专利名称：圆片级封闭孔互联结构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及圆片级封闭孔互联结构。属于半导体封装技术领域。
背景技术：
随着半导体技术的发展，出现了硅通孔(Through Silicon Via)互联技术，即以填充金属的硅通孔在垂直方向(Z轴方向)重新分布电极或线路，实现互联从芯片或载片一侧转移到另一侧，结合平面上(X，Y平面)的重新布线技术，使得互联可以在整个X，Y，Z方向进行；通过硅通孔互联技术，极大增加了封装设计的灵活性，同时为三维堆叠封装创造了条件。对于利用硅通孔实现电极在芯片不同侧进行重新分布的应用来说，当前业内的主要方法是形成硅通孔、钝化、开出钝化层窗口暴露芯片电极表面，然后在孔内填充金属与电极表面相连；由于可形成硅通孔区域比较有限，且硅通孔太大填充金属后容易由于热膨胀系数(CTE)不匹配导致使用时开裂，所以通常硅通孔尺寸需要比较小，这样开出的钝化层窗口也只能相应变小，导致填充金属与芯片电极接触面积十分有限。接触面积不够导致填充金属与芯片电极结合力不够，使用时经常由于受力拉扯导致断开；同时由于接触面积不够导致接触电阻变大，通电时产生的焦耳热反过来又增大了接触电阻，这往往导致芯片电性能无法满足要求。同时，由于芯片电极往往极其薄，在钝化层窗口形成过程中被刻蚀或被击穿，也经常导致可互联面积减小，结合力减弱及接触电阻增加。
发明内容本实用新型的目的在于克服当前互联结构的不足，提供一种既增加填充金属与芯片电极结合力，又增加填充金属与芯片电极导电率的圆片级封闭孔互联结构。本实用新型的目的是这样实现的一种圆片级封闭孔互联结构，包括设置有芯片电极及芯片感应区的芯片本体，在所述芯片本体及芯片电极的上表面设置金属凸块；在所述芯片本体及金属凸块的上表面设置隔离层，隔离层不覆盖或者覆盖芯片感应区；在所述隔离层上表面设置有盖板，在隔离层不覆盖芯片感应区时，盖板、隔离层以及芯片本体之间形成空腔；在所述芯片本体上形成硅孔；在所述硅孔孔壁及芯片本体下表面设置绝缘层； 在所述绝缘层及芯片电极上形成连接孔，在所述连接孔内及选择性的在绝缘层上设置金属线路层；在所述绝缘层及金属线路层上选择性的设置线路保护层；在所述金属线路层露出线路保护层的地方设置焊球；其特点是金属凸块形成于芯片本体及芯片电极上表面，连接孔贯穿于绝缘层及芯片电极，且停止于金属凸块表面或内部；金属线路层与芯片电极在连接孔侧壁互联，且与金属凸块在连接孔底部或同时在连接孔底部及侧壁互联。本实用新型圆片级封闭孔互联结构，所述连接孔位于绝缘层、芯片电极以及金属凸块的部分设置有两个或两个以上。本实用新型的有益效果是1、金属凸块与芯片电极的互联，连接孔贯穿于芯片电极且停留在金属凸块表面或内部，填充金属不仅与芯片电极在连接孔侧壁互联，而且与金属凸块在连接孔底部或同时在连接孔底部及侧壁互联，增加了结合强度，增加了结合可靠性。2、金属凸块与芯片电极的互联，连接孔贯穿于芯片电极且停留在金属凸块表面或内部，填充金属不仅与芯片电极在连接孔侧壁互联，而且与金属凸块在连接孔底部，或者与金属凸块在连接孔底部及侧壁互联，起到减少接触电阻，增加电导率、及提高芯片电性能的作用。3、金属凸块与芯片电极的互联，连接孔停留在金属凸块表面或内部，可以有效避免芯片电极太薄容易被刻穿或击穿，从而避免电极穿孔导致互联面积减少、连接强度变弱及接触电阻增大的问题。
图1为本实用新型圆片级封闭孔互联结构(带空腔型)的切面示意图。图示隔离层没有覆盖于芯片感应区，从而形成空腔。图2为本实用新型圆片级封闭孔互联结构(不带空腔型)的切面示意图。图示中隔离层覆盖于芯片感应区。图3为本实用新型圆片级封闭孔互联结构的连接孔细节切面示意图。图4为本实用新型圆片级封闭孔互联结构的连接孔细节切面示意图。相比与图3， 图4的区别是连接孔贯穿于绝缘层及芯片电极，且停止于金属凸块内部。图5为本实用新型圆片级封闭孔互联结构的具有两个或多个连接孔细节(图中为两个连接孔)切面示意图。图示中连接孔位于绝缘层、芯片电极及金属凸块表面且设置有两个或两个以上。图6为本实用新型圆片级封闭孔互联结构的具有两个或多个连接孔细节(图中为两个连接孔)切面示意图。相比与图5，图6的区别是连接孔贯穿绝缘层和芯片电极，并且停止于金属凸块内部。图中芯片本体1、芯片电极2、芯片感应区3、金属凸块4、隔离层5、盖板6、空腔7、硅孔 8、绝缘层9、连接孔10、金属线路层11、线路保护层12、焊球13。
