專利名稱：半導體封裝結(jié)構(gòu)及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導體封裝結(jié)構(gòu)及其制造方法；特別是一種具有緩沖層的半 導體封裝結(jié)構(gòu)及其制造方法。
背景技術(shù)：
其通常提供了控制或邏輯運算功能。由于制程技術(shù)的不斷進步，半導體芯片日漸小 型化，封裝尺寸亦逐漸縮小。
傳統(tǒng)以打線接合(Wire Bonding)方式，將半導體芯片與其他元件相接合的 電子封裝技術(shù)，早已不敷需求，取而代之的是以凸塊(Bump )或錫球(Solder Ball ) 作為半導體芯片與其他元件接合的覆晶接合技術(shù)，可節(jié)省傳統(tǒng)焊線占據(jù)較大面積的 缺點。其中一種較先進的制程為晶圓級芯片尺寸封裝(wafer level chip scale package,以下簡稱WLCSP )技術(shù)。
WLCSP通常會先對半導體芯片進行一芯片探針測試(chip probing)的步驟， 也就是利用測試探針，直接對于每一顆晶粒(die)的襯墊(pad)上進行測試。然 而，晶粒的襯墊經(jīng)過測試之后，會遺留有探針痕跡，此探針痕跡在鍍錫球(solder balls)或形成線路重新分配層(redistribution layer, RDL )時，會在襯墊上產(chǎn) 生空隙，而對襯墊與錫球或線路重新分配層之間的結(jié)合造成不良影響，甚至造成脫 落；此外，亦會造成襯墊與錫球或線路重新分配層之間的接觸阻抗增加，以上皆不 利于封裝產(chǎn)品的可靠度。
進行前述的測試后，針對有問題的晶?？蛇M行激光修補，其雖可達到修復的 目的，但也會在半導體芯片上局部產(chǎn)生激光窗(laser windows),芯片使用一段 時間之后，極可能在激光窗位置處產(chǎn)生氧化現(xiàn)象，不利于半導體封裝結(jié)構(gòu)的長久操 作。
此外，當WLCSP上板至電路板上時，由于WLCSP與電路板的熱膨脹系數(shù) (coefficient of thermal expansion,以下簡稱CTE)不同，經(jīng)過制程中反復高低溫操作后所產(chǎn)生的熱應力，將容易造成錫球的失效。
綜上所述，如何形成可靠度較佳的半導體封裝結(jié)構(gòu)，即成為此領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)亟 需努力的目標。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一目的在于提供一種半導體封裝結(jié)構(gòu)及其制造方法，于芯片探針測 試時，本發(fā)明不采用直接對襯墊進行測試的方式，而改以對錫球或凸塊進行測試， 故不會在襯墊上形成探針痕跡。而于錫球或凸塊上遺留的探針痕跡，則可以于后續(xù)
的回焊(reflow)制程中順勢去除，故不會對元件之間的結(jié)合及阻抗產(chǎn)生不良影響。 本發(fā)明的另一目的在于提供一種半導體封裝結(jié)構(gòu)及其制造方法，該半導體封 裝結(jié)構(gòu)具有一緩沖層，此緩沖層形成于芯片的主動面上，可至少局部包覆凸塊或錫 球，使得半導體封裝結(jié)構(gòu)更能承受于制程中因為各元件熱膨脹系數(shù)不同所產(chǎn)生的熱 應力，避免半導體封裝結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)空隙而造成錫球失效。此緩沖層更可填補因為修 補半導體封裝結(jié)構(gòu)時所產(chǎn)生的激光窗，以避免其產(chǎn)生氧化。
