[发明专利]焊接终端结构及其制备方法以及包含该结构的半导体封装结构及电子器件

说明书

本发明涉及电子器件加工领域，公开了一种焊接终端结构及其制备方法以及包含该结构的半导体封装结构及电子器件，在UBM层（4）与焊料凸块（5）之间设置前处理金属层（6），前处理金属层（6）与焊料凸块（5）为一体结构，该一体结构将UBM层（4）远离电极焊垫（2）的一侧及侧壁完全包裹。通过本发明方法制备得到的焊接终端结构能够有效防止UBM层被氧化，并减少其受到的外部物理压力，有效提高封装产品的可靠性。

技术领域

本发明涉及电子器件加工领域，特别涉及一种焊接终端结构及其制备方法以及包含该结构的半导体封装结构及电子器件。

背景技术

在微电子学中，相互连接一词通常指在半导体、电容器或激光等有源元件与陶瓷基板或有机基板之间进行电连接的结构或方法。对于电子器件的加工，一般常常采用倒装芯片连接，硅芯片上的焊接终端通过焊球与陶瓷基板或有机基板相连接，实现陶瓷基板或有机基板与硅芯片上已形成的电路之间的电连接和物理连接。为实现这种连接，焊接终端的要求包括：导电性、粘接和机械稳定性、易沉积和易光刻、焊接材料的工艺稳定性等。然而，以上这些要求随半导体元件及其封装技术的发展而变化。例如，随着半导体元件尺寸变小和连接端数量增加，要求焊接终端位置更精确、机械稳定性更好、缺陷更少。

现有的焊接终端结构通常包括如图1所示的结构，包括位于半导体元件一侧表面的电极焊垫；设置在半导体元件表面未设有电极焊垫的部分的绝缘层；位于电极焊垫具有开放区域的一侧的UBM层，UBM层与半导体元件之间通过电极焊垫和/或绝缘层进行连接；以及设置在UBM层远离电极焊垫一侧的用于半导体封装的焊料凸块。在实际应用中，由于焊料凸块位于UBM层的上侧，UBM层通过焊料凸块受到的外部物理压力较大，会导致UBM层被损坏进而损坏电极焊垫，影响封装产品的可靠性；另外，由于焊料凸块仅位于UBM层上侧，UBM层的侧壁裸露在外容易被氧化，UBM层被氧化会导致其与电极焊垫以及焊料凸块的电性接触不良，同样会影响封装产品的可靠性。

发明内容

发明目的：针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种焊接终端结构及其制备方法以及包含该结构的半导体封装结构及电子器件，通过该方法制备得到的焊接终端结构能够有效防止UBM层被氧化，并减少其受到的外部物理压力，有效提高封装产品的可靠性。

技术方案：本发明提供了一种焊接终端结构，包括位于半导体元件一侧表面的电极焊垫；设置在所述半导体元件表面未设有所述电极焊垫的部分的绝缘层；位于所述电极焊垫具有开放区域的一侧的至少一层UBM层，所述UBM层与所述半导体元件之间通过所述电极焊垫和/或绝缘层进行连接；以及设置在所述UBM层远离所述电极焊垫一侧的用于半导体封装的焊料凸块；在所述UBM层与所述焊料凸块之间，还包括前处理金属层，所述前处理金属层与所述焊料凸块为一体结构，该一体结构将所述UBM层远离所述电极焊垫的一侧及侧壁完全包裹。。

优选地，所述前处理金属层的材质为Au、Pt或者由Au/Pt交替层叠等电子亲和度高的金属膜。前处理金属层的材质的选择需要满足与焊料凸块以及UBM层均具有较好的亲和度，而且是能够与焊料熔融为一体的材料，一方面保证前处理金属与焊料熔融时，能够形成对UBM层上侧及侧壁完全包裹的全包裹结构，保证UBM层不会被氧化，另一方面，也能保证前处理金属层与焊料凸块以及UBM层均具有较好的电性连接；焊料凸块通常为Sn或Sn合金材料，UBM层通常为Ni或Cu材料，前处理金属层选择使用Au或Pt材料既能够与Sn或Sn合金材料的焊料凸块也能够与Ni或Cu材料的UBM层有很好的电性连接，且不易被氧化，能够实现本申请的发明目的。

优选地，若所述前处理金属层的材质为由Au/Pt交替层叠而成，则交替层叠的周期为1~5。

优选地，所述前处理金属层的厚度0＜h≤10μm。、

优选地，所述UBM层的材料为Ni、Cu或者由Ni/Cu交替层叠而成。

优选地，所述焊料凸块的材料为Sn或Sn合金；优选地，所述Sn合金为SnAg或SnAgCu。