阅读说明：本技术 一种晶圆级重新布线层结构及其制作方法 (Wafer-level rewiring layer structure and manufacturing method thereof ) 是由 陈辉 柳永胜 胡峰 白强 唐瑜 吴文英 于洁 于 2020-05-29 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种晶圆级重新布线层结构及其制作方法,包括晶圆,晶圆表面设有若干导电焊盘；晶圆钝化层,形成于晶圆表面；若干第一开孔,形成于晶圆钝化层中,根据导电焊盘电路设计,并暴露出导电焊盘；第一有机化合物绝缘层,形成于晶圆钝化层表面,并覆盖第一开孔的侧壁；若干第二开孔,形成于第一有机化合物绝缘层中,并暴露出所述导电焊盘；重新布线层,形成于第一有机化合物绝缘层表面,并覆盖第二开孔的侧壁与底部,与导电焊盘之间形成物理结构和电性连接；网眼,形成于重新布线层中预设位置。本发明通过在重新布线层开设网眼,让重新布线层和上、下绝缘层能相互嵌合,从而增强重新布线层和绝缘层的结合力,从而从根本上解决分层的问题。(The invention discloses a wafer-level rewiring layer structure and a manufacturing method thereof, wherein the wafer-level rewiring layer structure comprises a wafer, wherein the surface of the wafer is provided with a plurality of conductive bonding pads; the wafer passivation layer is formed on the surface of the wafer; the first openings are formed in the wafer passivation layer, and expose the conductive bonding pads according to the conductive bonding pad circuit design; the first organic compound insulating layer is formed on the surface of the wafer passivation layer and covers the side wall of the first opening; a plurality of second openings formed in the first organic compound insulating layer and exposing the conductive pads; the rewiring layer is formed on the surface of the first organic compound insulating layer, covers the side wall and the bottom of the second opening and is electrically connected with the conductive bonding pad in a physical structure; and a mesh formed at a predetermined position in the rewiring layer. The invention can make the rewiring layer and the upper and lower insulating layers embedded with each other by forming the meshes on the rewiring layer, thereby enhancing the binding force of the rewiring layer and the insulating layer and fundamentally solving the problem of layering.)

一种晶圆级重新布线层结构及其制作方法

技术领域

本发明涉及一种晶圆级重新布线层结构及其制作方法，属于晶圆制造技术领域。

背景技术

重新布线(RDL)是将原来晶圆设计的IC线路接点位置(I/O pad)，通过晶圆级金属布线制程或凸块制程改变其接点位置，使IC能适用于不同的封装形式。晶圆级金属布线制程是在IC上涂布一层绝缘保护层，再以曝光显影的方式定义新的导线图案，然后利用电镀技术制作新的金属线路，以连接原来铝焊盘和新的凸块或焊盘，达到线路重新分布的目的。重新布线的金属线路以溅射铜材料为主，根据需要也可在铜线路上镀镍金或镍钯金。厚铜结构由于具有低电阻、高散热和低成本的优点，成为大电流以及大功率器件的最佳选择。

目前，在需要做RDL(重新布线的缩称，下同)的芯片产品中，为了满足产品电性能的要求，很多产品在RDL设计的时候，需要铺设大面积的铜，与此同时却带来了铜层和绝缘保护层(如PI层)结合的问题，当铜层达到一定的面积的时候，铜层和PI层就会发生结合不好而分层。而RDL的分层会直接影响到芯片的可靠性，分层会导致产品散热不良，当芯片持续工作后会直接损坏。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种晶圆级重新布线层结构，通过增加网眼设计，让铜层和上下绝缘层能相互嵌合，从而增强铜层和绝缘层的结合力，从而从根本上解决分层的问题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种晶圆级重新布线层结构，包括：

晶圆，所述晶圆表面设有若干导电焊盘；

晶圆钝化层，形成于所述晶圆表面；

若干第一开孔，形成于所述晶圆钝化层中，根据导电焊盘电路设计，并暴露出所述导电焊盘；

第一有机化合物绝缘层，形成于所述晶圆钝化层表面，并覆盖所述第一开孔的侧壁；

若干第二开孔，形成于所述第一有机化合物绝缘层中，并暴露出所述导电焊盘；

重新布线层，形成于所述第一有机化合物绝缘层表面，并覆盖所述第二开孔的侧壁与底部，与所述导电焊盘之间形成物理结构和电性连接；

网眼，形成于所述重新布线层中若干预设位置，并暴露出第一有机化合物绝缘层。

优选地，所述重新布线层为金属线路层，所述网眼布置在金属线路层中金属连续面积超过500*500um的区域。

优选地，所述网眼为圆形开孔。

优选地，所述圆形开孔的直径范围为100um-150um，任意两个相邻的圆形开孔之间的间距范围为120um-150um，任意一个所述圆形开孔边缘到金属线路层边缘的距离不小于50um。

