专利名称：半导体器件及其封装方法
技术领域：
本发明涉及半导体封装技术领域，尤其涉及一种半导体器件及其封装方法。
背景技术：
CSP (Chip Scale Package,芯片级封装)作为最新一代的芯片封装技术,CSP封装的产品具有体积小、电性能好和热性能好等优点。WCSP(Wafer_Level Chip Scale Package,圆片级芯片级封装)作为芯片级封装的一种，是先在圆片上进行封装，并以圆片的形式进行测试，老化筛选，其后再将圆片分割成单一的CSP电路。公开号为CN1630029A的中国专利中公开了一种圆片级CSP结构的半导体器件，请参见图1，包括半导体基底11，所述半导体基底11上具有焊盘12 ;位于所述半导体基底11表面的钝化层14，所述钝化层14具有暴露焊盘12表面的开口 ；位于部分钝化层14表面以及开口内的再布线层16，再布线层16与焊盘12相连接；位于所述开口外的再布线层16表面的柱状电极17 ;覆盖所述再布线层16和部分钝化层14表面的绝缘层，绝缘层的表面与柱状电极17的表面平齐；位于柱状电极17表面的焊接凸点21。上述的半导体器件中的焊接凸点位于柱状电极的一个端面上，容易从柱状电极的端面脱落。
发明内容
在下文中给出关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。本发明提供一种半导体器件及其封装方法，用以解决现有半导体器件中焊接凸点容易从柱状电极的端面脱落的问题。本发明提供一种半导体器件，包括半导体基底和柱状电极，所述半导体基底上具有焊盘，所述焊盘与所述柱状电极的一端电连接，所述柱状电极外侧裹覆焊接凸点，且所述焊接凸点覆盖所述柱状电极的周面及远离所述焊盘的端面。本发明还提供一种半导体器件的封装方法，包括在具有焊盘的半导体基底上形成与所述焊盘电连接的柱状电极，且所述柱状电极靠近焊盘的端面与所述焊盘电连接；将所述柱状电极浸入焊料槽，使所述柱状电极的周面及远离焊盘的端面均被焊料
裹覆；回流柱状电极外侧裹覆的所述焊料，形成焊接凸点。本发明提供的上述方案，使焊接凸点裹覆在柱状电极的外侧，使焊接凸点与柱状电极形成了类似插销的结构，焊接凸点与柱状电极由现有的单平面接触变为多面接触，接触面积增大，两者的结合力增强，使得焊接凸点受到的可接受外力大大增强，进而提高了焊接凸点与柱状电极结合的可靠性。
参照下面结合附图对本发明实施例的说明，会更加容易地理解本发明的以上和其它目的、特点和优点。附图中的部件只是为了示出本发明的原理。在附图中，相同的或类似的技术特征或部件将采用相同或类似的附图标记来表示。图I为现有技术中半导体器件的结构示意图；图2为本发明实施例一提供的半导体器件的结构示意图；图3为本发明实施例二提供的半导体器件的封装方法的流程图；图4为本发明实施例三提供的半导体器件的封装方法的流程图；图5-图14为实施本发明实施例三提供的半导体器件的封装方法制作半导体器件过程中的剖面结构示意图。附图标记说明半导体基底-100 ；焊盘-101 ；钝化层-102 ；耐热金属层-103 ；金属浸润层-104 ；第一掩膜-105 ；柱状电极-106 ;第二掩膜-107;焊料槽-108;焊接凸点109。
