[发明专利]半导体封装结构

说明书

技术领域

本发明涉及半导体封装技术，特别涉及一种高可靠性的半导体封装结构。

背景技术

在当前的半导体行业中，电子封装已经成为行业发展的一个重要方面。经过几十年封装技术的发展，传统的周边布线型封装方式和球栅阵列封装技术越来越无法满足当前高密度、小尺寸的封装要求，晶圆级芯片封装方式（Wafer-Level Chip Scale Packaging Technology，WLCSP）技术已成为当前热门的封装方式。

请参考图1，为现有晶圆级芯片封装方式的一种封装结构的剖面结构示意图，包括：硅基片1，位于所述硅基片1表面的绝缘层2，所述绝缘层2具有开口，所述开口暴露出的硅基片1表面具有焊盘3；位于所述焊盘3、绝缘层2表面的再布线金属层4，所述再布线金属层4用于将球栅阵列封装焊点的位置重新分布；位于所述再布线金属层4表面的铜柱5，所述铜柱5通过再布线金属层4与焊盘3相连接；覆盖所述再布线金属层4、绝缘层2的由有机树脂组成的密封材料层6，且所述密封材料层6的顶部表面与所述铜柱5的顶部表面齐平，位于所述铜柱5的顶部表面的焊球7。更多关于晶圆级芯片封装方式的封装结构及形成工艺请参考公开号为US2001/0094841A1的美国专利文献。

但是上述封装结构中所述焊球7容易从所述铜柱5的顶部表面脱落，从而引起芯片失效。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种半导体封装结构，可以有效地提高焊球的结合力。

为解决上述问题，本发明技术方案提供了一种半导体封装结构，包括：芯片，所述芯片表面具有金属互连结构，位于所述芯片表面且暴露出所述金属互连结构的绝缘层；位于所述金属互连结构上的柱状电极，所述柱状电极周围暴露出部分金属互连结构；位于所述柱状电极侧壁表面、顶部表面、柱状电极周围暴露出的金属互连结构表面的扩散阻挡层；位于所述扩散阻挡层表面的焊球，所述焊球至少包裹在所述柱状电极顶部和侧壁的表面。

可选的，所述焊球还覆盖金属互连结构表面的扩散阻挡层。

可选的，所述扩散阻挡层为镍层。

可选的，还包括，位于所述扩散阻挡层表面的浸润层，所述焊球形成于所述浸润层表面。

可选的，所述浸润层的材料至少包括金元素、银元素、铟元素和锡元素中的一种。

可选的，所述金属互连结构为焊盘和位于所述焊盘表面的电镀种子层，所述电镀种子层上形成有柱状电极。

可选的，还包括：位于所述绝缘层表面的钝化层，所述钝化层暴露出所述柱状电极。

可选的，所述金属互连结构包括焊盘、位于所述焊盘表面的电镀种子层和位于所述电镀种子层表面的再布线金属层，在所述再布线金属层上形成柱状电极。

可选的，还包括：位于所述绝缘层和再布线金属层表面的钝化层，所述钝化层暴露出所述柱状电极。

可选的，还包括：位于所述绝缘层表面的第一钝化层，且所述第一钝化层覆盖部分焊盘。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明实施例中的扩散阻挡层位于所述柱状电极侧壁表面、顶部表面、柱状电极周围暴露出的金属互连结构表面，所述焊球形成在所述扩散阻挡层表面，所述扩散阻挡层将柱状电极与所述焊球相隔离，界面上不会形成锡铜界面合金化合物，所述焊球不容易从柱状电极脱落；且所述扩散阻挡层的剖面形状为“几”字形，所述扩散阻挡层不仅形成于所述柱状电极侧壁表面和顶部表面，还形成于柱状电极周围暴露出的金属互连结构表面，所述扩散阻挡层能提高柱状电极和金属互连结构表面的结合力，使得柱状电极不容易从金属互连结构表面脱离；且在所述扩散阻挡层表面形成焊球，所述焊球至少包裹在所述柱状电极顶部和侧壁的表面，使得外力对所述焊球进行拨动时，焊球不容易从柱状电极表面剥离。

进一步的，由于所述扩散阻挡层表面形成有浸润层，焊球在所述浸润层表面具有较佳的浸润性，可以提高焊球和浸润层之间的结合力，且所述浸润层包裹在所述柱状电极的侧壁和顶部表面，使得外力对所述焊球进行拨动时，所述焊球不容易从所述浸润层表面剥离。

附图说明

图1是现有技术的半导体封装结构的剖面结构示意图；

图2是本发明第一实施例的半导体封装结构的形成方法的流程示意图；

图3至图12是本发明第一实施例的半导体封装结构的形成过程的剖面结构示意图；

图13至图23是本发明第二实施例的半导体封装结构的形成过程的剖面结构示意图。

具体实施方式