一种晶圆级芯片的扇出型封装结构的制作方法

本技术涉及一种晶圆级芯片的扇出型封装结构，属于半导体封装。

背景技术：

1、倒装芯片具有良好的电性能、散热性能已经被广泛在半导体领域。现有技术cn203727208u公开了一种硅基圆片级封装结构，请参考图1，图1为现有技术一种硅基圆片级封装结构的剖面示意图，其包括硅基本体110和带有若干个电极210的ic芯片200，每一电极210上设置若干个金属柱/金属块300，ic芯片200的另一面通过贴片胶720与硅基本体110连接；塑封层将ic芯片200、金属柱/金属块300和贴片胶720封装于其内，金属柱/金属块300的端面露出塑封层，并在其端面设置布线走向独立的再布线金属层500，图中再布线金属层500由一层介电层510和一层金属层520构成为例，相邻的再布线金属层500向电极210外侧延伸，并在再布线金属层500的终端的表面设置焊球凸点600。由于介电层510的介电材料为低温固化材料，这种材料与金属的结合力不佳,在后期使用中容易出现介电层510与金属柱/金属块300分层；这种分层会导致金属布线与金属柱结合部位受到很大的应力，从而产生分层或断裂；特别是对于高密度封装产品，再布线金属层500的金属线路与金属柱的互连面积较小时，金属线路与金属柱结合部位非常容易失效。

2、同时，金属柱/金属块300的侧壁出现氧化难以发现，氧化层较厚时包覆材料与金属柱/金属块300出现分层，导致包覆材料(塑封层)不能很好的起到缓冲应力的作用，应力经金属柱/金属块300传递到ic芯片200表面，造成芯片表面开裂；特别高密度布线需要减小金属柱/金属块300尺寸时，塑封层与金属分层及金属柱/金属块300尺寸减小同时导致的芯片表面应力集中效应更显著。这些影响因素相互作用、甚至叠加，极大的降低了产品的可靠性。

技术实现思路

1、为了克服现有方法的不足，本实用新型提供一种提升产品的可靠性的晶圆级芯片的扇出型封装结构。

2、本实用新型的技术方案：

3、本实用新型提供了一种晶圆级芯片的扇出型封装结构，其包括硅基本体，所述硅基本体的上表面内预先设置复数个芯片电极，其还包括金属阶梯微凸台和金属层，所述金属阶梯微凸台设置在芯片电极上，其从下往上依次包括金属微凸台底部和金属微凸台中部，所述金属微凸台底部扁平且向外膨胀，其侧壁的纵截面呈弧形；所述金属微凸台中部向上隆起，其纵截面呈梯形，上端面形成金属微凸台中部的研磨面iii，所述金属微凸台底部的横截面的直径尺寸＞金属微凸台中部的横截面的直径尺寸；

4、所述硅基本体的背面设置背金层，在硅基本体的外围设置若干个金属阶梯柱i和金属阶梯柱ii，所述金属阶梯柱i从下往上依次包括金属阶梯柱i底部、金属阶梯柱i中部和金属阶梯柱i顶部，其横截面呈均呈圆形，且其直径依次递减，所述金属阶梯柱i底部的侧壁的纵截面呈弧形；所述金属阶梯柱i中部向上隆起，其纵截面呈上肩圆形的梯形；所述金属阶梯柱i顶部呈圆柱状，其顶端为金属阶梯柱i的研磨面i；

5、所述金属阶梯柱ii从下往上依次包括金属阶梯柱ii底部、金属阶梯柱ii中部和金属阶梯柱ii顶部，其横截面呈均呈圆形，且其直径依次递减，所述金属阶梯柱ii底部的侧壁的纵截面呈弧形；所述金属阶梯柱ii中部向上隆起，其纵截面呈上肩圆形的梯形；所述金属阶梯柱ii顶部呈圆柱状，其顶端为金属阶梯柱ii的研磨面ii；

6、所述金属层设置于硅基本体的下方，所述硅基本体通过背金层与所述金属层焊接固连，所述金属层延展至金属阶梯柱i的下方并通过金属阶梯柱i底部与金属阶梯柱i固连，所述金属阶梯柱i与金属层的高度之和、硅基本体与背金层及金属阶梯微凸台的高度之和、金属阶梯柱ii的高度三者相等；

7、所述塑封料包封硅基本体、金属阶梯微凸台、金属阶梯柱i、金属阶梯柱ii和背金层形成塑封层，所述塑封层的上表面露出金属微凸台中部的研磨面iii和金属阶梯柱i的研磨面i、金属阶梯柱ii的研磨面ii，所述塑封层的下表面露出背金层的下表面和金属阶梯柱ii底部的下表面；

