半导体芯片的封装结构及封装方法技术

技术编号:16606703 阅读:22 留言:0更新日期:2017-11-22 16:36
本发明专利技术提供一种半导体芯片的封装结构及封装方法,所述封装结构包括:半导体芯片,所述半导体芯片表面具有电极;保护层,形成于所述半导体芯片表面,所述保护层对应所述电极具有电极开孔;封装材料,包围所述半导体芯片及所述保护层;重新布线层,形成于所述封装材料及半导体芯片上,所述重新布线层通过所述保护层的电极开孔与所述半导体芯片的电极连接;以及金属凸块,制作于所述重新布线层上。本发明专利技术预先在半导体芯片的晶圆上制作保护层,并制作电极开孔,在晶圆上的半导体芯片位置容易定位,可以使得电极开孔的位置与半导体芯片的电极精确对准,大大降低了电极接触偏移的可能性,提高了器件的稳定性,可以满足器件不断微缩的趋势。

Packaging structure and packaging method of semiconductor chip

Encapsulation structure and method of the invention provides a semiconductor chip package structure, comprising: a semiconductor chip, wherein the semiconductor chip with surface electrode; protective layer formed on the surface of the semiconductor chip, the protective layer corresponding to the electrode has an electrode hole; encapsulating material surrounding the semiconductor chip and the protective layer; re wiring layer is formed on the packaging materials and the semiconductor chip, connecting electrode of the re wiring layer through the protective layer of the electrode hole and the semiconductor chip; and a metal bump is formed upon the re wiring layer. The present invention is pre fabricated protective layer on the semiconductor chip on the wafer, and the electrode holes in the semiconductor chip on the wafer position for easy positioning, the electrode position can make the electrode hole of the semiconductor chip precise alignment, greatly reducing the possibility of contact electrode offset, improve the stability of the device, the device can meet the trend continuous miniature.