具体实施例方式下面参照附图来说明本发明的实施例。在本发明的一个附图或一种实施方式中描述的元素和特征可以与一个或更多个其它附图或实施方式中示出的元素和特征相结合。应当注意，为了清楚的目的，附图和说明中省略了与本发明无关的、本领域普通技术人员已知的部件和处理的表示和描述。图2为本发明实施例一提供的半导体器件的结构示意图，如图2所示，本发明实施例提供的半导体器件，包括半导体基底100和柱状电极106，半导体基底100上具有焊盘101，焊盘101与柱状电极106的一端电连接，柱状电极106外侧裹覆焊接凸点109，且焊接凸点109覆盖柱状电极106的周面及远离焊盘101的端面。上述方案，使焊接凸点109裹覆在柱状电极106的外侦彳，使焊接凸点109与柱状电极106形成了类似插销的结构，焊接凸点109与柱状电极106由现有的单平面接触变为多面接触，接触面积增大，两者的结合力增强，使得焊接凸点109受到的可接受外力大大增强，进而提高了焊接凸点109与柱状电极106结合的可靠性。也即使得焊接凸点109与柱状电极106不易相互脱离。具体地，基于上述实施例，在实际使用中，该半导体器件包括半导体基底100，该半导体基底100上具有多个焊盘101，在半导体基底100上形成有钝化层102，钝化层102全部或部分暴露各焊盘101的顶部表面，在各焊盘101裸露的表面及钝化层102表面上形成耐热金属层103,耐热金属层103与焊盘101电导通,在耐热金属层103上堆叠形成金属浸润层104。在金属浸润层104上设置柱状电极106,且使柱状电极106的一个端面与金属浸润层104接触以实现电导通。其中，耐热金属层103与金属浸润层104为形成柱状电极106的种子层，可以防止形成柱状电极106时，柱状电极106中的金属向焊盘101中扩散，另外还加强了柱状电极106与焊盘101间的结合力。在柱状电极106外侧裹覆焊接凸点109，且焊接凸点109覆盖柱状电极106的周面及远离焊盘101的端面，使柱状电极106与焊接凸点109形成了类似插销的结构。将焊接凸点109与柱状电极106由现有的单平面接触变为多面接触，接触面积增大，两者的结合力增强，使得焊接凸点109受到的可接受外力大大增强，进而提高了焊接凸点109与柱状电极106结合的可靠性。也即使得焊接凸点109与柱状电极106不易相互脱离。进一步地，基于上述实施例，在柱状电极106远离所述焊盘101的端面设置有凹槽，焊接凸点109具有与凹槽吻合配合的凸起部。设置凹槽可以使焊接凸点109与柱状电极106之间的结合力更强。进一步地，基于上述实施例，凹槽的宽度从其开口处至其底部逐渐减小。这样，在凹槽中填充焊料时，凹槽中不会产生空隙、气泡，提高了焊接凸点109与柱状电极106之间连接的可靠性。进一步地，基于上述实施例，凹槽的深度为柱状电极106高度的O. 59Γ99. 5%，使得凹槽能深入柱状电极106中一定的深度，焊接凸点109与柱状电极106构成的插销结构的结合力更强，凹槽未贯穿柱状电极106，进而不会影响柱状电极106底部与焊盘101或金属浸润层104之间的结合力。进一步地，基于上述实施例，各柱状电极106106中凹槽的数量为I个，且凹槽的半径为柱状电极106半径的1°/Γ100%，这样使得凹槽在与柱状电极106接触面积增大的同时与柱状电极106的侧壁保持一定的机械强度，有利于提高焊接凸点109与柱状电极106之间的结合力，使得焊接凸点109受到的可接受外力(也即使焊接凸点109与柱状电极106脱离的力)大大的增强，焊接凸点109不易从柱状电极106上脱落。具体地，凹槽的中心与柱状电极106的中心重合，使得凹槽与柱状电极106106在各个方向的结合力保持均匀。凹槽的外侧侧壁的横截面剖面形状为圆、多边形、正多边形或者其他规则或不规则的图形。进一步地，基于上述实施例，各柱状电极106的端面均布设多个所述凹槽。各柱状电极106上的多个凹槽在柱状电极106的端面呈直线分布、矩阵分布、同心圆分布、同心圆环分布、多边形分布、若干射线或者不规则分布。直线分布包括通过柱状电极106中心的单直线分布、通过柱状电极106中心的多直线分布、通过柱状电极106中心的等角度的多直线分布、平行直线分布。