一种晶圆级封装结构的制作方法

1.本发明涉及晶圆级封装技术领域，尤其涉及一种晶圆级封装结构。


背景技术：

2.在移动通讯领域中，声表面波滤波器(surface acoustic wave filter，saw)常基于晶圆级封装(wafer level package，wlp)技术进行生产。晶圆级封装一般定义为直接在晶圆上进行大多数或是全部的封装测试程序，之后再进行切割制成单颗组件。晶圆级封装具有较小封装尺寸与较佳电性表现的优势，目前多用于低脚数消费性集成电路(integrated circuit，ic)的封装应用。随着saw的性能和品质要求越来越高，对晶圆级封装结构的要求也日趋严格。
3.现有的wlp技术中，焊球一般采用材质为锡的焊球，而wlp的焊盘材料为铝，在采用材质为锡的焊球与铝质焊盘进行焊接连接后，焊接连接处的金属化合物在后面的制程中容易出现生长，进而导致裂缝产生，使产品的可靠性变差；且金属化合物的厚度增加后，锡球与铝质焊盘之间的导电性降低，影响整个封装结构的性能。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种晶圆级封装结构，以解决现有技术中锡球与铝质焊盘进行焊接连接后，容易出现化合物生长，进而导致裂缝产生，使产品的可靠性变差以及导电性降低的问题。
5.为达上述目的，本发明采用以下技术方案：
6.本发明提供一种晶圆级封装结构，该晶圆级封装结构包括：
7.基片，所述基片的上表面设有焊盘及功能件；
8.第一有机膜层，所述第一有机膜层设于所述基片上；所述第一有机膜层具有第一通槽，所述焊盘及所述功能件位于所述第一通槽内；
9.第二有机膜层，所述第二有机膜层设于所述第一有机膜层上；所述第二有机膜层具有第二通槽，所述第二通槽与容纳所述焊盘的所述第一通槽相连通，以使所述焊盘能够裸露在外界；
10.填充物，所述填充物用于填充所述焊盘、所述第一通槽及所述第二通槽形成的凹槽，并与所述焊盘接触导电连接；
11.第一金属种子层，所述第一金属种子层设于所述填充物的上表面；所述第一金属种子层与所述填充物接触导电连接；
12.焊球，所述焊球设于所述第一金属种子层上，并与与所述第一金属种子层接触导电连接；所述第一金属种子层用于阻隔所述填充物与所述焊球之间的化学反应。
13.进一步地，所述填充物的材质为铜，所述第一金属种子层为镍层或钯层或金层。
14.进一步地，所述晶圆级封装结构还包括第二金属种子层，所述第二金属种子层覆盖所述凹槽的槽壁上。
15.进一步地，所述第二金属种子层为钛层或铬层或铜层。
16.进一步地，所述焊盘包括i/o焊盘及接地焊盘；所述接地焊盘部分延伸至所述第一有机膜层和所述第二有机膜层外；所述晶圆级封装结构还包括第三金属种子层，所述第三金属种子层覆盖于所述第二有机膜层的表面，并至少与所述接地焊盘位于所述第一有机膜层和所述第二有机膜层外的部分接触导电连接。
17.进一步地，所述第三金属种子层还覆盖于所述焊盘、所述第一通槽及所述第二通槽形成的凹槽的槽壁上；所述第二有机膜层表面覆盖的所述第三金属种子层与所述i/o焊盘上方所述凹槽表面覆盖的所述第三金属种子层隔离设置。
18.进一步地，所述第三金属种子层上设有第三有机膜层，所述第三有机膜层具有第三通槽，所述第三通槽与所述第二通槽相连通，且所述第三通槽内也填充有所述填充物。
19.进一步地，所述第一有机膜层、所述第二有机膜层以及所述第三有机膜层均为可光敏有机膜。
20.进一步地，所述第三金属种子层为钛层或铬层或铜层。
21.进一步地，所述焊球为锡球。
22.本发明的有益效果为：
23.该晶圆级封装结构首先通过在焊盘与焊球之间设置填充物以及第一金属种子层，能够避免焊盘与焊球的直接接触，进而可以避免焊盘与焊球直接接触后产生化学反应，生成金属化合物层，也就不存在金属化合物生长的问题；其次，焊球与填充物之间还通过第一金属种子层隔离，使得焊球不会与填充物之间产生金属化合物层，或者即使产生金属化合物层，其所生成的金属化合物层不会在后续的制程中生长，从而能够防止裂缝的产生，以及避免裂缝产生后引起的使产品可靠性变差的问题；再者，焊球与第一金属种子层、第一金属种子层与填充物以及填充物与焊盘均能够接触导电连接，且导电性能良好，进而能够保障整个封装结构的性能。
