[发明专利]高可靠性RDL堆叠开孔结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种高可靠性RDL堆叠开孔结构，属于半导体封装技术领域。

背景技术

为了满足电流功率要求晶圆级封装需要一定的堆叠开孔结构设计。如图1所示是高功率晶圆级封装的焊球凸点结构，在硅衬底1上芯片焊垫2由金属铝形成；形成钝化层SiO2/Si3N4 或PI（polymer insulation）来暴露硅衬底1上的每个芯片焊垫2的部分，同时保护硅衬底1的剩余部分；在钝化层SiO2/Si3N4 或PI（polymer insulation）上方形成第一高分子介电层4，然后在第一高分子介电层4的部分和暴露的芯片焊垫2上方形成第一重布线（RDL）图案6（其再分布从结合焊垫到锡球的电信号），在部分的第一RDL图案6上形成第二高分子介电层7，同时留下暴露的部分的第一RDL图案6；在第二高分子介电层7的部分和暴露的第一RDL图案6上形成第二重布线（RDL）图案9，最后在第二RDL图案上方形成锡球11，其余暴露部分上形成第三高分子介电层10。

但此堆叠开孔结构金属布线聚集一处，由于重布线金属层和高分子介电层的热膨胀系数不同，会使芯片焊垫与第一重布线图案的界面处产生较大的应力，尤其对较小开孔设计如 <=25微米直径的设计，界面处会产生分离或者裂纹而导致可靠性失效。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种高可靠性RDL堆叠开孔结构，它在第二金属布线层下的第二高分子介电层开应力缓冲槽或孔，分散应力，以减小在芯片焊垫与第一金属布线层的界面应力，从而提高器件的可靠性。

本发明解决上述问题所采用的技术方案为：一种高可靠性RDL堆叠开孔结构，它包括硅衬底，所述硅衬底上设置有芯片焊垫和钝化层，所述钝化层设置于芯片焊垫周围，所述钝化层和芯片焊垫外包覆有第一高分子介电层，所述第一高分子介电层在芯片焊垫位置设置有第一开孔，所述第一高分子介电层上和第一开孔内设置有第一金属布线层， 所述第一金属布线层与芯片焊垫电性连接，所述第一金属布线层外包覆有第二高分子介电层，所述第二高分子介电层在第一金属布线层位置设置有第二开孔，所述第二高分子介电层在第一金属布线层外围位置设置有第一缓冲槽，所述第二高分子介电层上、第二开孔内和第一缓冲槽内设置有第二金属布线层，所述第二金属布线层与第一金属布线层电性连接，所述第二金属布线层外包覆有第三高分子介电层，所述第三高分子介电层在第二金属布线层位置开设有第三开孔，所述第三开孔处设置有锡球。

所述第一缓冲槽是一个完整的环形槽或是不完整的环形槽。

所述第一缓冲槽采用呈环形布置的多个缓冲孔替代。

所述第一高分子介电层在第一金属布线层下方设置有第三缓冲槽。

所述第一金属布线层上方设置有第一缓冲槽，所述第一金属布线层下方设置有第三缓冲槽。

一种高可靠性RDL堆叠开孔结构，它包括硅衬底，所述硅衬底上设置有芯片焊垫和钝化层，所述钝化层设置于芯片焊垫周围，所述钝化层和芯片焊垫外包覆有第一高分子介电层，所述第一高分子介电层在芯片焊垫位置设置有第一开孔，所述第一高分子介电层上和第一开孔内设置有第一金属布线层，所述第一金属布线层与芯片焊垫电性连接，所述第一金属布线层外包覆有第二高分子介电层，所述第二高分子介电层在第一金属布线层位置设置有第二开孔，所述第二高分子介电层在第一金属布线层外围位置设置有第一缓冲槽，所述第二高分子介电层上、第二开孔内和第一缓冲槽内设置有第二金属布线层，所述第二金属布线层与第一金属布线层电性连接，所述第二金属布线层外包覆有第三高分子介电层，所述第一开孔上方的第三高分子介电层外侧设置有第二缓冲槽，所述第三高分子介电层上和第二缓冲槽内设置有球下金属层，所述球下金属层上设置有锡球。

所述钝化层采用SiN、SiO或SOG。

所述第一高分子介电层、第二高分子介电层和第三高分子介电层的材质采用BCB、polyimide、PBO、其它高分子绝缘薄膜或高分子复合材料薄膜。

第一金属布线层和第二金属布线层的材质采用Cu、Al、Cr、NiV 、Ti、或TiW。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1、本发明在第一金属布线层下的第一高分子介电层中或第二金属布线层下的第二高分子介电层中设置应力缓冲槽或孔，分散应力集中，以减小在芯片焊垫与第一金属布线层的界面应力，从而提高器件的可靠性；