多边形分布包括正多边形分布和非正多边形分布。当凹槽的数量大于一个时，使得焊接凸点109与柱状电极106的接触面积进一步增大，从而使得焊接凸点109与柱状电极106之间的结合力进一步增大，凹槽在柱状电极106中呈规则的分布，使得焊接凸点109与柱状电极106的结合力分布均匀。需要说明的是，前述各种分布方式是指各凹槽(或各填充部)中心连线构成的图形。进一步地，基于上述实施例，焊接凸点109和柱状电极106之间还形成有金属阻挡层(图中未示出)，金属阻挡层形成在柱状电极106的周面及远离焊盘101的端面。相应地，柱状电极106中的凹槽表面也形成有金属阻挡层，金属阻挡层的厚度小于凹槽的半径，使得焊接凸点109和柱状电极106之间的整体结合、浸润效果更好。金属阻挡层的材料主要为镍锡的双层结构、或镍银的双层结构、或镍金的双层结构、或镍和锡合金的双层结构，镍能够避免焊接凸点109与柱状电极106直接接触时不良金属间化合物的产生而造成的脆化、剥离现象，大大提升了产品的可靠性。
上述各实施例中耐热金属层103至少包括钛元素、铬元素和钽元素中的任一种。金属浸润层104至少包括金元素、银元素、铟元素和锡元素中的任一种。柱状电极106的材料为铜。图3为本发明实施例二提供的半导体器件的封装方法的流程图，如图3所示，本发明实施例提供的半导体器件的封装方法，包括SlOl :在具有焊盘的半导体基底上形成与所述焊盘电连接的柱状电极，且所述柱状电极靠近焊盘的端面与所述焊盘电连接；S102:将所述柱状电极浸入焊料槽，使所述柱状电极的周面及远离焊盘的端面均被焊料裹覆；S103 :回流柱状电极外侧裹覆的所述焊料，形成焊接凸点。上述方案，使焊接凸点裹覆在柱状电极的外侧，使焊接凸点与柱状电极形成了类似插销的结构，焊接凸点与柱状电极由现有的单平面接触变为多面接触，接触面积增大，两者的结合力增强，使得焊接凸点受到的可接受外力大大增强，进而提高了焊接凸点与柱状电极结合的可靠性。也即使得焊接凸点与柱状电极不易相互脱离。其中，柱状电极的材料为铜。焊料槽中至少包含锡元素。进一步地，基于上述实施例，将所述柱状电极浸入焊料槽，使所述柱状电极的周面及远离焊盘的端面均被焊料裹覆之前，还包括在柱状电极远离焊盘的端面形成凹槽。设置凹槽可以使焊接凸点与柱状电极之间的结合力更强。其中，凹槽的深度为所述柱状电极高度的O. 59Γ99. 9%。其中，凹槽的宽度从其开口处至其底部逐渐减小。这样，在凹槽中填充焊料时，凹槽中不会产生空隙、气泡，提高了焊接凸点与柱状电极之间连接的可靠性。各金属电极上的凹槽的数量为I个，且凹槽的半径为所述柱状电极半径的19Γ100%。或者，各柱状电极的端面布设多个所述凹槽。多个所述凹槽在柱状电极的端面呈直线分布、矩阵分布、同心圆分布、同心圆环分布、多边形分布或者不规则分布。进一步地，基于上述实施例，在柱状电极远离焊盘的端面形成凹槽，具体为在柱状电极上方形成第二掩膜，第二掩膜具有暴露出所述柱状电极端面的第二开口 ；沿第二开口在柱状电极的端面蚀刻形成凹槽。进一步地，基于上述实施例，沿第二开口在柱状电极的端面蚀刻形成凹槽之后，还包括去除第二掩膜。进一步地，基于上述实施例，在具有焊盘的半导体基底上形成与焊盘电连接的柱状电极，且柱状电极靠近焊盘的端面与焊盘电连接，具体为在具有焊盘的半导体基底上形成暴露焊盘的钝化层；在钝化层上依次形成覆盖焊盘的耐热金属层和金属浸润层，且耐热金属层和金属浸润层均与焊盘电导通；在金属浸润层上形成柱状电极。进一步地，基于上述实施例，在金属浸润层上形成柱状电极，具体为在所述金属浸润层上形成第一掩膜，第一掩膜具有暴露出所述焊盘上方的所述金属浸润层的第一开口 ；在第一开口中的金属浸润层上形成柱状电极。进一步地，基于上述实施例，在金属浸润层上形成柱状电极之后，还包括以柱状电极为掩膜，去除钝化层表面的部分耐热金属层和金属浸润层至钝化层裸露。其中，耐热金属层至少包括钛元素、铬元素和钽元素中的任一种。金属浸润层至少
