一種扇出型芯片的封裝結構的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種扇出型芯片的封裝結構，所述封裝結構包括：帶凸塊的芯片，所述芯片表面形成有介質層，其表面露出有各凸塊；塑封材料，填充于各帶凸塊的芯片之間，所述塑封材料的高度不超過各凸塊，以使各凸塊露出于塑封材料的表面；重新布線層，形成于各帶凸塊的芯片表面，以實現各芯片之間的互連；以及凸塊下金屬層以及微凸點。本實用新型通過在帶凸塊的芯片表面形成露出各凸塊的介質層，不僅可以對各凸塊進行保護，且可以實現后續芯片之間的互連，可以避免后續制作重新布線層或焊料微凸點的過程中，由于熱膨脹而導致的凸塊的破損或斷裂等情況，大大提高了封裝的性能，同時提高成品率。
【專利說明】
一種扇出型芯片的封裝結構
技術領域
[0001]本實用新型涉及一種半導體芯片的封裝方法及封裝結構，特別是涉及一種扇出型芯片的封裝方法級封裝結構。
【背景技術】
[0002]隨著集成電路制造業的快速發展，人們對集成電路的封裝技術的要求也不斷提高，現有的封裝技術包括球柵陣列封裝(BGA)、芯片尺寸封裝(CSP)、圓片級封裝(WLP)、三維封裝(3D)和系統封裝(SiP)等。其中，圓片級封裝(WLP)由于其出色的優點逐漸被大部分的半導體制造者所采用，它的全部或大部分工藝步驟是在已完成前工序的硅圓片上完成的，最后將圓片直接切割成分離的獨立器件。圓片級封裝(WLP)具有其獨特的優點:①封裝加工效率高，可以多個圓片同時加工;②具有倒裝芯片封裝的優點，即輕、薄、短、小;③與前工序相比，只是增加了引腳重新布線(RDL)和凸點制作兩個工序，其余全部是傳統工藝;④減少了傳統封裝中的多次測試。因此世界上各大型IC封裝公司紛紛投入這類WLP的研究、開發和生產。
[0003]在現有的扇出型芯片封裝技術中，切割后的半導體芯片大多數不會帶有凸塊，然而，在實際生產過程中，可能遇到一些的異常問題，例如，如何封裝預先形成有初始凸塊的半導體芯片，或者如何實現預先形成有初始凸塊的芯片以及不帶有初始凸塊的芯片之間的互連。
[0004]如圖1a?圖1d所示，在現有的工藝中，一般是先將預先形成有初始凸塊104的半導體芯片203粘貼于載體101的貼膜102上，如圖1a所示，然后采用塑封材料105進行塑封，如圖1b所示，塑封之后將載體101及貼膜102去除，如圖1c所示，之后會制作重新布線層106以及制作凸塊107，如圖1d所示。在之后的重新布線層工藝以及凸塊回流工藝的過程中，塑封材料由于具有較大的熱膨脹系數，從而會使金屬凸塊出現變形彎曲等問題，尤其是容易造成初始凸塊的破損斷裂等情況，從而大大影響封裝產品的性能。
[0005]鑒于以上原因，提供一種能夠提高帶有初始凸塊的半導體芯片的封裝質量的方法實屬必要。
【實用新型內容】
[0006]鑒于以上所述現有技術的缺點，本實用新型的目的在于提供一種扇出型芯片的封裝方法及封裝結構，用于解決現有技術中帶有初始凸塊的半導體芯片的封裝質量不高的問題。
[0007]為實現上述目的及其他相關目的，本實用新型提供一種扇出型芯片的封裝方法，所述扇出型封裝方法包括:步驟I)，提供帶凸塊的芯片，于所述芯片表面形成介質層，所述介質層的表面露出有各凸塊;步驟2)，提供一表面形成有粘合層的載體，并將各帶凸塊的芯片粘合于所述粘合層；步驟3)，對各帶凸塊的芯片進行封裝；步驟4)，于各帶凸塊的芯片上形成重新布線層，以實現各芯片之間的互連；以及步驟5)，于所述重新布線層上形成凸塊下金屬層以及微凸點。
[0008]作為本實用新型的扇出型芯片的封裝方法的一種優選方案，還包括步驟6)，去除所述載體以及粘合層。
