本发明专利技术提供一种增强的再分布层，它按几何形状扩张与晶片级封装WLP的球栅格阵列相关联的再分布层RDL垫，以在所述WLP的温度循环及/或坠落测试期间提供拉应力缓解。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术的实施例涉及用于具有焊料凸块栅格阵列的硅裸片的晶片级封装(WLP)。 更明确地说，本专利技术的实施例涉及WLP，其并入在朝向硅裸片的外边缘的方向上从RDL垫向外延伸或朝向所述硅裸片的中心向内延伸的再分布层(RDL)垫延伸、翼或扩张的几何形状，以便分散围绕焊料接合位置的焊料接合张应力，从而减少归因于球栅格阵列WLP装置的温度循环(TC)及坠落测试(DT)的装置故障。
技术介绍
随着晶片级封装装置的尺寸增大，晶片级封装(WLP)装置与印刷电路板之间的焊料连接阵列也增大。参看图1，展示到焊料球界面的凸块下金属的底部或下侧视图的一部分。具体来说，图1展示到邻接于晶片级封装角落而定位的焊料接合阵列内的焊料接合界面的凸块下金属。为清楚起见，在图1中不描绘所述焊料球。图2为沿着图1的切除线A的剖视图。现在参看图1及2两者，展示现有技术晶片级封装100的一部分。图2描绘与WLP 100相关联的各种材料层。展示硅层102。在硅层102内的是所述硅层的作用区域104，在所述作用区域104中发现芯片上半导体电路。如图1中所展示，作用区域104在WLP的每一边缘附近终止，导致围绕WLP 100的外边缘或外围延伸的狭窄边缘区域或非作用区域106。 在硅层102及作用区域104下方的是钝化层108。所述钝化层为大体上隔绝硅层102的作用区域104内的半导体电路(未具体图示)的氧化物材料。紧邻着钝化层108的是电介质层110。在电介质层110内的是再分布层(RDL) 112。RDL 112为负责将硅102内的半导体电路电连接到外部连接(例如，到焊料球124，且接着到PC板)的金属层。在一些WLP装置中，电介质层110分成两个分开的层或步骤，其通过在标示为是电介质层110的两个区域之间的虚线来展示。所描绘的再分布层112包含RDL垫及信号迹线 (未具体图示)。抵靠RDL垫112的是凸块下层(UBM) 116，其具有杯状形状，使得可易于将焊料球124放置在UBM 116上。所描绘的UBM 116有时称为UBM垫116。UBM 116的内径 122有时称为电介质开孔直径122，其允许经由UBM垫116及RDL垫112的去向及远离硅 102上的作用电路的信号、电流及电压的电子迁移。RDL垫112电连接到硅102内的作用电路。在一些现有技术装置中，UBM垫直径118在尺寸上与RDL垫直径114相同或类似。在其它现有技术中，UBM垫直径比RDL垫直径大约0到10微米。如所展示，存在分离RDL唇或边缘115与UBM唇或边缘的一些量的电介质。一般来说，在现有技术装置中，RDL唇115 具有从约0到约13微米的径向宽度。随着晶片级封装变大，其相关联的焊料球栅格阵列或焊料接合阵列也已在尺寸方面增大。当所述焊料球栅格阵列变得大于7X7时，发现现有技术晶片级封装开始在温度循环(TC)测试及坠落测试(DT)期间出现故障且变得较不可靠。TC及DT测试为在WLP装置上执行以确保其满足最低可靠性标准的常见的可靠性测试。在TC及DT测试两者期间，当 WLP封装的尺寸增加长度、宽度及焊料球数目时，较大的WLP更频繁地展现裸片级断裂。参看图3，展示具有所描绘的主要断裂300及次要断裂306的现有技术WLP结构 100。现有技术WLP结构100在温度循环及/或坠落测试期间的主要故障模式是归因于电介质及钝化层断裂。主要断裂300在RDL唇115的上边缘部分初始。此断裂在温度循环期间的初始化被认为是归因于在焊料球124、焊料接合及印刷电路卡连接附近及周围的各层材料的不同的膨胀及收缩系数。存在在TC及坠落测试期间产生的高拉应力集中。