專利名稱：半導(dǎo)體封裝元件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體封裝元件及其制造方法，特別是可以縮小焊接墊面積的半導(dǎo)體封裝件及其制造方法。
背景技術(shù)：
一般而言，通過在晶片上進行薄膜生長工藝將芯片形成在晶片上，然后再利用晶片切割的方式分成一個一個獨立的芯片。為了避免芯片被水氣和雜質(zhì)所污染必須進行保護工藝或模塑工藝。用于連接芯片與外部電路的引線附著在芯片，如此才算完成半導(dǎo)體的芯片封裝。
在半導(dǎo)體芯片封裝中，芯片占據(jù)大部分半導(dǎo)體芯片封裝件中空間的芯片尺寸半導(dǎo)體封裝是目前已經(jīng)達到商業(yè)化程度的微小元件。芯片尺寸的半導(dǎo)體封裝可以增加電路板上的密度和各種集成電路的集成度，例如ASIC(Application Specific Integrated Circuit，專用集成電路)。
圖1是傳統(tǒng)LOC(Lead on Chip，引線在芯片上)型半導(dǎo)體封裝件的橫截面圖。
如圖1所示，傳統(tǒng)半導(dǎo)體封裝件包括具有接觸孔(未圖示)的襯底12和用于填充接觸孔的連接線15、具有多個焊接墊11的半導(dǎo)體芯片10、位于襯底12和半導(dǎo)體芯片10之間的膠帶14、用于連接焊接墊11與連接線15一端的焊接線13、和附著在連接線15另一端的導(dǎo)電球(錫球)17。
在制造具有上述結(jié)構(gòu)的傳統(tǒng)半導(dǎo)體封裝件時，半導(dǎo)體芯片10必須先使用膠帶14附著在襯底12的上表面。然后，半導(dǎo)體芯片10的焊接墊11經(jīng)由焊接線13電性連接到襯底12的連接線15。
然后，焊接線13和半導(dǎo)體芯片10被模塑件覆蓋，以避免水氣和雜質(zhì)滲透到焊接線13和半導(dǎo)體芯片10中。然后，錫球17附著在襯底12的連接線15以便與外部電性連接，如此便完成半導(dǎo)體封裝。
在相較于SRAM為更先進的存儲器的高性能DRAM中，例如DDR或DDR-2，由于芯片的功能很多，因此必須增加焊接墊的數(shù)目。此外，由于芯片的尺寸持續(xù)不斷地縮小，因此也必須制造微小尺寸的焊接墊，這樣會使得包括絲鍵合步驟的封裝工藝變得更困難，從而也會造成封裝工藝的可靠性降低。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術(shù)所出現(xiàn)的上述問題，因此本發(fā)明的目的是提供一種半導(dǎo)體封裝元件及其制造方法，可以完成具有微小尺寸焊接墊的封裝工藝。
為了達到這個目的，所提供的半導(dǎo)體封裝元件包括一具有多個小尺寸及以微小間距對齊的焊接墊的半導(dǎo)體芯片、一形成在半導(dǎo)體芯片上以露出焊接墊的平面層、一形成在平面層上并具有尺寸大于焊接墊尺寸的金屬圖形、和一介于平面層和金屬圖形之間的種子金屬層(seed metal layer)。其中至少某些部分的金屬圖形連接到焊接墊。
一氧化物層介于平面層和種子金屬層之間以釋放所產(chǎn)生的應(yīng)力。
金屬圖形和種子金屬層的總厚度約為1～10μm。
種子金屬層具有包括Ti-NiV-Cu層的三層堆疊結(jié)構(gòu)而金屬圖形包括Al-Ag合金或Cu-Ag合金。
焊接墊的長寬尺寸為10×10μm。
金屬圖形對齊焊接墊的左右方向或上下方向，或相對于焊接墊的左右方向或上下方向以鋸齒狀的方式交錯彼此對齊。如果金屬圖形呈交錯對齊時，金屬圖形具有稍微的傾斜角度。
根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，提供一種半導(dǎo)體封裝元件，其包括具有多個焊接墊的半導(dǎo)體芯片，該焊接墊具有微小的尺寸且以微小間距對齊；一平面層，形成在半導(dǎo)體芯片上并具有開口以便露出焊接墊；一種子金屬層和金屬圖形，依序形成在平面層上而且其尺寸大于焊接墊的尺寸，并且至少某些部分的種子金屬層和金屬圖形連接到焊接墊，且種子金屬層和金屬圖形對齊焊接墊的左右方向或上下方向；和一氧化物層，介于平面層和種子金屬層之間以釋放所產(chǎn)生的應(yīng)力。
