半导体封装结构制造技术

一种半导体封装结构，包括：芯片，所述芯片的表面设有焊盘和钝化层，所述钝化层设有裸露所述焊盘的第一开口，所述焊盘上设有种子层和柱状凸点，所述种子层与焊盘相连，所述柱状凸点堆叠于所述种子层上；引线框架，所述引线框架设有若干分立的引脚，内引脚和外引脚设于引脚的相对两面；所述芯片倒装于引线框架上，所述柱状凸点与所述内引脚相连；塑封层，所述塑封层密封所述芯片、柱状凸点和引线框架，并裸露出所述外引脚。本发明专利技术使得封装结构占据的横向的面积减小，整个封装结构的体积相应减小，提高了封装结构的集成度。

【技术实现步骤摘要】
半导体封装结构 本申请是2014年2月24日提交的申请号为201410061904. 5,专利技术名称为半导 体封装结构的中国专利技术专利申请的分案申请。
本专利技术涉及半导体封装领域，尤其涉及一种半导体封装结构。
技术介绍
随着电子产品如手机、笔记本电脑等朝着小型化，便携式，超薄化，多媒体化以及 满足大众需求的低成本方向发展，高密度、高性能、高可靠性和低成本的封装形式及其组装 技术得到了快速的发展。与价格昂贵的BGA(Ball Grid Array)等封装形式相比，近年来快 速发展的新型封装技术，如四边扁平无引脚QFN(Quad Flat No-leadPackage)封装，由于其 具有良好的热性能和电性能、尺寸小、成本低以及高生产率等众多的优点，引发了微电子封 装
的一场新的革命。 图1为现有的QFN封装结构的结构示意图，所述QFN封装结构包括：半导体芯片 14,所述半导体芯片1上具有焊盘2 ;引脚3 (引线框架），所述引脚3围绕所述半导体芯片 1的四周排列；金属导线4,金属导线4将半导体芯片1的焊盘2与环绕所述半导体芯片1 的引脚3电连接；塑封材料5,所述塑封材料5将半导体芯片1、金属线4和引脚3密封，引 脚3的表面裸露在塑封材料的底面，通过引脚3实现半导体芯片1与外部电路的电连接。 现有的封装结构占据的体积较大，不利于封装结构集成度的提高。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是怎样提高封装结构的集成度。 为解决上述问题，本专利技术提供一种半导体封装结构，包括：芯片，所述芯片的表面 设有焊盘和钝化层，所述钝化层设有裸露所述焊盘的第一开口，所述第一开口内设有种子 层和柱状凸点，所述种子层与焊盘相连，所述柱状凸点堆叠于所述种子层上；引线框架，所 述引线框架设有若干分立的引脚，内引脚和外引脚设于引脚的相对两面；所述芯片倒装于 引线框架上，所述柱状凸点与所述内引脚相连；塑封层，所述塑封层密封所述芯片、柱状凸 点和引线框架，并裸露出所述外引脚；所述柱状凸点自下而上依次由附着层、阻挡层和焊料 堆叠组成，所述附着层与种子层相连，阻挡层堆叠于附着层上，焊料堆叠于阻挡层上。 与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下优点： 本专利技术的封装结构是将半导体芯片倒装在引脚上方，通过柱状凸点将半导体芯片 上的焊盘与内引脚电连接，使得形成的封装结构占据的横向的面积减小，整个封装结构的 体积较小，提高了封装结构的集成度。 【附图说明】 图1为现有技术封装结构的结构示意图； 图2?图11为本专利技术实施例封装结构的形成过程的剖面结构示意图。 【具体实施方式】 下面结合附图对本专利技术的【具体实施方式】做详细的说明。 首先，参考图2,提供半导体芯片200,所述半导体芯片200的表面设有焊盘201和 钝化层202,所述钝化层202设有裸露所述焊盘201的第一开口。 所述焊盘201是芯片200的功能输出端子，并最终通过后续形成的柱状凸点206 实现电性功能的传导过渡；钝化层202的材料包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、聚酰亚胺、苯 三聚丁烯等介电材料或它们的混合物，用于保护芯片200中的线路。 需要说明的是，所述芯片的焊盘和钝化层可以是芯片的初始焊盘和初始钝化层， 也可以是根据线路布图设计需要而形成的过渡焊盘、钝化层；形成过渡焊盘、钝化层的方式 主要是采用再布线工艺技术，通过一层或多层再布线将初始焊盘、钝化层转载到过渡焊盘、 钝化层上。所述再布线工艺技术为现有成熟工艺，已为本领域技术人员所熟知，在此不再赘 述。 接着，参考图3,在芯片200的焊盘201和钝化层202上依次形成耐热金属层203 和金属浸润层204。 所述耐热金属层203的材料可以是钛Ti、铬Cr、钽Ta或它们的组合构成，本专利技术 优选为Ti。所述金属浸润层204的材料可以是铜Cu、铝A1、镍Ni中的一种或它们的组合 构成，其中较优的金属浸润层204为Cu。耐热金属层203与金属浸润层204 -起构成最终 结构的种子层。所述耐热金属层203和金属浸润层204的方法同样可以采用现有的蒸发或 溅射或物理气相沉积的方法，其中较优的方法为溅射。