一种具有重布线层的封装结构及制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及封装技术领域，更具体地说，涉及一种具有重布线层的封装结构及制造方法。
【背景技术】
[0002]在芯片封装过程中，为了减小过长引线带来的电阻损耗，通常采用重布线层(RDL)来将半导体芯片表面上的焊区重新布置以形成与引线框架的引脚较近的新的焊区，以减小引线的互连电阻。
[0003]在现有技术中，这种具有重布线层的封装结构一般为:在半导体芯片上形成焊垫，焊垫一般为铜材料，然后通过涂膜、曝光、开孔形成一个焊垫处开口，然后在焊垫处开口通过沉积溅射形成一层金属连接结构(一般为铜连接结构)，然后将重布线层连接至所述金属连接结构，以实现将重布线层与半导体芯片进行连接，但这种芯片与重布线层连接的方式不足之处在于，由于在做重布线层前，需要经过多次工艺过程:涂膜、曝光、开孔、清洗和溅射等工艺，在这些工艺工程中容易引入沾污、氧化等损坏从而破坏焊垫与铜连接结构的稳定性，从而使得芯片连接失效。
【发明内容】
[0004]有鉴于此，本发明提出了一种具有重布线层的封装结构及制造方法，通过引线键合技术在焊盘上形成金属连接结构，然后再经过涂膜、曝光、开孔在金属连接结构处形成一个开口，然后在金属连接结构开口处进行重布线层连接。本发明的实施方案可以解决在连接重布线层前的工艺造成的焊盘失效问题。
[0005]依据本发明的一种具有重布线层的封装结构的制造方法，包括以下步骤:
[0006]在半导体芯片的有源面上形成多个焊垫；
[0007]通过引线键合工艺在所述焊垫上依次形成金属连接结构，多个焊垫对应形成多个金属连接结构；
[0008]在所述半导体芯片的有源面、焊垫以及金属连接结构的表面覆盖第一钝化层、并将所述第一钝化层进行开口处理，以裸露出所述金属连接结构的部分；
[0009]通过掩膜在所述第一钝化层和所述金属连接结构裸露的表面形成重布线层。
[0010]在所述第一钝化层和重布线层的表面覆盖第二钝化层，并将所述第二钝化层进行开口处理，以裸露所述重布线层的部分；
[0011]通过掩膜在裸露的重布线层部分形成金属层，用以与外部电路形成电气连接。
[0012]进一步地，所述金属连接结构形成的步骤包括:
[0013]采用引线键合工艺进行一次键合，熔融金属丝以在所述焊盘表面上形成一个金属球；
[0014]切断金属丝，通过压力将所述金属球压在焊盘上，以形成所述金属连接结构。
[0015]优选地，所述金属连接结构为扁平圆柱状结构。
[0016]优选地，所述金属连接结构的开口直径小于所述金属连接结构的直径。
[0017]优选地，所述金属连接结构为金属铜、金属金或金属银合金。
[0018]依据本发明的一种具有重布线层的封装结构，包括，
[0019]半导体芯片，具有一有源面，所述有源面上包括多个焊垫；
[0020]金属连接结构，通过引线键合工艺在所述焊垫上依次形成金属连接结构，多个焊垫对应形成多个金属连接结构；
[0021]第一钝化层，覆盖于所述半导体芯片的有源面、焊垫以及金属连接结构的表面，并将所述第一钝化层进行开口处理，以裸露出所述金属连接结构的部分；
[0022]重布线层，覆盖于所述第一钝化层和金属连接结构的裸露部分；
[0023]第二钝化层，覆盖于所述第一钝化层和重布线层的表面，并将所述第二钝化层进行开口处理，以裸露所述重布线层的部分；
[0024]金属层，覆盖在裸露的重布线层部分，用以与外部电路形成电气连接。
[0025]优选地，所述金属连接结构为扁平圆柱状结构。
[0026]优选地，所述金属连接结构的开口直径小于所述金属连接结构的直径。
[0027]优选地，所述金属连接结构为金属铜、金属金或金属银合金。
[0028]通过上述的具有重布线层的封装结构及制造方法，首先是通过引线键合工艺在所述焊垫上形成金属连接结构，然后经过涂膜、曝光、开孔在金属连接结构处形成一个开口，然后在金属连接结构开口处进行重布线层连接，之后再次通过涂膜、曝光、开孔在重布线层处开口形成金属层，以与外部电路电气连接。本发明实施例的技术方案与现有技术的封装方案相比，具有以下有益效果:
