[发明专利]具有保护结构的凸块

说明书

相关申请的交叉参考

本发明涉及于2011年6月16日提交的第13/162,297号共同待决美国专利申请和于2011年6月28日提交的第13/170,973号共同待决美国专利申请，这两个专利申请的全部公开内容通过引用明确地结合到本文中。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，更具体地，涉及具有保护结构的凸块。

背景技术

现代集成电路由基本上百万个有源器件(诸如，晶体管和电容器)组成。这些器件最初是彼此隔离的，但后来被互连形成功能电路。典型的互连结构包括横向互连，诸如，金属线(导线)和纵向互连，诸如，通孔和接触件。互连对现代集成电路的性能和密度产生了越来越多的局限性影响。接合焊盘形成在互连结构的顶部上并且在相应的芯片表面上暴露出来。穿过接合焊盘形成电连接，从而将芯片与封装衬底或其他管芯相连接。接合焊盘被用于引线接合或倒装芯片接合。倒装芯片封装使用凸块来在芯片的I/O焊盘和封装件的衬底或引线框之间建立电接触。在结构上，凸块实际上包括凸块本身以及位于凸块和I/O焊盘之间的所谓的凸块下金属化层(UBM)。然后可以将焊球设置在UBM上。

近来，晶圆级芯片尺寸封装(WLCSP)由于其成本和相对简单的工艺而被广泛应用。在典型的WLCSP中，后钝化互连(PPI)线(诸如，再分配线(RDL))被形成在钝化层上，然后形成聚合物膜和凸块。通常，WLCSP可以被接合到印刷电路板上。为了能够具有利用好的WLCSP替换接合在PCB上的有缺陷的WLCSP的选择，在WLCSP和PCB之间没有填充底部填充材料。然而，由于管芯和PCB之间的热失配在热循环或抛掷测试过程中可以导致焊料结点断裂，所以这种结构限制了现有的WLCSP技术的管芯尺寸。现在又对由PPI线上方的钝化结构所导致的压力产生了疑虑，这可能影响器件的性能和可靠性。

发明内容

为了解决现有技术中所存在的问题，根据本发明的一个方面，提供了一种半导体器件，所述半导体器件包括：

半导体衬底；

钝化层，位于所述半导体衬底上方；

后钝化互连(PPI)线，位于所述钝化层上方；

保护结构，位于所述钝化层和所述PPI线上方；其中，所述保护结构具有至少暴露出部分所述PPI线的开口；以及

凸块结构，形成在所述保护结构中并且穿过所述保护结构的所述开口与所述PPI线电连接；

其中，所述保护结构包括聚合物层、形成在所述聚合物层下方的第一介电层以及形成在所述钝化层上方的第二介电层。

在可选实施例中，所述第一介电层由氮化硅、碳化硅、碳氮化硅、碳氧化硅、四乙基正硅酸盐(TEOS)氧化物、氧化硅或它们的组合形成。

在可选实施例中，所述第二介电层由氮化硅、碳化硅、碳氮化硅、碳氧化硅、四乙基正硅酸盐(TEOS)氧化物、氧化硅或它们的组合形成。

在可选实施例中，所述聚合物层具有大于30μm的厚度。

在可选实施例中，所述保护结构的所述开口进一步暴露出与所述PPI线相邻的部分所述钝化层。

在可选实施例中，所述凸块结构包括内衬所述保护结构的所述开口的凸块下金属化(UBM)层。

在可选实施例中，所述UBM层包括位于所述保护结构的所述顶面上的伸出部分。

在可选实施例中，所述凸块结构包括形成在所述UBM层上并且填充了所述保护结构的所述开口的导电凸块。

在可选实施例中，所述导电凸块从所述保护结构的所述顶面伸出。

根据本发明的另一方面，还提供了一种半导体器件，所述半导体器件包括：

半导体衬底；

钝化层，位于所述半导体衬底上方；

后钝化互连(PPI)线，位于所述钝化层上方；

保护结构，位于所述钝化层和所述PPI线上方，其中，所述保护结构具有至少暴露出部分所述PPI线的开口；以及

凸块结构，形成在所述保护结构中并且穿过所述保护结构的所述开口与所述PPI线电连接；

其中，所述保护结构包括聚合物层和包围着所述聚合物层的介电层。

在可选实施例中，所述介电层由氮化硅、碳化硅、碳氮化硅、碳氧化硅、四乙基正硅酸盐(TEOS)氧化物、氧化硅或它们的组合形成。

在可选实施例中，所述聚合物层通过所述介电层与所述凸块结构分隔开。

在可选实施例中，所述聚合物层通过所述介电层与所述PPI线分隔开。