一種集成封裝的芯片測試結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種集成封裝的芯片測試結(jié)構(gòu)，包括芯片、與所述芯片連接的凸點(diǎn)結(jié)構(gòu)、與所述凸點(diǎn)結(jié)構(gòu)連接的基板、以及位于所述基板上用于連接PCB板的錫球，其中，所述凸點(diǎn)結(jié)構(gòu)還包括凸點(diǎn)、位于所述凸點(diǎn)外圍的三角金屬底座以及分別從三角金屬底座延伸并與所述凸點(diǎn)連接的連接結(jié)構(gòu)，所述三角金屬底座的軸線方向與凸點(diǎn)所受合成應(yīng)力的方向一致。通過本實(shí)用新型所述的芯片測試結(jié)構(gòu)，解決了現(xiàn)有技術(shù)中由于塑料基板和硅芯片的熱膨脹系數(shù)不匹配，在測試過程中塑料基板發(fā)生更大的形變，使得凸點(diǎn)承受更大的力，導(dǎo)致芯片因受力損壞的問題。
【專利說明】
一種集成封裝的芯片測試結(jié)構(gòu)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及一種測試結(jié)構(gòu)，特別是涉及一種集成封裝的芯片測試結(jié)構(gòu)?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]倒裝芯片封裝技術(shù)為1960年IBM公司開發(fā)，為了降低成本，提高速度，提高組件可靠性，通過芯片上的凸點(diǎn)直接將元器件朝下互連到基板上，并通過錫球?qū)⑿酒c所述PCB連接，縮小了封裝尺寸，改善了電性能;而焊料凸點(diǎn)的作用就是充當(dāng)1C與電路板之間的機(jī)械互連、電互連甚至是熱互連。
[0003]倒裝芯片凸點(diǎn)結(jié)構(gòu)被應(yīng)用于28nm的芯片封裝結(jié)構(gòu)，凸點(diǎn)用于連接芯片和基板。如圖1至圖3所示，圖1為芯片封裝結(jié)構(gòu)，圖2為經(jīng)過高低溫循環(huán)測試后發(fā)生變形的芯片封裝結(jié)構(gòu)，圖3為所述凸點(diǎn)受力示意圖；封裝芯片在高低溫循環(huán)測試過程中，由于基板3為塑料，芯片1為Si，基板3和芯片1之間的熱膨脹系數(shù)不匹配，在高低溫過程中，塑料基板3比Si芯片1 收縮更快，導(dǎo)致基板3發(fā)生更大的形變，這個形變導(dǎo)致了更大的力作用在凸點(diǎn)2上，凸點(diǎn)2將該力轉(zhuǎn)移給芯片1，最后導(dǎo)致芯片損壞。眾所周知，由于基板3發(fā)生形變，凸點(diǎn)2會承受來自X 軸和Y軸兩個方向的力，即由基板3形變引起的X軸方向的壓力和Y軸方向的拉力，兩個力都會導(dǎo)致芯片1嚴(yán)重?fù)p壞，如敏性聚酰亞胺(PI)破裂脫落，鈍化層損壞以及金屬鋁pad變形等。
[0004]技術(shù)人員使用超聲波顯微鏡對發(fā)生損壞的封裝芯片進(jìn)行分析，從凸點(diǎn)的檢查結(jié)果看，失效區(qū)域集中在角落區(qū)域的孤立凸點(diǎn)上，相較于高密度的凸點(diǎn)區(qū)域，低密度的凸點(diǎn)區(qū)域會承受更大的力，這個區(qū)域也就更容易發(fā)生損壞;也就是說失效區(qū)域與凸點(diǎn)的密度相關(guān)，區(qū)域凸點(diǎn)密度越低，在基板變形時該區(qū)域承受的力越大，致使在測試過程中鈍化層會發(fā)生破裂和變形，導(dǎo)致測試失敗。由于28nm產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)要求必須在左上和右下角區(qū)域設(shè)置孤立凸點(diǎn)區(qū)域，這就導(dǎo)致無法通過增加凸點(diǎn)密度來解決此問題。
[0005]鑒于此，有必要設(shè)計(jì)一種新的凸點(diǎn)結(jié)構(gòu)用以解決上述技術(shù)問題。【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本實(shí)用新型的目的在于提供一種集成封裝的芯片測試結(jié)構(gòu)，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中由于塑料基板和Si芯片的熱膨脹系數(shù)不匹配，在測試過程中塑料基板發(fā)生更大的形變，導(dǎo)致芯片損壞的問題。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本實(shí)用新型提供一種集成封裝的芯片測試結(jié)構(gòu)，所述芯片測試結(jié)構(gòu)包括芯片、與所述芯片連接的凸點(diǎn)結(jié)構(gòu)、與所述凸點(diǎn)結(jié)構(gòu)連接的基板、以及位于所述基板上用于連接PCB板的錫球，其中，所述凸點(diǎn)結(jié)構(gòu)還包括凸點(diǎn)、位于所述凸點(diǎn)外圍的三角金屬底座以及分別從三角金屬底座延伸并與所述凸點(diǎn)連接的連接結(jié)構(gòu)，所述三角金屬底座的軸線方向與凸點(diǎn)所受合成應(yīng)力的方向一致。
