金属凸块的缓冲结构制造技术

本实用新型专利技术公开了一种金属凸块的缓冲结构，包括基底、介电层和至少一焊垫，介电层及焊垫上铺设有第一缓冲层，该第一缓冲层对应焊垫位置制作有暴露出焊垫的第一开口，该第一开口的下开口尺寸小于暴露于介电层外的焊垫尺寸，该第一开口的上开口尺寸不小于其下开口；第一缓冲层上铺设有第二缓冲层，该第二缓冲层对应第一开口的位置制作有暴露出第一缓冲层的第二开口，第二开口的下开口尺寸不小于第一开口的上开口尺寸，第二开口的上开口尺寸不小于其下开口尺寸；第一开口及第二开口内形成有电连接焊垫的金属凸块。该结构解决了在焊垫上制作大于焊垫面积的金属凸块的缓冲问题，提高芯片的可靠性。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及半导体封装领域，尤其涉及一种半导体封装芯片的金属凸块的缓冲结构。
技术介绍
在芯片封装领域中，一种封装形式如图1所示，在芯片1的基底101正面露出焊垫103的位置长金属凸块6。由于凸块材料层集中在焊垫附近，因此，应力也会集中于该区域。如果没有预防性的设计，这些应力会逐渐增大，而对直接位于焊垫底下或附近的芯片的层间介电层102(inter-level dielectric layers，ILD)造成伤害，容易产生裂缝(cracks)及/或于应力的作用下造成脱层(delaminate)。为缓解金属凸块产生的应力，通常会在芯片基底正面铺一层较厚的聚合物材料如聚酰亚胺(Polyimide，PI)作为应力的缓冲层2。考虑可靠性问题，缓冲层在焊垫上的上开口尺寸要小于焊垫的尺寸。但是随着芯片功能的增大，焊垫数量增多，如果芯片的焊垫尺寸变小时，势必导致缓冲层在焊垫位置的开口变小，而为保证缓冲效果，缓冲层厚度不宜减至太薄，这样深宽比略大的 开口工艺会遇到问题，比如采用光刻材料作为缓冲层，深宽比较大的开口，通常遇到开口3内显影不洁问题，如图2所示。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本技术提出一种金属凸块的缓冲结构，既可以保证缓冲层高度，缓解金属凸块在芯片表面产生的应力，减少封装后的芯片结构失效率；还可以绕开高深宽比开口制作的工艺难题，避免光刻中的显影不洁，且可以实现小尺寸焊垫上制作大金属凸块的目的，扩大晶圆级封装的应用范围。本技术的技术方案是这样实现的：一种金属凸块的缓冲结构，包括基底、介电层和至少一焊垫，所述介电层位于所述基底正面，所述焊垫位于所述介电层内，且所述焊垫部分暴露于所述介电层外，所述介电层及所述焊垫上铺设有第一缓冲层，该第一缓冲层对应焊垫位置制作有暴露出所述焊垫的第一开口，该第一开口的下开口尺寸小于暴露于介电层外的焊垫尺寸，该第一开口的上开口尺寸不小于其下开口；所述第一缓冲层上铺设有第二缓冲层，该第二缓冲层对应第一开口的位置制作有暴露出所述第一缓冲层的第二开口，所述第二开口的下开口尺寸不小于所述第一开口的上开口尺寸，所述第二开口的上开口尺寸不小于其下开口尺寸；所述第一开口及第二开口内形成有电连接所述焊垫的金属凸块。进一步的，所述介电层、所述第一缓冲层和所述第二缓冲 层均为绝缘材料。进一步的，所述第一缓冲层与第二缓冲层的材质相同或不同，其材质为环氧树脂或无机材料或有机高分子材料。进一步的，所述第二缓冲层的厚度大于所述第一缓冲层的厚度。进一步的，所述第一缓冲层厚度为2～10μm。进一步的，所述第二缓冲层厚度为3～20μm。进一步的，所述金属凸块为金属柱或焊料凸点。进一步的，所述金属凸块包括金属凸点和凸点下金属层，所述金属凸点或/和所述凸点下金属层由一层或多层金属构成。进一步的，所述金属凸块在焊垫上的正投影区域超出所述焊垫尺寸。本技术的有益效果是：本技术提供一种金属凸块的缓冲结构，通过在芯片基底正面(焊垫面)铺设两层缓冲层，并且在缓冲层对应芯片的焊垫位置分别设置第一开口和第二开口，第二开口大于第一开口尺寸，这样，既可以保证缓冲层高度，缓解金属凸块在芯片表面产生的应力，减少封装后的芯片结构失效率；还可以绕开高深宽比开口制作的工艺难题，避免光刻中的显影不洁，且可以实现在厚缓冲层(厚胶)上制作出较大开口的目的，以便在小尺寸焊垫上制作大金属凸块，扩大晶圆级封装的应用范围。附图说明图1为现有技术中金属凸块的缓冲结构示意图；图2为现有技术中制作金属凸块的缓冲结构时显影不洁的示意图；图3为本技术中制作第一缓冲层及第一开口的结构示意图；图4为本技术中制作第二缓冲层及第二开口的结构示意图；图5为本技术金属凸块为金属柱的缓冲结构示意图；图6为本技术金属凸块为焊料凸点的缓冲结构示意图；结合附图，作以下说明：1-芯片，101-基底，102-介电层，103-焊垫，2-缓冲层，201-第一缓冲层，202-第二缓冲层3-开口，301-第一开口，302-第二开口，4-金属凸块，401-金属凸点，402-凸点下金属层。具体实施方式为使本技术能够更加易懂，下面结合附图对本技术的具体实施方式做详细的说明。为方便说明，实施例附图的结构中各组成部分未按正常比例缩放，故不代表实施例中各结构的实际相对大小。其中所说的结构或面的上面或上侧，包含中间还有其他层的情况。如图3、图4、图5和图6所示，一种金属凸块的缓冲结构，包括基底101、介电层102和至少一焊垫103，所述介电层位于所述基底正面，所述焊垫位于所述介电层内，且所述焊垫部分暴露于所述介电层外，所述介电层及所述焊垫上铺设有第一缓冲层201，该第一缓冲层对应焊垫位置制作有暴露出所述焊垫的第一开口301，该第一开口的下开口尺寸小于暴露于介电层外的焊垫尺寸，该第一开口的上开口尺寸不小于其下开口；所述第一缓冲层上铺设有第二缓冲层202，该第二缓冲层对应第一开口的位置制作有暴露出所述第一缓冲层的第二开口302，所述第二开口的下开口尺寸不小于所述第一开口的上开口尺寸，所述第二开口的上开口尺寸不小于其下开口尺寸；所述第一开口及第二开口内形成有电连接所述焊垫的金属凸块4。这样，通过在芯片基底正面(焊垫面)铺设两层缓冲层，并且在缓冲层对应芯片的焊垫位置分别设置第一开口和第二开口，第二开口大于第一开口尺寸，既可以保证缓冲层高度，缓解金属凸块在芯片表面产生的应力，减少封装后的芯片结构失效率；还可以绕开高深宽比开口制作的工艺难题，避免光刻中的显影不洁，且可以实现在厚缓冲层(厚胶)上制作出较大开口的目的，以便在小尺寸焊垫上制作大金属凸块，扩大晶圆级封装的应用范围。优选的，所述介电层、所述第一缓冲层和所述第二缓冲层均为绝缘材料。优选的，所述第一缓冲层与第二缓冲层的材质相同或不 同，其材质为环氧树脂或无机材料或有机高分子材料。优选的，所述第二缓冲层的厚度大于所述第一缓冲层的厚度。优选的，所述第一缓冲层厚度为2～10μm。优选的，所述第二缓冲层厚度为3～20μm。优选的，参见图5和图6，所述金属凸块为金属柱或焊料凸点。其中。图5示出了金属凸块为金属柱时缓冲结构的示意图；图6示出了金属凸块为焊料凸点时缓冲结构的示意图。优选的，所述金属凸块在焊垫上的正投影区域超出所述焊垫尺寸。即金属凸块高出第二缓冲层部分的半径尺寸，可大于第二开口上开口半径尺寸，从而形成在焊垫面投影有超出焊垫尺寸区域的金属凸块。优选的，所述金属凸块包括金属凸点401和凸点下金属层402，所述金属凸点或/和所述凸点下金属层由一层或多层金属构成。更优的，凸点下金属层的每层金属可以为钛、铬、钨、铜、镍、金、银、锡中的一种；金属凸点的每层金属为铜、锡、银、金中的一种。常见的金属凸点有铜柱、锡凸点、金凸点以及混合金属凸点等。本技术上述缓冲结构中基底可以为单颗芯片的基底，也可以为包括多个芯片的半导体晶圆或半导体晶片的基底，以半导体晶片为例，半导体晶片基底内部具有电子元件(图未绘示)，基底上表面形成有一介电层和位于介电层内的若干焊垫，介电层覆盖电子元件和部分焊垫，以保护电子元不受划伤或污 染。电子元件与配置于半导体晶片基底上表面的各焊垫电性连接。电性连接的方式可以是通过位于半导体晶片内部的内连线结构(图未绘本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种金属凸块的缓冲结构，其特征在于：包括基底(101)、介电层(102)和至少一焊垫(103)，所述介电层位于所述基底正面，所述焊垫位于所述介电层内，且所述焊垫部分暴露于所述介电层外，所述介电层及所述焊垫上铺设有第一缓冲层(201)，该第一缓冲层对应焊垫位置制作有暴露出所述焊垫的第一开口(301)，该第一开口的下开口尺寸小于暴露于介电层外的焊垫尺寸，该第一开口的上开口尺寸不小于其下开口；所述第一缓冲层上铺设有第二缓冲层(202)，该第二缓冲层对应第一开口的位置制作有暴露出所述第一缓冲层的第二开口(302)，所述第二开口的下开口尺寸不小于所述第一开口的上开口尺寸，所述第二开口的上开口尺寸不小于其下开口尺寸；所述第一开口及第二开口内形成有电连接所述焊垫的金属凸块(4)。

