芯片封装方法技术

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；在所述球下金属电极表面形成焊球，所述焊球具有第一围裙结构，所述第一围裙结构覆盖所述球下金属电极底部周围的金属焊盘。本发明专利技术的芯片封装方法增大了焊球和金属焊盘之间的附着力，提升了芯片封装的可靠性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体
，尤其涉及一种。
技术介绍
传统技术上，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 ChipCarrier)、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。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I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。现有技术中，焊球105位于球下金属电极104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(MC: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。现有技术的可靠性差。其他有关芯片的分装方法还可以参考公开号为CN101211791的中国专利技术专利申请，其公开了一种晶圆级芯片封装制程与芯片封装结构。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是现有技术焊球和球下金属电极之间接触面积小，附着力差。为解决上述问题，本专利技术提供了一种，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；在所述球下金属电极表面形成焊球，所述焊球具有第一围裙结构，所述第一围裙结构覆盖所述球下金属电极底部周围的金属焊盘。可选的，所述金属焊盘的材料为金、铜、铝或者银。可选的，所述金属焊盘为再分布式焊盘。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。可选的，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。可选的，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。可选的，所述电极尾部高度为所述电极体部高度的O. 005^1. 5倍。 可选的，所述球下金属电极表面形成有覆盖层，所述覆盖层具有第二围裙结构，所述第二围裙结构覆盖所述球下金属电极底部周围的金属焊盘。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。可选的，所述防扩散层具有第三围裙结构，所述防扩散层的形成方法为化学镀。可选的，所述防扩散层的材料为镍。可选的，所述防扩散层的厚度为O. 05 μ m至5 μ m。可选的，所述浸润层具有第四围裙结构，所述浸润层的形成方法为化学镀。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。可选的，所述浸润层的厚度为O. 05 μ m至10 μ m。可选的，其特征在于，所述焊球通过印刷工艺形成。可选的，其特征在于，所述焊球的材料为锡或者锡合金。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点在所述球下金属电极表面形成焊球，所述焊球具有第一围裙结构，所述第一围裙结构覆盖所述球下金属电极底部周围的金属焊盘。所述第一围裙结构增大了焊球和金属焊盘的接触面积，增强了焊球和金属焊盘的附着力，使得焊球在受外力作用时更不容易从金属焊盘表面脱落。进一步的，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，uy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，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。采用引线键合方法形成球下金属电极的方法与现有技术相比，工艺简单，制造成本低。进一步的，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。在本专利技术中，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。所述覆盖层具有第二围裙结构，所述第二围裙结构被所述第一围裙结构覆盖，所述覆盖 层的第二围裙结构增大了覆盖层和金属焊盘的接触面积，增强了焊球、覆盖层、球下金属电极和金属焊盘的附着力。附图说明图I是现有技术芯片封装结构的剖面结构示意图；图2是本专利技术第一实施例提供的的流程图；图3至图5是本专利技术第一实施例的芯片封装过程的剖面结构示意图；图6至图8是本专利技术第二实施例的芯片封装过程的剖面结构示意图；图9是本专利技术第三实施例提供的流程图；图10至图14是本专利技术第三实施例的芯片封装过程的剖面结构示意图；图15至图19是本专利技术第四实施例的芯片封装过程的剖面结构示意图。具体实施例方式由
技术介绍
可知，请继续参考图I，现有技术中，焊球105位于球下金属电极104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的材料本文档来自技高网...

【技术保护点】
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；在所述球下金属电极表面形成焊球，所述焊球具有第一围裙结构，所述第一围裙结构覆盖所述球下金属电极底部周围的金属焊盘。

【技术特征摘要】
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； 在所述球下金属电极表面形成焊球，所述焊球具有第一围裙结构，所述第一围裙结构覆盖所述球下金属电极底部周围的金属焊盘。2.如权利要求I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I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I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。5.如权利要求I所述的芯片封装方法，其特征在于，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。6.如权利要求5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电极尾部高度； 线夹切断金属引线，形成球下金属电极。7.如权利要求5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O. 005 I. 5倍。8.如权...

【专利技术属性】
技术研发人员：林仲珉，沈海军，
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：