[0009]作為本實用新型的扇出型芯片的封裝方法的一種優選方案，所述載體包括玻璃、透明半導體材料、以及透明聚合物中的一種。
[0010]進一步地，所述粘合層包括UV粘合膠，步驟6)中，采用曝光方法使所述UV粘合膠降低黏性，以實現其與塑封材料的分離。
[0011]作為本實用新型的扇出型芯片的封裝方法的一種優選方案，所述介質層包括二氧化硅、磷硅玻璃、碳氧化硅、碳化硅、以及聚合物中的一種。
[0012]作為本實用新型的扇出型芯片的封裝方法的一種優選方案，采用旋涂法、化學氣相沉積法或等離子增強化學氣相沉積法于所述芯片表面形成介質層。
[0013]作為本實用新型的扇出型芯片的封裝方法的一種優選方案，步驟3)中，對各帶凸塊的芯片進行封裝后的塑封材料高度不超過各凸塊，以使各凸塊露出于塑封材料的表面。
[0014]作為本實用新型的扇出型芯片的封裝方法的一種優選方案，步驟3)中，對各帶凸塊的芯片進行封裝采用的塑封材料包括聚酰亞胺、硅膠以及環氧樹脂中的一種。
[0015]作為本實用新型的扇出型芯片的封裝方法的一種優選方案，步驟3)中，對各帶凸塊的芯片進行封裝采用的工藝包括:注塑工藝、壓縮成型工藝、印刷工藝、傳遞模塑工藝、液體密封劑固化成型工藝、真空層壓工藝以及旋涂工藝中的一種。
[0016]作為本實用新型的扇出型芯片的封裝方法的一種優選方案，步驟4)包括:步驟4-1 )，于各帶凸塊的芯片上形成絕緣介質；步驟4-2)，采用光刻工藝及刻蝕工藝于所述絕緣介質中形成與芯片電性引出所對應的通孔;步驟4-3)，于各通孔中填充金屬導體，形成連接通孔;步驟4-4)，于所述絕緣介質表面形成與所述連接通孔對應連接的金屬布線層。
[0017]優選地，步驟4-4)中，采用蒸鍍工藝、濺射工藝、電鍍工藝或化學鍍工藝制作所述金屬布線層。
[0018]優選地，所述金屬布線層的材料包括鋁、銅、錫、鎳、金及銀中的一種。
[0019]作為本實用新型的扇出型芯片的封裝方法的一種優選方案，所述微凸點包括金錫焊球、銀錫焊球、銅錫焊球中的一種，或者，所述微凸點包括銅柱，形成于銅柱上的鎳層、以及形成于所述鎳層上的焊球。
[0020]本實用新型還提供一種扇出型芯片的封裝結構，包括:帶凸塊的芯片，所述芯片表面形成有介質層，所述介質層的表面露出有各凸塊;塑封材料，填充于各帶凸塊的芯片之間，所述塑封材料的高度不超過各凸塊，以使各凸塊露出于塑封材料的表面;重新布線層，形成于各帶凸塊的芯片表面，以實現各芯片之間的互連；以及凸塊下金屬層以及微凸點，形成于所述重新布線層之上。
[0021]作為本實用新型的扇出型芯片的封裝結構的一種優選方案，所述介質層包括二氧化硅、磷硅玻璃、碳氧化硅、碳化硅、以及聚合物中的一種。
[0022]作為本實用新型的扇出型芯片的封裝結構的一種優選方案，所述塑封材料包括聚酰亞胺、硅膠以及環氧樹脂中的一種。
[0023]作為本實用新型的扇出型芯片的封裝結構的一種優選方案，所述重新布線層包括:形成于各帶凸塊的芯片上的絕緣介質；形成于所述絕緣介質中與芯片電性引出所對應的通孔;填充于所述通孔內的金屬導體；以及形成于所述絕緣介質表面與所述連接通孔對應連接的金屬布線層。
[0024]優選地，所述金屬布線層的材料包括鋁、銅、錫、鎳、金及銀中的一種。
[0025]優選地，所述微凸點包括金錫焊球、銀錫焊球、銅錫焊球中的一種。
[0026]優選地，所述微凸點包括銅柱，形成于銅柱上的鎳層、以及形成于所述鎳層上的焊球。
