线层与所述基底之间设有钝化层120 ;所述重布线层上设有保护层140，所述保护层上预留有植所述铜芯焊料球的第二开口。其中，所述钝化层的材料可为有机高分子材料，比如环氧树脂、聚酰亚胺树脂、聚丙烯酸酯、酚醛树脂等其他绝缘材料，也可以为无机材料，如氧化娃、氮化娃、氮氧化娃等其他合适的材料。
[0041]优选的，所述第一开口为贯通所述第一表面和所述第二表面的直通孔。
[0042]优选的，所述重布线层为两层金属，第一层为钽金属层或钛金属层，第二层为铜金属层。
[0043]优选的，所述重布线层为三层金属，第一层为钛金属层，第二层为铜金属层，第三层为铜金属层。即重布线层为自下向上依次为钛金属层、铜金属层、铜金属层的三层金属层。
[0044]优选的，所述铜芯焊料球包括位于中心处的铜芯和包在所述铜芯外锡壳或锡银合金壳，且所述铜芯的径向尺寸大于所述锡壳或锡银合金壳的径向尺寸。即铜芯焊料球包括中心大部分的铜芯和外围小部分的锡或者锡银合金。
[0045]以下结合图1到图7说明本发明实施例半导体封装结构的制作方法。
[0046]步骤1.参见图1，提供一基底100，所述基底的功能面为第一表面，与其相对的另一面为第二表面；所述第一表面上设置有绝缘层102、一元件区103及元件区周围的若干导电焊垫101 ；
[0047]步骤2.参见图2，在所述第二表面上与所述导电焊垫相对的位置形成自所述第二表面向所述第一表面延伸的第一开口，所述第一开口暴露所述导电焊垫；具体形成方法可以为:首先在基底的第二表面上涂覆一层光阻层，通过曝光、显影等工艺形成所需的图形，再利用干法蚀刻或者湿法蚀刻形成第一开口并暴露导电焊垫。
[0048]步骤3.参见图3，在所述第二表面及所述第一开口内铺设一层钝化层；当钝化层材质为高分子材料时，铺设方法可以为旋涂或喷涂方式；当钝化层材质为无机材料时，铺设方法可以为PECVD或热氧化方法或其他合适的方法。
[0049]步骤4.参见图4，去除所述第一开口底部的钝化层，再次暴露所述导电焊垫；【具体实施方式】可以为:自导电焊垫上方向下延伸形成第二开口，将导电焊垫的上方或侧壁暴露。若暴露导电焊垫上方，则需要用干法蚀刻方法将导电焊垫上方的钝化层去掉；若暴露导电焊垫的侧壁，可以用激光烧蚀方法形成。
[0050]步骤5.参见图5，在所述基底的第二表面、第一开口的侧壁及底部内形成重布线层，所述重布线层包括铜金属层，所述铜金属层与所述导电焊垫电连接；具体形成方式可以为:通过直接物理气相沉积T1、Ta/Cu(先通过直接物理气相沉积钛金属层或钽金属层后，再沉积铜金属层)，或者通过物理气相沉积T1、Ta/Cu后，再电镀铜(先通过物理气相沉积钛金属层或钽金属层、再沉积铜金属层，再电镀铜)。即铜金属层可以通过直接物理气象沉积T1、Ta/Cu，也可以通过物理气象沉积T1、Ta/Cu后，再电镀铜。Ti或Ta是粘附层金属，要求连续，在孔底部要有10纳米以上。对于铜厚度要求是:底部Cu层厚度大于一定值(比如30纳米)能够满足电连接需要和可靠性要求，表面铜层厚度大于一定值(比如2微米)，能够满足回流和可靠性要求。
[0051]步骤6.参见图6，在所述重布线层上覆盖一层保护层，所述保护层上预留有植球的第二开口，该第二开口暴露所述重布线层的铜金属层；
[0052]步骤7.参见图7，在保护层上预留的开口内植电连接所述铜金属层的铜芯焊料球。
[0053]根据本发明上述实施例，用多种材料组合的焊料球代替现有技术的单一焊球，可将制程中的防腐层(通常为镍层)及金层省去，能够节约成本。而且此封装结构通过TSV侧壁连接到芯片背部，实现铜芯焊料球与铜金属层直接互连，这样便缩短了布线距离，增强了信号传输能力。同时，由于铜芯焊料球中心大部分是铜，焊料体积较低，可以大幅度降低铜的溶解量，焊料球与重布线层的结合力会更好。