24.同时，为了保证连接的可靠性，焊球尺寸不能过小，且现有技术中可量产的焊球直径均较大，若仍采用焊球与焊盘直接连接，这就对开槽尺寸提出了限制，若开槽过小，所使用的焊球尺寸也小，达不到量产标准；而将焊球设置在第一金属种子层上，并通过填充物进行隔离后，开槽尺寸不受焊球直径的限制，在确保可靠连接的情况下，使产品能够使用量产的焊球，从而提高产品的经济效益。
附图说明
25.图1为本发明实施例一提供的晶圆级封装结构的剖视图；
26.图2为本发明实施例二提供的晶圆级封装结构的剖视图；
27.图3为本发明实施例一或实施例二中覆盖第一有机膜层后的俯视图；
28.图4为本发明实施例三提供的晶圆级封装结构的剖视图；
29.图5为图4中a处的局部放大图；
30.图6为本发明实施例三中覆盖第二有机膜层后的俯视图。
31.图中：
32.1、基片；11、焊盘；111、i/o焊盘；112、接地焊盘；12、功能件；2、第一有机膜层；3、第二有机膜层；4、填充物；5、第一金属种子层；6、焊球；7、第二金属种子层；8、第三金属种子
层；9、第三有机膜层。
具体实施方式
33.下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
34.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置，而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
35.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
36.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
37.实施例一
38.本实施例提供的一种晶圆级封装结构能够应用于声表面波滤波器的生产。
39.如图1所示，该晶圆级封装结构包括基片1、第一有机膜层2、第二有机膜层3。基片1为最低层，从而作为承载基层使用，基片1的上表面设有焊盘11及功能件12，焊盘11及功能件12作为该晶圆级封装结构产生功能的基本构件。如图1、3所示，第一有机膜层2设于基片1上，进而第一有机膜层2能够覆盖基片1；第一有机膜层2具有第一通槽，第一通槽作为容纳空间，能够使焊盘11及功能件12位于第一通槽内。第二有机膜层3设于第一有机膜层2上，以使第二有机膜层3覆盖第一有机膜层2，其中，第二有机膜层3具有第二通槽，第二通槽与容纳焊盘11的第一通槽相连通，以使焊盘11能够裸露在外界，进而方便焊盘11与外部件建立连接。
40.晶圆级封装结构还包括填充物4、第一金属种子层5和焊球6。具体地，填充物4用于填充焊盘11、第一通槽及第二通槽形成的凹槽，且填充物4与焊盘11接触导电连接；第一金属种子层5设于填充物4的上表面并能够与填充物4接触导电连接；其中，在第一金属种子层5上设有焊球6，焊球6与第一金属种子层5也接触导电连接；进一步地，第一金属种子层5用于阻隔填充物4与焊球6之间产生化学反应。该晶圆级封装结构通过在焊盘11与焊球6之间设置填充物4以及第一金属种子层5，能够避免焊盘11与焊球6的直接接触，进而可以避免焊
盘11与焊球6直接接触后产生化学反应，生成金属化合物层，也就不存在金属化合物生长的问题；其次，焊球6与填充物4之间还通过第一金属种子层5隔离，使得焊球6不会与填充物4之间产生金属化合物层，或者即使产生金属化合物层，其所生成的金属化合物层不会在后续的制程中生长，从而能够防止裂缝的产生，以及避免裂缝产生后引起的使产品可靠性变差的问题；再者，焊球6与第一金属种子层5、第一金属种子层5与填充物4以及填充物4与焊盘11均能够接触导电连接，且导电性能良好，进而能够保障整个封装结构的性能。
41.同时，为了保证连接的可靠性，焊球6尺寸不能过小，且现有技术中可量产的焊球6直径均较大，若仍采用焊球6与焊盘11直接连接，这就对开槽尺寸提出了限制，若开槽过小，所使用的焊球6尺寸也小，达不到量产标准；而将焊球6设置在第一金属种子层5上，并通过填充物4进行隔离后，开槽尺寸不受焊球6直径的限制，在确保可靠连接的情况下，使产品能够使用量产的焊球6，从而提高产品的经济效益。