一种晶圆级重新布线层结构，还包括：

第二有机化合物绝缘层，形成于所述重新布线层表面，覆盖所述网眼的侧壁和底部，并在网眼底部与第一有机化合物绝缘层相结合；

若干第三开孔，形成于所述第二有机化合物绝缘层中，并暴露重新布线层；

凸块下金属层，形成于第二有机化合物绝缘层表面，并覆盖所述第三开孔的侧壁与底部，与第三开孔处暴露的重新布线层之间形成电性连接；

锡凸块，形成于凸块下金属层上，并于凸块下金属层电性连接。

优选地，所述第一有机化合物绝缘层和第二有机化合物绝缘层的材质均为聚酰亚胺。

一种晶圆级重新布线层结构的制作方法，包括如下步骤：

步骤一、提供一晶圆，所述晶圆表面设有若干导电焊盘；

步骤二、于所述晶圆表面形成一晶圆钝化层，并在所述晶圆钝化层中形成若干暴露出所述导电焊盘的第一开孔；

步骤三、于所述晶圆钝化层表面形成覆盖所述第一开孔侧壁的第一有机化合物绝缘层，并在所述第一有机化合物绝缘层中形成若干暴露出所述导电焊盘的第二开孔；

步骤四、于第一有机化合物绝缘层表面形成重新布线层，所述重新布线层覆盖所述第二开孔的侧壁与底部，与所述导电焊盘之间形成物理结构和电性连接；

步骤五、于重新布线层中预设位置形成用于嵌合连接的网眼。

优选地，所述重新布线层为金属线路层，所述网眼布置在金属线路层中金属连续面积超过500*500um的区域。

优选地，所述网眼是直径范围为100um-150um的圆形开孔，任意两个相邻的圆形开孔之间的间距范围为120um-150um，任意一个所述圆形开孔边缘到金属线路层边缘的距离不小于50um。

一种晶圆级重新布线层结构，在形成所述网眼之后，还包括如下步骤：

于所述重新布线层表面形成覆盖所述网眼侧壁和底部的第二有机化合物绝缘层，并于所述第二有机化合物绝缘层中形成若干暴露出重新布线层的第三开孔；

于第二有机化合物绝缘层表面的第三开孔处形成所述凸块下金属层，所述凸块下金属层覆盖所述第三开孔的侧壁与底部，并与第三开孔处暴露的重新布线层之间形成电性连接；

于凸块下金属层上形成与凸块下金属层电性连接的锡凸块。

与现有的技术相比，本发明通过在重新布线层增加网眼设计，让铜层和上下绝缘层能相互嵌合，从而增强铜层和绝缘层的结合力，从而从根本上解决分层的问题。本技术方案对产品成本没有增加，技术操作上没有明显的困难点，对解决RDL分层现象有明显的改善。

附图说明

图1为本发明的示意图；

图2为一种晶圆级重新布线层结构的产品；

图3为对图2中圈出部分的扫描图；

图4为对图2进行网眼设计后的示意图；

图5为对图4中圈出部分的扫描图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施中的技术方案进行清楚，完整的描述，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，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。

实施例1：

本发明提供的一种晶圆级重新布线层结构，如图1所示，其包括晶圆1、晶圆钝化层3、若干第一开孔7、第一有机化合物绝缘层4、若干第二开孔8、重新布线层6和网眼5，所述晶圆1表面设有若干导电焊盘2；所述晶圆钝化层3形成于所述晶圆1表面，避开导电焊盘区域；所述第一开孔7形成于所述晶圆钝化层3中，并根据导电焊盘电路设计暴露出所述导电焊盘2；所述第一有机化合物绝缘层4，形成于所述晶圆钝化层3表面，并覆盖所述第一开孔7的侧壁；所述第二开孔8形成于所述第一有机化合物绝缘层4中，并暴露出所述导电焊盘2；所述重新布线层6形成于所述第一有机化合物绝缘层4表面，并覆盖所述第二开孔8的侧壁与底部，与所述导电焊盘2之间形成物理结构和电性连接；所述网眼5形成于所述重新布线层6中预设位置，并暴露出第一有机化合物绝缘层4；即所述网眼是指预留在重新布线层6中用于重新布线层6与其上方、下方两层有机化合物绝缘层的嵌合通道。换言之，重新布线层6上方由第二有机化合物绝缘层所覆盖，网眼位置被有机化合绝缘物质填充，并根据电路设计要求，在第二有机化合物绝缘层设置开孔露出铜层，便于后续凸块生成工艺。其中，所述第一有机化合物绝缘层4可以起到有利缓冲的作用，有利于后续形成的重新布线层6与所述导电焊盘2的连接可靠性。作为示例，所述第一有机化合物绝缘层4为聚酰亚胺(简称PI)。