[0054]以上实施例是参照附图，对本发明的优选实施例进行详细说明。本领域的技术人员通过对上述实施例进行各种形式上的修改或变更，但不背离本发明的实质的情况下，都落在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种半导体封装结构，其特征在于，包括:基底(100)，所述基底的功能面为第一表面，与其相对的另一面为第二表面；所述第一表面上设置有绝缘层(102)、元件区(103)及元件区周围的若干导电焊垫(101);所述第二表面上设有重布线层(130)，所述重布线层包括铜金属层，所述铜金属层与所述导电焊垫电连接；所述重布线层上设有电连接所述铜金属层的铜芯焊料球(150)。2.根据权利要求1所述的半导体封装结构，其特征在于:所述第二表面上与所述导电焊垫相对的位置形成第一开口(110)，所述第一开口暴露所述导电焊垫；所述重布线层穿过所述第一开口电连接所述导电焊垫；所述重布线层与所述基底之间设有钝化层(120);所述重布线层上设有保护层(140)，所述保护层上预留有植所述铜芯焊料球的第二开口。3.根据权利要求2所述的半导体封装结构，其特征在于:所述第一开口为贯通所述第一表面和所述第二表面的直通孔。4.根据权利要求1所述的半导体封装结构，其特征在于:所述重布线层为两层金属，第一层为钽金属层或钛金属层，第二层为铜金属层。5.根据权利要求1所述的半导体封装结构，其特征在于:所述重布线层为三层金属，第一层为钛金属层或钽金属层，第二层为铜金属层，第三层为铜金属层。6.根据权利要求1所述的半导体封装结构，其特征在于:所述铜芯焊料球包括位于中心处的铜芯和包覆在所述铜芯外的锡壳或锡银合金壳，且所述铜芯的径向尺寸大于所述锡壳或锡银合金壳的径向尺寸。7.一种半导体封装结构的制作方法，其特征在于，包括: 步骤1.提供一基底，所述基底的功能面为第一表面，与其相对的另一面为第二表面；所述第一表面上设置有绝缘层、一元件区及元件区周围的若干导电焊垫； 步骤2.在所述第二表面上与所述导电焊垫相对的位置形成自所述第二表面向所述第一表面延伸的第一开口，所述第一开口暴露所述导电焊垫； 步骤3.在所述第二表面及所述第一开口内铺设一层钝化层； 步骤4.去除所述第一开口底部的钝化层，再次暴露所述导电焊垫； 步骤5.在所述基底的第二表面、第一开口的侧壁及底部内形成重布线层，所述重布线层包括铜金属层，所述铜金属层与所述导电焊垫电连接； 步骤6.在所述重布线层上覆盖一层保护层，所述保护层上预留有植球的第二开口，该第二开口暴露所述重布线层的铜金属层； 步骤7.在保护层上预留的开口内植电连接所述铜金属层的铜芯焊料球。8.根据权利要求7所述的半导体封装结构的制作方法，其特征在于，所述重布线层的形成方式为:先通过直接物理气相沉积钛金属层或钽金属层后，再沉积铜金属层，或者先通过物理气相沉积钛金属层或钽金属层、再沉积铜金属层，再电镀铜。9.根据权利要求7所述的半导体封装结构的制作方法，其特征在于，所述钝化层的材质为高分子材料时，其铺设方法为旋涂或喷涂方式；所述钝化层的材质为无机材料时，其铺设方法为PECVD或热氧化方法。10.根据权利要求7所述的半导体封装结构的制作方法，其特征在于，在步骤4中，再次暴露导电焊垫的方法为干法蚀刻或激光烧蚀。
【专利摘要】本发明公开了一种半导体封装结构及其制作方法。该半导体封装结构包括：基底，基底的功能面为第一表面，与其相对的另一面为第二表面；第一表面上设置有绝缘层、元件区及元件区周围的若干导电焊垫；第二表面上设有重布线层，重布线层包括铜金属层，铜金属层与导电焊垫电连接；重布线层上设有电连接铜金属层的铜芯焊料球。本发明能够省去在铜金属层上制作镍/金层，使用铜芯焊料球与铜金属层直接，达到增加铜芯焊料球与铜金属层之间的结合力，缩短布线距离以增强信号传输能力，降低生产成本的目的。该制作方法制程简单，且成本较低。
【IPC分类】H01L21/768, H01L23/488
【公开号】CN105047605
【申请号】CN201510556815
【发明人】于大全, 钱静娴
【申请人】华天科技（昆山）电子有限公司
【公开日】2015年11月11日
【申请日】2015年9月2日