8、所述塑封层上设置再布线金属层，所述再布线金属层包括复数个多层的金属图形层单体和填充其间的介电层，多层的金属图形层单体内部的金属图形层上下电信连接，所述再布线金属层向下通过金属微凸台中部的研磨面iii与金属阶梯微凸台实现电信连接，通过金属阶梯柱i的研磨面i与金属阶梯柱i实现电信连接，通过金属阶梯柱ii的研磨面ii与金属阶梯柱ii实现电信连接，

9、其向上设置半嵌入介电层的金属凸块，所述金属凸块与所述再布线金属层电信连接，再在金属凸块上形成焊料连接件。

10、作为可选的技术方案，所述金属阶梯微凸台的底部横截面尺寸≤芯片电极的上表面尺寸。

11、作为可选的技术方案，所述金属阶梯微凸台为一体结构。

12、作为可选的技术方案，所述金属阶梯微凸台的层数为两层或三层。

13、作为可选的技术方案，所述金属阶梯微凸台呈多层塔状，其每一层的横截面均呈圆形。

14、作为可选的技术方案，所述金属图形层单体选择性连接。

15、作为可选的技术方案，所述金属层是图案化的再布线金属层，其通过所述金属阶梯柱i与芯片电极选择性连接。

16、作为可选的技术方案，所述焊料连接件为焊球或焊料凸块。

17、有益效果

18、本实用新型提出一种晶圆级芯片的扇出型封装结构，其采用引线键合设备形成具有下大上小结构的金属阶梯微凸台、金属阶梯柱i和金属阶梯柱ii，使再布线金属层的金属图形层单体与金属阶梯微凸台、金属阶梯柱i、金属阶梯柱ii的接触面尽量减小，扩大介电材料与包覆材料(即塑封层)的结合面积，形成互锁结构，及时吸收介电材料与金属阶梯微凸台之间的分层应力，有利于控制分层的发生，确保再布线金属层与金属阶梯微凸台、金属阶梯柱i、金属阶梯柱ii的电性连接，同时也降低了传递到芯片表面的应力，提升了产品的可靠性的。

技术特征：

1.一种晶圆级芯片的扇出型封装结构,其包括硅基本体(101)，所述硅基本体(101)的上表面内预先设置复数个芯片电极(102)，

2.根据权利要求1所述的晶圆级芯片的扇出型封装结构，其特征在于，所述金属阶梯微凸台的底部横截面尺寸≤芯片电极(102)的上表面尺寸。

3.根据权利要求1所述的晶圆级芯片的扇出型封装结构，其特征在于，所述金属阶梯微凸台为一体结构。

4.根据权利要求3所述的晶圆级芯片的扇出型封装结构，其特征在于，所述金属阶梯微凸台的层数为两层或三层。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的晶圆级芯片的扇出型封装结构，其特征在于，所述金属阶梯微凸台呈多层塔状，其每一层的横截面均呈圆形。

6.根据权利要求1所述的晶圆级芯片的扇出型封装结构，其特征在于，所述金属图形层单体选择性连接。

7.根据权利要求1所述的晶圆级芯片的扇出型封装结构，其特征在于，所述金属层(120)是图案化的再布线金属层，其通过所述金属阶梯柱i与芯片电极(102)选择性连接。

8.根据权利要求1所述的晶圆级芯片的扇出型封装结构，其特征在于，所述焊料连接件为焊球(500)或焊料凸块。

技术总结
本技术公开了一种晶圆级芯片的扇出型封装结构，属于半导体封装技术领域。其硅基本体(101)的芯片电极(102)上设置多层塔状的金属阶梯微凸台，所述硅基本体(101)的外围设置若干个金属阶梯柱I和金属阶梯柱II，所述金属层(120)设置于硅基本体(101)的下方，并延展至金属阶梯柱I的下方并通过金属阶梯柱I底部(711)与金属阶梯柱I固连，所述塑封层(301)上设置再布线金属层。本技术采用具有下大上小结构的金属阶梯微凸台、金属阶梯柱I和金属阶梯柱II，扩大了介电材料与包覆材料的结合面积，形成互锁结构，提升了产品的可靠性的。

技术研发人员：张黎
受保护的技术使用者：浙江禾芯集成电路有限公司
技术研发日：20230719
技术公布日：2024/2/8