【技术特征摘要】
1.一种金属凸块的缓冲结构，其特征在于：包括基底(101)、介电层(102)和至少一焊垫(103)，所述介电层位于所述基底正面，所述焊垫位于所述介电层内，且所述焊垫部分暴露于所述介电层外，所述介电层及所述焊垫上铺设有第一缓冲层(201)，该第一缓冲层对应焊垫位置制作有暴露出所述焊垫的第一开口(301)，该第一开口的下开口尺寸小于暴露于介电层外的焊垫尺寸，该第一开口的上开口尺寸不小于其下开口；所述第一缓冲层上铺设有第二缓冲层(202)，该第二缓冲层对应第一开口的位置制作有暴露出所述第一缓冲层的第二开口(302)，所述第二开口的下开口尺寸不小于所述第一开口的上开口尺寸，所述第二开口的上开口尺寸不小于其下开口尺寸；所述第一开口及第二开口内形成有电连接所述焊垫的金属凸块(4)。2.根据权利要求1所述的金属凸块的缓冲结构，其特征在于：所述介电层、所述第一缓冲层和所述第二缓冲层均为绝缘材料。3...

【专利技术属性】
技术研发人员：金凯，豆菲菲，翟玲玲，肖智轶，于大全，
申请(专利权)人：华天科技昆山电子有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32