[0027]如上所述，本實用新型的扇出型芯片的封裝方法及封裝結構，具有以下有益效果:本實用新型通過在帶凸塊的芯片表面形成介質層，且所述介質層的表面露出有各凸塊，不僅可以對各凸塊進行保護，且可以實現后續芯片之間的互連。選擇熱膨脹系數較低的介質層，可以避免后續制作重新布線層或焊料微凸點的過程中，由于熱膨脹而導致的凸塊的破損或斷裂等情況，大大提高了封裝的性能，同時提高成品率。本實用新型結構方法簡單，在半導體封裝領域具有廣泛的應用前景。
【附圖說明】
[0028]圖1a?圖1d顯示為現有技術中的一種扇出型芯片的封裝方法各步驟所呈現的結構示意圖。
[0029]圖2?圖9顯示為本實用新型的扇出型芯片的封裝方法各步驟所呈現的結構示意圖。
[0030]元件標號說明
[0031]201帶凸塊的芯片
[0032]202金屬焊盤
[0033]203凸塊
[0034]204介質層
[0035]205載體
[0036]206粘合層
[0037]207塑封材料
[0038]208重新布線層
[0039]209金屬布線層
[0040]210凸塊下金屬層[0041 ]211微凸點
【具體實施方式】
[0042]以下通過特定的具體實例說明本實用新型的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所揭露的內容輕易地了解本實用新型的其他優點與功效。本實用新型還可以通過另外不同的【具體實施方式】加以實施或應用，本說明書中的各項細節也可以基于不同觀點與應用，在沒有背離本實用新型的精神下進行各種修飾或改變。
[0043]請參閱圖2?圖9。需要說明的是，本實施例中所提供的圖示僅以示意方式說明本實用新型的基本構想，遂圖示中僅顯示與本實用新型中有關的組件而非按照實際實施時的組件數目、形狀及尺寸繪制，其實際實施時各組件的型態、數量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態也可能更為復雜。
[0044]如圖2?圖9所示，本實施例提供一種扇出型芯片的封裝方法，所述扇出型封裝方法包括:
[0045]如圖2?圖4所示，首先進行步驟I)，提供帶凸塊203的芯片201，于所述芯片表面形成介質層204，所述介質層204的表面露出有各凸塊203。
[0046]具體地，包括以下步驟:
[0047]如圖2及圖3所示，首先進行步驟1-1)，提供帶凸塊203的芯片201的晶圓，于所述晶圓表面形成介質層204，所述介質層204的表面露出有各凸塊203。
[0048]作為示例，所述介質層204包括二氧化硅、磷硅玻璃、碳氧化硅、碳化硅、以及聚合物中的一種。所述介質層204選用為熱膨脹系數較低的材料，可以避免后續制作重新布線層208或焊料微凸點211的過程中，由于熱膨脹而導致的凸塊203的破損或斷裂等情況，大大提尚了封裝的性能，同時提尚成品率。
[0049]作為示例，可以采用旋涂法、化學氣相沉積法或等離子增強化學氣相沉積法于所述芯片表面形成介質層204。
[0050]在本實施例中，所述介質層204為采用離子增強化學氣相沉積法形成的二氧化硅層。
[0051]如圖4所示，然后進行步驟1-2)，對所述晶圓進行裂片，獲得獨立的帶凸塊203以及介質層204的芯片。
[0052]作為示例，所述凸塊203制作于芯片的金屬焊盤202上。
[0053]如圖5所示，然后進行步驟2)，提供一表面形成有粘合層206的載體205，并將各帶凸塊203的芯片201粘合于所述粘合層206。
[0054]作為示例，所述粘合層206可以為如膠帶、通過旋涂形成的UV粘合膠或者環氧樹脂等材料，在本實施例中，所述粘合層206為通過旋涂形成的UV粘合膠，該UV粘合膠在紫外光照射下黏性會降低。
