半导体器件的形成方法技术

一种半导体器件的形成方法，包括：提供半导体基底，所述半导体基底具有若干焊盘；在所述半导体基底上形成钝化层，所述钝化层具有暴露焊盘表面的第一开口；在所述焊盘上的形成柱状电极，所述柱状电极包括本体和位于所述本体中的凹槽，凹槽的开口与柱状电极的顶部表面重合；在所述柱状电极上形成焊球，所述焊球包括位于柱状电极顶部的金属凸头和填充满所述凹槽的填充部。焊球与柱状电极构成类似插销的结构，提高了焊球与柱状电极之间的结合力。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体封装领域，特别涉及一种能提高焊球与柱状电极结合力的。
技术介绍
芯片级封装(Chip Scale Package, CSP)作为最新一代的芯片封装技术,CSP封装的产品具有体积小、电性能好和热性能好等优点。圆片级CSP (WCSP)作为芯片级封装的一种，是先在圆片上进行封装，并以圆片的形式进行测试，老化筛选，其后再将圆片分割成单一的CSP电路。·公开号为CN1630029A的中国专利中公开了一种圆片级CSP结构的半导体器件，请参考图1，包括半导体基底11，所述半导体基底11上具有焊盘12 ;位于所述半导体基底11表面的钝化层14，所述钝化层14具有暴露焊盘12表面的开口 ；位于部分钝化层14表面以及开口内的再布线层16，再布线层16与焊盘12相连接；位于所述开口外的再布线层16表面的柱状电极17 ;覆盖所述再布线层16和部分钝化层14表面的绝缘层20，绝缘层20的表面与柱状电极17的表面平齐；位于柱状电极17表面的焊球21。现有的半导体器件中的焊球容易从柱状电极的表面脱落。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是提供一种，提高焊球与柱状电极之间的结合力。为解决上述问题，本专利技术技术方案提供了一种，包括提供半导体基底，所述半导体基底具有若干焊盘；在所述半导体基底上形成钝化层，所述钝化层具有暴露焊盘表面的第一开口 ；在所述焊盘上的形成柱状电极，所述柱状电极包括本体和位于所述本体中的凹槽，凹槽的开口与柱状电极的顶部表面重合；在所述柱状电极上形成焊球，所述焊球包括位于柱状电极顶部的金属凸头和填充满所述凹槽的填充部。可选的，所述凹槽的深度为本体高度的O. 59Γ99. 9%。可选的，所述凹槽的数量为I个,所述凹槽的半径为柱状电极本体半径的1°/Γ99%。可选的，所述凹槽的数量大于I个，凹槽在本体中独立分布。可选的，所述凹槽在本体中呈直线分布、矩阵分布、同心圆分布、同心圆环分布、多边形分布或者不规则分布。可选的，所述柱状电极的形成方法为在所述第一开口的侧壁和底部以及钝化层的表面形成种子层；在所述种子层表面形成第一光刻胶层，所述第一光刻胶层具有与第一开口对应的第二开口 ；采用电镀工艺在所述第一开口和第二开口中填充满金属，形成柱状电极的本体；去除所述第一光刻胶层；以所述柱状电极为掩膜去除钝化层上的部分种子层；在所述钝化层上形成第一绝缘层；在所述第一绝缘层表面形成第二光刻胶层，所述第二光刻胶层中具有暴露柱状电极本体表面的至少一个第三开口 ；沿第三开口刻蚀去除部分厚度的所述柱状电极的本体，在本体中形成至少一个凹槽，所述本体和凹槽构成柱状电极。可选的，从凹槽的开口到底部，所述凹槽的宽度逐渐减小。可选的，所述柱状电极的本体的材料为铜，刻蚀柱状电极的本体的工艺为等离子体刻蚀或湿法刻蚀。可选的，所述等离子刻蚀采用的气体为氯气，所述湿法刻蚀采用的溶液为稀释的硫酸溶液或双氧水与硫酸的混合溶液。可选的，所述第一绝缘层的表面与柱状电极的本体的顶部表面平齐，第一绝缘层与柱状电极的外侧侧壁相接触。