之后在所述鎢金屬層上濺射一層銅金屬層。這種優(yōu)選的方案能有效保護(hù)芯片內(nèi)部電路不受腐蝕或其它因素影響，本發(fā)明優(yōu)選此方案。然后，如圖3E所示，在所述第二金屬層上沉積一金屬層以形成凸塊4，其具體步驟為在通孔處焊墊的上面涂覆光刻膠；為了保證所述凸塊的底面覆蓋所述裸露的焊墊的一部分表面而非全部，需要對(duì)所述光刻膠進(jìn)行選擇性的曝光及顯影，這樣可以形成與所述裸露的焊墊的部分表面對(duì)應(yīng)的電鍍凹槽；所述電鍍凹槽的側(cè)邊沿不接觸所述第一隔離層；在所述電鍍凹槽內(nèi)電鍍金屬如銅金屬形成高度低于所述電鍍凹槽高度的凸塊；去除剩余的光刻膠。這里，所述凸塊可以為錫凸塊或銅凸塊或金凸塊，并且所述凸塊的形狀為下窄上寬。從上述倒裝芯片封裝結(jié)構(gòu)的制作工藝中可以看出，本發(fā)明實(shí)施例中的第二金屬層不但實(shí)現(xiàn)了使焊墊金屬層與凸塊緊密焊接，而且將未與凸塊焊接的裸露的焊墊金屬層也保護(hù)起來了，以防止裸露出來的焊墊被腐蝕而影響芯片的性能。
綜上所述， 依照本發(fā)明所公開的倒裝芯片封裝結(jié)構(gòu)以及制作工藝，使所述凸塊的側(cè)邊沿不接觸所述第一隔離層，從而避免了凸塊與鈍化層接觸而造成鈍化層破裂的問題，提高了封裝結(jié)構(gòu)的可靠性，同時(shí)無需對(duì)第一隔離層進(jìn)行附加保護(hù)，降低了封裝結(jié)構(gòu)的成本；本發(fā)明中采用的第二金屬層可同時(shí)現(xiàn)實(shí)焊墊和凸塊的緊密焊接和對(duì)焊墊防腐蝕保護(hù)。以上對(duì)依據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的倒裝芯片封裝結(jié)構(gòu)及其制作工藝進(jìn)行了詳盡描述，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員據(jù)此可以推知其他技術(shù)或者結(jié)構(gòu)以及電路布局、元件等均可應(yīng)用于所述實(shí)施例。依照本發(fā)明的實(shí)施例如上文所述，這些實(shí)施例并沒有詳盡敘述所有的細(xì)節(jié)，也不限制該發(fā)明僅為所述的具體實(shí)施例。顯然，根據(jù)以上描述，可作很多的修改和變化。本說明書選取并具體描述這些實(shí)施例，是為了更好地解釋本發(fā)明的原理和實(shí)際應(yīng)用，從而使所屬技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員能很好地利用本發(fā)明以及在本發(fā)明基礎(chǔ)上的修改使用。本發(fā)明僅受權(quán)利要求書及其全部范圍和等效物的限制。
權(quán)利要求
1.一種倒裝芯片封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括 位于芯片之上的焊墊； 位于芯片和所述焊墊之上的第一隔離層，所述第一隔離層設(shè)有通孔，以選擇性的將所述焊墊的部分上表面裸露； 位于所述裸露焊墊上的第二金屬層和位于所述第二金屬層上的凸塊，其中，所述第二金屬層完全覆蓋所述裸露的焊墊，所述凸塊的側(cè)邊沿不接觸所述第一隔離層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的倒裝芯片封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一隔離層包括芯片的鈍化保護(hù)層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的倒裝芯片封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第二金屬層用以使所述焊墊和所述凸塊緊密焊接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的倒裝芯片封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第二金屬層包括一鈦銅金屬層。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的倒裝芯片封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第二金屬層用以使所述焊墊和所述凸塊緊密焊接并且防止剩余的裸露焊墊表面被腐蝕。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的倒裝芯片封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第二金屬層包括一鈦鎢銅金屬層。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的倒裝芯片封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述凸塊為錫凸塊或銅凸塊或金凸塊。
8.一種倒裝芯片封裝結(jié)構(gòu)的制作工藝，其特征在于，包括 在芯片上形成一焊塾； 在芯片和所述焊墊上沉積第一隔離層，所述第一隔離層設(shè)有通孔，以選擇性的將所述焊墊的部分上表面裸露； 在裸露焊墊上沉積第二金屬層，然后在所述第二金屬層上形成凸塊，其中，所述第二金屬層完全覆蓋所述裸露的焊墊，所述凸塊的側(cè)邊沿不接觸所述第一隔離層。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的倒裝芯片封裝結(jié)構(gòu)的制作工藝，其特征在于，所述第一隔離層包括芯片的鈍化保護(hù)層。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的倒裝芯片封裝結(jié)構(gòu)的制作工藝，其特征在于，所述第二金屬層用以使所述焊墊和所述凸塊緊密焊接。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的倒裝芯片封裝結(jié)構(gòu)的制作工藝，其特征在于，形成所述第二金屬層的步驟包括在所述焊墊的裸露表面先濺射一鈦金屬層，再在所述鈦金屬層上濺射一銅金屬層。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的倒裝芯片封裝結(jié)構(gòu)的制作工藝，其特征在于，所述第二金屬層用以使所述焊墊和所述凸塊緊密焊接并且防止剩余的裸露焊墊表面被腐蝕。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的倒裝芯片封裝結(jié)構(gòu)的制作工藝，其特征在于，形成所述第二金屬層的步驟包括在所述焊墊的裸露表面先濺射一鈦金屬層，再在所述鈦金屬層上濺射一鶴金屬層，之后在所述鶴金屬層上派射一銅金屬層。
14.根據(jù)權(quán)利要求8所述的倒裝芯片封裝結(jié)構(gòu)的制作工藝，其特征在于，所述凸塊為錫凸塊或銅凸塊或金凸塊。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種倒裝芯片封裝結(jié)構(gòu)及其制作工藝，包括位于芯片之上的焊墊；位于芯片和所述焊墊之上的第一隔離層，所述第一隔離層設(shè)有通孔，以選擇性的將所述焊墊的部分上表面裸露；位于所述裸露焊墊上的第二金屬層和位于所述第二金屬層上的凸塊，其中，所述第二金屬層完全覆蓋所述裸露的焊墊，所述凸塊的側(cè)邊沿不接觸所述第一隔離層。本發(fā)明中所述凸塊的側(cè)邊沿不接觸所述第一隔離層，從而避免了因接觸而造成鈍化層破裂的問題，提高了封裝結(jié)構(gòu)的可靠性，同時(shí)無需對(duì)第一隔離層進(jìn)行附加保護(hù)，降低了封裝結(jié)構(gòu)的成本；本發(fā)明中采用的第二金屬層可同時(shí)現(xiàn)實(shí)焊墊和凸塊的緊密焊接和對(duì)焊墊防腐蝕保護(hù)。
文檔編號(hào)H01L21/60GK103035604SQ20121055032
公開日2013年4月10日 申請(qǐng)日期2012年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月17日
發(fā)明者譚小春 申請(qǐng)人:矽力杰半導(dǎo)體技術(shù)(杭州)有限公司