7包括金元素、银元素、铟元素和锡元素中的任一种。进一步地，基于上述实施例，将柱状电极浸入焊料槽，使柱状电极的周面及远离焊 盘的端面均被焊料裹覆之前，还包括在柱状电极的周面及远离焊盘的端面形成金属阻挡层。金属阻挡层的材料主要为镍锡的双层结构、或镍银的双层结构、或镍金的双层结构、或镍和锡合金的双层结构，镍能够避免焊接凸点与柱状电极直接接触时不良金属间化合物的产生而造成的脆化、剥离现象，大大提升了产品的可靠性。图4为本发明实施例三提供的半导体器件的封装方法的流程图，如图4所示，本发明实施例提供的半导体器件的封装方法，包括S201 :在具有焊盘的半导体基底上形成暴露所述焊盘的钝化层；S202 :在所述钝化层上依次形成覆盖所述焊盘的耐热金属层和金属浸润层，且所述耐热金属层和所述金属浸润层均与所述焊盘电导通；S203:在所述金属浸润层上形成第一掩膜，所述第一掩膜具有暴露出所述焊盘上方的所述金属浸润层的第一开口；S204 :在所述第一开口中的金属浸润层上形成所述柱状电极；S205 :去除第一掩膜；S206 :在所述柱状电极上方形成第二掩膜，所述第二掩膜具有暴露出所述柱状电极端面的第二开口；S207 :沿所述第二开口在所述柱状电极的端面蚀刻形成凹槽；S208 :去除所述第二掩膜；S209 :在柱状电极的周面及远离焊盘的端面形成金属阻挡层；S210:以所述柱状电极为掩膜，去除所述钝化层表面的部分所述耐热金属层和金属浸润层至所述钝化层裸露；S211 :将所述柱状电极浸入焊料槽，使所述柱状电极的周面及远离焊盘的端面均被焊料裹覆；S212 :回流柱状电极外侧裹覆的所述焊料，形成焊接凸点。具体地，图5-图14为实施本发明实施例三提供的半导体器件的封装方法制作半导体器件过程中的剖面结构示意图。下面将结合图5-图14对上述形成步骤进行详细的描述。首先，请参见图4，提供半导体基底100，半导体基底100上具有若干焊盘101，图4中仅示出一个焊盘101进行示例；在半导体基底100上形成钝化层102，钝化层102具有暴露焊盘101表面的开口。焊盘101作为电性传输端子，并最终通过后续形成的柱状电极106、焊接凸点109实现电性功能的传导；焊盘101由铝、铜、金或者银等材料构成，焊盘101既可位于半导体基底100的表面，也可以位于半导体基底100中。本实施例中仅示出一个焊盘101位于位于半导体基底100表面作为示例。钝化层102用于保护半导体基底100上形成的线路，钝化层102的材料为氮化硅、硼娃玻璃、磷娃玻璃或硼磷娃玻璃或聚酰亚胺(polyimide)等。钝化层102中形成的开口暴露焊盘101的全部或部分表面。钝化层102为一层或多层的堆叠结构。需要说明的是，焊盘101和钝化层102都可以是原始焊盘和原始钝化层，也可以是根据线路不吐设计需要而形成的过渡焊盘、钝化层；形成过渡焊盘、钝化层的方式主要是采取再布线工艺技术，通过一层或多层再布线将原始焊盘、原始钝化层转移到过渡焊盘、钝化层上。再布线工艺技术为现有成熟工艺，已为本领域技术人员所熟知，在此不再赘述。接着，请参见图6，在焊盘101和钝化层102的表面相继形成耐热金属层103和金属浸润层104。耐热金属层103和金属浸润层104作为种子层为后续电镀形成柱状电极106作供电准备，还可以防止后续形成的柱状电极106中的金属向焊盘101中扩散及加强柱状电极金属与焊盘101间的结合力。