可选的，在本体中形成至少一个凹槽后，去除所述第二光刻胶层；将印刷网板或不锈钢板置于第一绝缘层表面，所述印刷网板或不锈钢板具有暴露所述柱状电极的本体和通孔以及环形刻蚀凹槽的第四开口 ；采用网板印刷工艺在第四开口和凹槽中填充满焊锡膏； 移除所述印刷网板或不锈钢板，对所述焊锡膏进行回流工艺，在柱状电极的本体顶部上形成金属凸头，在凹槽中形成填充部，金属凸头和填充部构成凹槽。可选的，所述第一绝缘层的表面低于柱状电极的本体的顶部表面，第一绝缘层和本体的外侧侧壁之间具有第一环形刻蚀凹槽，第一环形刻蚀凹槽暴露出部分钝化层的表面。可选的，在本体中形成至少一个凹槽后，去除所述第二光刻胶层；将印刷网板或不锈钢板置于第一绝缘层表面，所述印刷网板或不锈钢板具有暴露柱状电极本体的顶部表面和本体中的凹槽以及第一环形刻蚀凹槽的第五开口 ；采用网板印刷工艺在第五开口、凹槽和第一环形刻蚀凹槽中填充满焊锡膏；移除所述印刷网板或不锈钢板，对所述焊锡膏进行回流工艺，在柱状电极的本体顶部上形成金属凸头，在凹槽中形成填充部，在本体的外侧侧壁上形成裙带部，裙带部的上部分与金属凸头连接，裙带部的下部分与柱状电极两侧的部分钝化层相连接，并与第一环形刻蚀凹槽的侧壁相接触，所述裙带部的下部分的宽度大于上部分的宽度，裙带部的下部分的表面低于第一绝缘层的表面或与第一绝缘层的表面平齐或者高于第一绝缘层的表面，金属凸头、填充部和裙带部构成凹槽。可选的，所述焊球和柱状电极的本体之间还形成有金属阻挡层。可选的，金属阻挡层的为镍锡的双层结构、镍银的双层结构、镍金的双层结构或镍和锡合金的双层结构。可选的，在所述第一开口的侧壁和底部以及钝化层的表面形成种子层；在所述种子层表面形成再布线层，再布线层填充满第一开口，所述再布线层作为焊盘的一部分，柱状电极形成在第一开口外的再布线层上。与现有技术相比，本专利技术技术方案具有以下优点形成所述半导体器件的柱状电极，所述柱状电极包括本体和位于所述本体中的凹槽，凹槽的开口与柱状电极的顶部表面重合，在柱状电极上形成焊球，所述焊球包括位于柱状电极顶部的金属凸头和填充满所述凹槽的填充部，焊球与柱状电极构成一种类似插销的结构，焊球与柱状电极由现有的单平面接触变为多平面接触，焊球不但与柱状电极的顶部表面接触，而且与柱状电极的内部有接触，焊球与柱状电极的接触面积增大，两者的结合力增强，使得焊球受到的可接受外力(使焊球与柱状电极脱离的力)大大的增强，焊球不易从柱状电极上脱落，并且凹槽只位于本体中使得本体底部与焊盘结合力不会受到影响。本体中形成的凹槽的深度为本体高度的O. 59Γ99. 9%，使得凹槽中的填充部深入本体中一定的深度，焊球与柱状电极构成的插销结构的结合力更强。从凹槽的开口 到底部，所述凹槽的宽度逐渐减小，在凹槽中填充焊锡时，在凹槽中不会产生空隙(气泡)，提高焊球与柱状电极之间的稳定性。附图说明图I为现有技术圆片级结构的半导体器件的结构示意图；图疒图4为本专利技术第一实施例半导体器件的结构示意图；图5为本专利技术第一实施例半导体器件形成方法的流程示意图；14为本专利技术第一实施例半导体器件的形成过程的剖面结构示意图；图15为本专利技术第二实施例半导体器件的结构示意图；图16为本专利技术第二实施例流程示意图；图17 图24为本专利技术第二实施例半导体器件的形成过程的剖面结构示意图；图25为本专利技术第三实施例半导体器件的结构示意图；图26为本专利技术第四实施例半导体器件的结构示意图。具体实施例方式现有的圆片级CSP结构的半导体器件中，由于焊球只与柱状电极上表面接触，两者的接触面积较小，焊球与柱状电极的结合力较差，在受到外力的作用时，焊球容易从柱状电极的表面脱落或在焊球与柱状电极的接触面上产生裂缝，不利于后续封装工艺的进行，使得封装器件容易失效。