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1、(10)申请公布号 CN 102931098 A (43)申请公布日 2013.02.13 C N 1 0 2 9 3 1 0 9 8 A *CN102931098A* (21)申请号 201210444096.1 (22)申请日 2012.11.08 H01L 21/48(2006.01) (71)申请人南通富士通微电子股份有限公司 地址 226006 江苏省南通市崇川区崇川路 288号 (72)发明人林仲珉 石磊 吴晓纯 (74)专利代理机构北京集佳知识产权代理有限 公司 11227 代理人骆苏华 (54) 发明名称 芯片封装方法 (57) 摘要 一种芯片封装方法,包括:提供半导体衬底, 。
2、所述半导体衬底上具有金属焊盘和绝缘层,所述 绝缘层具有暴露所述金属焊盘的开口;在所述金 属焊盘上形成球下金属电极,所述球下金属电极 具有电极体部和电极尾部,所述电极体部位于所 述球下金属电极底部且与所述金属焊盘相接,所 述电极尾部位于所述球下金属电极顶部;在所述 球下金属电极表面形成焊球。本发明的芯片封装 方法提升了产品可靠性,制造成本低。 (51)Int.Cl. 权利要求书1页 说明书7页 附图6页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 7 页 附图 6 页 1/1页 2 1.一种芯片封装方法,其特征在于,包括: 提供半导体衬底,所述半导体衬。
3、底上具有金属焊盘和绝缘层,所述绝缘层具有暴露所 述金属焊盘的开口; 在所述金属焊盘上形成球下金属电极,所述球下金属电极具有电极体部和电极尾部, 所述电极体部位于所述球下金属电极底部且与所述金属焊盘相接,所述电极尾部位于所述 球下金属电极顶部; 在所述球下金属电极表面形成焊球。 2.如权利要求1所述的芯片封装方法,其特征在于,所述金属焊盘的材料为金、铜、铝 或者银。 3.如权利要求1所述的芯片封装方法,其特征在于,所述金属焊盘为再分布式焊盘。 4.如权利要求1所述的芯片封装方法,其特征在于,形成所述球下金属电极的方法为 引线键合,包括: 金属引线与金属焊盘键合形成电极体部; 金属引线起弧到待形成。
4、电极尾部高度; 线夹切断金属引线,形成球下金属电极。 5.如权利要求1所述的芯片封装方法,其特征在于,所述电极尾部高度为所述电极体 部高度的0.0051.5倍。 6.如权利要求1所述的芯片封装方法,其特征在于,所述球下金属电极的材料为金、 铜、银中的一种,或者所述球下金属电极的材料为含金、铜、或银的合金。 7.如权利要求1所述的芯片封装方法,其特征在于,在所述金属焊盘上形成球下金属 电极前,还包括在所述金属焊盘表面形成过渡金属层的步骤。 8.如权利要求1所述的芯片封装方法,其特征在于,在所述球下金属电极表面形成有 覆盖层,所述覆盖层还覆盖所述球下金属电极底部周围的金属焊盘。 9.如权利要求8所。
5、述的芯片封装方法,其特征在于,所述覆盖层为防扩散层和浸润层 的堆叠结构,所述防扩散层位于所述球下金属电极表面,所述浸润层位于所述防扩散层表 面。 10.如权利要求9所述的芯片封装方法,其特征在于,所述防扩散层的材料为镍。 11.如权利要求9所述的芯片封装方法,其特征在于,所述防扩散层的厚度为0.05m 至5m。 12.如权利要求9所述的芯片封装方法,其特征在于,所述防扩散层的形成方法为化学 镀。 13.如权利要求9所述的芯片封装方法,其特征在于,所述浸润层的材料为锡、金、银中 的一种,或者所述浸润层的材料为含锡、金、或银的合金。 14.如权利要求9所述的芯片封装方法,其特征在于,所述浸润层的厚。