【技术实现步骤摘要】
半导体芯片的封装结构及封装方法
本专利技术属于半导体封装领域,特别是涉及一种半导体芯片的封装结构及封装方法。
技术介绍
随着集成电路的功能越来越强、性能和集成度越来越高,以及新型的集成电路出现,封装技术在集成电路产品中扮演着越来越重要的角色,在整个电子系统的价值中所占的比例越来越大。同时,随着集成电路特征尺寸达到纳米级,晶体管向更高密度、更高的时钟频率发展,封装也向更高密度的方向发展。由于扇出晶圆级封装(fowlp)技术由于具有小型化、低成本和高集成度等优点,以及具有更好的性能和更高的能源效率,扇出晶圆级封装(fowlp)技术已成为高要求的移动/无线网络等电子设备的重要的封装方法,是目前最具发展前景的封装技术之一。现有的一种半导体芯片的封装结构如图1所示,这种结构包括封装材料102、半导体芯片101、重新布线层以及金属凸块,所述半导体芯片101的上表面与所述封装材料102齐平,所述重新布线层的第一层介质103直接制作于所述封装材料102以及半导体芯片101上,然后进行图形化形成与所述半导体芯片的电极位置对应的电极开孔,接着再形成图形化的金属层104通过所述电极开孔与所述半导体芯片的电极接触。这种封装结构具有以下缺点:第一,所述重新布线层的第一层介质制作于所述封装材料以及半导体芯片上,由于半导体芯片的表面并非完全平整,容易造成所述第一层介质产生弯曲变形等缺陷;第二,所述重新布线层的第一层介质凸设于所述封装材料以及半导体芯片上,缺少保护,同样容易产生变形开裂等现象;第三,由于需要在所述第一层介质中制作电极开孔,由于半导体芯片是独立设置于所述封装材料中,该电极开孔的位置通常难以与每个单独的半导体芯片的电极完全对应,造成电极开孔的偏移,导致电性能不稳定。基于以上所述,提供一种可以有提高封装结构的机械稳定性以及电极接触准确性,防止电极接触偏移的半导体芯片的封装结构及封装方法实属必要。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点,本专利技术的目的在于提供一种半导体芯片的封装结构及封装方法,用于解决现有技术中半导体芯片的封装机械稳定性及电极接触稳定性较低的问题。为实现上述目的及其他相关目的,本专利技术提供一种半导体芯片的封装结构,所述封装结构包括:半导体芯片,所述半导体芯片表面具有电极;保护层,形成于所述半导体芯片表面,所述保护层对应所述电极具有电极开孔;封装材料,包围所述半导体芯片及所述保护层;重新布线层,形成于所述封装材料及半导体芯片上,所述重新布线层通过所述保护层的电极开孔与所述半导体芯片的电极连接;以及金属凸块,制作于所述重新布线层上。优选地,所述保护层包括环氧树脂、硅胶、PI、PBO、BCB、氧化硅、磷硅玻璃,含氟玻璃中的一种或两种以上组合。优选地,所述保护层的侧壁被所述封装材料完全包围,所述保护层的上表面露出于所述封装材料,且与所述封装材料的上表面处于同一平面。优选地,所述封装材料包括聚酰亚胺、硅胶以及环氧树脂中的一种。优选地,所述重新布线层包括图形化的金属布线层以及图形化的介质层,所述金属布线层通过所述保护层的电极开孔与所述半导体芯片的电极相连。优选地,所述介质层的材料包括环氧树脂、硅胶、PI、PBO、BCB、氧化硅、磷硅玻璃,含氟玻璃中的一种或两种以上组合,所述金属布线层的材料包括铜、铝、镍、金、银、钛中的一种或两种以上组合。优选地,所述金属凸块包括铜柱、位于所述铜柱上表面的镍层、以及位于所述镍层上的焊料凸点。优选地,所述金属阻挡层包括镍层,所述焊料凸点的材料包括铅、锡及银中的一种或包含上述任意一种焊料金属的合金。本专利技术还提供一种半导体芯片的封装方法,所述封装方法包括:1)提供一晶圆,所述晶圆表面具有半导体芯片的电极;2)于所述晶圆表面形成保护层,并去除所述电极表面的保护层以形成电极开孔,对所述晶圆进行切割以获得表面具有保护层的半导体芯片;3)提供一支撑衬底,于所述支撑衬底表面形成分离层;4)将所述半导体芯片粘附于所述分离层上,其中,所述半导体芯片具有保护层的一面朝向所述分离层;5)采用封装材料对所述半导体芯片进行封装,所述封装材料包覆所述半导体芯片及所述保护层;6)基于所述分离层分离所述封装材料与所述支撑衬底;7)于所述封装材料及半导体芯片上制作重新布线层,所述重新布线层通过所述保护层的电极开孔与所述半导体芯片的电极连接;以及8)于所述重新布线层上制作金属凸块。优选地,所述保护层包括环氧树脂、硅胶、PI、PBO、BCB、氧化硅、磷硅玻璃,含氟玻璃中的一种或两种以上组合。优选地,所述支撑衬底包括玻璃衬底、金属衬底、半导体衬底、聚合物衬底及陶瓷衬底中的一种;所述分离层包括胶带及聚合物层中的一种,所述聚合物层首先采用旋涂工艺涂覆于所述支撑衬底表面,然后采用紫外固化或热固化工艺使其固化成型。优选地,步骤5)采用封装材料封装所述逻辑芯片的方法包括压缩成型、传递模塑成型、液封成型、真空层压及旋涂中的一种,所述封装材料包括聚酰亚胺、硅胶以及环氧树脂中的一种。优选地,步骤7)制作所述重新布线层为交替进行如下步骤:采用化学气相沉积工艺、蒸镀工艺、溅射工艺、电镀工艺或化学镀工艺于所述封装材料及半导体芯片表面形成金属层,并对所述金属层进行刻蚀形成图形化的金属布线层,所述金属布线层通过所述电极开孔与所述半导体芯片的电极相连;采用化学气相沉积工艺或物理气相沉积工艺于所述金属布线层上形成介质层,并对所述介质层进行刻蚀形成图形化的介质层。优选地,所述介质层的材料包括环氧树脂、硅胶、PI、PBO、BCB、氧化硅、磷硅玻璃,含氟玻璃中的一种或两种以上组合,所述金属布线层的材料包括铜、铝、镍、金、银、钛中的一种或两种以上组合。优选地,步骤8)包括:8-1)于所述重新布线层上制作凸点下金属;8-2)于所述凸点下金属表面形成铜柱;8-3)于所述铜柱表面形成金属阻挡层;8-4)于所述金属阻挡层表面形成焊料金属,并采用高温回流工艺于所述金属阻挡层表面形成焊料凸点。优选地,其中,所述金属阻挡层包括镍层,所述焊料凸点的材料包括铅、锡及银中的一种或包含上述任意一种焊料金属的合金。如上所述,本专利技术的半导体芯片的封装结构及封装方法,具有以下有益效果:第一,本专利技术预先在半导体芯片的晶圆上制作保护层,并制作电极开孔,在晶圆上的半导体芯片位置容易定位,可以使得电极开孔的位置与半导体芯片的电极精确对准,大大降低了电极接触偏移的可能性,提高了器件的稳定性,可以满足器件不断微缩的趋势;第二,本专利技术的保护层内陷于封装材料中,可以大大提高保护层的机械强度及稳定性,所述保护层可以当作重新布线层的第一层介质,同时解决了重新布线层的机械强度问题以及对准问题;第三,本专利技术工艺及结构简单,可有效提高半导体芯片的封装性能,在半导体封装领域具有广泛的应用前景。附图说明图1显示为现有技术中的一种半导体芯片的封装结构示意图。图2~图13显示为本专利技术的半导体芯片的封装方法各步骤所呈现的结构示意图。元件标号说明201支撑衬底202分离层203封装材料204金属布线层205图形化的介质层206凸点下金属207金属凸块301晶圆302电极303保护层304电极开孔30430半导体芯片具体实施方式以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式,本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其本文档来自技高网
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半导体芯片的封装结构及封装方法