耐热金属层103的材料可以是钛、铬、钽中的一种或它们的组合；金属浸润层104的材料可以是铜、铝、镍中的一种或它们的组合。耐热金属层103和金属浸润层104采用溅射、蒸发或物理气相沉积的方法工艺形成，其中较优的方法为溅射；当然，根据本领域技术人员的公知常识，形成的方法不仅限于溅射方法，其他适用的方法可应用于本发明，并且形成的耐热金属层103和金属浸润层104的厚度也是根据实际的工艺需求而定。接着，请参见图7和图8，在金属浸润层104上形成第一掩膜105，第一掩膜105设有第一开口曝露出焊盘101上方的金属浸润层104 ;在第一开口中的金属浸润层104上形成柱状电极106。第一掩膜105可以是光刻胶、干膜、湿膜等,本实施例优选光刻胶,在金属浸润层104上形成光刻胶的方法可以是旋转涂布；形成第一掩膜105即光刻胶后，具体可通过现有光刻显影技术使得第一掩膜105中形成第一开口，第一开口曝露出焊盘101上方的金属浸润层104 ;第一开口的宽度可以大于钝化层102中相应焊盘101开口位置的宽度，也可以等于、或小于相应焊盘101开口位置的宽度；后续采用电镀工艺在第一开口中的金属浸润层104上形成柱状电极106，柱状电极106的材料为铜。接着，请参见图9，去除第一掩膜105，在金属浸润层104和柱状电极106表面形成第二掩膜107，第二掩膜107设有至少一个曝露出柱状电极106顶部表面的第二开口，为后续在柱状电极106的顶部表面形成蚀刻凹槽做准备。去除第一掩膜层105的工艺为湿法蚀刻工艺或灰化工艺。第二掩膜107与第一掩膜105类似，也可以是光刻胶、干膜、湿膜等，在此不再赘述。第二开口的数量可以是I个或多个(设置多个第二开口图中未示出)，为后续相应形成I个或多个蚀刻凹槽做准备。当第二开口的数量是I个时，第二开口的宽度可以是柱状电极106宽度的1% 100%。接着，请参见图10，沿第二开口在柱状电极106表面蚀刻形成凹槽，凹槽的开口宽度与第二开口的宽度相一致，凹槽的数量与第二开口的数量相匹配，形成凹槽后去除剩余的第二掩膜107。蚀刻柱状电极106的工艺为反应离子蚀刻工艺或湿法蚀刻工艺，等离子蚀刻工艺采用的气体为氯气，湿法蚀刻采用的溶液为稀释的硫酸溶液或双氧水与硫酸的混合溶液或其他合适的蚀刻溶液。柱状电极106中形成的凹槽的深度为柱状电极106高度的
O.59Γ99. 5%，使得凹槽中的填充部深入柱状电极106中一定的深度，焊接凸点109与柱状电极106构成的插销结构的结合力更强。从凹槽的开口到底部，凹槽的宽度逐渐减小，后续在凹槽中填充焊料时，在凹槽中不会产生空隙、气泡，提高焊接凸点109与柱状电极106之间的可靠性。凹槽的侧壁的形状可以为阶梯状、斜直线或者斜弧线等。蚀刻时，通过控制偏置功率的大小或者蚀刻溶液的浓度以形成上部分宽度大、下部分宽度较小的凹槽。凹槽的底部形状为平面、弧面、或者不规则的平面。凹槽的横截面图形为圆、多边形、正多边形或者其他规则或不规则的图形，本实施例中所述凹槽的横截面图形为圆。作为一具体的实施方式，柱状电极106中凹槽的数量为I个，凹槽的半径为柱状电极106半径的1°/Γ100%，使得凹槽在与柱状电极106接触面积增大的同时与柱状电极106的侧壁保持一定的机械强度，有利于提高焊接凸点109与柱状电极106之间的结合力，使得焊接凸点109受到的可接受外力(也即使焊接凸点与柱状电极脱离的力)大大的增强，焊接凸点109不易从柱状电极106上脱落。在另一具体的实施方式中，凹槽的数量大于I个(图中未示出)时，凹槽在柱状电极106中独立分布，凹槽在柱状电极106中呈直线分布、矩阵分布、同心圆分布、同心圆环分布、多边形分布、若干射线或者不规则分布。