一种用于优良的温度循环、跌落测试和高电流应用的增强的WLP装置，在铜柱式电路连接的顶部上设置有凸缘形UBM或嵌入的部分焊料球UBM。
【技术实现步骤摘要】
本申请涉及晶圆级封装(WLP)和其设计，使得在WLP封装件中可以实现改善的温度循环、跌落测试性能和高电流应用。更具体地，本专利技术的实施例提供一种WLP，该WLP在铜柱式电连接的顶表面上具有提供三维焊料球界面的带凸缘的球下金属(UBM)构造。
技术介绍
图1描绘WLP铜柱-焊料球构造100的现有技术构造。这个现有技术WLP构造100 包括硅层102，该硅层被示出为在集成电路的制成中使用的硅晶圆的一部分。铜柱104连接或电结合到RDL层(未具体示出)，该RDL层存在于硅晶圆102的电路和铜柱104之间。 铜柱用来将现有技术WLP构造100上的电路连接到焊料球108。焊料球108用来将WLP或晶圆级封装电力地且冶金地连接到例如电路板(未示出)。在现有技术WLP构造100的制造期间，蚀刻工艺用在铜柱104上，这导致铜柱的表面110在包围铜柱的环氧树脂或密封剂106的表面下方嵌入或插入5到20微米。当焊料球108回流且因此冶金附接到铜柱104的表面110时，形成焊料球108、环氧树脂106和铜柱104之间的界面，该界面被示出为球/柱/环氧树脂机械界面112。由于球/柱/环氧树脂机械界面112的布局(其中密封剂的尖锐的角部总是与焊料球108接触)，现有技术WLP 部件的跌落测试和温度循环测试导致WLP部件失效，该失效倾向于发生在球/柱/环氧树脂机械界面112。该失效的其中一个原因可能由于密封剂和焊料球在跌落测试脉冲冲击期间或在温度测试的加热/冷却循环期间的膨胀和收缩。该失效的另一可能原因可能由球/ 柱/环氧树脂机械界面112引起，其中在热机械测试和/或现场使用期间，环氧树脂传递热到焊料球，因此在那附近产生压缩和张应力。按照这样，需要的是更稳固的铜柱到焊料球界面，该界面在金属之间提供强的机械金属结合并且提供稳定地通过温度循环测试、跌落测试和高电流测试的一定水平的可靠性。
技术实现思路
本专利技术的实施例提供一种晶圆级封装(WLP)焊料块结构，该晶圆级封装焊料块结构包括铜支柱，该铜支柱离开制成的WLP硅表面垂直地延伸第一距离。铜支柱包括基本上呈圆柱形的支柱侧面以及远离制成的WLP硅表面的远端部。远端部包括铜表面。示例性 WLP焊料块结构还包括第一密封剂，该第一密封剂在支柱侧面周围并且基本上覆盖制成的 WLP硅表面。铜支柱的远端部处的铜表面在第一密封剂的外表面下方凹入小的凹入距离使得凹入区域在铜表面上方。结合到铜表面的是球下金属(UBM)。UBM包括在凹入区域内的第一部分和在凹入区域上方并且重叠凹入区域周围的密封剂的外表面的第二部分。在本专利技术的一些实施例中，UBM包括镍(Ni)。本专利技术的另一实施例是一种晶圆级封装件(WLP)，该晶圆级封装件包括具有用于有源侧的电路的制成的硅层。在制成的硅层的圆形有源侧上，可以发现电路连接部位。具有从其第一端部到第二端部的长度和第一宽度或直径的铜支柱在其第一端部冶金结合到电路连接部位。晶圆级封装还包括球下冶金(UBM)层。UBM层具有颈端部或窄端部，该颈端部或窄端部基本上具有与铜支柱相同的宽度或直径。UBM还包括凸缘并且具有第二宽度或直径以及边缘厚度。颈端部与凸缘端部对中，并且颈端部还与铜支柱的第二端部对中且设置在铜支柱的第二端部上或冶金结合铜支柱的第二端部。铜支柱和颈端部的宽度或直径小于凸缘端部的宽度或直径。WLP还包括铜支柱周围的且基本上覆盖制成的硅层的电路侧的密封剂层。密封剂具有从制成的硅层的电路侧向着UBM的凸缘端部延伸的厚度。示例性 WLP还可包括设置在凸缘端部和凸缘端部边缘上以及凸缘端部和凸缘端部边缘周围的焊料球。在一些实施例中，WLP可在铜支柱的第二端部和UBM的颈端部之间包括金属层。在又一另外实施例中，提供一种WLP，该WLP包括具有电路侧的WLP裸片。铜柱在铜柱的第一端部附接到位于WLP裸片的电路侧上的WLP电路连接。铜柱具有宽度或直径和从第一柱端部延伸到第二柱端部的柱长度。第一金属层包括加大的或带凸缘的部分使得它具有窄端部和宽端部，该第一金属层被包括在示例性WLP封装中，使得窄端部被设置到铜柱的第二柱端部并且与铜柱的第二柱端部对准。