為達上述目的，本發(fā)明揭露一種半導體封裝結(jié)構(gòu)，包含一芯片、 一導電部及 一緩沖層。該芯片具有至少一襯墊；該導電部形成于該芯片上，與該至少一襯墊電 性連接，俾使該半導體封裝結(jié)構(gòu)通過該導電部與一電路板電性連接；該緩沖層，形 成于該芯片的一主動面上，且局部包覆于該導電部。
本發(fā)明更揭露一種制造前述半導體封裝結(jié)構(gòu)的方法，包含下列步驟檢測一 芯片的一主動面，以及形成一緩沖層于該芯片上。
為讓本發(fā)明的上述目的、技術(shù)特征、和優(yōu)點能更明顯易懂，下文以較佳實施 例配合附圖進行詳細說明。


圖1為本發(fā)明實施例的示意圖2為本發(fā)明實施例中，另一實施態(tài)樣的示意圖；以及 圖3為本發(fā)明的另一實施例的流程圖。
主要元件符號說明
1:半導體封裝結(jié)構(gòu) 10:芯片
100:襯墊 101:主動面
5104:激光窗 11:導電部 2:電路板
102:保護層
103:重新分配層 105:凸塊下金屬層
12:緩沖層
20:襯墊
具體實施例方式
以下將通過實施例來揭露本發(fā)明的半導體封裝結(jié)構(gòu)及其制造方法，其具有一 緩沖層，適可填補在激光修補時所造成的激光窗，并可避免因半導體封裝結(jié)構(gòu)的各 元件因熱膨脹系數(shù)不同所造成的不良影響。本發(fā)明的實施例并非用以限制本發(fā)明須 在如實施例所述的任何特定的環(huán)境、應用或特殊方式方能實施。因此，關(guān)于實施例 的說明僅為闡釋本發(fā)明的目的，而非用以限制本發(fā)明。須說明者，以下實施例及附 圖中，與本發(fā)明非直接相關(guān)的元件已省略而未繪示；且圖式中各元件間的尺寸關(guān)僅 為求容易了解，非用以顯示實際比例。
本發(fā)明的一實施例如圖1所示，為一半導體封裝結(jié)構(gòu)1及與其電性連接的電 路板2的示意圖，半導體封裝結(jié)構(gòu)1包含芯片10、導電部11及緩沖層12。其中， 芯片10具有襯墊100,而導電部11形成于芯片10上， 一端與芯片10的村墊100 電性連接，而另一端與電路板2上的襯墊20電性連接，使半導體封裝結(jié)構(gòu)1與電 路板2可通過導電部11形成電性連接。緩沖層12形成于芯片10的一主動面101 上，且至少局部包覆導電部11。在本實施例中，導電部ll可為凸塊、錫球或其組 合，而緩沖層12為一可靠度增進層(reliability enhanced layer)，其材料可 選自B階段膠(B-s tage ge 1 )、底部填充劑(underf i 11 )、不導電膠(Non conduct i ve paste, NCP)及聚酰亞胺(polyiraide)，上述材料的熱膨脹系數(shù)(coefficient of thermal expansion)較佳介于3. 5—50ppm之間，而模量(modulus)需低于5Gpa, 但不以此為限。
于本實施例的其中一種實施態(tài)樣中，芯片10更可包含一保護層102、 一重新 分配層103、激光窗104及一凸塊下金屬層(under bump metal ) 105，保護層102 用以覆蓋襯墊100及重新分配層103，而由于重新分配層103可使導電部11不需 遷就襯墊100的位置設(shè)置，故保護層102在覆蓋襯墊100及重新分配層103的同時， 可在適當位置形成有一開口，局部暴露出重新分配層103，并供導電部11設(shè)置， 使得導電部11可對應電性連接至襯墊100。而保護層102覆蓋于襯墊100及重新分配層103后，便可形成芯片IO的主動面IOI。