直线分布包括通过柱状电极106中心的单直线分布、通过柱状电极106中心的多直线分布、通过柱状电极106中心的等角度的多直线分布、平行直线分布；多边形分布包括正多边形分布和非正多边形分布。当凹槽的数量大于一个时，使得焊接凸点109与柱状电极106的接触面积进一步增大，从而使得焊接凸点109与柱状电极106之间的结合力进一步增大，凹槽在柱状电极106中呈规则的分布，使得焊接凸点109与柱状电极106的结合力分布均匀。需要说明的是，前述各种分布方式是指各凹槽或各填充部中心连线构成的图形。去除所述第二掩膜107的方法与去除第一掩膜105的工艺相似，可以是湿法蚀刻工艺或灰化工艺。随后，可以在柱状电极的周面及远离焊盘的端面形成金属阻挡层(图中未示出)。金属阻挡层用于防止焊接凸点109和柱状电极106直接接触时在接触面形成脆性的铜锡金属间化合物而影响焊点的可靠性。现有技术中的焊接凸点109和柱状电极106直接接触时，在高温的环境中，柱状电极106中的铜会迅速向焊接凸点109的锡中扩散，在柱状电极106和焊接凸点109接触界面形成铜锡金属间化合物，由于铜锡金属间化合物脆性较大，会降低接触界面的机械强度，引起焊点在金属间化合物和焊料边界上的损伤或开裂，影响焊接的可靠性。金属阻挡层为镍锡的双层结构、镍银的双层结构、镍金的双层结构或镍和锡合金的双层结构，锡层、银层、金层或锡合金层形成在镍层的表面，用于防止镍的氧化，镍有利于防止铜向外的扩散，即使有部分铜向镍中扩散，形成的镍铜化合物具有较高的强度和良好的热电性，因此不会带来现有的接触界面的机械强度降低和焊接损伤等问题。金属阻挡层的厚度小于凹槽的半径，防止金属阻挡层堵塞凹槽。形成金属阻挡层的方法可以是电镀工艺，利用耐热金属层103和金属浸润层104作为供电层，使裸露的金属表面电镀形成金属阻挡层。另外，形成金属阻挡层的方法还可以是化镀工艺，具体地可以在后继步骤去除耐热金属层103和金属浸润层104之后、以及物理浸镀形成焊接凸点109之前将柱状电极106浸入到化学溶液中，利用化学置换反应原理使柱状电极106表面被镀上金属阻挡层。
在形成金属阻挡层的过程中，可以采用超声波震荡，防止镀液中的气泡堵塞凹槽而影响金属阻挡层的形成。超声波的频率大于20KHz。在本发明的其他实施例中，金属阻挡层还可以采用溅射工艺形成。然后，请参考图11，以柱状电极106为掩膜，去除钝化层102表面的部分耐热金属层103和金属浸润层104至钝化层102裸露。去除耐热金属层103和金属浸润层104的工艺为干法蚀刻工艺或湿法蚀刻工艺，在去除部分所述耐热金属层103和金属浸润层104时，柱状电极106表面可以作为掩膜，使得柱状电极106下方的耐热金属层103和金属浸润层104得以保留，进而使焊盘101上方依次堆叠形成耐热金属层103、金属浸润层104和柱状电极106的柱状结构。最后，请参见图12 图14，将带有凹槽的柱状电极106浸入焊料槽中，使柱状电极106表面被焊料裹覆，焊料同时填充满于凹槽中，回流柱状电极106表面的焊料，形成焊接凸点109。具体的，可以采用物理浸镀的方式，将半导体基底100带有柱状电极106的面朝下浸入到焊料槽108中，如图12所示；裸露的金属表面在沾取到焊料后取出，利用表面张力的原理，使裸露的金属表面即耐热金属层103、金属浸润层104和柱状电极106的裸露表面都被焊料所裹覆，焊料同时填充满于凹槽中，形成如图13所示的结构；待焊料凝固后，翻转半导体基底100使柱状电极106面朝上，对焊料进行回流形成焊接凸点109。