CN202930373U - 一种带有金属保护层的微凸点芯片封装结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种带有金属保护层的微凸点芯片封装结构，属于半导体封装技术领域。它包括芯片本体、芯片焊盘、芯片表面钝化层、金属保护层、金属溅射层和微凸点，所述化学镀的金属保护层完全覆盖芯片焊盘的露出芯片表面钝化层开口的部分，所述微凸点包括金属柱和设置在金属柱顶端的金属帽，所述微凸点与金属保护层之间设置金属溅射层，所述金属溅射层包括下层的阻挡层与上层的种子层，所述微凸点成形在种子层上。本实用新型的封装结构带有化学镀成形的金属保护层，用于保护芯片焊盘不被腐蚀破坏，从而提高半导体封装良率和可靠性。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种带有金属保护层的微凸点芯片封装结构，属于半导体封装技术领域。
背景技术
随着电子技术的发展，系统功能的多元化、小型化正在引领潮流的发展。为了满足用户对系统小型化、多功能的要求，芯片的引脚凸点也正在朝着小尺寸、窄节距、多凸点的方向发展。随着这种发展，一种微型铜柱凸点越来越受到关注，采用这种微凸点结构不仅可以获得很窄的节距，而且其信号传输性能也优于现有的其他凸点结构。为了制作出更多更小的凸点，并尽可能增加凸点与焊盘的接触面积，以提升功能的稳定性。通常将凸点的尺寸制作的比芯片表面钝化层开口还要小，因此在这种结构中微凸点位于钝化层开口的内部。这就使得部分芯片表面的铝焊盘暴露在外，在进行芯片后道封装的时候，暴露的铝焊盘极易被工艺中使用的腐蚀性溶剂和回流过程中使用到的助焊剂腐蚀破坏。另外由于铝焊盘与微型铜柱的直接接触，焊盘会与铜柱发生扩散反应，从而造成后道封装的良率损失和后续使用过程中的可靠性。
发明内容
本实用新型的目的在于克服上述不足，提供一种带有金属保护层、保护芯片焊盘不被腐蚀破坏、提高半导体封装良率和可靠性的微凸点芯片封装结构。
本实用新型是这样实现的：
一种带有金属保护层的微凸点芯片封装结构，它包括芯片本体和芯片焊盘，所述芯片焊盘设置在芯片本体的正面，它还包括芯片表面钝化层、金属保护层和微凸点，所述芯片表面钝化层覆盖在芯片本体的正面以及芯片焊盘的外围，所述芯片焊盘上的芯片表面钝化层的中部设有芯片表面钝化层开口，所述金属保护层设置在表面钝化层开口露出的芯片焊盘上，所述微凸点设置在金属保护层上，所述微凸点包括金属柱和设置在金属柱顶端的金属帽，所述微凸点与金属保护层之间设置金属溅射层，所述金属溅射层包括下层的阻挡层与上层的种子层。
所述芯片焊盘上化学镀单层或多层金属保护层。
所述金属保护层的材质为Ni、Ni/Au或Ni/Pd/Au。
所述金属保护层的厚度不超过2μm。
所述金属保护层完全覆盖芯片焊盘的露出芯片表面钝化层开口的部分。
所述微凸点的尺寸小于钝化层开口的尺寸。
所述金属柱的直径为15~50μm，高度为20~50μm。
所述金属柱的材质为铜。
所述种子层与金属柱的底部连接，所述阻挡层与金属保护层连接。
本实用新型的有益效果是：
在芯片表面钝化层开口露出的芯片焊盘上采用化学镀的方式沉积一层或多层金属保护层，然后在金属保护层上溅射一层或多层阻挡层与种子层，并在种子层上制作出微凸点。通过增加金属保护层，提升了微凸点的铜柱在回流过程中的助焊剂抗性，同时避免了芯片焊盘受到腐蚀性溶剂的破坏，从而保护了露出的铝材料的芯片焊盘。另外也阻隔了芯片焊盘与铜柱的直接接触，避免了铝与铜的扩散，提升了微凸点结构的可靠性。
附图说明
图1为本实用新型一种带有金属保护层的微凸点芯片封装结构的示意图。
其中：
芯片本体101
芯片焊盘102
芯片表面钝化层103
芯片表面钝化层开口1031
金属保护层104
金属溅射层105
微凸点106
金属柱1061
金属帽1062。
具体实施方式