[0055]作為示例，所述載體205可以為玻璃、陶瓷、金屬、聚合物等材料，在本實施例中，所述載體205包括玻璃、透明半導體材料、以及透明聚合物中的一種，以使得后續可以從載體205的背面對上述的UV粘合膠進行曝光操作，大大簡化后續的剝離工藝。
[0056]如圖6所示，接著進行步驟3)，對各帶凸塊203的芯片201進行封裝。
[0057]作為示例，對各帶凸塊203的芯片201進行封裝后的塑封材料207高度不超過各凸塊203，以使各凸塊203露出于塑封材料207的表面。
[0058]作為示例，對各帶凸塊203的芯片201進行封裝采用的塑封材料207包括聚酰亞胺、硅膠以及環氧樹脂中的一種。其中，所述塑封材料207添通過添加劑而形成不透光材料。
[0059]作為示例，對各帶凸塊203的芯片201進行封裝采用的工藝包括:注塑工藝、壓縮成型工藝、印刷工藝、傳遞模塑工藝、液體密封劑固化成型工藝、真空層壓工藝以及旋涂工藝中的一種。在本實施例中，通過注塑工藝對各帶凸塊203的芯片201進行封裝，所述塑封材料207為不透光的硅膠。
[0060]如圖7所示，然后進行步驟4)，于各帶凸塊203的芯片201上形成重新布線層208，以實現各芯片之間的互連。
[0061 ]作為示例，步驟4)包括:
[0062]步驟4-1)，于各帶凸塊203的芯片201上形成絕緣介質；
[0063]步驟4-2)，采用光刻工藝及刻蝕工藝于所述絕緣介質中形成與芯片電性引出所對應的通孔；
[0064]步驟4-3)，于各通孔中填充金屬導體，形成連接通孔；
[0065]步驟4-4)，于所述絕緣介質表面形成與所述連接通孔對應連接的金屬布線層209。
[0066]作為示例，步驟4-4)中，采用蒸鍍工藝、濺射工藝、電鍍工藝或化學鍍工藝制作所述金屬布線層209。在本實施例中，采用濺射工藝制作所述金屬布線層209。
[0067]作為示例，所述金屬布線層209的材料包括鋁、銅、錫、鎳、金及銀中的一種。在本實施例中，所述金屬布線層209的材料為銅。
[0068]如圖8所示，接著進行步驟5)，于所述重新布線層208上形成凸塊下金屬層210以及微凸點211。
[0069]作為示例，所述微凸點211包括金錫焊球、銀錫焊球、銅錫焊球中的一種，或者，所述微凸點211包括銅柱，形成于銅柱上的鎳層、以及形成于所述鎳層上的焊球。在本實施例中，所述微凸點211為金錫焊球，其制作包括步驟:首先于所述凸塊下金屬層210表面形成金錫層，然后采用高溫回流工藝使所述金錫層回流成球狀，降溫后形成金錫焊球。
[0070]如圖9所示，最后進行步驟6)，去除所述載體205以及粘合層206。
[0071]作為示例，所述載體205包括玻璃、透明半導體材料、以及透明聚合物中的一種。
[0072]作為示例，所述粘合層206包括UV粘合膠，步驟6)中，采用曝光方法使所述UV粘合膠降低黏性，以實現其與塑封材料207的分離。
[0073]如圖9所示，本實施例還提供一種扇出型芯片的封裝結構，包括:帶凸塊203的芯片201，所述芯片表面形成有介質層204，所述介質層204的表面露出有各凸塊203;塑封材料207，填充于各帶凸塊203的芯片201之間，所述塑封材料207的高度不超過各凸塊203，以使各凸塊203露出于塑封材料207的表面；重新布線層208，形成于各帶凸塊203的芯片201表面，以實現各芯片之間的互連；以及凸塊下金屬層210以及微凸點211，形成于所述重新布線層208之上。
[0074]作為示例，所述介質層204包括二氧化硅、磷硅玻璃、碳氧化硅、碳化硅、以及聚合物中的一種。