焊接凸点109与柱状电极106构成一种类似插销的结构，大大增加了两者间的接触面积和结合力；同时，柱状电极106、金属浸润层104和耐热金属层103裸露的侧壁表面也被焊料覆盖，可以有效防止柱状电极106的铜质表面氧化而影响焊接强度的问题，耐热金属层103和金属浸润层104的侧壁表面被焊料封住也可以避免湿气进入造成分层等可靠性问题，使得整个柱状结构的机械强度和可靠性强度大大增强。焊料槽中的焊料至少包含锡元素，如纯锡或锡合金。回流工艺包括热处理工艺。综上，本发明上述实施例，形成半导体器件的柱状电极，柱状电极的顶部表面设有凹槽，在柱状电极上形成焊接凸点，焊接凸点与柱状电极构成一种类似插销的结构，焊接凸点与柱状电极由现有的单平面接触变为多平面接触，焊接凸点不但与柱状电极的顶部表面接触，而且与柱状电极的内部有接触，焊接凸点与柱状电极的接触面积增大，两者的结合力增强，使得焊接凸点受到的可接受外力(也即使焊接凸点与柱状电极脱离的力)大大的增强，焊接凸点不易从柱状电极上脱落，并且凹槽只位于柱状电极中使得柱状电极底部与焊盘结合力不会受到影响；同时，柱状电极、金属浸润层和耐热金属层裸露的侧壁表面也被焊料覆盖，可以有效防止柱状电极的铜质表面氧化而影响焊接强度的问题，耐热金属层和金属浸润层的侧壁表面被焊料封住也可以避免湿气进入造成分层等可靠性问题，使得整个封装结构的机械强度和可靠性强度大大增强。最后应说明的是以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
权利要求
1.一种半导体器件，包括半导体基底和柱状电极，所述半导体基底上具有焊盘，所述焊盘与所述柱状电极的一端电连接，其特征在于，所述柱状电极外侧裹覆焊接凸点，且所述焊接凸点覆盖所述柱状电极的周面及远离所述焊盘的端面。
2.根据权利要求I所述的半导体器件，其特征在于，所述柱状电极远离所述焊盘的端面设置有凹槽，所述焊接凸点具有与所述凹槽吻合配合的凸起部。
3.根据权利要求2所述的半导体器件，其特征在于，所述凹槽的宽度从其开口处至其底部逐渐减小；和/或，所述凹槽的深度为所述柱状电极高度的O. 59Γ99. 9% ；和/或，所述凹槽的数量为I个，且所述凹槽的半径为所述柱状电极半径的1°/Γ100%;和/或，所述柱状电极的材料为铜。
4.根据权利要求2所述的半导体器件，其特征在于，所述柱状电极的端面布设多个所述凹槽，多个所述凹槽在所述柱状电极的端面呈直线分布、矩阵分布、同心圆分布、同心圆环分布、多边形分布或者不规则分布。
5.根据权利要求1-4任一所述的半导体器件，其特征在于，所述焊盘与所述柱状电极之间设置有相互堆叠的金属浸润层和耐热金属层，所述金属浸润层与所述柱状电极的端面连接，所述耐热金属层与所述焊盘的端面连接。
6.根据权利要求5所述的半导体器件，其特征在于，所述耐热金属层至少包括钛元素、铬元素和钽元素中的任一种；和/或，所述金属浸润层至少包括金元素、银元素、铟元素和锡元素中的任一种。
7.根据权利要求1-4任一所述的半导体器件，其特征在于，所述焊接凸点与所述柱状电极之间设置有金属阻挡层，所述金属阻挡层形成在柱状电极的周面及远离焊盘的端面。
8.根据权利要求7所述的半导体器件，其特征在于，所述金属阻挡层的材料为镍锡的双层结构、或镍银的双层结构、或镍金的双层结构、或镍和锡合金的双层结构。
9.一种半导体器件的封装方法，其特征在于，包括在具有焊盘的半导体基底上形成与所述焊盘电连接的柱状电极，且所述柱状电极靠近焊盘的端面与所述焊盘电连接；将所述柱状电极浸入焊料槽，使所述柱状电极的周面及远离焊盘的端面均被焊料裹回流柱状电极外侧裹覆的所述焊料，形成焊接凸点。