6、度为0.05m至 10m。 15.如权利要求9所述的芯片封装方法,其特征在于,所述浸润层的形成方法为化学 镀。 16.如权利要求1所述的芯片封装方法,其特征在于,所述焊球通过印刷工艺形成。 17.如权利要求1所述的芯片封装方法,其特征在于,所述焊球的材料为锡或者锡合金。 权 利 要 求 书CN 102931098 A 1/7页 3 芯片封装方法 技术领域 0001 本发明涉及半导体技术领域,尤其涉及一种芯片封装方法。 背景技术 0002 传统技术中,IC芯片与外部电路的连接是通过金属引线键合(WireBonding)的方 式实现。随着IC芯片特征尺寸的缩小和集成电路规模的扩大,引线键合技术不再。
7、适用。晶 圆级芯片尺寸封装(Wafer Level Chip ScalePackaging,WLCSP)技术是对整片晶圆进行 封装测试后再切割得到单个成品芯片的技术,封装后的芯片尺寸与裸片完全一致。晶圆级 芯片尺寸封装技术彻底颠覆了传统封装如陶瓷无引线芯片载具(Ceramic Leadless Chip Carrier)、有机无引线芯片载具(Organic Leadless Chip Carrier)的模式,顺应了市场对 微电子产品日益轻、小、短、薄化和低价化要求。经晶圆级芯片尺寸封装技术封装后的芯片 尺寸达到了高度微型化,芯片成本随着芯片尺寸的减小和晶圆尺寸的增大而显著降低。晶 圆级芯片尺寸。
8、封装技术是可以将IC设计、晶圆制造、封装测试、整合为一体的技术,是当前 封装领域的热点和未来发展的趋势。 0003 现有技术公开了一种晶圆级芯片尺寸封装技术,请参考图1,图1为现有技术晶圆 级芯片尺寸封装结构的剖面示意图,包括:半导体衬底101;位于所述半导体衬底101内部 的金属焊盘103;位于所述半导体衬底101表面的绝缘层102,所述绝缘层102具有暴露出 所述金属焊盘103的开口;位于所述开口内且覆盖部分所述金属焊盘103的球下金属电极 104;位于所述球下金属电极104上的焊球105,所述焊球105覆盖球下金属电极104的上 表面。 0004 现有技术中,焊球105位于球下金属电极1。
9、04之上,焊球105与球下金属电极104 的上表面接触,接触面积小,焊球105与球下金属电极104之间的附着力差。另外,球下金 属电极104的材料通常为铜,焊球105的材料通常为锡,在铜电极表面形成锡球时,锡原子 会扩散进入铜电极中去,而铜原子也同时会扩散进入锡球中,形成介面合金共化物(IMC: Intermetallic Compound)和空洞,介面合金共化物具有脆性,将会影响焊点的机械强度和 寿命。 0005 现有技术的芯片封装方法可靠性差。 0006 其他有关芯片的分装方法还可以参考公开号为CN101211791的中国发明专利申 请,其公开了一种晶圆级芯片封装制程与芯片封装结构。 发明。
10、内容 0007 本发明解决的问题是现有技术焊球和球下金属电极之间附着力差,可靠性差。 0008 为解决上述问题,本发明提供了一种芯片封装方法,包括:提供半导体衬底,所述 半导体衬底上具有金属焊盘和绝缘层,所述绝缘层具有暴露所述金属焊盘的开口;在所述 金属焊盘上形成球下金属电极,所述球下金属电极具有电极体部和电极尾部,所述电极体 部位于所述球下金属电极底部且与所述金属焊盘相接,所述电极尾部位于所述球下金属电 说 明 书CN 102931098 A 2/7页 4 极顶部;在所述球下金属电极表面形成焊球。 0009 可选的,所述金属焊盘的材料为金、铜、铝或者银。 0010 可选的,所述金属焊盘为再分。
11、布式焊盘。 0011 可选的,形成所述球下金属电极的方法为引线键合(Wire Bonding),包括:金属引 线与金属焊盘键合形成电极体部;金属引线起弧到待形成电极尾部高度;线夹切断金属引 线,形成球下金属电极。 0012 可选的,所述电极尾部高度为所述电极体部高度的0.0051.5倍。 0013 可选的,所述球下金属电极的材料为金、铜、银中的一种,或者所述球下金属电极 的材料为含金、铜、或银的合金。 0014 可选的,在所述金属焊盘上形成球下金属电极前,还包括在所述金属焊盘表面形 成过渡金属层的步骤。 0015 可选的,在所述球下金属电极表面形成有覆盖层,所述覆盖层还覆盖所述球下金 属电极底。