[0008]優(yōu)選地，所述凸點(diǎn)為孤立凸點(diǎn)。
[0009]優(yōu)選地，所述三角金屬底座為等邊三角金屬底座。
[0010]優(yōu)選地，所述合成應(yīng)力為凸點(diǎn)所受拉力和壓力的合力。
[0011]優(yōu)選地，所述連接結(jié)構(gòu)是從三角金屬底座的三個角分別延伸并與所述凸點(diǎn)連接的面結(jié)構(gòu)。
[0012]優(yōu)選地，所述連接結(jié)構(gòu)是從三角金屬底座的三個邊分別延伸并與所述凸點(diǎn)連接的面結(jié)構(gòu)。
[0013]優(yōu)選地，所述連接結(jié)構(gòu)是從三角金屬底座的三個角分別延伸并與所述凸點(diǎn)連接的線結(jié)構(gòu)。
[0014]優(yōu)選地，所述三角金屬底座為三角銅底座。
[0015]優(yōu)選地，所述連接結(jié)構(gòu)為銅連接結(jié)構(gòu)。
[0016]如上所述，本實(shí)用新型的一種集成封裝的芯片測試結(jié)構(gòu)，具有以下有益效果:所述芯片測試結(jié)構(gòu)通過在凸點(diǎn)外圍設(shè)置三角金屬底座，并通過設(shè)置連接結(jié)構(gòu)將所述凸點(diǎn)和三角金屬底座連接，實(shí)現(xiàn)將所述凸點(diǎn)承受的部分力轉(zhuǎn)移到三角金屬底座，并通過三角金屬底座將所述力釋放掉，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中由于塑料基板和Si芯片的熱膨脹系數(shù)不匹配，在測試過程中塑料基板發(fā)生更大的形變，使得凸點(diǎn)承受更大的力，最終導(dǎo)致芯片因受力損壞的問題。【附圖說明】
[0017]圖1顯示為現(xiàn)有技術(shù)中芯片封裝結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖2顯示為現(xiàn)有技術(shù)中發(fā)生形變后的芯片封裝結(jié)構(gòu)示意圖。[〇〇19]圖3顯示為凸點(diǎn)受力示意圖。[0〇2〇]圖4顯示為凸點(diǎn)所受合成應(yīng)力的方向示意圖。[0021 ]圖5顯示為本實(shí)用新型實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖。[〇〇22]圖6顯示為本實(shí)用新型實(shí)施例一的凸點(diǎn)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖7?圖11為本實(shí)用新型實(shí)施例一測試結(jié)構(gòu)的制作步驟。[〇〇24]圖12顯示為本實(shí)用新型實(shí)施例一的凸點(diǎn)結(jié)構(gòu)HH’方向的截面圖。[〇〇25]圖13顯示為本實(shí)用新型實(shí)施例二的凸點(diǎn)結(jié)構(gòu)示意圖。[〇〇26]圖14顯示為本實(shí)用新型實(shí)施例三的凸點(diǎn)結(jié)構(gòu)示意圖。[〇〇27]元件標(biāo)號說明
[0028]1芯片[〇〇29]2凸點(diǎn)結(jié)構(gòu)[〇〇3〇]21凸點(diǎn)[〇〇31]22三角金屬底座[〇〇32]23連接結(jié)構(gòu)
[0033]3基板
[0034]4錫球[〇〇35]5鋁焊盤
[0036]6鈍化層[〇〇37]7聚酰亞胺[〇〇38]8光刻膠
[0039]9焊料
[0040]1〇焊點(diǎn)[0041 ]11非導(dǎo)電材料【具體實(shí)施方式】[〇〇42]以下通過特定的具體實(shí)例說明本實(shí)用新型的實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本實(shí)用新型的其他優(yōu)點(diǎn)與功效。本實(shí)用新型還可以通過另外不同的【具體實(shí)施方式】加以實(shí)施或應(yīng)用，本說明書中的各項(xiàng)細(xì)節(jié)也可以基于不同觀點(diǎn)與應(yīng)用，在沒有背離本實(shí)用新型的精神下進(jìn)行各種修飾或改變。[〇〇43]請參閱圖4和圖14。