CN204391088U - 散热式全包封半导体芯片 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种散热式全包封半导体芯片，包括：晶片结构，所述晶片结构底部开设有朝向所述晶片顶部延伸的背面盲孔；散热层，形成于所述晶片结构的底面和所述盲孔内；保护层，包裹所述晶片结构，并露出植球部上表面和所述散热层。相比于现有技术，散热层具有良好散热效果，尤其是盲孔内的散热层，能够更高效的散热。

Description

散热式全包封半导体芯片

技术领域

本实用新型涉及半导体封装技术领域，尤其涉及一种散热式全包封半导体芯片。

背景技术

半导体器件在成本降低和前道晶圆制造工艺的提升的共同促进下，实现了同样功能的半导体器件的单体芯片尺寸越来越小的目标，可以在半导体晶圆上形成可以直接应用在印刷电路板上安装的焊球。由于半导体晶圆制造工艺局限性或者设计者出于同一款集成电路多种用途的考虑，在半导体晶圆级封装时需要对传输电信号的输入输入端子重新定义位置设置焊球。

参见图1，是有技术中重新定义焊球位置的方式芯片，包括晶片101’主动面形成电路后表面有电极102’和第一钝化层103’，在第一钝化层上形成第二钝化层110’，第二钝化层在电极102’附近形成开口；在第二造钝化层110’上形成再布线金属层210’；再形成第三造钝化层310’，第三钝化层在再布线210’上形成开口；在第三钝化层开口上形成凸点下金属层410’；通过植球回流的方法形成球形凸点510’；在半导体晶圆101’的背面贴一层背胶膜610’并固化；切割后形成全包封晶圆级封装的单体100’。

这种方式容易形成第三钝化层310’底部与再布线金属层210’顶部之间的分层，这种产品容易造成后续的电性能失效，并且晶圆底面结构不易散热，容易使晶圆损坏。

实用新型内容

在下文中给出关于本实用新型的简要概述，以便提供关于本实用新型的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本实用新型的穷举性概述。它并不是意图确定本实用新型的关键或重要部分，也不是意图限定本实用新型的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概 念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。

本实用新型至少要解决的一个技术问题是：避免保护层与晶片结构分层的前提下，如何提高散热效果。

为了解决上述问题，本实用新型提供一种散热式全包封半导体芯片，包括：晶片结构，所述晶片结构底部开设有朝向所述晶片顶部延伸的背面盲孔；散热层，形成于所述晶片结构的底面和所述盲孔内；保护层，包裹所述晶片结构，并露出晶片结构上植球部的上表面和所述散热层。

相比于现有技术，散热层具有良好散热效果，尤其是盲孔内的散热层，能够更高效的散热。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术芯片结构的示意图；

图2为本实用新型一种芯片结构的示意图；

图3为本实用新型另一种芯片结构的示意图。

附图标记：

103-第一钝化层；110-第二钝化层；210-布线金属层；101-晶片；102-电极；104a-残余的连接梗；410-铜柱；320a-上保护层；320b-下保护层；320c-侧面保护层；510-焊球；700a-柱形散热层；700b-底面散热层。 

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进 行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。在本实用新型的一个附图或一种实施方式中描述的元素和特征可以与一个或更多个其它附图或实施方式中示出的元素和特征相结合。应当注意，为了清楚的目的，附图和说明中省略了与本实用新型无关的、本领域普通技术人员已知的部件和处理的表示和描述。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型以下各实施例中，实施例的序号和/或先后顺序仅仅便于描述，不代表实施例的优劣。对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

本实用新型提供一种散热式全包封半导体芯片，参见图2和图3，包括晶片结构、散热层还有保护层，其中，晶片结构的底部开设有朝向顶部延伸的盲孔，而散热层形成在晶片结构的底面和盲孔内，保护层则包裹晶片结构，但是会露出植球部上表面，以在露出的位置植球，同时也会露出散热层，防止保护层影响散热层的效果。

需要理解，此处是以一个单独的芯片为例说明的，而实际在制造中，可能是一个晶圆上包括多个晶片结构，各晶片结构之间通过连接梗连接，因此图中会有残余的连接梗104a，其是制造过程中留下的，是制造过程中的问题，具体的说明不再赘述。需要注意，该连接梗并没有实际上的功能，只是制造时可能会留下的部分，但并非一定会有。