[0075]作為示例，所述塑封材料207包括聚酰亞胺、硅膠以及環氧樹脂中的一種。
[0076]作為示例，所述重新布線層208包括:形成于各帶凸塊203的芯片201上的絕緣介質;形成于所述絕緣介質中與芯片電性引出所對應的通孔;填充于所述通孔內的金屬導體；以及形成于所述絕緣介質表面與所述連接通孔對應連接的金屬布線層209。
[0077]作為示例，所述金屬布線層209的材料包括鋁、銅、錫、鎳、金及銀中的一種。
[0078]作為示例，所述微凸點211包括金錫焊球、銀錫焊球、銅錫焊球中的一種。
[0079]作為示例，所述微凸點211包括銅柱，形成于銅柱上的鎳層、以及形成于所述鎳層上的焊球。
[0080]如上所述，本實用新型的扇出型芯片的封裝方法及封裝結構，具有以下有益效果:本實用新型通過在帶凸塊203的芯片201表面形成介質層204，且所述介質層204的表面露出有各凸塊203，不僅可以對各凸塊203進行保護，且可以實現后續芯片之間的互連。選擇熱膨脹系數較低的介質層204，可以避免后續制作重新布線層208或焊料微凸點211的過程中，由于熱膨脹而導致的凸塊203的破損或斷裂等情況，大大提高了封裝的性能，同時提高成品率。本實用新型結構方法簡單，在半導體封裝領域具有廣泛的應用前景。所以，本實用新型有效克服了現有技術中的種種缺點而具高度產業利用價值。
[0081]上述實施例僅例示性說明本實用新型的原理及其功效，而非用于限制本實用新型。任何熟悉此技術的人士皆可在不違背本實用新型的精神及范疇下，對上述實施例進行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術領域中具有通常知識者在未脫離本實用新型所揭示的精神與技術思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應由本實用新型的權利要求所涵蓋。
【主權項】
1.一種扇出型芯片的封裝結構，其特征在于，包括: 帶凸塊的芯片，所述芯片表面形成有介質層，所述介質層的表面露出有各凸塊； 塑封材料，填充于各帶凸塊的芯片之間，所述塑封材料的高度不超過各凸塊，以使各凸塊露出于塑封材料的表面； 重新布線層，形成于各帶凸塊的芯片表面，以實現各芯片之間的互連； 凸塊下金屬層以及微凸點，形成于所述重新布線層之上。2.根據權利要求1所述的扇出型芯片的封裝結構，其特征在于:所述介質層包括二氧化硅、磷硅玻璃、碳氧化硅、碳化硅、以及聚合物中的一種。3.根據權利要求1所述的扇出型芯片的封裝結構，其特征在于:所述塑封材料包括聚酰亞胺、硅膠以及環氧樹脂中的一種。4.根據權利要求1所述的扇出型芯片的封裝結構，其特征在于:所述重新布線層包括: 形成于各帶凸塊的芯片上的絕緣介質； 形成于所述絕緣介質中與芯片電性引出所對應的通孔； 填充于所述通孔內的金屬導體；以及 形成于所述絕緣介質表面與所述通孔對應連接的金屬布線層。5.根據權利要求1所述的扇出型芯片的封裝結構，其特征在于:所述金屬布線層的材料包括鋁、銅、錫、鎳、金及銀中的一種。6.根據權利要求1所述的扇出型芯片的封裝結構，其特征在于:所述微凸點包括金錫焊球、銀錫焊球、銅錫焊球中的一種。7.根據權利要求1所述的扇出型芯片的封裝結構，其特征在于:所述微凸點包括銅柱，形成于銅柱上的鎳層、以及形成于所述鎳層上的焊球。
【文檔編號】H01L21/50GK205542754SQ201620067650
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年1月22日
【發明人】仇月東, 林正忠
【申請人】中芯長電半導體（江陰）有限公司