此外，凸塊下金屬層105至少形成于重新分配層103與導電部11間，俾使導 電部11通過凸塊下金屬層105與重新分配層103電性連接，其中凸塊下金屬層105 的材料可選自下列群組鈦化鵠(TiW)、鈦銅鎳(Ti-Cu-Ni )、鉻銅鎳(Cr-Cu-Ni )、 鈦金鉑(Ti-Au-Pt)及鉻金鈀(Cr-Au-Pd),但不以此為限；而該重新分配層103 具有一阻抗值，該阻抗值具有阻抗匹配，典型狀況為，該阻抗值可為75歐姆、50 歐姆或28歐姆等等阻抗值，但并不以此為限。藉此，該重新分配層103可于傳導 電流時，確保較佳傳導特性。須注意的是，視實際的結(jié)構(gòu)設(shè)計，導電部ll亦可不 通過重新分配層103及凸塊下金屬層105，而直接與芯片10的襯墊100電性連接， 同樣可達到電性連接的目的，在此不作限定。
若在制程中需要以激光光修復特定晶粒，則勢必會在主動面101上局部形成 有激光窗(laser window) 104。本發(fā)明的特色在于，緩沖層12適可填充于激光窗 104中，避免芯片10未來于激光窗104位置產(chǎn)生氧化現(xiàn)象。圖2所示為本實施例 的另一種實施態(tài)樣，緩沖層12更可填滿于電路板2與半導體封裝結(jié)構(gòu)1之間，并 完全包覆導電部11。
綜上所述，在本實施例中，本發(fā)明的半導體封裝結(jié)構(gòu)藉由緩沖層12的使用， 可填補在修補半導體封裝結(jié)構(gòu)時所形成的激光窗104，并保護半導體封裝結(jié)構(gòu)內(nèi)部 的元件；此外，更可提供導電部11足夠的支撐效果，可避免因半導體封裝結(jié)構(gòu)的 各元件熱膨脹系數(shù)不同，而造成半導體封裝結(jié)構(gòu)產(chǎn)生缺陷。
本發(fā)明的另一實施例如圖3所示，其為制造前述半導體封裝結(jié)構(gòu)的方法，為 方便說明，可一并參考圖1及圖2。本實施例用以將具有襯墊100、重新分配層103、 保護層102及凸塊下金屬層105的芯片IO進行一封裝制程，其中該保護層102覆 蓋于該襯墊1Q0及重新分配層1Q3上。
本實施例的制造方法包含下列步驟。首先，執(zhí)行步驟301檢測芯片IO的主動 面101,以辨識該芯片10的主動面101上的一受損部位。須說明的是，步驟301 所進行的檢測，乃針對導電部11進行，故探針痕跡僅會形成于導電部11 (即凸塊、 錫球或其組合)上，而不會在村墊100上形成，不至于影響襯墊100的導電性及結(jié) 合力。
然后可選擇性地執(zhí)行步驟302,針對受損部分進行修補，例如以激光進行修補； 如前所述，若進行激光修補將可能會于上形成激光窗104。
接下來執(zhí)行步驟303,形成緩沖層12于芯片IO上；緩沖層12至少局部包覆導電部11,并填充于前述激光窗104中，避免氧化現(xiàn)象的產(chǎn)生。較佳地，該緩沖 層12為一可靠度增進層(REL),且可完全包覆該導電部11。
然后執(zhí)行步驟304，回焊(reflow)芯片10,以固化該緩沖層12;此回焊步 驟亦可同時具有將錫塊轉(zhuǎn)化為錫球、并消除探針痕跡的效果。最后，執(zhí)行步驟305， 將該半導體封裝結(jié)構(gòu)上板至電路板2，便可完成封裝制程。須說明的是，藉由本實 施例所描繪的步驟，便可形成前述的半導體封裝結(jié)構(gòu)的所有操作及功能，在此不另 贅述。
上述的實施例僅用來例舉本發(fā)明的實施態(tài)樣，以及闡釋本發(fā)明的技術(shù)特征， 并非用來限制本發(fā)明的范疇。任何熟悉此技術(shù)者可輕易完成的改變或均等性的安排 均屬于本發(fā)明所主張的范圍，本發(fā)明的權(quán)利范圍應以權(quán)利要求書為準。