42.可选地，基片1为lt/ln材质的压电单晶晶片，功能件12为叉指换能器，从而通过lt/ln材质的压电单晶晶片与叉指换能器实现声—电换能。焊球6的材质为锡质，锡质的焊球6较其它材质的焊球6成本较低，进而方便产品进行量产。第一有机膜层2和第二有机膜层3均为可光敏有机膜，从而方便通过曝光显影的方式制作第一有机膜层2及第二有机膜层3。
43.进一步可选地，填充物4的材质为铜，铜质填充物4具有良好的导电性，从而能够与第一金属种子层5以及焊盘11进行接触导电连接；第一金属种子层5为镍层或钯层或金层，镍质或钯质或金质的第一金属种子层5均具有良好的导电性，可以使产品性能直接提升il～0.2db左右；同时镍层与填充物4及焊球6接触会产生化学作用，但生成的金属化合物层不会在后续的制程中生长；钯层或金层则直接不会与接触的填充物4以及焊球6产生化学作用，进而避免了裂缝的生成。当然，第一金属种子层5的材质不仅限于镍质或钯质或金质，还能够是其它材质，本实施例不作具体限定。
44.本实施例还提供一种制作该晶圆级封装结构的方法：
45.s1、将焊盘11及功能件12制造在基片1表面；
46.s2、使用压膜机将第一有机膜层2压在基片1上，通过曝光显影的方式去除焊盘11及功能件12正上方的第一有机膜层2，留下的第一有机膜层2作为墙壁支撑，再经过烘烤后固化第一有机膜层2；其中，第一有机膜层2为光敏有机膜，且可以使用聚酰亚胺薄膜(polyimidefilm，简称pi)代替光敏有机膜，pi的加工方式与普通光阻的加工方式相同；
47.s3、使用压膜机将第二有机膜层3压在第一有机膜层2上，第一有机膜层2去除的地方(焊盘11及功能件12的正上方)会形成第一通槽，通过曝光显影的方式去除焊盘11正上方的第二有机膜层3，使焊盘11的上方形成凹槽，并使焊盘11裸露到外界，再经过烘烤后固化第二有机膜层3。其中，第二有机膜层3为光敏有机膜；
48.s4、在第二有机膜层3上用光敏有机膜做出图形，露出需要电镀的焊盘11区域，做电镀填充物4填充焊盘11上方形成的凹槽；
49.s5、电镀或溅射第一金属种子层5；
50.s6、去除光敏有机膜及光敏有机膜上的第一金属种子层5，在剩余的第一金属种子层5上放置焊球6。
51.实施例二
52.本实施例还提供一种晶圆级封装结构，该晶圆级封装结构也能够应用于声表面波
滤波器的生产。
53.本实施例所提供的晶圆级封装结构与实施例一中的晶圆级封装结构基本相同，不同之处在于，本实施例中的晶圆级封装结构还包括第二金属种子层7。如图2所示，第二金属种子层7设于凹槽的槽壁上，从而通过第二金属种子层7覆盖焊盘11、第一通槽及第二通槽形成的凹槽的表面，能够方便后续填充填充物4。可选地，第二金属种子层7为钛层或铬层或铜层，从而钛质或铬质或铜质的第二金属种子层7具有良好的导电性，能够使第二金属种子层7与填充物4及焊盘11接触导电连接，进而保障产品的通电性能。
54.本实施例还提供一种制作该晶圆级封装结构的方法：
55.a1、将焊盘11及功能件12制造在基片1表面；
56.a2、使用压膜机将第一有机膜层2压在基片1上，通过曝光显影的方式去除焊盘11及功能件12正上方的第一有机膜层2，留下的第一有机膜层2作为墙壁支撑，再经过烘烤后固化第一有机膜层2；其中，第一有机膜层2为光敏有机膜，且可以使用pi代替光敏有机膜，pi的加工方式与普通光阻的加工方式相同；
57.a3、使用压膜机将第二有机膜层3压在第一有机膜层2上，第一有机膜层2去除的地方(焊盘11及功能件12的正上方)会形成第一通槽，通过曝光显影的方式去除焊盘11正上方的第二有机膜层3，使焊盘11的上方形成凹槽，并使焊盘11裸露到外界，再经过烘烤后固化第二有机膜层3。其中，第二有机膜层3为光敏有机膜；
58.a4、在焊盘11上方的凹槽内溅射第二金属种子层7；
59.a5、在第二有机膜层3上用光敏有机膜做出图形，露出需要电镀的焊盘11区域，做电镀填充物4填充焊盘11上方第二金属种子层7形成的凹槽；
60.a6、电镀或溅射第一金属种子层5；
61.a7、去除光敏有机膜及光敏有机膜上的第一金属种子层5，在剩余的第一金属种子层5上放置焊球6。
