[发明专利]晶圆打线成形金属凸块封装结构及其制作方法

说明书

本发明属于封装集成电路板的封装结构及其制作方法，特别是一种晶圆打线成形金属凸块封装结构及其制作方法。

近来可携式产品盛行，继从多的晶粒尺寸封装(Chip Scale Packge；CSP)方法陆续提出将半导体后段技术带入轻、薄、短、小的阶段后，目前也愈来愈多集成电路(IC)封装测试朝晶圆级封装(Wafer Level Package；WLP)发展。所谓的晶圆级晶粒尺寸封装系于晶圆未进行切割前完成构装的步骤及制程。

传统的晶圆级晶粒尺寸封装通常先在晶圆的护层上披覆一层高分子材料保护层，接着再利用溅镀(Sputtering)微影(Photolithography)等技术进行凸块下冶金层(UBM)或焊垫重新布线(I/O Redistribution)层的制作，再利用成长凸块技术在凸块下冶金层或焊垫上作出金属柱(metal post)，并于金属柱顶面作凸块下冶金层(UBM)，然后于其上植锡球(solder ball)。

另外如图1、图2、图3、图4、图5所示，也有晶圆级晶粒尺寸封装系将光感型聚醯亚胺层(PI)或其它合适的高分子材料层2’涂布于晶圆1’的护层11’上，再以微影成像技术或激光穿孔等技术将该高分子材料层2’相对于金属垫10’位置处打开开孔21’，接着于开孔21’作出金属柱3’，并植上锡球4’。此种技术的缺点为：先将高分子材料涂布并开孔的步骤会将高分子材料熟化反应(cured)，在与后续制作的金属柱3’的黏合度将大受影响，从而无法达到紧密结合的特性。

本发明的目的是提供一种可缓和应力变化、节省材料、降低成本、提高紧密结合特性的晶圆打线成形金属凸块封装结构及其制作方法。

本发明制作方法包括包括如下步骤：

步骤一

黏焊金属导线

将合适的金属导线黏焊于金属垫上；以黏焊金属导线打线成球形成金属柱；

步骤二

成形金属凸块

将金属柱整平成形金属凸块；

步骤三

植锡球凸块

在金属凸块上植上锡球凸块。

本发明封装结构包括依序固定于晶圆金属垫顶面的金属凸块及锡球凸块；锡球凸块底部固设有下冶金层。

其中：

步骤一：金属导线直接黏焊于晶圆表层金属垫上。

步骤一：金属导线黏焊于再次布设于晶圆表面线层的金属垫上。

黏焊金属导线步骤与成形金属凸块步骤之间还设有包覆高分子材料层步骤，即于金属柱及晶圆原覆设的护层上再次覆设一层未完全熟化的高分子材料层，待其均匀覆设于金属柱及晶圆原覆设的护层表面后，再予以完全熟化。

高分子材料应为具有热膨胀系数低、杨氏系数低、吸水性低、可渗透性低、黏着力高、低电介质常数、低电传导性等特性的材料和epoxy compound、photo-imagable polyimide或silicone elastomers。

高分子材料包覆方法压模、点胶、旋转披覆、喷溅或印刷。

黏焊金属导线步骤系以焊针往上移动扯断或截断金属导线，以打线成球形成与金属导线的种类、直径以及打线参数相对应的金属柱。

成形金属凸块步骤与植锡球凸块步骤之间还设有以电镀或化学镀等金属沉积方式在金属凸块顶面制作下冶金层。

一种晶圆打线成形金属凸块封装结构，它包括依序固定于晶圆金属垫顶面的金属凸块及锡球凸块，并覆设有高分子材料层；锡球凸块底部固设有下冶金层。

下冶金层与金属凸块之间设有由布设的线层形成的金属垫。

由于本发明制作方法包括包括黏焊金属导线打线成球形成金属柱、成形金属凸块及植锡球凸块；结构包括依序固定于晶圆金属垫顶面的金属凸块及锡球凸块；锡球凸块底部固设有下治金层。即于晶圆金属垫上直接打线成形金属凸块及锡球凸块可缓和应力变化、节省材料、降低成本、提高紧密结合特性从而达到本发明的目的。

图1、为习知覆设护层及金属垫晶圆结构示意剖视图。

图2、为习知晶圆级晶粒尺寸封装结构制作方法结构示意剖视图(涂布高分子材料层)。

图3、为习知晶圆级晶粒尺寸封装结构制作结构示意剖视图(于高分子材料层对应于金属垫处开孔)。

图4、为习知晶圆级晶粒尺寸封装结构制作结构示意剖视图(于开孔处作出金属柱)。

图5、为习知晶圆级晶粒尺寸封装结构制作结构示意剖视图(于金属柱顶面植上锡球)。

图6、为本发明制作方法实施例一步骤一结构示意剖视图。

图7、为本发明制作方法实施例一步骤二结构示意剖视图。