12、部周围的金属焊盘。 0016 可选的,所述覆盖层为防扩散层和浸润层的堆叠结构,所述防扩散层位于所述球 下金属电极表面,所述浸润层位于所述防扩散层表面。 0017 可选的,所述防扩散层的材料为镍。 0018 可选的,所述防扩散层的厚度为0.05m至5m。 0019 可选的,所述防扩散层的形成方法为化学镀。 0020 可选的,所述浸润层的材料为锡、金、银中的一种,或者所述浸润层的材料为含锡、 金、或银的合金。 0021 可选的,所述浸润层的厚度为0.05m至10m。 0022 可选的,所述浸润层的形成方法为化学镀。 0023 可选的,所述焊球通过印刷工艺形成。 0024 可选的,所述焊球的材料为锡。
13、或者锡合金。 0025 与现有技术相比,本发明具有以下优点: 0026 所述球下金属电极具有电极体部和电极尾部,所述电极体部位于所述球下金属电 极底部且与所述金属焊盘相接,所述电极尾部位于所述球下金属电极顶部。形成所述球下 金属电极的方法为引线键合,包括:金属引线与金属焊盘键合形成电极体部;金属引线起 弧到待形成电极尾部高度;线夹切断金属引线,形成球下金属电极。在后续形成焊球后,所 述电极尾部嵌入焊球内,增大了球下金属电极与焊球的接触面积,因此球下金属电极与焊 球的附着力增强,使得焊球在受外力作用时,更不容易从球下金属电极表面脱落。另外采用 引线键合方法形成球下金属电极的方法与现有技术采用电镀。
14、形成球下金属电极的方法相 比,流程短,制造成本低。 0027 在所述球下金属电极表面形成覆盖层,所述覆盖层为防扩散层和浸润层的堆叠结 构,所述防扩散层位于所述球下金属电极表面,所述浸润层位于所述防扩散层表面。现有技 术中,焊球直接位于球下金属电极之上,球下金属电极与焊球之间通过原子的扩散会形成 介面合金共化物和空洞,介面合金共化物具有脆性,将会影响焊点的机械强度和寿命。在本 发明中,在球下金属电极表面先形成防扩散层,所述防扩散层的材料为镍,与球下金属电极 相比防扩散层与焊球形成介面合金共化物要慢很多,可以作为球下金属电极和焊球之间的 说 明 书CN 102931098 A 3/7页 5 阻隔层。
15、,防止形成介面合金共化物和空洞。而由于防扩散层容易氧化,进一步的在防扩散层 表面形成浸润层防止防扩散层的氧化,另外,浸润层与后续形成的焊球的材料浸润,附着力 更好,所述浸润层的材料为锡、金、银中的一种,或者所述浸润层的材料为含锡、金、或银的 合金。与现有技术相比,在球下金属电极表面形成覆盖层改善了介面合金共化物问题,提升 了芯片封装的可靠性。 附图说明 0028 图1是现有技术芯片封装结构的剖面结构示意图; 0029 图2是本发明第一实施例提供的芯片封装方法的流程图; 0030 图3至图7是本发明第一实施例的芯片封装过程的剖面结构示意图; 0031 图8和图9是本发明第二实施例的芯片封装过程部。
16、分步骤的剖面结构示意图; 0032 图10是本发明第三实施例提供的芯片封装方法流程图; 0033 图11和图12是本发明第三实施例的芯片封装过程部分步骤的剖面结构示意图。 具体实施方式 0034 由背景技术可知,现有技术中,焊球直接位于球下金属电极之上,焊球与球下金属 电极的接触面积小,附着力差。另外,球下金属电极的材料通常为铜,焊球的材料通常为锡, 在铜电极表面形成锡球时,锡原子会扩散进入铜电极中去,而铜原子也同时会扩散进入锡 球中,形成介面合金共化物和空洞,介面合金共化物具有脆性,将会影响焊点的机械强度和 寿命。现有技术形成球下金属电极的方法为电镀,需要光刻的工艺来定义球下金属电极的 位置。
17、和形状,工艺复杂,成本高。 0035 本发明的发明人经过创造性劳动,提出一种新的芯片封装方法,包括:提供半导体 衬底,所述半导体衬底上具有金属焊盘和绝缘层,所述绝缘层具有暴露所述金属焊盘的开 口;在所述金属焊盘上形成球下金属电极,所述球下金属电极具有电极体部和电极尾部,所 述电极体部位于所述球下金属电极底部且与所述金属焊盘相接,所述电极尾部位于所述球 下金属电极顶部;在所述球下金属电极表面形成焊球。 0036 下面结合说明书附图描述本发明提供的三个具体实施例,上述的目的和本发明的 优点将更加清楚。需要说明的是,提供这些附图的目的是有助于理解本发明的实施例,而不 应解释为对本发明的不当的限制。为。