参见图1，本实用新型涉及一种带有金属保护层的微凸点芯片封装结构，它包括芯片本体101、芯片焊盘102、芯片表面钝化层103、金属保护层104和微凸点106。所述芯片焊盘102设置在芯片本体101的正面，所述芯片表面钝化层103覆盖在芯片本体101的正面以及芯片焊盘102的外围。所述芯片焊盘102上的芯片表面钝化层103的中部设有芯片表面钝化层开口1031，所述金属保护层104设置在表面钝化层开口1031露出的芯片焊盘102上，所述芯片焊盘102露出芯片表面钝化层开口1031的部分化学镀单层或多层金属保护层104，并被金属保护层104完全覆盖。所述金属保护层104的材质为Ni、Ni/Au、Ni/Pd/Au，且厚度不超过2μm。
所述微凸点106设置在金属保护层104上，所述微凸点106的尺寸小于钝化层开口1031的尺寸。所述微凸点106包括金属柱1061和设置在金属柱1061顶端的金属帽1062，所述微凸点106与金属保护层104之间设置金属溅射层105，所述金属溅射层105包括下层的阻挡层与上层的种子层，所述种子层与金属柱1061的底部连接，种子层的形成有利于金属柱1061的成形，与金属保护层104连接的阻挡层用来阻止铜的扩散。所述金属柱1061为铜柱。所述金属柱1061的直径为15~50μm，高度为20~50μm。所述金属帽1062的材质为锡或锡合金。
本实用新型一种带有金属保护层的微凸点芯片封装结构的实现过程为：
1）利用化学镀的方式在芯片焊盘102上钝化层开口1031镀一层或多层金属保护层104；
2）通过溅射的方式，在晶圆表面均匀溅射种子层与阻挡层；
3）采用光刻工艺，均匀涂上一层光刻胶，通过掩膜方式在晶圆表面光刻胶上形成图形；
4）在形成的光刻图形开口中，电镀出所需尺寸的微凸点106的金属柱1061和金属帽1062；
5）通过后续的腐蚀去胶工艺，将微凸点106外侧及晶圆上多余的光刻胶和金属溅射层105进行去除，最终制作出所需要的带有金属保护层的微凸点芯片封装结构。
Claims (9)
1.一种带有金属保护层的微凸点芯片封装结构，包括芯片本体（101）和芯片焊盘（102），所述芯片焊盘（102）设置在芯片本体（101）的正面，其特征在于：还包括芯片表面钝化层（103）、金属保护层（104）和微凸点（106），所述芯片表面钝化层（103）覆盖在芯片本体（101）的正面以及芯片焊盘（102）的外围，所述芯片焊盘（102）上的芯片表面钝化层（103）的中部设有芯片表面钝化层开口（1031），所述金属保护层（104）设置在表面钝化层开口（1031）露出的芯片焊盘（102）上，所述微凸点（106）设置在金属保护层（104）上，所述微凸点（106）包括金属柱（1061）和设置在金属柱（1061）顶端的金属帽（1062），所述微凸点（106）与金属保护层（104）之间设置金属溅射层（105），所述金属溅射层（105）包括下层的阻挡层与上层的种子层。
2.根据权利要求1所述的一种带有金属保护层的微凸点芯片封装结构，其特征在于：所述芯片焊盘（102）上化学镀单层或多层金属保护层（104）。
3.根据权利要求1或2所述的一种带有金属保护层的微凸点芯片封装结构，其特征在于：所述金属保护层（104）的材质为Ni、Ni/Au或Ni/Pd/Au。
4.根据权利要求1或2所述的一种带有金属保护层的微凸点芯片封装结构，其特征在于：所述金属保护层（104）的厚度不超过2μm。
5.根据权利要求1所述的一种带有金属保护层的微凸点芯片封装结构，其特征在于：所述金属保护层（104）完全覆盖芯片焊盘（102）的露出芯片表面钝化层开口（1031）的部分。
6.根据权利要求1所述的一种带有金属保护层的微凸点芯片封装结构，其特征在于：所述微凸点（106）的尺寸小于钝化层开口（1031）的尺寸。
7.根据权利要求1所述的一种带有金属保护层的微凸点芯片封装结构，其特征在于：所述金属柱（1061）的直径为15~50μm，高度为20~50μm。
8.根据权利要求1所述的一种带有金属保护层的微凸点芯片封装结构，其特征在于：所述金属柱（1061）的材质为铜。
9.根据权利要求1所述的一种带有金属保护层的微凸点芯片封装结构，其特征在于：所述种子层与金属柱（1061）的底部连接，所述阻挡层与金属保护层（104）连接。
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2012
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