根據(jù)本發(fā)明又一實施例，提供一種半導(dǎo)體封裝元件，其包括具有多個焊接墊的半導(dǎo)體芯片，該焊接墊具有小尺寸并以微小間距對齊；一平面層，形成在半導(dǎo)體芯片上并具有開口以便露出焊接墊；一種子金屬層和金屬圖形，依序形成在平面層上而且其尺寸大于焊接墊的尺寸，其中至少某些部分的種子金屬層和金屬圖形連接到焊接墊，且種子金屬層和金屬圖形相對于焊接墊的左右方向或上下方向以鋸齒狀的方式交錯彼此對齊；和一氧化物層，介于平面層和種子金屬層之間以釋放所產(chǎn)生的應(yīng)力。
種子金屬層和金屬圖形交錯對齊并形成稍微的傾斜角度。
根據(jù)本發(fā)明另一實施例，提供一種半導(dǎo)體封裝元件的制造方法，該方法包括下列步驟制備具有多個小尺寸及以微小間距對齊的焊接墊的半導(dǎo)體芯片，形成一平面層于半導(dǎo)體芯片上以露出焊接墊，形成一種子金屬層在具有平面層的襯底的整個表面上，形成阻焊圖形于種子金屬層上使得至少某些部分的阻焊圖形露出焊接墊，形成露出阻焊圖形并填滿形成于阻焊圖形之間的間隙的金屬圖形，去除阻焊圖形，和使用金屬圖形作為掩模蝕刻種子金屬層。
本發(fā)明還包括在平面層和種子金屬層之間形成氧化物層的步驟以釋放所產(chǎn)生的應(yīng)力。
阻焊圖形的厚度為金屬圖形厚度的1～1.7倍。
種子金屬層是由Ti、NiV和Cu層依序堆疊而成。


下面參考附圖進一步詳細說明本發(fā)明，本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點將更明顯，在附圖中圖1是傳統(tǒng)LOC型半導(dǎo)體封裝件的示圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明實施例半導(dǎo)體封裝件的平面圖；圖3是圖2中沿著A-B線的橫截面圖；圖4A～4C是根據(jù)本發(fā)明實施例半導(dǎo)體封裝件的制造方法的橫截面圖；和圖5是根據(jù)本發(fā)明另一實施例半導(dǎo)體封裝件的平面圖。
具體實施例方式
接下來，本發(fā)明的優(yōu)選實施例將參考相關(guān)附圖加以說明。在接下來的說明和圖示中，將使用相同的參考標記來表示相同或是類似的元件，并省略相同或類似元件的重復(fù)說明。
圖2是根據(jù)本發(fā)明實施例的半導(dǎo)體封裝件的平面圖，而圖3是圖2沿著A-B線的橫截面圖。
如圖2和3所示，本發(fā)明的半導(dǎo)體封裝件包括具有多個焊接墊21的半導(dǎo)體芯片20，焊接墊21具有小尺寸并以微小間距對齊；第一和第二平面層22和23，形成于半導(dǎo)體芯片20上以便露出焊接墊21；一種子金屬層26a和金屬圖形27，依序形成在第二平面層23上，并且至少其某些部分覆蓋焊接墊區(qū)域；和一氧化物層24，介于第二平面層23和種子金屬層26a之間以便釋放所產(chǎn)生的應(yīng)力。
至少某些部分的金屬圖形27對齊焊接墊的左右方向和/或上下方向并且覆蓋焊接墊區(qū)域。
圖4A～4C是根據(jù)本發(fā)明實施例的半導(dǎo)體封裝件的制造方法的橫截面圖。
如圖4A所示，在制造具有上述結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體封裝件時，必須先提供具有焊接墊21的半導(dǎo)體芯片20。此時，焊接墊的尺寸很小并以微小間距對齊，這意味著無法使用傳統(tǒng)方法來封裝焊接墊21或進行探針測試。舉例來說，焊接墊21的長寬尺寸小于30×30μm，優(yōu)選只有10×10μm。此外，雖然圖3所示的焊接墊21為長方形，但是焊接墊21可以形成為任何形狀例如圓形。
然后，第一平面層22，第二平面層23和氧化物層24依序形成在半導(dǎo)體芯片20的整個表面上。之后，第二平面層23和氧化物層24選擇性地蝕刻以形成開口25露出焊接墊21。這時，氧化物層24釋放由外部因素所產(chǎn)生的應(yīng)力。氧化物層24是由聚酰亞胺為基的材料所制成。
然后，利用濺射工藝在整個襯底包括開口25的表面上形成種子金屬層26。此時，使用具有良好導(dǎo)電性和黏著特性的材料，將種子金屬層26制作成具有Ti-NiV-Cu層的三層堆疊結(jié)構(gòu)。