18、了更清楚起见,图中所示尺寸并未按比例绘制,可能会 做放大、缩小或其他改变。下面的描述中阐述了很多具体细节以便充分理解本发明。但是 本发明能够以很多不同于在此描述的其他方式来实施,本领域技术人员可以在不违背本发 明内涵的情况下做类似推广,因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。 0037 第一实施例 0038 请参考图2,图2为本发明第一实施例的流程图,包括: 0039 步骤S101,提供半导体衬底,所述半导体衬底上具有金属焊盘和绝缘层,所述绝缘 层具有暴露所述金属焊盘的开口; 0040 步骤S102,在所述金属焊盘上形成球下金属电极,所述球下金属电极具有电极体 部和电极尾部,所述电极体部位于。
19、所述球下金属电极底部且与所述金属焊盘相接,所述电 极尾部位于所述球下金属电极顶部; 说 明 书CN 102931098 A 4/7页 6 0041 步骤S103,在所述球下金属电极表面形成覆盖层; 0042 步骤S104,在形成有覆盖层的球下金属电极表面形成焊球。 0043 首先,请参考图3,提供半导体衬底201,所述半导体衬底201上具有金属焊盘203 和绝缘层202,所述绝缘层202具有暴露所述金属焊盘203的开口。 0044 所述半导体衬底201可以为单晶硅、SOI(绝缘体上硅)、SiGe或III-V族化合物 晶圆,所述半导体衬底201包括位于其内部和表面的一层或若干层介质层,所述半导体。
20、衬 底201还可以包括制作于其上的半导体器件、金属互连以及其他半导体结构。所述绝缘 层202包括钝化层和聚合物层(未示出),所述钝化层用于保护金属焊盘203、电学隔离和 形成暴露所述金属焊盘203的开口,所述钝化层的材料可以为氧化硅、氮化硅或者低K材 料;所述聚合物层位于所述钝化层上,所述聚合物层具有暴露所述金属焊盘203的开口, 所述聚合物的材料可以为聚酰亚胺(Polyimide)、环氧树脂(Epoxy)或苯并环丁烯树脂 (Benzocyclobutene)。所述金属焊盘203为所述半导体衬底201的顶层互连金属电极,所 述金属焊盘203的材料可以为金,铜、铝或者银。 0045 在一具体实施。
21、例中,所述半导体衬底201为单晶硅,所述半导体衬底201还包括了 制作于其上的半导体器件、金属互联以及其他半导体结构。所述绝缘层202包括材料为氧 化硅的钝化层和材料为聚酰亚胺的聚合物层,所述绝缘层202具有暴露金属焊盘203的开 口,所述金属焊盘203为所述半导体衬底201的顶层互联金属电极,所述金属焊盘203的材 料为铜。 0046 接着,请参考图4,在所述金属焊盘203上形成球下金属电极204,所述球下金属电 极204具有电极体部204a和电极尾部204b,所述电极体部204a位于所述球下金属电极204 底部且与所述金属焊盘203相接,所述电极尾部204b位于所述球下金属电极204顶部。。
22、其 中,所述电极体部204a连接金属焊盘203和后续形成的焊球并支撑所述电极尾部204b,所 述电极尾部204b嵌入后续形成的焊球内,增大了球下金属电极204与焊球的接触面积,因 此球下金属电极204与焊球的附着力增强,使得焊球在受外力作用时,更不容易从球下金 属电极204表面脱落。 0047 形成所述球下金属电极204的方法为引线键合(Wire Bonding),包括:金属引线 与金属焊盘键合形成电极体部204a;金属引线起弧到待形成电极尾部204b高度;线夹切断 金属引线,形成球下金属电极204。 0048 在一个实施例,形成所述球下金属电极204的工艺具体为:金属引线通过键合头 到达金属。
