[发明专利]具有厚聚合物层的焊球保护结构

说明书

技术领域

本发明一般地涉及半导体领域，更具体地来说，涉及一种集成电路结构。

背景技术

现代集成电路实际上由数百万个诸如晶体管和电容器的有源器件构成。这些器件最初相互隔离，并且稍后互连到一起以形成功能电路。典型的互连结构包括诸如金属线(配线)的横向互连以及诸如通孔和接触的垂直互连。互连越来越多地确定现代集成电路的性能和密度的限制。

在互连结构的顶部，在对应芯片的表面上形成并露出接合焊盘。通过接触焊盘进行将芯片连接至封装衬底或另一管芯的电连接。接合焊盘可用于引线接合或倒装芯片接合。

目前，晶圆级芯片尺寸封装(WLCSP)由于其低成本和相对简单的工艺而被广泛使用。在典型的WLCSP中，互连结构形成在金属层上，随后是凸块下金属化层(UBM)的形成以及焊球的安装。在WLCSP使用的传统互连结构中，形成铝焊盘以电连接至形成在相同管芯中的硅衬底表面上的器件。形成钝化层。钝化层包括在铝焊盘之上的部分。在钝化层中形成开口以露出铝焊盘。第一聚合物层形成在钝化层之上，并被图案化以露出铝焊盘。然后，形成钝化后互连(PPI)，随后是第二聚合物层的形成以及凸块下金属化层(UBM)的形成。在穿过第二聚合物的开口中形成UBM。然后，可以将焊球放置在UBM上。第一聚合物和第二聚合物可以由旋涂形成。第二聚合物的厚度通常在大约7μm和大约10μm之间。

上面讨论的WLCSP可以接合到印刷电路板(PCB)上。为了能够具有用好的WLCSP代替接合到PCB上的缺陷WLCSP的选择，优选地，在WLCSP和PCB之间没有填充底部填充物。然而，这种结构将WLCSP技术的管芯尺寸限制到5mm×5mm及以下。原因在于，在不具有底部填充物的保护的情况下，WLCSP中的管芯与PCB之间的热失配可以在热循环或坠落实验期间引起焊点断裂。因此，对于大管芯应用，要求倒装芯片封装以使用底部填充物，并且允许板上管芯直接接合。

发明内容

为了解决现有技术所存在的问题，根据本发明的一个方面，提供了一种集成电路结构，包括：衬底：金属焊盘，位于所述衬底上方；钝化层，包括位于所述金属焊盘上方的部分；钝化后互连(PPI)线，连接至所述金属焊盘，其中，所述PPI线至少包括位于所述金属焊盘和所述钝化层上方的部分；PPI焊盘，连接至所述PPI线，其中，所述PPI焊盘是所述PPI线的延伸部分；聚合物层，位于所述PPI线和所述PPI焊盘上方，其中，所述聚合物层具有大于约30μm的厚度；以及凸块下金属化层(UBM)，延伸到所述聚合物层中的开口，并连接至所述PPI焊盘。

在该集成电路结构中，所述聚合物层的厚度大于约100μm。

该集成电路结构还包括：焊球，位于所述UBM上方并连接至所述UBM，其中，所述焊球包括在所述聚合物层的所述开口中的第一部分以及位于所述聚合物层上方的第二部分。

该集成电路结构还包括：附加焊球，具有在所述聚合物层中的第一部分，其中，所述聚合物层包括从位于所述焊球的部分正下方延伸到位于所述附加焊球的第二部分正下方的平坦顶面。

在该集成电路结构中，所述聚合物层由被配置为用于在固化之前形成层压膜的材料形成。

该集成电路结构还包括：附加聚合物层，位于所述PPI线和所述PPI焊盘下方并与所述PPI线和所述PPI焊盘接触。

在该集成电路结构中，所述UBM在所述聚合物层中的部分具有半球状。

在该集成电路结构中，所述UBM在所述聚合物层中的部分具有楔形轮廓，所述UBM的部分的底部的宽度小于所述UBM的部分的顶部的宽度。

在该集成电路结构中，所述UBM在所述聚合物层中的部分具有垂直轮廓，所述UBM的部分的底部的宽度基本上等于所述UBM的部分的顶部的宽度。

根据本发明的另一方面，提供了一种集成电路结构，包括：衬底；金属焊盘，位于所述衬底上方；钝化层，包括位于所述金属焊盘上方的部分；钝化后互连(PPI)线，连接至所述金属焊盘，其中，所述PPI线至少包括位于所述金属焊盘上方的部分；PPI焊盘，连接至所述PPI线，其中，所述PPI焊盘与所述金属焊盘未垂直对准；聚合物层，位于所述PPI线和所述PPI焊盘上方，其中，所述聚合物层具有大于约30μm的厚度；凸块下金属化层(UBM)，延伸到所述聚合物层中的开口中并接触所述PPI焊盘，其中，所述聚合物层具有平坦的顶面，所述顶面包括位于所述UBM的一部分正下方的第一部分以及与所述第一部分接触且不位于所述UBM正下方的第二部分；以及焊球，位于所述UBM上方。