須知，本說明書所附圖式所繪示的結(jié)構(gòu)、比例、大小等，均僅用以配合說明書所揭示的內(nèi)容，以供熟悉此技術(shù)的人士了解與閱讀，并非用以限定本實(shí)用新型可實(shí)施的限定條件，故不具技術(shù)上的實(shí)質(zhì)意義，任何結(jié)構(gòu)的修飾、比例關(guān)系的改變或大小的調(diào)整，在不影響本實(shí)用新型所能產(chǎn)生的功效及所能達(dá)成的目的下，均應(yīng)仍落在本實(shí)用新型所揭示的技術(shù)內(nèi)容得能涵蓋的范圍內(nèi)。同時，本說明書中所引用的如“上”、“下”、“左”、 “右”、“中間”及“一”等的用語，亦僅為便于敘述的明了，而非用以限定本實(shí)用新型可實(shí)施的范圍，其相對關(guān)系的改變或調(diào)整，在無實(shí)質(zhì)變更技術(shù)內(nèi)容下，當(dāng)亦視為本實(shí)用新型可實(shí)施的范疇。
[0044] 實(shí)施例一[〇〇45]請參閱圖4至圖6,圖4為凸點(diǎn)所受合成應(yīng)力的方向示意圖，其中AA’、BB’、CC’、DD’、 EE ’、FF’、GG’為凸點(diǎn)21所受合成應(yīng)力的方向，圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖，圖6 為本實(shí)用新型實(shí)施例一的凸點(diǎn)結(jié)構(gòu)示意圖。如圖4至圖6所示，所述芯片測試結(jié)構(gòu)包括芯片 1、與所述芯片1連接的凸點(diǎn)結(jié)構(gòu)2、與所述凸點(diǎn)結(jié)構(gòu)2連接的基板3、以及位于所述基板3上用于連接PCB板的錫球4，其中，所述凸點(diǎn)結(jié)構(gòu)2還包括凸點(diǎn)21、位于所述凸點(diǎn)21外圍的三角金屬底座22以及分別從三角金屬底座22延伸并與所述凸點(diǎn)21連接的連接結(jié)構(gòu)23,所述三角金屬底座22的軸線方向與凸點(diǎn)21所受合成應(yīng)力的方向一致。[〇〇46]需要說明的是，所述三角金屬底座22的軸線為三角金屬底座22的中線。[〇〇47]具體的，所述凸點(diǎn)21為孤立凸點(diǎn)。[〇〇48]需要說明的是，由于孤立凸點(diǎn)相較于其他凸點(diǎn)有比較大的空置區(qū)域，此空置區(qū)域?yàn)閷?shí)現(xiàn)所述凸點(diǎn)結(jié)構(gòu)提供了空間。[〇〇49]具體的，所述合成應(yīng)力為凸點(diǎn)21所受拉力和壓力的合力。
[0050]需要說明的是，由于基板3發(fā)生形變，凸點(diǎn)21會承受來自X軸和Y軸兩個方向的力， 即由基板3形變引起的X軸方向的壓力和Y軸方向的拉力；設(shè)計(jì)所述三角金屬底座22的軸線方向與凸點(diǎn)21所受合成應(yīng)力的方向一致，保證了當(dāng)所述凸點(diǎn)21受到來自基板的壓力和拉力時，所述三角金屬底座22能夠承受更大的力。[〇〇511具體的，所述三角金屬底座22為三角銅底座，所述連接結(jié)構(gòu)23為銅連接結(jié)構(gòu)。[〇〇52]具體的，所述連接結(jié)構(gòu)23是從三角金屬底座22的三個角分別延伸并與所述凸點(diǎn)21 連接的面結(jié)構(gòu)。[〇〇53]需要說明的是，所述連接結(jié)構(gòu)23用于將所述凸點(diǎn)21所受的合成應(yīng)力轉(zhuǎn)移給所述三角金屬底座22，最終通過所述三角金屬底座22將凸點(diǎn)21所受的合成應(yīng)力釋放掉;在本實(shí)施例中，所述連接結(jié)構(gòu)23與所述三角金屬底座22為一體結(jié)構(gòu)，所述三角金屬底座22為等邊三角金屬底座;采用等邊三角金屬底座，保證了三條連接結(jié)構(gòu)23的長度相同，使得所述三角金屬底座22均勻受力。[〇〇54]在本實(shí)施例中，所述三角金屬底座22、連接結(jié)構(gòu)23與所述凸點(diǎn)21形成了一種新的凸點(diǎn)結(jié)構(gòu)，在受力面積不變的情況下，通過增加凸點(diǎn)結(jié)構(gòu)的接觸地區(qū)域，從而增加所述凸點(diǎn)結(jié)構(gòu)對力的承受能力，以及加快了所述凸點(diǎn)結(jié)構(gòu)對力的釋放速度，進(jìn)而避免芯片集成封裝測試中芯片因受力損壞的問題。
