专利名称：孤岛型再布线芯片封装方法
技术领域：
本发明涉及一种孤岛型再布线芯片封装方法。属芯片封装技术领域。
(二)
背景技术：
传统上，ic芯片与外部的电气连接是用金属引线以键合的方式把芯片 上的i / o连至封装载体并经封装引脚来实现。随着ic芯片特征尺寸的縮
小和集成规模的扩大，1/o的间距不断减小、数量不断增多。当i/o间
距縮小到70um以下时，引线键合技术就不再适用，必须寻求新的技术途 径。圆片级封装技术利用薄膜再分布工艺，使i/o可以分布在ic芯片的 整个表面上而不再仅仅局限于窄小的ic芯片的周边区域，从而解决了高密 度、细间距i/0芯片的电气连接问题。
圆片级封装以bga技术为基础，是一种经过改进和提高的csp，充 分体现了 bga、 csp的技术优势。它具有许多独特的优点①封装加工效 率高，它以圆片形式的批量生产工艺进行制造；②具有倒装芯片封装的优 点，即轻、薄、短、小；③圆片级封装生产设施费用低，可充分利用圆片 的制造设备，无须投资另建封装生产线；④圆片级封装的芯片设计和封装 设计可以统一考虑、同时进行，这将提高设计效率，减少设计费用；⑤圆 片级封装从芯片制造、封装到产品发往用户的整个过程中，中间环节大大减少，周期縮短很多，这必将导致成本的降低；⑥圆片级封装的成本与每 个圆片上的芯片数量密切相关，圆片上的芯片数越多，圆片级封装的成本 也越低。圆片级封装是尺寸最小的低成本封装。
薄膜再分布圆片级芯片尺寸封装是圆片级封装工艺之一。因为它的成 本较低，同时在满足便携式产品板级可靠性标准的要求方面的优势，其应 用范围越来越广。
当前最典型的薄膜再布线工艺是，采用PI或BCB作为再分布的介质 层，Cu或Ni作为再分布连线金属，采用溅射法淀积凸点底部金属层(UBM)， 用植球或丝网印刷法淀积焊膏并回流，形成焊球凸点。
再布线工艺中，目前主要有两种大的结构， 一种是再布线金属层既做 再布线用，同时又作为凸点底部金属层用； 一种结构是再布线金属仅做再 布线用，凸点底部金属层重新制作。目前的这两种工艺的特点都是在整个 芯片表面完成薄膜的覆盖，导致两个让业界困惑的问题 一是圆片表面应 力，随着芯片功能的增多，芯片尺寸也在不断的增加，芯片表面应力对于 芯片在使用中的可靠性影响加重，而薄膜介质层的完全覆盖，作用在芯片 表面的应力无法释放，降低了芯片在使用中的可靠性；另一方面，在圆片 级封装工艺中，薄膜介质上进行金属走线容易产生漏电流，特别是在细间 距走线的情况下。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足，提供一种可以大大降低芯片应力和 圆片加工过程的漏电流风险，提高芯片在使用中的可靠性能的孤岛型再布线芯片封装方法。
本发明的目的是这样实现的 一种孤岛型再布线芯片封装方法，所述 芯片包括芯片本体、芯片电极、芯片表面钝化层、孤岛应力缓冲层、再布 线金属层、再布线金属表面保护层和应力缓冲层上焊料凸点，所述芯片电 极设置在芯片本体上，芯片表面钝化层复合在芯片本体表面以及芯片电极 外缘和表面外周边，而芯片电极表面的中间部分露出芯片表面钝化层，所 述孤岛应力缓冲层设置在芯片表面钝化层上，所述再布线金属层覆盖在芯 片表面钝化层表面、露出芯片表面钝化层的芯片电极表面中间部分以及孤 岛应力缓冲层的表面，所述再布线金属表面保护层覆盖在再布线金属层的 表面，且露出孤岛应力缓冲层顶部上方中间部分的凸点下金属层，所述应 力缓冲层上焊球凸点凸出设置在所述凸点下金属层表面，所述封装方法包 括以下工艺过程
1 )利用光刻或印刷的方式，在芯片表面钝化层上完成孤岛应力缓冲层；