23、焊盘203顶部,利用氢氧焰或者电气放电系统产生电火花以熔化金属引线,在表 面张力的作用下,熔融金属凝固形成球形(球直径一般是金属引线直径的1.5倍至4倍),降 下键合头,在适当的压力,温度,动能和时间内将金属球压在金属焊盘203上,在此过程中, 通过键合头向金属球施加压力,同时促进引线金属和金属焊盘203发生塑性形变和原子 之间相互扩散,形成电极体部204a;然后,键合头抬起,金属引线起弧到特定高度(待形成 电极尾部204b高度),利用键合线夹切断金属引线,电极体部204a上金属引线即电极尾部 204b,形成球下金属电极204。需要说明的是,引线键合常用于半导体封装内部芯片和外部 管脚以及芯片。
24、之间连接的工艺,而本发明的发明人通过改进引线键合工艺,将其应用于球 下金属电极204的形成工艺中,能够在形成电极体部204a的同时采用键合头抬起后金属引 线起弧形成电极尾部204b,工艺简单,形成效率高。 说 明 书CN 102931098 A 5/7页 7 0049 所述球下金属电极204的材料为金、铜、银中的一种,或者所述球下金属电极204 的材料为含金、铜、或银的合金。所述电极尾部204b的高度为所述电极体部204a高度的 0.0051.5倍,当电极尾部204b的高度低于电极体部204a高度的0.005倍时,电极尾部 204b嵌入后续形成的焊球的长度有限,对球下金属电极204和焊球的附着。
25、力增强有限;而 当电极尾部204b的高度高于电极体部204a的高度的1.5倍时,由于电极尾部204b通过引 线键合后起弧形成,电极尾部204b与电极体部204a相比直径较细,且金属质地较软,制造 过程中容易变形弯曲并影响焊球的形状,成品率降低,且不利于倒芯片封装。 0050 在一具体实施例中,所述球下金属电极204的材料为铜,所述电极尾部204b的高 度与所述电极体部204a的高度相同。 0051 接着,请参考图5和图6,在所述球下金属电极204表面形成覆盖层,所述覆盖层还 覆盖所述球下金属电极204底部周围的金属焊盘203。所述覆盖层为防扩散层205和浸润 层206的堆叠结构,所述防扩散层2。
26、05位于所述球下金属电极204表面,所述浸润层206位 于所述防扩散层205表面。 0052 图5为在所述球下金属电极204表面形成防扩散层205的剖面结构示意图。所述 防扩散层205的材料为镍,与球下金属电极204相比防扩散层205与焊球形成介面合金共 化物要慢很多,可以作为球下金属电极204和焊球之间的阻隔层,防止形成介面合金共化 物和空洞。介面合金共化物和空洞会影响焊点的机械强度和寿命,所以形成防扩散层可以 有效改善介面合金共化物问题,提升了芯片封装的可靠性。所述防扩散层205的形成方法 为化学镀。化学镀,也叫做无电解镀,它是在不通电的情况下,利用氧化还原反应在镀件表 面获得金属镀层的方。
27、法,所形成镀层均匀,且化学镀设备简单,不需要电源及阳极。所述防 扩散层205的厚度为0.05m至5m,所述防扩散层205的厚度跟芯片封装过程的工艺有 关,当芯片封装过程的工艺温度越低时,所述防扩散层205的厚度可以减小。 0053 在一实施例中,化学镀之前先对球下金属电极204进行处理,去除其表面的氧化 膜,以降低接触电阻;然后在球下金属电极204表面化学镀形成镍层,所述镍层的厚度为 0.1m至3m。 0054 图6为在所述防扩散层205表面形成浸润层206的剖面结构示意图。所述防扩散 层205的材料通常为镍,镍容易氧化,造成界面电阻率增大,所以进一步的在所述防扩散层 205表面形成浸润层20。
28、6以防止防扩散层205的氧化,另外,所述浸润层206与后续形成的 焊球的材料浸润,附着力更好。所述浸润层206的材料为锡、金、银中的一种,或者所述浸润 层206的材料为含锡、金、或银的合金。所述浸润层206的形成方法为化学镀。所述浸润层 206的厚度为0.05m至10m,所述浸润层206的厚度也与芯片封装的工艺有关。 0055 在一实施例中,所述浸润层206为锡层,锡层在空气中不容易被氧化,且与后续形 成的焊球材料浸润,附着力更好,所述锡层的形成方法为化学镀,所述锡层的厚度为0.1m 至5m。 0056 接着,请参考图7,在形成有覆盖层的球下金属电极204表面形成焊球207。所述 焊球207通。