[0055]下面請對本實(shí)用新型所述一種集成封裝的芯片測試結(jié)構(gòu)的制作步驟參照圖7至圖 14進(jìn)行說明。如圖7至圖12所示:[〇〇56]步驟1:提供一芯片1，在所述芯片1的一側(cè)通過濺射、蒸發(fā)等物理氣相沉積方法形成一鋁層，對所述鋁層進(jìn)行刻蝕，形成鋁焊盤5。[〇〇57]步驟2:在芯片1上采用化學(xué)氣相沉積形成鈍化層6,所述鈍化層6覆蓋部分鋁焊盤 5；[〇〇58] 步驟3:在所述鈍化層6上涂覆一層聚酰亞胺(PI) 7，而后涂覆光刻膠8，并通過光亥IJ、刻蝕形成凸點(diǎn)結(jié)構(gòu)2的圖案，聚酰亞胺7以及光刻膠8決定電鍍凸點(diǎn)結(jié)構(gòu)2的形狀和高度。
[0059]步驟4:采用電鍍銅(ECP)技術(shù)將焊料9電鍍到所述光刻膠8的開口中，對所述焊料9 進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨(CMP)，形成凸點(diǎn)結(jié)構(gòu)2,最后去除光刻膠8。
[0060]步驟5:在基板3上采用電鍍技術(shù)形成與凸點(diǎn)結(jié)構(gòu)2相對應(yīng)的焊點(diǎn)10,并在所述凸點(diǎn)結(jié)構(gòu)2和基板3上涂覆焊劑，將所述步驟4中的芯片1與所述帶有焊點(diǎn)10的基板3粘合，然后使用非導(dǎo)電材料11填充芯片底部空隙，最后在所述基板3上形成錫球4。[〇〇61]需要說明的是，在步驟4中所述焊料9為Cu，在本實(shí)施例中，所述凸點(diǎn)2為銅柱，所述三角金屬底座22以及連接結(jié)構(gòu)23都為銅結(jié)構(gòu)。所述凸點(diǎn)結(jié)構(gòu)2包括凸點(diǎn)21、三角金屬底座22 以及連接結(jié)構(gòu)23,其中，所述連接結(jié)構(gòu)23的高度與所述凸點(diǎn)21的高度相同。本實(shí)用新型所述的測試結(jié)構(gòu)的制作方法不只限于上述方法，同時也包括可制作本實(shí)用新型中所述測試結(jié)構(gòu)的其它方法。[〇〇62] 實(shí)施例二
[0063]請參閱圖13，在本實(shí)施例二所述的測試結(jié)構(gòu)中，包括芯片1、與所述芯片1連接的凸點(diǎn)結(jié)構(gòu)2、與所述凸點(diǎn)結(jié)構(gòu)2連接的基板3、以及位于所述基板3上用于連接PCB板的錫球4,其中，所述凸點(diǎn)結(jié)構(gòu)2還包括凸點(diǎn)21、位于所述凸點(diǎn)21外圍的三角金屬底座22以及分別從三角金屬底座22延伸并與所述凸點(diǎn)21連接的連接結(jié)構(gòu)23,所述三角金屬底座22的軸線方向與凸點(diǎn)21所受合成應(yīng)力的方向一致。其中，所述連接結(jié)構(gòu)23是從三角金屬底座22的三個邊分別延伸并與所述凸點(diǎn)21連接的面結(jié)構(gòu)。本實(shí)施例中所述的連接結(jié)構(gòu)23通過增加與所述三角金屬底座22的接觸區(qū)域，加快所述凸點(diǎn)結(jié)構(gòu)對力的釋放速度，從而避免芯片集成封裝測試中芯片因受力損壞的問題。
[0064]實(shí)施例三[〇〇65]請參閱圖14,在本實(shí)施例三所述的測試結(jié)構(gòu)中，包括芯片1、與所述芯片1連接的凸點(diǎn)結(jié)構(gòu)2、與所述凸點(diǎn)結(jié)構(gòu)2連接的基板3、以及位于所述基板3上用于連接PCB板的錫球4,其中，所述凸點(diǎn)結(jié)構(gòu)2還包括凸點(diǎn)21、位于所述凸點(diǎn)21外圍的三角金屬底座22以及分別從三角金屬底座22延伸并與所述凸點(diǎn)21連接的連接結(jié)構(gòu)23,所述三角金屬底座22的軸線方向與凸點(diǎn)21所受合成應(yīng)力的方向一致。其中，所述連接結(jié)構(gòu)23是從三角金屬底座22的三個角分別延伸并與所述凸點(diǎn)21連接的線結(jié)構(gòu)。本實(shí)施例中所述的連接結(jié)構(gòu)23通過增加所述凸點(diǎn)結(jié)構(gòu)的接觸地區(qū)域，實(shí)現(xiàn)增加所述凸點(diǎn)結(jié)構(gòu)對力的承受能力，以及加快所述凸點(diǎn)結(jié)構(gòu)對力的釋放速度，從而避免芯片集成封裝測試中芯片因受力損壞的問題。
[0066]綜上所述，本實(shí)用新型提供一種消除芯片集成封裝測試問題的凸點(diǎn)結(jié)構(gòu)，所述凸點(diǎn)結(jié)構(gòu)通過在所述凸點(diǎn)的外圍設(shè)置所述三角金屬底座以及所述連接結(jié)構(gòu)，使得所述凸點(diǎn)結(jié)構(gòu)在受力區(qū)域不變的情況下，增加所述凸點(diǎn)結(jié)構(gòu)的接觸地區(qū)域，從而使凸點(diǎn)結(jié)構(gòu)能夠承受更大的合成應(yīng)力以及加快凸點(diǎn)結(jié)構(gòu)對所受合成應(yīng)力的釋放，實(shí)現(xiàn)解決現(xiàn)有技術(shù)中由于塑料基板和Si芯片的熱膨脹系數(shù)不匹配，在測試過程中塑料基板發(fā)生更大的形變，使得凸點(diǎn)承受更大的力，最終導(dǎo)致芯片因受力損壞的問題。