具体实施方式
参见图1，图1为本实用新型圆片级封闭孔互联结构(带空腔型)的切面示意图。由图1可以看出，本实用新型圆片级封闭孔互联结构，包括设置有芯片电极2及芯片感应区3 的芯片本体1，在所述芯片本体1及芯片电极2的上表面设置有金属凸块4 ；在所述芯片本体1及金属凸块4的上表面设置有隔离层5，在所述隔离层5上表面设置有盖板6，隔离层5 不覆盖芯片感应区3，盖板6、隔离层5以及芯片本体1之间形成空腔7，使芯片感应区3与盖板6间隔开来；在所述芯片本体1上形成硅孔8 ；在所述硅孔8孔壁及芯片本体2下表面设置绝缘层9 ；在所述绝缘层9及芯片电极2上形成连接孔10，连接孔10贯穿于绝缘层9 及芯片电极2，且停止于金属凸块4表面，如图3 ；在所述连接孔10内及选择性的在绝缘层 9上设置金属线路层11 ；在所述绝缘层9及金属线路层11上选择性的设置线路保护层12 ； 在所述金属线路层11露出线路保护层12的地方设置焊球13。
权利要求1.一种圆片级封闭孔互联结构，包括设置有芯片电极(2)及芯片感应区(3)的芯片本体(1)，在所述芯片本体(1)及芯片电极(2)的上表面设置金属凸块(4);在所述芯片本体(I)及金属凸块(4)的上表面设置隔离层(5)，隔离层(5)不覆盖或者覆盖芯片感应区(3); 在所述隔离层(5)上表面设置有盖板(6)，在隔离层(5)不覆盖芯片感应区(3)时，盖板(6)、 隔离层(5)以及芯片本体(1)之间形成空腔(7);在所述芯片本体(1)上形成硅孔(8);在所述硅孔(8)孔壁及芯片本体(1)下表面设置绝缘层(9);在所述绝缘层(9)及芯片电极(2)上形成连接孔(10)，在所述连接孔(10)内及选择性的在绝缘层(9)上设置金属线路层(11)； 在所述绝缘层(9)及金属线路层(11)上选择性的设置线路保护层(12);在所述金属线路层(II)露出线路保护层(12)的地方设置焊球(13);其特征在于金属凸块(4)形成于芯片本体(1)及芯片电极(2)上表面，连接孔(10)贯穿于绝缘层(9)及芯片电极(2)，且停止于金属凸块(4)表面或内部；金属线路层(11)与芯片电极(2)在连接孔(10)侧壁互联，且与金属凸块(4)在连接孔(10)底部或同时在连接孔(10)底部及侧壁互联。
2.根据权利要求1所述的一种圆片级封闭孔互联结构，其特征在于所述连接孔(10) 位于绝缘层(9)、芯片电极(2)以及金属凸块(4)的部分设置有两个或两个以上。
专利摘要本实用新型涉及一种圆片级封闭孔互联结构，所述结构包括设置有芯片电极(2)及芯片感应区(3)的芯片本体(1)；在所述芯片本体(1)及芯片电极(2)上设置金属凸块(4)；在所述芯片本体(1)及金属凸块(4)的上表面设置有隔离层(5)；在所述隔离层(5)上表面设置有盖板(6)；在所述芯片本体(1)上形成硅孔(8)；在所述硅孔(8)孔壁及芯片本体(2)下表面设置绝缘层(9)；所述绝缘层(9)、及芯片电极(2)上形成连接孔(10)；在所述连接孔(10)内及选择性的在绝缘层(9)上设置金属线路层(11)；在所述绝缘层(8)及金属线路层(11)上选择性的设置线路保护层(12)。本实用新型圆片级封闭孔互联结构具有结合力强、互联可靠性好、接触电阻低的特点。
文档编号H01L23/48GK202134522SQ20112027728
公开日2012年2月1日 申请日期2011年8月2日 优先权日2011年8月2日
发明者张黎, 段珍珍, 赖志明, 陈栋, 陈锦辉 申请人:江阴长电先进封装有限公司