[发明专利]焊球上应力减小的晶圆级芯片规模封装件

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体器件，具体地说，涉及一种晶圆级芯片规模封装件。

背景技术

在晶圆级芯片规模封装件(WLCSP)的形成中，首先在晶圆中的半导体衬底的表面形成集成电路器件诸如晶体管。然后在集成电路器件上方形成互连结构。在互连结构上方形成金属焊盘，并将其电连接至互连结构。在金属焊盘上形成钝化层和第一聚酰亚胺层，并通过钝化层和第一聚酰亚胺层中的开口使金属焊盘暴露出来。

然后形成钝化后互连件(PPI)，接着在PPI上方形成第二聚酰亚胺层。形成底部凸块金属层(UBM)，延伸至第二聚酰亚胺层中的开口内，其中将UBM电连接至PPL。然后将焊球放在UBM上方，并回流焊球。

可以直接将WLCSP接合至印刷电路板(PCB)。按照常规，直接接合至PCB的WLCSP管芯都是小管芯。因此，对将管芯接合至各自的PCB的焊球施加的应力也相对较小。近年来，需要将日益增大的管芯接合至PCB。对焊球产生的应力因此变得越来越大，从而需要减少应力的方法。然而，在WLCSP中避免使用用于保护焊球的底部填充。原因是如果应用了底部填充，则管芯和PCB之间的接合是不可修复的，并且如果管芯是有缺陷的，则管芯不能再从各自的PCB移除。因此，如果应用了底部填充，一旦接合了，缺陷管芯就不能替换为好的管芯，从而导致整个封装件不合格。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，根据本发明的一个方面，提供了一种结构，包括：半导体衬底；金属焊盘，位于所述半导体衬底的上方；钝化层，位于所述半导体衬底的上方，并包含位于所述金属焊盘上方的部分；第一聚酰亚胺层，位于所述钝化层上方，其中所述第一聚酰亚胺层具有第一厚度和第一杨氏模量；钝化后互连件(PPI)，包括位于所述第一聚酰亚胺层上方的第一部分和延伸至所述第一聚酰亚胺层内并且被电连接至所述金属焊盘的第二部分；和第二聚酰亚胺层，位于所述PPI上方，其中所述第二聚酰亚胺层具有第二厚度和第二杨氏模量，并且其中厚度比和杨氏模量比中的至少一种大于1.0，所述厚度比等于所述第一厚度与所述第二厚度的比值，而所述杨氏模量比等于所述第二杨氏模量与所述第一杨氏模量的比值。

在该结构中，其中所述厚度比大于约1.5。

在该结构中，其中所述第二杨氏模量大于所述第一杨氏模量，二者差值大于约0.5GPa。

在该结构中，其中所述第一聚酰亚胺层由光刻胶材料形成，所述光刻胶材料包含由硅氧烷基团表示的树脂。

在该结构中，其中所述第一聚酰亚胺层由光刻胶材料形成，所述光刻胶材料包含由硅氧烷基团表示的树脂，且其中所述第二聚酰亚胺层由所述光刻胶材料形成，所述光刻胶材料包含由所述硅氧烷基团表示的所述树脂。

根据本发明的另一方面，还提供了一种结构，包括：半导体衬底；金属焊盘，位于所述半导体衬底上方；钝化层，位于所述半导体衬底上方并包含位于所述金属焊盘上方的部分；第一聚酰亚胺层，位于所述钝化层上方；钝化后互连件(PPI)，包含位于所述第一聚酰亚胺层上方的第一部分和延伸至所述第一聚酰亚胺层内并且被电连接至所述金属焊盘的第二部分；第二聚酰亚胺层，位于所述PPI上方，其中所述第一聚酰亚胺层具有第一杨氏模量，所述第一杨氏模量小于所述第二聚酰亚胺层的第二杨氏模量；底部凸块金属层(UBM)，延伸至所述第二聚酰亚胺层内，并被电连接至所述PPI；和所述UBM上的凸块。

在该结构中，其中所述第一聚酰亚胺层由光刻胶材料形成，所述光刻胶材料包含由硅氧烷基团表示的树脂。

在该结构中，其中所述第一杨氏模量小于所述第二杨氏模量，二者差值大于约0.5GPa。

在该结构中，其中所述第一聚酰亚胺层由杨氏模量低于约1.5GPa的材料形成。

在该结构中，其中所述第一聚酰亚胺层由杨氏模量低于约1.5GPa的材料形成，且其中所述第二聚酰亚胺层由聚苯并恶唑(PBO)形成。

在该结构中，其中所述第一聚酰亚胺层具有第一厚度，所述第一厚度大于所述第二聚酰亚胺层的第二厚度。

在该结构中，其中所述第一聚酰亚胺层具有第一厚度，所述第一厚度大于所述第二聚酰亚胺层的第二厚度，且其中所述第一厚度与所述第二厚度的比值大于约1.5。