62.实施例三
63.本实施例还提供一种晶圆级封装结构，该晶圆级封装结构也能够应用于声表面波滤波器的生产。声表面波滤波器的工作过程中可能会存在静电释放现象，而大量的静电释放会造成对声表面波滤波器自身的损坏，因此，晶圆级封装结构需要提升产品的抗干扰性能，并提升防静电释放的能力。
64.本实施例所提供的晶圆级封装结构与实施例一中的晶圆级封装结构基本相同，不同之处在于，本实施例中的晶圆级封装结构还包括第三金属种子层8，如图4所示，第三金属种子层8覆盖于第二有机膜层3的表面。其中，焊盘11包括i/o焊盘111及接地焊盘112，如图4～6所示，接地焊盘112部分延伸至第一有机膜层2和第二有机膜层3外，使第三金属种子层8覆盖于第二有机膜层3的表面时，能够至少与接地焊盘112位于第一有机膜层2和第二有机膜层3外的部分接触导电连接，从而产生电磁屏蔽效果，提升产品抗干扰性能，并提高用于防止静电释放的能力，进而保护产品不受损害。可选地，第三金属种子层8还覆盖于焊盘11、第一通槽及第二通槽形成的凹槽的槽壁上，第二有机膜层3表面覆盖的第三金属种子层8与i/o焊盘111上方凹槽表面覆盖的第三金属种子层8隔离设置，避免第三金属种子层8与i/o焊盘导电连接，以保障电磁屏蔽效果和防静电释放能力的的正常生成。
65.进一步地，第三金属种子层8上设有第三有机膜层9，第三有机膜层9能够保护第三
金属种子层8，并用于产品提高厚度、防水和增强抗压，其中，第三有机膜层9具有第三通槽，第三通槽与第二通槽相连通，以使第三通槽内也能够填充有填充物4，进而保证后续第一金属种子层5设于填充物4的上表面后，放置焊球6时能够使所需焊球6的直径要求范围变大，保障产品能够量产。可选地，第三有机膜层9也为可光敏有机膜，从而方便通过曝光显影的方式制作第三有机膜层9；第三金属种子层8为钛层或铬层或铜层，从而钛质或铬质或铜质的第三金属种子层8具有良好的导电性，能够使第三金属种子层8与填充物4及焊盘11接触导电连接，保障产品的通电性能和产品的电磁屏蔽效果。
66.当然，本方案也可在实施例二的结构上进一步改进，本实施例不作具体限定。
67.本实施例还提供一种制作该晶圆级封装结构的方法：
68.b1、将焊盘11及功能件12制造在基片1表面；
69.b2、使用压膜机将第一有机膜层2压在基片1上，通过曝光显影的方式去除焊盘11及功能件12正上方的第一有机膜层2，留下的第一有机膜层2作为墙壁支撑，再经过烘烤后固化第一有机膜层2；其中，第一有机膜层2为光敏有机膜，且可以使用pi代替光敏有机膜，pi的加工方式与普通光阻的加工方式相同；
70.b3、使用压膜机将第二有机膜层3压在第一有机膜层2上，第一有机膜层2去除的地方(焊盘11及功能件12的正上方)会形成第一通槽，通过曝光显影的方式去除焊盘11正上方的第二有机膜层3，使焊盘11的上方形成凹槽，并使焊盘11裸露到外界，再经过烘烤后固化第二有机膜层3。其中，第二有机膜层3为光敏有机膜；
71.b4、在第二有机膜层3上用光敏有机膜做出只覆盖i/o焊盘111上方凹槽边缘的图形；
72.b5、在第二有机膜层3表面、焊盘11上方的凹槽内以及接地焊盘112部分延伸至第一有机膜层2和第二有机膜层3外的区域，溅射第三金属种子层8，通过曝光显影的方式去除只覆盖i/o焊盘111上方凹槽边缘的光敏有机膜；
73.b6、使用压膜机将第三有机膜层9压在第三金属种子层8以及i/o焊盘上方凹槽边缘裸露的第二有机膜层3上，通过曝光显影的方式去除焊盘11正上方的第三有机膜层9，使焊盘11上方第三金属种子层8形成的凹槽裸露到外界，再经过烘烤后固化第三有机膜层9。其中，第三有机膜层9为光敏有机膜；
74.b7、在第三有机膜层9上用光敏有机膜做出图形，露出需要电镀的焊盘11区域，做电镀填充物4填充i/o焊盘111及接地焊盘112上方形成的凹槽；
75.b8、电镀或溅射第一金属种子层5；
76.b9、去除光敏有机膜及光敏有机膜上的第一金属种子层5，在剩余的第一金属种子层5上放置焊球6。
77.显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。