一种芯片及其封装结构的制作方法

本申请涉及半导体技术领域，更具体地说，涉及一种芯片及其封装结构。

背景技术：

半导体封装工序是指将通过测试的晶圆按照型号或功能需求加工得到独立成品的过程。

通过测试的晶圆上通常形成有多个独立的芯片单元，这些芯片单元在划片工艺后成为一个独立的芯片，这些芯片需要进行后续的封装工艺，以使芯片通过凸点等结构连接到基板的相应引脚上形成最终成品。

但在实际应用过程中发现，覆盖焊盘周缘的钝化层在封装完成后通常会由于较大的应力导致裂纹出现，这些裂纹会导致芯片漏电甚至失效。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本申请提供了一种芯片及其封装结构，以实现避免钝化层在封装完成后出现裂纹的目的，避免芯片由于裂纹的存在而导致漏电甚至失效的情况出现。

为实现上述技术目的，本申请实施例提供了如下技术方案：

一种芯片的封装结构，用于芯片封装，所述芯片包括：焊盘和覆盖所述焊盘边缘的钝化层，所述芯片的封装结构包括：

位于焊盘的开窗表面的金属凸点，所述金属凸点在所述焊盘的开窗表面的正投影与所述钝化层在所述焊盘表面的正投影互不交叠。

可选的，所述金属凸点在所述焊盘的开窗表面的正投影与所述钝化层在所述焊盘表面的正投影之间的间距大于或等于预设间距；

所述预设间距大于或等于金属凸点的直径公差的绝对值与对位精度公差的绝对值之和的二分之一。

可选的，所述预设间距大于或等于5μm。

可选的，所述金属凸点包括主体和位于所述主体背离所述焊盘一侧的连接端。

可选的，所述主体的形状为圆柱体。

可选的，所述连接端的形状为半球体。

可选的，所述主体为铜质主体。

可选的，所述连接端为锡质连接端。

可选的，所述钝化层为氮化硅层。

一种芯片，包括如上述任一项所述的芯片的封装结构。

从上述技术方案可以看出，本申请实施例提供了一种芯片及其封装结构，所述芯片的封装结构的金属凸点在所述焊盘的开窗表面的正投影与所述钝化层在所述焊盘表面的正投影互不交叠，即所述金属凸点仅位于焊盘的开窗表面，而不压接在钝化层上，避免了金属凸点压接在钝化层上而导致钝化层内部应力过大的问题，避免了钝化层内部由于应力过大而出现裂纹的情况，从而避免了芯片由于裂纹的存在而导致漏电甚至失效的情况出现。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为现有技术中金属凸点、焊盘和钝化层的剖面结构示意图；

图2为图1所示结构的切片分析示意图；

图3为图2所示结构的俯视示意图；

图4为解决现有技术中钝化层中易出现裂纹的一种解决方案的剖面结构示意图；

图5为本申请的一个实施例提供的一种芯片的封装结构的剖面结构示意图；

图6为本申请的一个实施例提供的一种芯片的封装结构的俯视结构示意图；

图7为本申请的另一个实施例提供的一种芯片的封装结构的俯视结构示意图；

图8为本申请的又一个实施例提供的一种芯片的封装结构的俯视结构示意图；

图9为本申请的再一个实施例提供的一种芯片的封装结构的俯视结构示意图。

具体实施方式

正如背景技术中所述，现有技术中覆盖焊盘周缘的钝化层在封装完成后通常会由于较大的应力导致裂纹出现，参考图1、图2和图3，图1为现有技术中一种金属凸点、焊盘和钝化层的剖面结构示意图，图2为图1所示结构的切片分析示意图，图3为图2所示结构的俯视示意图。图1中的焊盘10和钝化层20均在芯片的切割工艺之前形成，所述焊盘10的开窗是指预留给封装时做所述金属凸点的连接面。