具体的，所述重新布线层用于对所述导电焊盘的位置进行重新布局，所述重新布线层为金属线路层，作为示例，优选采用铜层，考虑到铜层连续面积过小的区域不易发生分层，所述网眼布置在铜层中铜层连续面积超过500*500um的区域，即铜层连续面积超过500*500um的区域设有网眼，进而减少分层情况的出现。

具体的，所述网眼为圆形开孔。当然，网眼也可以是方形开孔，但考虑到形成第一有机化合物绝缘层或第二有机化合物绝缘层时，PI液体和开孔位置能有更好的浸润性，而方形开孔的四角会产生张力，易产生气泡，故相较于方形等其它形状的开孔，圆形开孔效果最佳。

考虑到圆形开孔过小时，不仅不易加工制造，而且也仍易发生分层；圆形开孔过大时，重新布线层的效果欠佳，综合考虑，所述圆形开孔的直径范围为100um-150um。若任意两个相邻的圆形开孔之间的间距过小时，在加工制造过程中，由于加工制造公差，相邻的两个圆形开孔会有连接到一起的可能性，进而易产生不规格开孔形状，对后续的填充或者铜层的特性产生影响；若任意两个相邻的圆形开孔之间的间距过大时，存在发生分层的风险；所以，任意两个相邻的圆形开孔之间的间距范围为120um-150um。任意一个圆形开孔与金属线路层边缘的距离不小于50um，若圆形开孔离铜层边缘过近，当制造公差偏大时，将会影响铜层的特性。

在另一实施例中，重新布线层结构还包括第二有机化合物绝缘层11、若干第三开孔12、凸块下金属层10和锡凸块9，所述第二有机化合物绝缘层11形成于所述重新布线层6表面，并覆盖所述网眼5的侧壁和底部，并在网眼底部与第一有机化合物绝缘层4相结合；所述第三开孔12形成于所述第二有机化合物绝缘层11中，并暴露重新布线层6；所述凸块下金属层10形成于第二有机化合物绝缘层11表面，并覆盖所述第三开孔12的侧壁与底部，与第三开孔12处暴露的重新布线层6之间形成电性连接；所述锡凸块9形成于凸块下金属层10上，并于凸块下金属层10电性连接。作为示例，所述第二有机化合物绝缘层6为聚酰亚胺(简称PI)。

实施例2：

一种晶圆级重新布线层结构的制作方法，包括如下步骤：

步骤一、提供一晶圆，所述晶圆表面设有若干导电焊盘；

步骤二、于所述晶圆表面形成一晶圆钝化层，并根据导电焊盘电路设计在所述晶圆钝化层中形成若干暴露出所述导电焊盘的第一开孔；

步骤三、于所述晶圆钝化层表面形成覆盖所述第一开孔侧壁的第一有机化合物绝缘层，并在所述第一有机化合物绝缘层中形成若干暴露出所述导电焊盘的第二开孔；

步骤四、于第一有机化合物绝缘层表面形成重新布线层，所述重新布线层覆盖所述第二开孔的侧壁与底部，与所述导电焊盘之间形成物理结构和电性连接；

步骤五、于重新布线层中预设位置形成暴露出第一有机化合物绝缘层、用于嵌合连接的网眼。

作为示例，所述重新布线层为金属线路层，所述网眼布置在金属线路层中金属连续面积超过500*500um的区域。

优选地，所述网眼是直径范围为100um-150um的圆形开孔，任意两个相邻的圆形开孔之间的间距范围为120um-150um，任意一个所述圆形开孔边缘到金属线路层边缘的距离不小于50um。

在另一实施例中，在形成所述网眼之后，还可以进行如下操作：

于所述重新布线层表面形成覆盖所述网眼侧壁和底部的第二有机化合物绝缘层，并于所述第二有机化合物绝缘层中形成若干暴露出重新布线层的第三开孔；

于第二有机化合物绝缘层表面的第三开孔处形成所述凸块下金属层，所述凸块下金属层覆盖所述第三开孔的侧壁与底部，并与第三开孔处暴露的重新布线层之间形成电性连接；

于凸块下金属层上形成与凸块下金属层电性连接的锡凸块。

对比图2至图4也可以发现，同样的设计，当重新布线层上增加网眼设计时，其分层效果明显降低。

综上所述，本发明通过在重新布线层增加网眼设计，让重新布线层的铜层和上、下绝缘层能相互嵌合，从而增强铜层和绝缘层的结合力，从而从根本上解决分层的问题。本技术方案对产品成本没有增加，技术操作上没有明显的困难点，对解决RDL分层现象有明显的改善。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神和基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。