一种再布线金属层和高密度再布线封装结构的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种再布线金属层和高密度再布线封装结构，属于半导体封装【技术领域】。其中再布线金属层包括若干层介电层和设置于介电层内的金属层，每一所述介电层开设贯穿该介电层的线槽，所述线槽包括介电层横向线槽和介电层纵向线槽，所述介电层横向线槽和介电层纵向线槽呈上下分布，介电层横向线槽的深度小于介电层的厚度，所述介电层横向线槽的尺寸不小于介电层纵向线槽的尺寸，线槽内设置所述金属层，每一所述金属层与设置该金属层的介电层形成于同一层；所述高密度再布线封装结构采用上述再布线金属层结构。本实用新型减少了介电层的层数、使再布线金属层结构简洁，提高了单位空间内的再布线密度，有利于再布线高密度化进一步发展。
【专利说明】一种再布线金属层和高密度再布线封装结构【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种再布线金属层和高密度再布线封装结构，属于半导体封装【技术领域】。
【背景技术】
[0002]随着无线手持设备、掌上电脑以及其他移动电子设备的增加，半导体产业飞速发展并向各行业迅速渗透。其芯片封装结构中的再布线金属层是连接半导体和电子系统的一道桥梁。
[0003]典型的再布线技术采用具有感光性能的多层聚酰亚胺胶薄膜作为各个金属层之间的介电层，层层叠叠的布线结构需要在光刻工艺过程中通过多次的涂胶、曝光、显影、固化等工艺步骤，利用聚酰亚胺胶优良的电气绝缘性能达到芯片原有压点的转移，如图1所示，以两层金属布线为例，金属层T310、T320与介电层Τ210、Τ220、Τ230、Τ240交叉叠加分布，介电层隔离上下相邻的金属层。金属层Τ310的金属层横部位于介电层Τ220之内、介电层Τ210之上，金属层Τ310的金属层纵部贯穿介电层Τ210，金属层Τ320的金属层横部位于介电层Τ240之内、介电层Τ230之上，金属层Τ320的金属层纵部贯穿介电层Τ230与金属层Τ310的金属层横部连接。可见，传统的再布线技术形成的再布线金属层至少需要两层介电层才能完成一层金属层的制作，层层叠叠的介电层布线结构，使再布线金属层结构繁杂，不利于提高单位空间内的再布线密度；频繁地使用介电层，需要繁琐的工艺步骤配合，不利于芯片布线高密度化的进一步发展。
【发明内容】
[0004]本实用新型的目的在于克服上述不足，提供一种减少介电层的层数、再布线金属层结构简洁、提高单位空间内的再布线密度、有利于再布线高密度化进一步发展的再布线金属层和高密度再布线封装结构。
[0005]本实用新型是这样实现的:
[0006]本实用新型一种再布线金属层，包括若干层介电层和设置于介电层内的金属层，所述金属层也有若干层，上下相邻的所述金属层彼此连接，所述再布线金属层的上下表面设有与金属部件连接的上连接端面和下连接端面，每一所述介电层开设贯穿该介电层的线槽，所述线槽包括介电层横向线槽和介电层纵向线槽，所述介电层横向线槽和介电层纵向线槽呈上下分布，所述介电层横向线槽的深度小于介电层的厚度，所述介电层横向线槽的尺寸不小于介电层纵向线槽的尺寸，所述线槽内设置所述金属层，每一所述金属层与设置该金属层的介电层形成于同一层。
[0007]可选地，所述再布线金属层的层数为至少两层以上。
[0008]可选地，所述介电层纵向线槽设置于介电层横向线槽的下方的介电层内。
[0009]可选地，所述介电层横向线槽的深度为其所在介电层的厚度的一半。
[0010]可选地，所述介电层纵向线槽的纵截面为矩形、平行四边形、梯形或倒梯形。[0011]可选地，所述介电层纵向线槽与所述介电层横向线槽倾斜连接，所述介电层纵向线槽的中心线与介电层横向线槽的的中心线的夹角为α，α的范围为0°?60°。
[0012]可选地，所述金属部件为电极、金属柱/金属块或焊球凸点。
[0013]采用上述再布线金属层结构形成的高密度再布线封装结构，包括带有若干个芯片电极的基体，所述基体的表面为芯片表面钝化层，在芯片电极的上方形成芯片表面钝化层开口，所述芯片表面钝化层的表面设置上述再布线金属层，所述再布线金属层的表面覆盖保护层并选择性地形成保护层开口，所述再布线金属层的下连接端面通过芯片表面钝化层开口与芯片电极连接，其上连接端面通过保护层开口与布线端口接点连接。
[0014]可选地，所述芯片表面钝化层开口的尺寸大于所述再布线金属层的下连接端面所在介电层纵向线槽的尺寸。