接下來，在種子金屬層26的整個表面上涂布阻焊薄膜(未圖示)之后，進行曝光顯影工藝以便形成具有預(yù)定形狀的阻焊圖形30。這時，阻焊圖形30露出焊接墊21而且其尺寸大于焊接墊區(qū)域的尺寸。
然后，如圖4B所示，包括Al-Ag合金或Cu-Ag合金的金屬層(未圖示)沉積在具有阻焊圖形30的半導(dǎo)體芯片上。之后，利用蝕刻工藝蝕刻金屬層，直到阻焊圖形30的上表面露出來，因此形成填滿形成于阻焊圖形之間的空隙的金屬圖形27。這時，阻焊圖形30的厚度約為金屬圖形27厚度的1～1.7倍。
此外，在封裝工藝期間，連接到焊接線(未圖示)的金屬圖形27覆蓋焊接墊21，所以金屬圖形27的尺寸大于焊接墊21的尺寸。金屬圖形27對齊焊接墊21的左右方向和/或上下方向。
然后，在去除阻焊圖形之后，使用金屬圖形27作為掩模蝕刻種子金屬層，如圖4C所示。這時，金屬圖形27和剩余種子金屬層26a的總厚度約為1～10μm。
根據(jù)本發(fā)明，覆蓋焊接墊區(qū)域的金屬圖形的尺寸大于焊接墊的尺寸，所以即使具有小尺寸的焊接墊以微小間距彼此對齊，也可以利用金屬圖形來進行包括絲鍵合工藝的封裝工藝。
圖5是根據(jù)本發(fā)明另一實施例的半導(dǎo)體封裝件的平面圖，其中焊接墊31以鋸齒狀的方式彼此交錯對齊。
根據(jù)本實施例，至少某些部分的金屬圖形37(其為焊接墊31的連接部分)覆蓋焊接墊區(qū)域，并且金屬圖形37的剩下部分相對于焊接墊31的左右方向或上下方向以鋸齒狀的方式呈水平對齊，或形成稍微傾斜角度的對齊。參考數(shù)字30表示半導(dǎo)體芯片。
因此，根據(jù)本發(fā)明，即使焊接墊具有小尺寸且以微小間距彼此對齊，也可以通過使用具有大于焊接墊尺寸的尺寸并覆蓋焊接墊區(qū)域的金屬圖形，或通過使用覆蓋焊接墊區(qū)域并沿特定方向延伸的金屬圖形，對焊接墊進行包括絲鍵合工藝的封裝工藝。
如上所述，在由于焊接墊具有小尺寸且以微小間距彼此對齊而使得封裝工藝不容易進行或操作性降低的情形時，本發(fā)明通過使用尺寸大于焊接墊尺寸和覆蓋焊接墊區(qū)域的金屬圖形作為焊接墊的連接部分，對焊接墊進行包括絲鍵合工藝的封裝工藝。
此外，本發(fā)明可以使用覆蓋焊接墊區(qū)域并沿特定方向延伸的金屬圖形作為焊接墊的連接部分來進行封裝工藝。
因此，本發(fā)明可以將焊接墊區(qū)域減小50～80％，因此可以增加半導(dǎo)體芯片中的芯片數(shù)目。
本發(fā)明上述優(yōu)選實施例僅作為解釋目的，對于任何本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員，都有可能在不偏離本權(quán)利要求的保護范圍和精神的條件下進行各種修改、變更、取代或附加。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體封裝元件，包括一具有多個焊接墊的半導(dǎo)體芯片，該焊接墊具有小尺寸并以微小間距對齊；一平面層，形成在該半導(dǎo)體芯片上以露出該焊接墊；金屬圖形，形成在該平面層上而且具有大于該焊接墊尺寸的尺寸，并且該金屬圖形的至少某些部分連接到該焊接墊；以及一種子金屬層，介于該平面層和該金屬圖形之間。
2.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體封裝元件，其中一氧化物層介于該平面層和該種子金屬層之間以釋放所產(chǎn)生的應(yīng)力。
3.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體封裝元件，其中該金屬圖形和該種子金屬層的總厚度約為1～10μm。
4.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體封裝元件，其中該種子金屬層具有包括Ti-NiV-Cu層的三層堆疊結(jié)構(gòu)。
5.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體封裝元件，其中該焊接墊的長寬尺寸為10×10μm。
6.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體封裝元件，其中該金屬圖形包括Al-Ag合金或Cu-Ag合金。