10.根据权利要求9所述的半导体器件的封装方法，其特征在于，所述将所述柱状电极浸入焊料槽，使所述柱状电极的周面及远离焊盘的端面均被焊料裹覆之前，还包括在所述柱状电极远离所述焊盘的端面形成凹槽。
11.根据权利要求10所述的半导体器件的封装方法，其特征在于，所述在所述柱状电极远离所述焊盘的端面形成凹槽，具体为在所述柱状电极上方形成第二掩膜，所述第二掩膜具有暴露出所述柱状电极端面的第二开口 ；沿所述第二开口在所述柱状电极的端面蚀刻形成凹槽；去除所述第二掩膜。
12.根据权利要求9-11任一所述的半导体器件的封装方法，其特征在于，所述在具有焊盘的半导体基底上形成与所述焊盘电连接的柱状电极，且所述柱状电极靠近焊盘的端面与所述焊盘电连接，具体为在具有焊盘的半导体基底上形成暴露所述焊盘的钝化层；在所述钝化层上依次形成覆盖所述焊盘的耐热金属层和金属浸润层，且所述耐热金属层和所述金属浸润层均与所述焊盘电导通；在所述金属浸润层上形成所述柱状电极。
13.根据权利要求12所述的半导体器件的封装方法，其特征在于，所述在所述金属浸润层上形成所述柱状电极，具体为在所述金属浸润层上形成第一掩膜，所述第一掩膜具有暴露出所述焊盘上方的所述金属浸润层的第一开口；在所述第一开口中的金属浸润层上形成所述柱状电极。
14.根据权利要求12所述的半导体器件的封装方法，其特征在于，所述在所述金属浸润层上形成所述柱状电极之后，还包括以所述柱状电极为掩膜，去除所述钝化层表面的部分所述耐热金属层和金属浸润层至所述钝化层裸露。
15.根据权利要求12所述的半导体器件的封装方法，其特征在于，所述耐热金属层至少包括钛元素、铬元素和钽元素中的任一种；和/或，所述金属浸润层至少包括金元素、银元素、铟元素和锡元素中的任一种；和/或，所述柱状电极的材料为铜。
16.根据权利要求10或11所述的半导体器件的封装方法，其特征在于，所述凹槽的宽度从其开口处至其底部逐渐减小；和/或，所述凹槽的深度为所述柱状电极高度的O. 59Γ99. 9%;和/或，所述凹槽的数量为I个，且所述凹槽的半径为所述柱状电极半径的1°/Γ100%。
17.根据权利要求10或11所述的半导体器件的封装方法，其特征在于，所述柱状电极的端面布设多个所述凹槽；多个所述凹槽在所述柱状电极的端面呈直线分布、矩阵分布、同心圆分布、同心圆环分布、多边形分布或者不规则分布。
18.根据权利要求9-11任一所述的半导体器件的封装方法，其特征在于，所述将所述柱状电极浸入焊料槽，使所述柱状电极的周面及远离焊盘的端面均被焊料裹覆之前，还包括在柱状电极的周面及远离焊盘的端面形成金属阻挡层。
19.根据权利要求18所述的半导体器件的封装方法，其特征在于，所述金属阻挡层的材料为镍锡的双层结构、或镍银的双层结构、或镍金的双层结构、或镍和锡合金的双层结构。
20.根据权利要求9-11任一所述的半导体器件的封装方法，其特征在于，所述焊料槽中的焊料至少包含锡元素。
全文摘要
本发明提供一种半导体器件及其封装方法。其中，半导体器件包括半导体基底和柱状电极，所述半导体基底上具有焊盘，所述焊盘与所述柱状电极的一端电连接，所述柱状电极外侧裹覆焊接凸点，且所述焊接凸点覆盖所述柱状电极的周面及远离所述焊盘的端面。上述方案，使焊接凸点裹覆在柱状电极的外侧，使焊接凸点与柱状电极形成了类似插销的结构，焊接凸点与柱状电极由现有的单平面接触变为多面接触，接触面积增大，两者的结合力增强，使得焊接凸点受到的可接受外力大大增强，进而提高了焊接凸点与柱状电极结合的可靠性。
文档编号H01L23/485GK102915981SQ20121044418
公开日2013年2月6日 申请日期2012年11月8日 优先权日2012年11月8日
发明者陶玉娟, 缪小勇 申请人:南通富士通微电子股份有限公司