[0015]可选地，所述布线端口接点为焊球或金属柱微凸点结构。
[0016]本实用新型采用激光刻蚀技术制作容纳金属层的贯穿介电层的线槽，激光刻蚀技术的高效、高精度使制成的金属层不仅定位准确，而且线槽的线宽线距尺寸精度高而稳定，省去了传统光刻工艺中的曝光、显影等繁琐的工艺，减少了底片制造、应用、保存与维护等工序，消除了由于底片图像转移带来的尺寸精度和误差问题，使工序简化，也使封装结构的再布线金属层结构简单。
[0017]本实用新型的有益效果是:
[0018]本实用新型采用激光刻蚀技术制作再布线金属层的线宽线距，制得的金属层定位准确，尺寸稳定，且使每一所述金属层与设置该金属层的介电层形成于同一层，简化了再布线金属层结构，同时减少了介电层的层数、减小了成形于其内的金属层与形成于上层介电层线槽内的金属层之间的距离，提高了单位空间内的再布线密度，有利于芯片布线高密度化进一步发展。
[0019]【专利附图】
【附图说明】:
[0020]图1为现有再布线金属层封装结构的剖面示意图；
[0021]图2为本实用新型一种再布线金属层的实施例的剖面示意图；
[0022]图3为图2实施例的变形结构一(单层)放大的剖面示意图；
[0023]图4为图2实施例的变形结构二 (单层)放大的剖面示意图；
[0024]图5为图2实施例的变形结构三(单层)放大的剖面示意图；
[0025]图6为图2的实施例的应用一的剖面示意图；
[0026]图7为图2的实施例的应用二的剖面示意图；
[0027]其中:
[0028]介电层Τ210、Τ220、Τ230、Τ240
[0029]金属层Τ310、Τ320
[0030]再布线金属层100
[0031]上连接端面101
[0032]下连接端面102
[0033]介电层110
[0034]介电层横向线槽111
[0035]介电层纵向线槽112[0036]金属层120
[0037]基体210
[0038]芯片电极211
[0039]芯片表面钝化层220
[0040]芯片表面钝化层开口 221
[0041]保护层400
[0042]保护层开口 401
[0043]焊球501。
【具体实施方式】
[0044]参见图2和图3，本实用新型一种再布线金属层，包括若干层介电层和设置于介电层内的若干层金属层，上下相邻的所述金属层彼此连接，所述再布线金属层100的上下表面设有与电极、金属柱/金属块或焊球凸点等金属部件连接的上连接端面(101)和下连接端面102。每一所述介电层开设贯穿该介电层的线槽，线槽包括介电层横向线槽和介电层纵向线槽。介电层横向线槽和介电层纵向线槽呈上下分布，介电层横向线槽的深度小于介电层的厚度，以介电层横向线槽的深度为其所在介电层的厚度的一半为佳。介电层横向线槽的尺寸不小于介电层纵向线槽的尺寸，以使金属层顺应地形成于介电层横向线槽和介电层纵向线槽内。线槽内，每一金属层与设置该金属层的介电层形成于同一层。上述再布线金属层的层数至少两层以上，且十层以内的占多数。
[0045]该介电层的线槽可以采用激光刻蚀技术制作，优选红外光谱范围内的激光光束，一般可以采用CO2激光器产生的激光功率较高的激光光束。先采用激光刻蚀技术制作介电层横向线槽，再在介电层横向线槽内再次采用激光刻蚀技术制作贯穿介电层的介电层纵向线槽。介电层纵向线槽与介电层横向线槽的位置根据实际需要确定，如金属层要与芯片电极连接，则介电层纵向线槽对准芯片电极开设；上层金属层要与下层金属层连接，则介电层纵向线槽对准下层金属层开设。介电层纵向线槽既可以与介电层横向线槽垂直连接，也可以与介电层横向线槽倾斜连接。介电层纵向线槽的中心线与介电层横向线槽的中心线的夹角为α，倾斜度α的范围为0°?60°。介电层纵向线槽的倾斜度与其成形工艺相关。介电层纵向线槽的纵截面可以为矩形，如图2所示；也可以为平行四边形，如图3所示；还可以为梯形或倒梯形，如图4或图5所示，以满足不同的连接情况。
[0046]采用激光刻蚀技术结合半导体再布线工艺，使每一所述金属层与设置该金属层的介电层形成于同一层，使再布线结构简洁。典型的再布线技术由于需要光刻工艺，需采用感光的绝缘胶，本实用新型专利中的介电层可以是非感光性树脂，也可以是环氧树脂或光感应树脂。每一层介电层的材质可以相同，也可以不同，根据实际需要选择不同的UV系数。因此，与典型的再布线技术中所用的介电层相比，该专利中所用介电层的材料选择范围更广。