第一密封剂层基本上覆盖WLP裸片的电路侧并且具有一定厚度使得第一密封剂层在铜柱和第一金属层的窄端部的一部分周围，使得宽的加大的或带凸缘的端部在第一密封剂层上方延伸。焊料球附接到第一金属层的宽的加大的带凸缘的端部。在另外的实施例中，WLP还可包括第二密封剂层，该第二密封剂层在第一密封剂层的顶部上，并且在第一金属层周围，使得第一金属层嵌在第二密封剂层中。第二密封剂层的顶表面基本上与已经存在的部件或第一金属层的宽端部的顶表面共面。在这个实施例中， 焊料球附接到第一金属层的宽端部的顶侧。在一些实施例中，第一密封剂和第二密封剂是相同的化合物。此外，在其它实施例中，第一金属层和焊料球都基本上由锡制成。附图说明为了更彻底的理解，现在参考结合附图的以下描述，其中图1示出用来与现有技术WLP外部的电路通过界面连接的现有技术WLP铜柱-焊料球结构；图2示出用来与示例性WLP外部的电路通过界面连接的示例性WLP铜柱-焊料球结构；图3示出其中具有镍层的示例性WLP铜柱-焊料球结构；图4示出根据本专利技术的实施例的另一示例性WLP铜柱-焊料球结构；并且图5示出根据本专利技术的实施例的具有嵌入的下方金属/焊料球的另一示例性WLP 铜柱-焊料球结构。具体实施例方式现在参考附图，其中自始至终相同的附图标记在这里用于指定相同的元件，示出且描述用于优良的温度循环、跌落试验和高电流应用的增强的WLP的各种视图和实施例， 并且描述其它可能实施例。各个图不一定按比例绘制，并且在一些情况下，仅仅为了说明性目的，附图已经在适当的位置被夸大且/或简化。本领域技术人员将理解基于可能实施例的以下例子的许多可能应用和变型。现在参考图2，本专利技术的实施例被公开为具有电镀球下冶金(UBM)铜柱构造200的 WLP0这种示例性UBM/铜柱构造200包括硅晶圆部分202，该硅晶圆部分在其上具有集成电路(未具体示出)。铜支柱或柱204附接到再分配层(RDL)(未具体示出)的预定部位。铜柱或支柱204在它从RDL层离开硅晶圆202延伸时可以从大约30到130微米长。环氧树脂或密封剂材料206基本上覆盖硅晶圆202(在集成电路和RDL上方)的表面并且包围铜柱204的侧面。环氧树脂或密封剂206以及铜柱204可经受上表面212、214表面研磨工艺， 由此铜柱表面212和环氧树脂表面214被研磨且抛光到基本上彼此齐平。可以进行蚀刻工艺，该蚀刻工艺蚀刻掉铜柱204的顶部212的氧化物(例如，氧化铜)，导致铜柱表面212凹入或插入在环氧树脂表面214下方。球下金属(UBM) 210可以通过电镀或溅射连接到铜柱 204的铜表面212。UBM210可以主要由银、锡、3或4种金属合金焊料、金、镍、钯或钨组成。 此外，UBM210将与铜柱表面212冶金结合，填充铜柱表面212上方的凹入或插入区域，并且使铜柱的横截面直径或宽度膨胀预定量，使得UBM层重叠环氧树脂或密封剂表面214的一部分。UBM的重叠的(带凸缘的)部分的横截面直径或宽度将比铜支柱204的横截面直径或宽度大10到50微米。换句话说，插入在环氧树脂表面214下方的U本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种晶圆级封装（ＷＬＰ）块结构，包括：从制成的晶圆级封装硅表面垂直地延伸第一距离的铜支柱，所述铜支柱包括支柱侧面和远离制成的晶圆级封装硅表面的远端部，所述远端部包括铜表面；在所述支柱侧面周围并且基本上覆盖所述制成的晶圆级封装硅表面的第一入区域周围的所述密封剂表面重叠。密封剂，所述铜表面在第一密封剂表面下方凹入一凹入距离，使得在所述铜表面上方存在凹入区域；冶金结合到所述铜表面的球下金属（ＵＢＭ），所述球下金属包括第一部分和第二部分，所述第一部分在所述凹入区域内，所述第二部分在所述凹入区域上方并且与在所述凹
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：R·阿尔瓦拉多，T·王，A·萨莫伊洛夫，
申请(专利权)人：玛克西姆综合产品公司，
类型：发明
国别省市：US
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