7.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體封裝元件，其中該金屬圖形對齊該焊接墊的左右方向或上下方向。
8.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體封裝元件，其中該金屬圖形以鋸齒狀的方式相對于該焊接墊的左右方向或上下方向彼此交錯對齊。
9.如權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體封裝元件，其中該金屬圖形以預(yù)定角度傾斜。
10.一種半導(dǎo)體封裝元件，包括一具有多個焊接墊的半導(dǎo)體芯片，該焊接墊具有小尺寸并以微小間距對齊；一平面層，形成在該半導(dǎo)體芯片上并具有開口以露出該焊接墊；一種子金屬層和金屬圖形，依序形成在該平面層上，而且其具有大于該焊接墊尺寸的尺寸，并且至少某些部分的該種子金屬層和該金屬圖形連接到該焊接墊，該種子金屬層和該金屬圖形相對于該焊接墊的左右方向或上下方向?qū)R；以及一氧化物層，介于該平面層和該種子金屬層之間以釋放所產(chǎn)生的應(yīng)力。
11.如權(quán)利要求10所述的半導(dǎo)體封裝元件，其中該金屬圖形包括Al-Ag合金或Cu-Ag合金。
12.如權(quán)利要求10所述的半導(dǎo)體封裝元件，其中該種子金屬層具有包括Ti-NiV-Cu層的三層堆疊結(jié)構(gòu)。
13.一種半導(dǎo)體封裝元件，包括一具有多個焊接墊的半導(dǎo)體芯片，該焊接墊具有小尺寸并以微小間距對齊；一平面層，形成在該半導(dǎo)體芯片上并具有開口以露出該焊接墊；一種子金屬層和金屬圖形，依序形成在該平面層上，而且其具有大于該焊接墊尺寸的尺寸，至少某些部分的該種子金屬層和該金屬圖形連接到該焊接墊，該種子金屬層和該金屬圖形以鋸齒狀的方式相對于該焊接墊的左右方向或上下方向彼此交錯對齊；以及一氧化物層，介于該平面層和該種子金屬層之間以釋放所產(chǎn)生的應(yīng)力。
14.如權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體封裝元件，其中該種子金屬層和該金屬圖形以稍微傾斜角度交錯對齊。
15.一種半導(dǎo)體封裝元件的制造方法，該方法包括下列步驟提供一具有多個焊接墊的半導(dǎo)體芯片，該焊接墊具有小尺寸并以微小間距對齊；形成一平面層于該半導(dǎo)體芯片上以露出該焊接墊；形成一種子金屬層于具有該平面層的襯底的整個表面上；形成阻焊圖形于該種子金屬層上使得該阻焊圖形的至少某些部分露出焊接墊；形成金屬圖形，用于露出該阻焊圖形并填滿形成于該阻焊圖形之間的間隙；去除該阻焊圖形；以及使用該金屬圖形作為掩模蝕刻該種子金屬層。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，還包括在該平面層和該種子金屬層之間形成一氧化物層的步驟以釋放所產(chǎn)生的應(yīng)力。
17.如權(quán)利要求15所述的方法，其中該阻焊圖形的厚度為該金屬圖形厚度的1～1.7倍。
18.如權(quán)利要求15所述的方法，其中該種子金屬層是由Ti、NiV和Cu層依序堆疊所形成的。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種半導(dǎo)體封裝元件及其制造方法。該半導(dǎo)體封裝元件包括具有多個小尺寸及以微小間距對齊的焊接墊的半導(dǎo)體芯片、一形成于半導(dǎo)體芯片上以露出焊接墊的平面層、形成于平面層上而且尺寸大于焊接墊尺寸的金屬圖形，并且至少某些部分的金屬圖形連接到焊接墊、和介于平面層和金屬圖形之間的種子金屬層。當(dāng)焊接墊具有小尺寸及以微小間距對齊時，可以使用尺寸大于焊接墊尺寸和覆蓋焊接墊區(qū)域的金屬圖形作為焊接墊的連接部分來進行絲鍵合工藝。因此，可以減少焊接墊區(qū)域50～80％，使得可以增加半導(dǎo)體芯片中的芯片數(shù)目。
文檔編號H01L25/065GK1574320SQ20031010123
公開日2005年2月2日 申請日期2003年10月13日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月24日
發(fā)明者宋鎬旭 申請人:海力士半導(dǎo)體有限公司