[0029]I)通过引线键合工艺形成金属连接结构，其工艺简单；
[0030]2)由于在涂膜、曝光、开孔前形成了金属连接结构，使得焊盘连接稳定可靠；
[0031]3)金属连接结构和重布线层在金属连接结构开口的部分共同形成了一个双圆柱结构，能够消除后续工艺步骤中外应力对芯片的影响。
【附图说明】
[0032]图1a-1h为根据本发明实施例的制造具有重布线层的封装结构的方法的各阶段的截面图。
[0033]图2为以及本发明的具有重布线层的封装结构的另一种结构图；
【具体实施方式】
[0034]以下结合附图对本发明的几个优选实施例进行详细描述，但本发明并不仅仅限于这些实施例。本发明涵盖任何在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。为了使公众对本发明有彻底的了解，在以下本发明优选实施例中详细说明了具体的细节，而对本领域技术人员来说没有这些细节的描述也可以完全理解本发明。
[0035]图1a-1h为根据本发明实施例的制造具有重布线层的封装结构的方法的各阶段的截面图。
[0036]本发明实施例提供的具有重布线层的封装结构如图1h所示，其包括半导体芯片1、焊盘2、金属连接结构3、第一钝化层4、重布线层5、第二钝化层6以及金属层7。
[0037]在本实施例中，所述半导体芯片I具有有源面和背面，芯片上的器件层位于有源面，器件层中包括功率晶体管、电阻器、电容器和电感器等其他器件。器件层之上是多个金属层，每个金属层包括通常由铜形成的金属互连以及对金属互连进行电连接的通孔。金属互连和通孔被绝缘的层间电介质包围。在所述多个金属层之上形成多个焊垫2。
[0038]金属连接结构3通过引线键合工艺连接于所述焊垫2上，通常的引线键合工艺一般包括:
[0039]金属丝穿过键合机劈刀的毛细管，到达其顶部；
[0040]利用氢氧焰或者电气放电系统产生电火花以融化金属丝在劈刀外的伸出部分，在表面张力作用下熔融金属凝固形成金属球；
[0041]降下劈刀，在适当的压力和时间内将金属球压在芯片上，从而完成一次键合；
[0042]在本实施例中，通过上述步骤完成一次键合后，则切断金属丝，通过压力将所述金属球压在焊垫上，以形成所述金属连接结构。如图1h所示，本实施例中的所述金属连接结构为扁平圆柱状结构，但不限于此。
[0043]在本实施例中，所述金属连接结构为金属铜、金属金或金属银合金。并且，多个焊垫2对应多个金属连接结构3，并且，优选的，金属连接结构的直径小于所述焊垫的直径。
[0044]第一钝化层4覆盖于所述半导体芯片I的有源面、焊垫2以及金属连接结构3的表面，第一钝化层4用以密封并保护半导体芯片I，使其免受损坏和污染，第一钝化层4可以由不同材料形成，如陶瓷、环氧树脂等。然后，在第一钝化层4上形成与所述多个金属连接结构3对应的多个开口，已将金属连接结构3的部分裸露出来。在本实施例中，所述金属连接结构的开口直径小于所述金属连接结构的直径。
[0045]重布线层5用于重构焊垫2的布局，本实施例中，重布线层5覆盖于所述第一钝化层4和金属连接结构3开口处。本领域技术人员可知，重布线层可包括由多层金属层，一般包括有与金属连接结构3连接的第一金属层、沉积在第一钝化层4和第一金属层之上的第二金属层，第一金属层和第二金属层的材料为附^1、11、￥、？丨、(:11^11、0)、1&或合金材料如1^1^等任何合适的金属材料。重布线层5可根据引线框架引脚位置设置长度和覆盖范围，本实施例中重布线层5根据焊垫2位置设置为两个。
[0046]第二钝化层6覆盖于所述第一钝化层4和重布线层5的表面，第二钝化层6用以密封并保护重布线层5，使其免受损坏和污染，第二钝化层6可以由不同材料形成，如陶瓷、环氧树脂等。然后，在所述第二钝化层4形成于所述重布线层对应的开口，以裸露重布线层5的部分。<