当然，根据本领域技术人员的公知常 识，形成的方法不仅限于溅射方法，其他适用的方法均可应用于本专利技术，并且形成的耐热金 属层203和金属浸润层204的厚度也是根据实际的工艺需求而定。 接着，参考图4,在金属浸润层204上形成光刻胶205,所述光刻胶205设有曝露出 芯片200焊盘201上方金属浸润层204的第二开口。 形成光刻胶205的方法可以是旋转涂布，这些方法的具体步骤已为本领域技术人 员所熟知，在此不再赘述。形成光刻胶205后，具体可通过现有光刻显影技术定义出焊盘 201的形状，使光刻胶205中形成开口以曝露出焊盘201上的金属浸润层204。 在本实施例中，所述第二开口小于所述第一开口，即光刻胶205的开口尺寸要小 于芯片200的钝化层开口尺寸；目的是使后续形成的柱状凸点206能够落在第一开口内，避 免使柱状凸点206形成于钝化层202上而造成应力过大、焊盘201容易脆裂的可靠性问题。 接着，参考图5，在第二开口中的金属浸润层204上依次形成附着层206a和阻挡层 206b。 在这一步骤中，以芯片200上剩余的光刻胶205为掩膜，在上步中形成的第二开口 内、金属浸润层204的上方，依次形成附着层206a和阻挡层206b，具体工艺可以通过用电镀 的方式。当然，根据本领域技术人员的公知常识，形成的方法不仅限于电镀，其他适用的方 法均可应用于本专利技术。所述附着层206a的材料为铜Cu，阻挡层206b的材料为镍Ni。 所述附着层206a铜的厚度为5?50 μ m，具体厚度为5 μ m、10 μ m、15 μ m、20 μ m、 25 μ m、30 μ m、35 μ m、40 μ m、45 μ m或50 μ m等。附着层206a为最终电性输出端子即柱状 凸点206的柱状结构主体。附着层206a在空间上提供了一个足够的物质空间，保证了后续 形成的焊料206c在回流后能够牢固地置于附着层206a上而不会偏离，同时也提高了与焊 料206c之间的结合力；同时，也正因为附着层206a的柱状结构使得焊料206c的尺寸得以 缩小，在保证最终产品焊接过程中物理连接可靠度的前提下，提升了单位空间内的功能输 出端口数，更能满足密间距、功能输出多的封装需求。 所述阻挡层206b镍的厚度为1. 5 μ m?3 μ m，具体厚度为1. 5 μ m、2 μ m、2. 5 μ m或 3μπι等。阻挡层206b的作用为防止后续形成焊料凸点的材料扩散至金属浸润层204中， 当Ni层厚度小于1. 5 μ m时，Ni最终会因相邻金属间的扩散效应而消失，进而无法有效地阻 挡后续焊料凸点扩散到金属浸润层204中；当Ni层厚度大于3 μ m时，会因Ni金属本身的 电热性能较差而导致电阻率上升，进而影响最终产品的电热性能。因此，厚度适宜的阻挡层 (Ni) -方面能够避免自身因扩散效应而消失，进而有效地阻止焊料和金属浸润层之间因金 属间化合物的形成而产生的孔隙；同时又不至于因镍阻挡层过厚而本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体封装结构，其特征在于，包括：芯片，所述芯片的表面设有焊盘和钝化层，所述钝化层设有裸露所述焊盘的第一开口，所述第一开口内设有种子层和柱状凸点，所述种子层与焊盘相连，所述柱状凸点堆叠于所述种子层上；引线框架，所述引线框架设有若干分立的引脚，内引脚和外引脚设于引脚的相对两面；所述芯片倒装于引线框架上，所述柱状凸点与所述内引脚相连；塑封层，所述塑封层密封所述芯片、柱状凸点和引线框架，并裸露出所述外引脚；所述柱状凸点自下而上依次由附着层、阻挡层和焊料堆叠组成，所述附着层与种子层相连，阻挡层堆叠于附着层上，焊料堆叠于阻挡层上。

【技术特征摘要】
1. 一种半导体封装结构，其特征在于，包括： 芯片，所述芯片的表面设有焊盘和钝化层，所述钝化层设有裸露所述焊盘的第一开口， 所述第一开口内设有种子层和柱状凸点，所述种子层与焊盘相连，所述柱状凸点堆叠于所 述种子层上； 引线框架，所述引线框架设有若干分立的引脚，内引脚和外引脚设于引脚的相对两 面； 所述芯片倒装于引线框架上，所述柱状凸点与所述内引脚相连； 塑封层，所述塑封层密封所述芯片、柱状凸点和引线框架，并裸露出所述外引脚； 所述柱状凸点自下而上依次由附着层、阻挡层和焊料堆叠组成，所述附着层与种子层 相连，阻挡层堆叠于附着层上，焊料堆叠于阻挡层上。2. 根据权利要求1所述的一种半导体封装结构，其特征在于，所述种子层由耐热金属 层和金属浸润层堆叠组成，所述耐热金属层与焊盘相连，所述金属浸润层堆叠于所述种子 层上。3. 根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏鑫，丁万春，高国华，
申请(专利权)人：南通富士通微电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32