下面说明晶片结构，晶片结构包括：晶片101、钝化层、布线金属层210和植球部；晶片上具有电极102，钝化层形成于晶片之上，并具有开口部，供电极露出；布线金属层，形成于钝化层上，通过开口部与电极连通；植球部，形成于布线金属层上；钝化层和布线金属层被保护层包裹。而植球部至少上表面从保护层中露出，在该露出的上表面植焊球510。可以理解，植球部使晶片结构上的一部分。

散热层分为两层，一个是形成于盲孔中的柱形散热层700a，另一个是形成于晶片底面的底面散热层700b，底面散热层700b和柱形散热层700a彼此连接。当然，柱形散热层和底面散热层可以是一体件，例如可以通过溅射、光刻、电镀和腐蚀等方法形成的。当然，在一种可选的实施方式中，底面散热层和晶片结构底面之间也可以具有保护层，如 图3所示，该保护层可以和上述包裹晶片结构的保护层为一体结构。而具体如何形成一体结构的是制造方法的问题，例如可以用传递模塑等方法，不再赘述。在这种情况下，保护层可以分为三个部分，形成在晶片结构之上的上保护层320a，形成在晶片结构底面和底面散热层之间的下保护层320b，以及形成在晶片结构两侧的侧面保护层，当然，该保护层时一体结构时这三个部分实际上时相连接的。

在一种可选的实施方式中，钝化层具有两层，从下至上依次为第一钝化层103和第二钝化层110。

参见图2，上述的植球部可以为凸点下金属层210，凸点下金属层分为三层，从上到下依次为铜层、钛铜层和钛层。在铜层上还可以设置一层镀金层，防止焊球与铜层侵蚀。或者如图3所示，植球部为凸点下金属层。可以理解，这里仅例举植球部的两种形式，其他形式或其他结构也可以用于本实用新型。

最后应说明的是：虽然以上已经详细说明了本实用新型及其优点，但是应当理解在不超出由所附的权利要求所限定的本实用新型的精神和范围的情况下可以进行各种改变、替代和变换。而且，本实用新型的范围不仅限于说明书所描述的过程、设备、手段、方法和步骤的具体实施例。本领域内的普通技术人员从本实用新型的公开内容将容易理解，根据本实用新型可以使用执行与在此所述的相应实施例基本相同的功能或者获得与其基本相同的结果的、现有和将来要被开发的过程、设备、手段、方法或者步骤。因此，所附的权利要求旨在在它们的范围内包括这样的过程、设备、手段、方法或者步骤。

Claims (9)

1.一种散热式全包封半导体芯片，其特征在于，包括：

晶片结构，所述晶片结构底部开设有朝向所述晶片顶部延伸的背面盲孔；

散热层，形成于所述晶片结构的底面和所述盲孔内；

保护层，包裹所述晶片结构，并露出所述晶片结构上植球部的上表面和所述散热层。

2.根据权利要求1所述的散热式全包封半导体芯片，其特征在于，

所述晶片结构包括：晶片，所述晶片上设置有电极；

钝化层，形成于所述晶片之上，并具有开口部，供电极露出；

布线金属层，形成于所述钝化层上，通过所述开口部与所述电极连通；

所述植球部，形成于所述布线金属层上。

3.根据权利要求1或2所述散热式全包封半导体芯片，其特征在于，

所述散热层分为形成于所述盲孔中的柱形散热层，和形成于所述晶片结构底面的底面散热层，且所述柱形散热层和底面散热层相连接；

在所述底面散热层和所述晶片结构底面之间也形成有保护层。

4.根据权利要求3所述的散热式全包封半导体芯片，其特征在于，

所述柱形散热层和所述底面散热层为一体件。

5.根据权利要求2所述的散热式全包封半导体芯片，其特征在于，

所述钝化层具有两层，从下至上依次为第一钝化层和第二钝化层。

6.根据权利要求2所述的散热式全包封半导体芯片，其特征在于，

在所述植球部从所述保护层露出的上表面植焊球。

7.根据权利要求2所述的散热式全包封半导体芯片，其特征在于，

所述植球部为凸点下金属层。

8.根据权利要求2所述的散热式全包封半导体芯片，其特征在于，

所述植球部为铜柱。

9.根据权利要求7所述的散热式全包封半导体芯片，其特征在于，

所述凸点下金属层分为三层，从上到下依次为铜层、钛铜层和钛层。