在图1所示的结构中，钝化层20用于保护芯片的主电路结构，焊盘10为芯片的主电路结构的连接节点，金属凸点30用于连接焊盘10和封装基板上的相应节点，金属凸点30除了覆盖焊盘10的裸露部分之外，还覆盖了焊盘10附近的部分钝化层20，参考图2和图3，在金属凸点30覆盖的钝化层20内，由于金属凸点30对于钝化层20施加的压力，使得钝化层20内部出现了较大应力，这些应力导致了钝化层20中出现了如图2和图3所示的位于金属凸点30边缘附近的裂纹(crack)。

在图2中，左图为具有图1所示结构的剖面示意图，右图为左图中虚线框k1的放大切片示意图，图2中右图的k2为左图的k2的放大示意图，图2中activelayer表示芯片的功能层(或称活性层)，allayer表示形成焊盘10的铝层，palayer表示钝化层20。

为了避免钝化层20出现如图2和图3所示的裂纹，发明人经过研究发现，可以在钝化层20与金属凸点30之间额外设置一层缓冲层40来解决这一问题。参考图4，图4为具有缓冲层40的封装结构的剖面结构示意图，在图4所示的结构中，缓冲层40覆盖在钝化层20外侧，这使得金属凸点30压接在缓冲层40上而不会直接压在钝化层20上，使得缓冲层40起到应力的缓冲作用，解决了封装结构中的钝化层20由于金属凸点30的压接而导致的裂纹现象。

其中，所述缓冲层40可选为具有柔性特性的膜层，以使得所述缓冲层40具有较好的缓冲作用，可选的，所述缓冲层40可以为聚酰亚胺(polyimide，pi)膜层。

但是该方法由于需要额外设置一层缓冲层40，不仅增加工序，而且提高了芯片封装结构的物料成本。

有鉴于此，为了在不增加封装结构的制备工序、膜层和成本的基础上，解决封装结构中钝化层中易出现裂纹的问题，发明人经过进一步研究发现，提出了一种可行的芯片的封装结构，用于芯片封装，所述芯片包括：焊盘和覆盖所述焊盘边缘的钝化层，所述芯片的封装结构包括：

位于焊盘的开窗表面的金属凸点，所述金属凸点在所述焊盘的开窗表面的正投影与所述钝化层在所述焊盘表面的正投影互不交叠。

所述芯片的封装结构的金属凸点在所述焊盘的开窗表面的正投影与所钝化层在所述焊盘表面的正投影互不交叠，即所述金属凸点仅位于焊盘的开窗表面，而不压接在钝化层上，避免了金属凸点压接在钝化层上而导致钝化层内部应力过大的问题，避免了钝化层内部由于应力过大而出现裂纹的情况，从而避免了芯片由于裂纹的存在而导致漏电甚至失效的情况出现。

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请实施例提供了一种芯片的封装结构，如图5所示，用于芯片封装，所述芯片包括：焊盘100和覆盖所述焊盘100边缘的钝化层200，所述芯片的封装结构包括：

位于所述焊盘100的开窗表面的金属凸点300，所述金属凸点300在所述焊盘100的开窗表面的正投影与所述钝化层200在所述焊盘100表面的正投影互不交叠。

所述焊盘100的开窗是指预留给封装时做所述金属凸点的连接面。

图5为本申请实施例提供的一种芯片的封装结构的剖面结构示意图，从图5中可以看出所述金属凸点300仅压在焊盘100的开窗表面，由于焊盘100通常由铝、铜等金属形成，具有较好的硬度和延展性，这些特性可以使得所述焊盘100避免由于受到金属凸点300的压力而导致裂纹出现。

而钝化层200的形成材质通常为氮化硅层等半导体绝缘层，延展性和硬度均较差，容易在受到外界压力时破损，因此，在本实施例中，所述金属凸点300仅位于焊盘100表面，而不压接在钝化层200上，避免了金属凸点300压接在钝化层200上而导致钝化层200内部应力过大的问题，即避免了钝化层200内部由于应力过大而出现裂纹的情况，从而避免了芯片由于裂纹的存在而导致漏电甚至失效的情况出现。