29、过印刷工艺形成,所述焊球207的材料为锡或者锡合金。形成焊球207的具体 工艺为:将焊料通过网板涂覆于形成有覆盖层的球下金属电极204上,然后进行高温回流, 表面张力作用下,使得所述焊料转变为焊球207。 0057 第二实施例 说 明 书CN 102931098 A 6/7页 8 0058 本实施例与第一实施例相比,区别在于:所述金属焊盘为再分布式焊盘(RDL)。所 述再分布式焊盘的形成方法为本领域技术人员所熟知,在此不再赘述。 0059 请参考图8,提供半导体衬底301,所述半导体衬底301包括:位于所述半导体衬底 301内的金属电极308;位于所述半导体衬底301内且覆盖部分所述金属电极3。
30、08的第一绝 缘层309,所述第一绝缘层309具有暴露所述金属电极308的第一开口;覆盖所述第一开口 的侧壁和底表面的过渡金属层310,所述过渡金属层310沿所述第一开口表面形成第二开 口;位于过渡金属层310上,且填充所述第二开口的金属焊盘303;位于所述金属焊盘303 上的第二绝缘层302,所述第二绝缘层302具有暴露所述金属焊盘303的第三开口。 0060 本实施例中所述金属焊盘303为再分布式焊盘(RDL)。所述再分布式焊盘通过在 芯片表面增加第一绝缘层309、过渡金属层310和第二绝缘层302形成,它可以根据封装工 艺的设计规则将半导体衬底301内的金属电极308的位置重新排布为再分。
31、布式焊盘的位 置。再分布式焊盘可以大大缩小芯片封装尺寸,达到高密度封装的需求,且提升了数据传输 的速度和稳定性。 0061 请参考图9,在所述金属焊盘303上形成球下金属电极304,所述球下金属电极304 具有电极体部和电极尾部,所述电极体部位于所述球下金属电极304底部且与所述金属焊 盘303相接,所述电极尾部位于所述球下金属电极304顶部;在所述球下金属电极304表面 形成覆盖层,所述覆盖层还覆盖所述球下金属电极304底部周围的金属焊盘303,所述覆盖 层为防扩散层305和浸润层306的堆叠结构,所述防扩散层305位于所述球下金属电极304 表面,所述浸润层306位于所述防扩散层305表面。
32、;在形成有覆盖层的球下金属电极304表 面形成焊球307。 0062 上述具体的形成过程和相关描述请参考第一实施例的相应部分,在此不再赘述。 0063 第三实施例 0064 图10为本发明第三实施例的流程示意图,图11以及图12为上述流程中部分步骤 的示意图,下面结合图10进行详细说明。 0065 请参考图10,图10为本发明第三实施例的流程图,包括: 0066 步骤S201,提供半导体衬底,所述半导体衬底上具有金属焊盘和绝缘层,所述绝缘 层具有暴露所述金属焊盘的开口; 0067 步骤S203,在所述金属焊盘表面形成过渡金属层; 0068 步骤S203,在所述金属焊盘上形成球下金属电极,所述球。
33、下金属电极具有电极体 部和电极尾部,所述电极体部位于所述球下金属电极底部且与所述金属焊盘相接,所述电 极尾部位于所述球下金属电极顶部; 0069 步骤S204,在所述球下金属电极表面形成覆盖层; 0070 步骤S205,在形成有覆盖层的球下金属电极表面形成焊球。 0071 图10与图2相比较,本实施例与第一实施例的区别在于:在所述金属焊盘上形成 球下金属电极前,还包括在所述金属焊盘表面形成过渡金属层的步骤。 0072 提供半导体衬底401,所述半导体衬底401上具有金属焊盘403和绝缘层402,所 述绝缘层402具有暴露所述金属焊盘403的开口。本实施例中,所述金属焊盘403可以为 半导体衬底。
34、401的顶层互连金属电极,也可以为再分布式焊盘。 0073 请参考图11,在所述金属焊盘403表面形成过渡金属层408。所述过渡金属层408 说 明 书CN 102931098 A 7/7页 9 起到防扩散、增加粘附力和保护金属焊盘403的作用。形成所述过渡金属层408的工艺可 以为物理气相沉积、化学气相沉积、电化学沉积和电镀工艺。所述过渡金属层408可以为 NiPdAu层,Ag层,Ti层、Ta层、TiN层、TaN层、Cu层或者Cu合金层中的一种或几种的叠层。 所述过渡金属层408的厚度为0.1m至3m。所述过渡金属层408厚度的选取,与芯片封 装的工艺尺寸有关,芯片封装的工艺尺寸越小所述过渡。