为解决上述问题，专利技术人提出一种半导体器件，所述半导体器件中的柱状电极包括本体和位于所述本体中的凹槽，凹槽的开口与柱状电极的顶部表面重合，柱状电极上具有焊球，所述焊球包括位于柱状电极顶部的金属凸头和填充满所述凹槽的填充部，焊球与柱状电极构成一种类似插销的结构，焊球与柱状电极由现有的单平面接触变为多平面接触，焊球不但与柱状电极的顶部表面接触，而且与柱状电极的内部有接触，焊本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体器件的形成方法，其特征在于，包括：提供半导体基底，所述半导体基底具有若干焊盘；在所述半导体基底上形成钝化层，所述钝化层具有暴露焊盘表面的第一开口；在所述焊盘上的形成柱状电极，所述柱状电极包括本体和位于所述本体中的凹槽，凹槽的开口与柱状电极的顶部表面重合；在所述柱状电极上形成焊球，所述焊球包括位于柱状电极顶部的金属凸头和填充满所述凹槽的填充部。

【技术特征摘要】
1.一种半导体器件的形成方法，其特征在于，包括 提供半导体基底，所述半导体基底具有若干焊盘； 在所述半导体基底上形成钝化层，所述钝化层具有暴露焊盘表面的第一开口 ； 在所述焊盘上的形成柱状电极，所述柱状电极包括本体和位于所述本体中的凹槽，凹槽的开口与柱状电极的顶部表面重合； 在所述柱状电极上形成焊球，所述焊球包括位于柱状电极顶部的金属凸头和填充满所述凹槽的填充部。2.如权利要求I所述的半导体器件的形成方法的形成方法，其特征在于，所述凹槽的深度为本体高度的O. 59Γ99. 9%。3.如权利要求I所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，所述凹槽的数量为I个，所述凹槽的半径为柱状电极本体半径的1°/Γ99%。4.如权利要求I所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，所述凹槽的数量大于I个，凹槽在本体中独立分布。5.如权利要求4所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，所述凹槽在本体中呈直线分布、矩阵分布、同心圆分布、同心圆环分布、多边形分布或者不规则分布。6.如权利要求3或4所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，所述柱状电极的形成方法为在所述第一开口的侧壁和底部以及钝化层的表面形成种子层；在所述种子层表面形成第一光刻胶层，所述第一光刻胶层具有与第一开口对应的第二开口 ；采用电镀工艺在所述第一开口和第二开口中填充满金属，形成柱状电极的本体；去除所述第一光刻胶层；以所述柱状电极为掩膜去除钝化层上的部分种子层；在所述钝化层上形成第一绝缘层；在所述第一绝缘层表面形成第二光刻胶层，所述第二光刻胶层中具有暴露柱状电极本体表面的至少一个第三开口 ；沿第三开口刻蚀去除部分厚度的所述柱状电极的本体，在本体中形成至少一个凹槽，所述本体和凹槽构成柱状电极。7.如权利要求6所述的半导体器件的形成方法的形成方法，其特征在于，从凹槽的开口到底部，所述凹槽的宽度逐渐减小。8.如权利要求6所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，所述柱状电极的本体的材料为铜，刻蚀柱状电极的本体的工艺为等离子体刻蚀或湿法刻蚀。9.如权利要求8所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，所述等离子刻蚀采用的气体为氯气，所述湿法刻蚀采用的溶液为稀释的硫酸溶液或双氧水与硫酸的混合溶液。10.如权利要求6所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，所述第一绝...

【专利技术属性】
技术研发人员：林仲珉，陶玉娟，
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：