[0047]采用上述再布线金属层可以形成新型的高密度再布线封装结构，如图6和图7所示，高密度再布线封装结构包括带有若干个芯片电极211的基体210，基体210的材质可以为硅。所述基体210的表面为芯片表面钝化层220，在芯片电极211的上方形成芯片表面钝化层开口 221，所述再布线金属层100设置于芯片表面钝化层220的表面，所述芯片表面钝化层开口 221的尺寸大于所述再布线金属层100的下连接端面102所在介电层纵向线槽的尺寸。所述再布线金属层100的表面覆盖保护层300并选择性地形成保护层开口 401，所述再布线金属层100的下连接端面102通过芯片表面钝化层开口 221与芯片电极211连接，其上连接端面(101)通过保护层开口 401与焊球501、金属柱微凸点结构等布线端口接点连接。
[0048]本实用新型所述金属层为包括金属种子层、金属层在内的多层金属结构。
[0049]本实用新型的再布线层的多层金属层的上下连接结构是通过激光刻蚀技术结合半导体再布线工艺实现。通过控制激光光束的激光功率，可以在介电层内精确地形成尺寸稳定的金属层的线宽线距，不仅使再布线结构简洁，而且每一金属层与设置该金属层的介电层形成于同一层，可以提高单位空间内的再布线密度，有利于芯片布线高密度化进一步发展。
[0050]本实用新型的再布线金属层和高密度再布线封装结构不限于上述实施例，任何本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围内，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化及修饰，均落入本实用新型权利要求所界定的保护范围内。
【权利要求】
1.一种再布线金属层，包括若干层介电层和设置于介电层内的金属层，所述金属层也有若干层，上下相邻的所述金属层彼此连接，所述再布线金属层(100)的上下表面设有与金属部件连接的上连接端面(101)和下连接端面(102)， 其特征在于:每一所述介电层开设贯穿该介电层的线槽，所述线槽包括介电层横向线槽和介电层纵向线槽，所述介电层横向线槽和介电层纵向线槽呈上下分布，所述介电层横向线槽的深度小于介电层的厚度，所述介电层横向线槽的尺寸不小于介电层纵向线槽的尺寸，所述线槽内设置所述金属层，每一所述金属层与设置该金属层的介电层形成于同一层。
2.根据权利要求1所述的再布线金属层，其特征在于:所述再布线金属层的层数为至少两层以上。
3.根据权利要求1所述的再布线金属层，其特征在于:所述介电层纵向线槽设置于介电层横向线槽的下方的介电层内。
4.根据权利要求1所述的再布线金属层，其特征在于:所述介电层横向线槽的深度为其所在介电层的厚度的一半。
5.根据权利要求1所述的再布线金属层，其特征在于:所述介电层纵向线槽的纵截面为矩形、平行四边形、梯形或倒梯形。
6.根据权利要求5所述的再布线金属层，其特征在于:所述介电层纵向线槽与所述介电层横向线槽倾斜连接，所述介电层纵向线槽的中心线与介电层横向线槽的的中心线的夹角为ct，α的范围为0°?60°。
7.根据权利要求1所述的再布线金属层，其特征在于:所述金属部件为电极、金属柱/金属块或焊球凸点。
8.一种高密度再布线封装结构，包括带有若干个芯片电极(211)的基体(210)，所述基体(210)的表面为芯片表面钝化层(220)，在芯片电极(211)的上方形成芯片表面钝化层开口(221)， 其特征在于:所述芯片表面钝化层(220)的表面设置如权利要求1至7中任一项所述的再布线金属层(100)，所述再布线金属层(100)的表面覆盖保护层(400)并选择性地形成保护层开口(401 )，所述再布线金属层(100)的下连接端面(102)通过芯片表面钝化层开口(221)与芯片电极(211)连接，其上连接端面(101)通过保护层开口(401)与布线端口接点连接。
9.根据权利要求8所述的高密度再布线封装结构，其特征在于:所述芯片表面钝化层开口(221)的尺寸大于所述再布线金属层(100)的下连接端面(102)所在介电层纵向线槽的尺寸。
10.根据权利要求8所述的高密度再布线封装结构，其特征在于:所述布线端口接点为焊球(501)或金属柱微凸点结构。
【文档编号】H01L21/268GK203589015SQ201320742913
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2013年11月22日 优先权日:2013年11月22日
【发明者】徐虹, 张黎, 陈栋, 陈锦辉, 赖志明 申请人:江阴长电先进封装有限公司