为了更清楚的表示所述焊盘100、金属凸点300和钝化层200之间的位置关系，参考图6，图6为所述芯片的封装结构的俯视示意图，从图6中可以看出，金属凸点300仅压在焊盘100开窗表面，且与所述钝化层200之间具有一定的间距。

可选的，参考图7，图7为本申请的一个实施例提供的一种芯片的封装结构的剖面结构示意图，在图7中，所述金属凸点300的截面大小与焊盘100的开窗表面的大小完全一致，即所述金属凸点300与所述钝化层200之间相邻却恰好无重叠。

由于在实际的制备过程中，各项工序均具有一定的误差，要实现如图7所示的结构较为困难，因此，一般将所述金属凸点300在所述焊盘100开窗表面的正投影与所述钝化层200在所述焊盘100表面的正投影之间设置有一定的间距。

即在本申请的一个可选实施例中，所述金属凸点300在所述焊盘100开窗表面的正投影与所述钝化层200在所述焊盘100表面的正投影之间的间距大于或等于预设间距；

所述预设间距大于或等于金属凸点300的直径公差的绝对值与对位精度公差的绝对值之和的二分之一。

在形成金属凸点300的电镀过程中，通常需要利用具有通孔的光罩将金属凸点300的形成区域暴露出来，而将其他区域遮盖住，此时光罩的通孔所在区域理论上需要与所述金属凸点300的理论形成位置重合，而光罩的通孔所在区域与所述金属凸点300的理论形成位置的之间的误差称为对位精度公差。

在现有工艺中，光罩的对位精度公差可控制为-2μm-+2μm之间，金属凸点300在制备过程中的直径公差为金属凸点300直径的-8％-+8％之间，即以最大的金属凸点300的直径100μm为例，金属凸点300的直径公差为-8μm-+8μm之间，因此在设计时，参考图8，可将所述预设间距设置为大于或等于5μm((2μm+8μm)/2)，即将所述金属凸点300与钝化层200之间的极限最小距离设置为5μm，这样金属凸点300两侧与钝化层200之间的间距之和就会大于或等于10μm，可有效避免由于制备工艺误差而导致金属凸点300压在钝化层200上的情况出现。

可选的，参考图9，图9为本申请的一个实施例提供的一种芯片的封装结构的剖面结构示意图，所述金属凸点300包括主体310和位于所述主体310背离所述焊盘100一侧的连接端320。

一般情况下，所述主体310和所述连接端320的材质不同，但在本申请的一些实施例中，所述主体310和所述连接端320的材质也可以相同，此时所述主体310和所述连接端320可以在一次制备工艺中形成。

可选的，所述主体310的形状为圆柱体，所述连接端320的形状为半球体，圆柱体形状的主体310可实现对于连接端320的良好支撑，半球体形状的连接端320有利于实现与封装基板上的引脚的良好接触。

可选的，所述主体310为铜质主体，即所述主体310的制备材料为铜。

可选的，所述连接端320为锡质连接端，即所述连接端320的制备材料为锡。

相应的，本申请实施例提供了一种芯片，所述芯片包括如上述任一实施例所述的芯片的封装结构。

综上所述，本申请实施例提供了一种芯片及其封装结构，所述芯片的封装结构的金属凸点在所述焊盘的开窗表面的正投影与所述钝化层在所述焊盘表面的正投影互不交叠，即所述金属凸点仅位于焊盘的开窗表面，而不压接在钝化层上，避免了金属凸点压接在钝化层上而导致钝化层内部应力过大的问题，避免了钝化层内部由于应力过大而出现裂纹的情况，从而避免了芯片由于裂纹的存在而导致漏电甚至失效的情况出现。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。