2) 通过溅射或电镀包括化学镀的方式，结合光刻掩模技术，完成由芯 片电极102到凸点下位置的再布线金属层；
3) 对再布线金属层用再布线金属表面保护层进行表面覆盖或包含对芯 片表面整体覆盖，露出孤岛应力缓冲层顶部上方中间部分的凸点下金属层;
4) 在所述凸点下金属层处进行植球或印刷焊膏，并回流形成应力缓冲 层上焊球凸点。
本发明有益效果是
通过再布线工艺，可以实现芯片电极位置与凸点结构位置的灵活设计，再布线金属既有转移布线功能，又有凸点下金属的功能，与焊球发生润湿 形成可靠连接。同时通过孤岛应力缓冲层的设计，大大降低了芯片应力和 降低了圆片加工过程的漏电流风险，提高凸点结构的可靠性能，再布线金 属表面保护层对再布线线路的覆盖减小了芯片电路免受使用环境的影响。 其中，再布线金属层对孤岛应力缓冲层的覆盖有三种情形完全覆盖(如 图2)、 一侧侧壁完全不覆盖，其余部分完全覆盖(走线除外，如图3)、和 一侧侧壁部分覆盖，其余部分完全覆盖(走线除外，如图4)。这三种结构
可以满足不同的加工工艺要求以及对芯片性能的需求，具有高度选择灵活 性。同时，再布线金属表面保护层可以通过厚度调节。
(四)
图1为本发明孤岛型再布线芯片封装方法的俯视图。
图2为图1的a-a剖示图一。 图3为图1的a-a剖示图二。 图4为图1的a-a剖示图三。
图中芯片本体101、芯片电极102、芯片表面钝化层103、孤岛应力 缓冲层104、再布线金属层105、凸点下再布线金属层105A、再布线金属 表面保护层106、应力缓冲层上焊球凸点107。
具体实施方式
本发明孤岛型再布线芯片封装方法，由所述芯片由芯片本体101、芯
片电极102、芯片表面钝化层103、孤岛应力缓冲层104、再布线金属层105、 再布线金属表面保护层106和应力缓冲层上焊料凸点107组成。所述芯片电极102设置在芯片本体101上，芯片表面钝化层103复合 在芯片本体101表面以及芯片电极102外缘和表面外周边，而芯片电极102 表面的中间部分露出芯片表面钝化层103，孤岛应力缓冲层104设置在芯 片表面钝化层103上，再布线金属层105覆盖在芯片表面钝化层103、露 出芯片表面钝化层103的芯片电极102表面中间部分以及孤岛应力缓冲层 104的表面，所述再布线金属表面保护层106覆盖在再布线金属层105的 表面，露出孤岛应力缓冲层104顶部上方中间部分的凸点下金属层105A， 应力缓冲层上焊球凸点107凸出设置在所述凸点下金属层105A表面。
其实现过程为
1) 利用光刻或印刷的方式，在芯片表面钝化层103上完成孤岛应力缓 冲层104。
2) 通过溅射或电镀包括化学镀的方式，结合光刻掩模技术，完成由芯 片电极102到凸点下105A位置的再布线金属层105。
3) 对再布线金属层105用再布线金属表面保护层106进行表面覆盖或 包含对芯片表面整体覆盖，露出孤岛应力缓冲层104顶部上方中间部分的 凸点下金属层105A。
4) 在所述凸点下金属层105A处进行植球或印刷焊膏，并回流形成应 力缓冲层上焊球凸点107。
所述孤岛应力缓冲层104为高分子绝缘材料，如聚酰亚胺、环氧树脂等。
所述再布线金属层105为单层或多层金属材料。所述孤岛应力缓冲层104全部被再布线金属层105所覆盖。 所述孤岛应力缓冲层104 —侧侧壁不被再布线金属层105所覆盖，其
余部分均被再布线金属层105所覆盖。
所述孤岛应力缓冲层104—侧侧壁部分不被再布线金属层105所覆盖，
其余部分均被再布线金属层105所覆盖。
权利要求