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權(quán)利要求
1. 一種半導體封裝結(jié)構(gòu)，包含一芯片，具有至少一襯墊；一導電部，形成于該芯片上，與該至少一襯墊電性連接，使該半導體封裝結(jié)構(gòu)藉由該導電部與該一電路板電性連接；以及一緩沖層，形成于該芯片的一主動面上，且至少局部包覆于該導電部。
2. 如權(quán)利要求1所述的半導體封裝結(jié)構(gòu)，其中該緩沖層為一可靠度增進層 (reliability enhanced layer, REL)。
3. 如權(quán)利要求2所述的半導體封裝結(jié)構(gòu)，其中該可靠度增進層的材料選自下 列群組B階段膠(B-stage gel)、底部填充劑(underfill)、不導電膠(Non conductive paste, NCP )及聚酰亞胺(polyimide)。
4. 如權(quán)利要求1所述的半導體封裝結(jié)構(gòu)，其中該芯片更包含一保護層，以形 成該芯片的該主動面，該保護層對應該至少一襯墊形成有至少一開口 ，供該導電部 設(shè)置；該導電部通過該開口，與該至少一襯墊電性連接。
5. 如權(quán)利要求4所述的半導體封裝結(jié)構(gòu)，其中該芯片更包含一重新分配層 (Redistribution Layer, RDL),與該至少一襯墊電性連接，且通過該至少一開 口與該導電部電性連接，該重新分配層具有一阻抗值，該阻抗值具有阻抗匹配。
6. 如權(quán)利要求5所述的半導體封裝結(jié)構(gòu)，其中該重新分配層的材料可選自下 列群組紹、金及銅。
7. 如權(quán)利要求5所述的半導體封裝結(jié)構(gòu)，其中該芯片更包含一凸塊下金屬層 (under bump metal, UBM),至少形成于該重新分配層與該導電部間，以電性連接該導電部與該重新分配層，其中該凸塊下金屬層的材料可選自下列組合鈦化鎢 (TiW)、鈦銅4臬(Ti-Cu-Ni)、鉻銅4臬(Cr-Cu-Ni)、鈦金鉑(Ti-Au-Pt)及鉻金釔(Cr—Au—Pd )。
8. —種制造半導體封裝結(jié)構(gòu)的方法，包含下列步驟 檢測一芯片的一主動面；以及 形成一緩沖層于該芯片上。
9. 如權(quán)利要求8所述的方法，其中該檢測步驟，包含下列步驟 辨識該芯片的主動面上的一受損部位；以及 修補該受損部位。
10. 如權(quán)利要求9所述的方法，其中該修補步驟，通過一激光修補。
11. 如權(quán)利要求10所述的方法，其中該形成一緩沖層的步驟，適可使該緩沖 層至少局部填充該激光修補所產(chǎn)生的一激光窗。
12. 如權(quán)利要求8所述的方法，其中該形成一緩沖層的步驟，形成一可靠度增 進層。
13. 如權(quán)利要求8所述的方法，更包含一回焊(ref low )該芯片，以固化(partial cure)該緩沖層的步驟。
全文摘要
本發(fā)明為一種半導體封裝結(jié)構(gòu)及其制造方法，該半導體封裝結(jié)構(gòu)包含一芯片、一導電部及一緩沖層。該半導體封裝結(jié)構(gòu)利用該導電部與一電路板電性連接，而該緩沖層至少局部包覆于該導電部，并填充于修復過程所產(chǎn)生的激光窗中。
文檔編號H01L23/485GK101488482SQ20081000393
公開日2009年7月22日 申請日期2008年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月18日
發(fā)明者何淑靜, 劉安鴻, 李宜璋, 蔡豪殷, 黃祥銘 申請人:南茂科技股份有限公司;百慕達南茂科技股份有限公司