[0067]上述實(shí)施例僅例示性說明本實(shí)用新型的原理及其功效，而非用于限制本實(shí)用新型。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本實(shí)用新型的精神及范疇下，對上述實(shí)施例進(jìn)行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者在未脫離本實(shí)用新型所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本實(shí)用新型的權(quán)利要求所涵蓋。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種集成封裝的芯片測試結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述芯片測試結(jié)構(gòu)包括芯片、與所述芯 片連接的凸點(diǎn)結(jié)構(gòu)、與所述凸點(diǎn)結(jié)構(gòu)連接的基板、以及位于所述基板上用于連接PCB板的錫 球，其中，所述凸點(diǎn)結(jié)構(gòu)還包括凸點(diǎn)、位于所述凸點(diǎn)外圍的三角金屬底座以及分別從三角金 屬底座延伸并與所述凸點(diǎn)連接的連接結(jié)構(gòu)，所述三角金屬底座的軸線方向與凸點(diǎn)所受合成 應(yīng)力的方向一致。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成封裝的芯片測試結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述凸點(diǎn)為孤立凸點(diǎn)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成封裝的芯片測試結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述三角金屬底座為 等邊三角金屬底座。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成封裝的芯片測試結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述合成應(yīng)力為凸點(diǎn) 所受拉力和壓力的合力。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成封裝的芯片測試結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述連接結(jié)構(gòu)是從三 角金屬底座的三個角分別延伸并與所述凸點(diǎn)連接的面結(jié)構(gòu)。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成封裝的芯片測試結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述連接結(jié)構(gòu)是從三 角金屬底座的三個邊分別延伸并與所述凸點(diǎn)連接的面結(jié)構(gòu)。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成封裝的芯片測試結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述連接結(jié)構(gòu)是從三 角金屬底座的三個角分別延伸并與所述凸點(diǎn)連接的線結(jié)構(gòu)。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成封裝的芯片測試結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述三角金屬底座為 三角銅底座。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成封裝的芯片測試結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述連接結(jié)構(gòu)為銅連接結(jié)構(gòu)。
【文檔編號】H01L21/66GK205582891SQ201620367664
【公開日】2016年9月14日
【申請日】2016年4月27日
【發(fā)明人】殷原梓
【申請人】中芯國際集成電路制造(北京)有限公司, 中芯國際集成電路制造(上海)有限公司