1、一种孤岛型再布线芯片封装方法，其特征在于所述芯片包括芯片本体(101)、芯片电极(102)、芯片表面钝化层(103)、孤岛应力缓冲层(104)、再布线金属层(105)、再布线金属表面保护层(106)和应力缓冲层上焊料凸点(107)，所述芯片电极(102)设置在芯片本体(101)上，芯片表面钝化层(103)复合在芯片本体(101)表面以及芯片电极(102)外缘和表面外周边，而芯片电极(102)表面的中间部分露出芯片表面钝化层(103)，所述孤岛应力缓冲层(104)设置在芯片表面钝化层(103)上，所述再布线金属层(105)覆盖在芯片表面钝化层(103)表面、露出芯片表面钝化层(103)的芯片电极(102)表面中间部分以及孤岛应力缓冲层(104)的表面，所述再布线金属表面保护层(106)覆盖在再布线金属层(105)的表面，且露出孤岛应力缓冲层(104)顶部上方中间部分的凸点下金属层(105A)，所述应力缓冲层上焊球凸点(107)凸出设置在所述凸点下金属层(105A)表面，所述封装方法包括以下工艺过程1)利用光刻或印刷的方式，在芯片表面钝化层上完成孤岛应力缓冲层；2)通过溅射或电镀包括化学镀的方式，结合光刻掩模技术，完成由芯片电极到凸点下位置的再布线金属层；3)对再布线金属层用再布线金属表面保护层进行表面覆盖或包含对芯片表面整体覆盖，露出孤岛应力缓冲层顶部上方中间部分的凸点下金属层；4)在所述凸点下金属层处进行植球或印刷焊膏，并回流形成应力缓冲层上焊球凸点。
2、 根据权利要求1所述的一种孤岛型再布线芯片封装方法，其特征在 于所述孤岛应力缓冲层(104)全部被再布线金属层(105)所覆盖。
3、 根据权利要求1所述的一种孤岛型再布线芯片封装方法，其特征在 于所述孤岛应力缓冲层(104)—侧侧壁不被再布线金属层(105)所覆盖，其余 均被再布线金属层(105)所覆盖。
4、 根据权利要求l、 2或3所述的一种孤岛型再布线芯片封装方法， 其特征在于所述孤岛应力缓冲层(104)—侧侧壁部分不被再布线金属层(105) 所覆盖，其余均被再布线金属层(105)所覆盖。
5、 根据权利要求1、 2或3所述的一种孤岛型再布线芯片封装方法， 其特征在于所述孤岛应力缓冲层(104)为高分子绝缘材料。
6、 根据权利要求5所述的一种孤岛型再布线芯片封装方法，其特征在 于所述高分子绝缘材料为聚酰亚胺或环氧树脂。
7、根据权利要求l、 2或3所述的一种孤岛型再布线芯片封装方法， 其特征在于所述再布线金属层(105)为单层或多层金。
全文摘要
本发明涉及一种孤岛型再布线芯片封装方法，属芯片封装技术领域。所述芯片包括芯片本体(101)、芯片电极(102)、芯片表面钝化层(103)、孤岛应力缓冲层(104)、再布线金属层(105)、再布线金属表面保护层(106)和应力缓冲层上焊料凸点(107)。所述方法包括以下工艺过程在芯片表面钝化层上完成孤岛应力缓冲层；完成由芯片电极到凸点下位置的再布线金属层；对再布线金属层用再布线金属表面保护层进行表面覆盖或包含对芯片表面整体覆盖，露出孤岛应力缓冲层顶部上方中间部分的凸点下金属层；在所述凸点下金属层处进行植球或印刷焊膏，并回流形成应力缓冲层上焊球凸点。本发明方法可以降低芯片芯片应力和圆片加过程的漏电流风险，提高芯片在使用中的可靠性能。
文档编号H01L21/02GK101630645SQ200910027450
公开日2010年1月20日 申请日期2009年5月11日 优先权日2009年5月11日
发明者黎 张, 凯 曹, 赖志明, 栋 陈, 陈锦辉 申请人:江阴长电先进封装有限公司