此应力集中从强UBM垫116传递到RDL垫112，所述RDL垫112经由RDL唇115将所述应力转移到电介质110中。常见的是，电介质断裂在RDL唇115处初始，且接着朝向钝化层108传播。简而言之，在温度循环期间，应力在焊料接合中积累，且接着穿过RDL边缘115转移到电介质层110。如所展示，所述断裂可延伸穿过所述电介质层，且接着穿过302处的钝化层，当所述断裂继续到硅102及作用电路区域(见304)中时，电路故障发生。导致断裂及故障的是归因于印刷电路板(未图示)与WLP之间的热膨胀系数失配所致的在TC加载期间形成的拉应力集中。次要断裂306经常发生，但所述次要断裂不产生额外故障。次要断裂306从RDL 唇115朝向UBM层116行进，且一般不中断任何电连接。因此，现有技术WLP装置的问题是在温度循环及坠落测试期间，RDL上的应力水平过高，从而引起穿过电介质层110且进入到集成电路中的断裂或故障。需要的是一种方法或机制，所述方法或机制可减小或分散在具有大于7X7的焊料接合连接阵列的栅格阵列的WLP的温度循环及坠落测试期间在RDL垫上或周围积累的应力，以便增加可靠性及正被制造的此类较大WLP裸片尺寸的故障之间的平均时间。存在对较大阵列晶片级封装 (LAffLP)以高成功率(而不是故障率)经受温度循环及坠落测试的应力的可靠性的需要。
技术实现思路
考虑到前面提及的现有技术晶片级封装焊料接合构造的限制及缺陷，本专利技术的实施例提供一种针对LAWLP封装的焊料接合位置减小或分散与温度循环及坠落测试相关联的应力的方法。本专利技术的实施例提供与现有技术装置相比具有相对于内层断裂故障的较低故障率及较大产品可靠性的WLP。本专利技术的实施例提供一种晶片级封装，它在晶片级封装第一侧上具有焊料接合位置阵列。该晶片级封装的第一侧上的焊料接合位置中的至少一个包含具有球下金属(UBM) 直径的(UBM)层或垫。定位在UBM垫下方的是邻接且抵靠UBM层的再分布层或垫。再分布层(RDL)或垫具有垫宽度及RDL延伸翼区域。RDL延伸翼区域在从RDL垫区域的中心径向向外及朝向所述晶片级封装的中央位置径向向外及/或径向向内的方向上从RDL垫区域延伸。在一些实施例中，所述至少一个焊料接合位置包含邻近或邻接晶片级封装的一个或一个以上角落的焊料接合位置。在另一实施例中，所述至少一个焊料接合位置包含围绕晶片级封装上的焊料接合位置阵列的外围定位的焊料接合位置。在又一实施例中，所述焊料接合位置可包括围绕焊料接合位置阵列的外围的焊料接合位置，以及邻接焊料接合位置阵列或紧邻焊料接合位置阵列且按行或列向内定位的额外焊料接合位置。本专利技术的额外实施例具有从RDL垫区域边缘延伸约42微米+/- 微米的径向距离的RDL延伸翼区域。RDL垫区域加上延伸翼的总径向长度可等于相关联的UBM垫的径向长度加上约42微米+/-约28微米。另一实施例提供一种包含裸片(为矩形或正方形且具有第一侧及第二侧)的晶片级封装。焊料接合位置阵列以行及列组织于所述裸片的所述第一侧上。所述焊料接合位置阵列包括包含与每一焊料接合位置一致的多个RDL垫位置的再分布层(RDL)。每一 RDL垫位置具有垫直径或宽度。RDL垫位置(其与所述阵列的角落处的焊料接合位置一致)各自包含扩张的RDL几何形状。每一扩张的RDL几何形状大体上围绕从所述裸片的第一侧的中心径向延伸或在所述裸片的第一侧的中心附近延伸穿过与RDL垫位置一致的焊料接合位置的中心位置的想象中的线定中心。在另一实施例中，RDL垫位置(其与围绕所述阵列的多个外围焊料接合位置一致) 各自包本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：S·凯萨尔·拉希姆，条·周，阿尔卡迪·萨莫伊洛夫，维伦·卡恩德卡尔，勇·力·徐，
申请(专利权)人：美士美积体产品公司，
类型：发明
国别省市：
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