【技术保护点】
一种半导体芯片的封装结构,其特征在于,所述封装结构包括:半导体芯片,所述半导体芯片表面具有电极;保护层,形成于所述半导体芯片表面,所述保护层对应所述电极具有电极开孔;封装材料,包围所述半导体芯片及所述保护层;重新布线层,形成于所述封装材料及半导体芯片上,所述重新布线层通过所述保护层的电极开孔与所述半导体芯片的电极连接;以及金属凸块,制作于所述重新布线层上。

【技术特征摘要】
1.一种半导体芯片的封装结构,其特征在于,所述封装结构包括:半导体芯片,所述半导体芯片表面具有电极;保护层,形成于所述半导体芯片表面,所述保护层对应所述电极具有电极开孔;封装材料,包围所述半导体芯片及所述保护层;重新布线层,形成于所述封装材料及半导体芯片上,所述重新布线层通过所述保护层的电极开孔与所述半导体芯片的电极连接;以及金属凸块,制作于所述重新布线层上。2.根据权利要求1所述的半导体芯片的封装结构,其特征在于:所述保护层包括环氧树脂、硅胶、PI、PBO、BCB、氧化硅、磷硅玻璃,含氟玻璃中的一种或两种以上组合。3.根据权利要求1所述的半导体芯片的封装结构,其特征在于:所述保护层的侧壁被所述封装材料完全包围,所述保护层的上表面露出于所述封装材料,且与所述封装材料的上表面处于同一平面。4.根据权利要求1所述的半导体芯片的封装结构,其特征在于:所述封装材料包括聚酰亚胺、硅胶以及环氧树脂中的一种。5.根据权利要求1所述的半导体芯片的封装结构,其特征在于:所述重新布线层包括图形化的金属布线层以及图形化的介质层,所述金属布线层通过所述保护层的电极开孔与所述半导体芯片的电极相连。6.根据权利要求5所述的半导体芯片的封装结构,其特征在于:所述介质层的材料包括环氧树脂、硅胶、PI、PBO、BCB、氧化硅、磷硅玻璃,含氟玻璃中的一种或两种以上组合,所述金属布线层的材料包括铜、铝、镍、金、银、钛中的一种或两种以上组合。7.根据权利要求1所述的半导体芯片的封装结构,其特征在于:所述金属凸块包括铜柱、位于所述铜柱上表面的镍层、以及位于所述镍层上的焊料凸点。8.根据权利要求7所述的半导体芯片的封装结构,其特征在于:所述金属阻挡层包括镍层,所述焊料凸点的材料包括铅、锡及银中的一种或包含上述任意一种焊料金属的合金。9.一种半导体芯片的封装方法,其特征在于,所述封装方法包括:1)提供一晶圆,所述晶圆表面具有半导体芯片的电极;2)于所述晶圆表面形成保护层,并去除所述电极表面的保护层以形成电极开孔,对所述晶圆进行切割以获得表面具有保护层的半导体芯片;3)提供一支撑衬底,于所述支撑衬底表面形成分离层;4)将所述半导体芯片粘附于所述分离层上,其中,所述半导体芯片具有保护层的一面朝向所述分离层;5)采用封装材料对所述半导体芯片进行封装,所述封装材料包覆所述半导体芯片及所述保护层...

【专利技术属性】
技术研发人员:陈彦亨林正忠
申请(专利权)人:中芯长电半导体江阴有限公司
类型:发明
国别省市:江苏,32

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