35、金属层408的厚度越小。 0074 在一实施例中,所述过渡金属层408的材料为TiN,所述过渡金属层408的厚度为 0.2m至1.5m。 0075 请参考图12,在所述形成有过渡金属层408的金属焊盘403上形成球下金属电极 404,所述球下金属电极404具有电极体部和电极尾部,所述电极体部位于所述球下金属电 极404底部且与所述再分布式焊盘403相接,所述电极尾部位于所述球下金属电极404顶 部;在所述球下金属电极404表面形成覆盖层,所述覆盖层为防扩散层405和浸润层406的 堆叠结构,所述防扩散层405位于所述球下金属电极404表面,所述浸润层406位于所述防 扩散层405表面;在形成有。
36、覆盖层的球下金属电极404表面形成焊球407。 0076 上述具体的形成过程和相关描述请参考第一实施例的相应部分,在此不再赘述。 0077 综上所述,与现有技术相比,本发明具有以下优点: 0078 使用引线键合的工艺形成球下金属电极,所述球下金属电极具有电极体部和电极 尾部。现有技术中,焊球直接位于球下金属电极表面,焊球与球下金属电极的接触面积有 限,而在本发明中,在后续球下金属电极表面形成焊球后,所述电极尾部嵌入焊球内,增大 了球下金属电极与焊球的接触面积,因此球下金属电极与焊球的附着力增强,使得焊球在 受外力作用时,更不容易从球下金属电极表面脱落。引线键合常用于半导体封装内部芯片 和外部管。
37、脚以及芯片之间连接的工艺,而本发明的发明人通过改进引线键合工艺,将其应 用于球下金属电极的形成工艺中,能够在形成电极体部的同时采用键合头抬起后金属引线 起弧形成电极尾部,工艺简单,形成效率高。 0079 在所述球下金属电极表面形成覆盖层,所述覆盖层为防扩散层和浸润层的堆叠结 构。现有技术中,焊球直接位于球下金属电极之上,球下金属电极与焊球之间通过原子的扩 散会形成介面合金共化物和空洞,介面合金共化物具有脆性,将会影响焊点的机械强度和 寿命。在本发明中,在球下金属电极表面先形成防扩散层,所述防扩散层的材料为镍,与球 下金属电极相比防扩散层与焊球形成介面合金共化物要慢很多,可以作为球下金属电极和 。
38、焊球之间的阻隔层,防止形成介面合金共化物和空洞。而由于防扩散层容易氧化,进一步 的在防扩散层表面形成浸润层防止防扩散层的氧化,另外,浸润层与后续形成的焊球的材 料浸润,附着力更好,所述浸润层的材料为锡、金、银中的一种,或者所述浸润层的材料为含 锡、金、或银的合金。与现有技术相比,在球下金属电极表面形成覆盖层改善了介面合金共 化物问题,提升了芯片封装的可靠性。 0080 本发明虽然已以较佳实施例公开如上,但其并不是用来限定本发明,任何本领域 技术人员在不脱离本发明的精神和范围内,都可以利用上述揭示的方法和技术对本发明技 术方案做出可能的变动和修改,因此,凡是未脱离本发明技术方案的内容,依据本发明。
39、的技 术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰,均属于本发明技术方案的保 护范围。 说 明 书CN 102931098 A 1/6页 10 图1 图2 说 明 书 附 图CN 102931098 A 10 2/6页 11 图3 图4 说 明 书 附 图CN 102931098 A 11 3/6页 12 图5 图6 说 明 书 附 图CN 102931098 A 12 4/6页 13 图7 图8 说 明 书 附 图CN 102931098 A 13 5/6页 14 图9 图10 说 明 书 附 图CN 102931098 A 14 6/6页 15 图11 图12 说 明 书 附 图CN 102931098 A 15 。