專利名稱：半導(dǎo)體元件的封裝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體元件的封裝方法，且特別是涉及一種可提高封裝成品良率的影像感測元件的封裝方法。
背景技術(shù)：
影像感測元件用以將接收到的光信號轉(zhuǎn)換為電信號，其主要應(yīng)用于各種數(shù)字影像電子產(chǎn)品中。隨著數(shù)字影像電子產(chǎn)品持續(xù)朝輕、薄、短、小、高速化與高功能化的發(fā)展趨勢， 對于降低封裝成本、增加元件密度以及減少元件尺寸等方面的要求不斷提高，傳統(tǒng)的封裝技術(shù)已無法滿足現(xiàn)行產(chǎn)品的需求。目前，影像感測元件的封裝大多是采用晶片級封裝技術(shù)(wafer levelpackage) 0 所謂晶片級封裝技術(shù)是，先在晶片表面進(jìn)行元件制造、線路配置等前段工藝，接著直接對整片晶片進(jìn)行封裝、測試等后段工藝，之后再進(jìn)行晶片切割(wafer saw)的步驟，以形成多個芯片封裝(chip package)結(jié)構(gòu)。晶片級封裝技術(shù)不僅無需經(jīng)過引線與填膠程序，且封裝后的體積近似芯片的原尺寸。然而，因?yàn)榫壏庋b技術(shù)是以整片晶片作為封裝處理的對象，所以并未考量到管芯(die)的不良品的問題。特別是，當(dāng)晶片的良率不佳時，則將會嚴(yán)重影響到封裝成品的最終良率。也就是說，即便在晶片的工藝中具有不良品管芯，也是仍須持續(xù)進(jìn)行后續(xù)的封裝，如此一來會造成材料浪費(fèi)及成本增加問題。因此，如何解決上述問題，已成為目前積極發(fā)展的目標(biāo)之一。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一是在提供一種半導(dǎo)體元件的封裝方法，能夠提高封裝成品的最終良率，且能夠使用不同尺寸工藝的設(shè)備來完成封裝，以降低工藝成本。本發(fā)明提出一種半導(dǎo)體元件的封裝方法。首先，提供含有多個管芯的晶片，且在晶片的有源面粘置載板。然后在每一個管芯中形成貫穿晶片的多個開口。之后，在晶片的背面與開口側(cè)壁順應(yīng)性形成絕緣層。接著，形成金屬層以覆蓋絕緣層與開口底部。隨后，形成圖案化保護(hù)層以覆蓋金屬層，且暴露出每一個管芯的開口外側(cè)的部分金屬層。繼之，移除此載板，且切割晶片以分離出多個管芯。然后，再提供具有多個封裝單元區(qū)的透明基板，且每一個封裝單元區(qū)的周邊形成有間隔層。接著，挑選這些管芯中的良品管芯，且置于每一個封裝單元區(qū)的間隔層上。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，上述在形成開口之前，還可選擇性地進(jìn)行晶片薄化步
馬聚ο在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，上述在挑選管芯中的良品管芯之前，還可對管芯進(jìn)行檢測已知良品的工藝。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，上述在晶片的有源面粘置載板的方法，例如是使用粘著層以接合晶片與載板。其中，粘著層的材料為可剝除的粘著材料。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，上述晶片為包含有影像感測元件或微機(jī)電系統(tǒng)的半導(dǎo)體晶片。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，上述圖案化保護(hù)層為填入開口中，且與開口底部的金屬層之間具有空隙。在另一優(yōu)選實(shí)施例中，上述的圖案化保護(hù)層為填滿開口。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，上述絕緣層的形成方法例如是，先在晶片上順應(yīng)性形成絕緣材料層，然后，進(jìn)行移除工藝，移除部分絕緣材料層，而暴露出開口底部。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，上述在將管芯中的良品管芯置于每一個封裝單元區(qū)的間隔層上之后，還可繼續(xù)進(jìn)行后續(xù)的封裝工藝。首先，在所暴露出的部分金屬層上形成導(dǎo)電凸塊，以電性連接透明基板。然后，切割透明基板以分離出多個封裝單元區(qū)，以完成封裝。本發(fā)明的封裝方法為，形成硅穿孔結(jié)構(gòu)后就進(jìn)行晶片切割步驟，且在封裝步驟前即檢測晶片以挑選良品管芯。因此，相較于已知技術(shù)，本發(fā)明的方法可提高封裝成品的最終良率。另外，本發(fā)明的方法不是以整片晶片來進(jìn)行封裝處理，因此能夠使用不同尺寸工藝的設(shè)備以完成封裝，而不需依晶片的尺寸而僅能使用相同尺寸工藝的設(shè)備。為讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉優(yōu)選實(shí)施例， 并配合附圖，作詳細(xì)說明如下。


圖IA至圖IG為依照本發(fā)明的實(shí)施例所繪示的半導(dǎo)體元件的封裝方法的制造流程面圖。附圖標(biāo)記說明100 載板IOla 有源面IOlb 背面102:晶片103 管芯103，良品管芯104 粘著層106:開口108 絕緣層110:金屬層112:圖案化保護(hù)層120 透明基板121 封裝單元區(qū)122 間隔物140 切割膠帶
具體實(shí)施例方式圖IA至圖IG為依照本發(fā)明的實(shí)施例所繪示的半導(dǎo)體元件的封裝方法的制造流程面圖。
首先，請參照圖1A，提供一個晶片102，其例如是包含有影像感測元件或微機(jī)電系統(tǒng)(Micro Electro Mechanical Systems,MEMS)的半導(dǎo)體晶片。晶片 102 具有有源面 IOla 以及相對的背面101b，且晶片102是由未分離的多個管芯103所構(gòu)成。然后，請繼續(xù)參照圖1A，在晶片102的有源面IOla粘置載板(carrier) 100。在本實(shí)施例中，載板100的材料例如是硅或玻璃。上述在晶片102的有源面IOla粘置載板100 的方法例如是，使用粘著層104將晶片102的有源面IOla與載板100接合。其中，粘著層 104的材料為可剝除的粘著材料，其可例如是環(huán)氧樹脂(epoxy)或其他類似的高分子材料。之后，請參照圖1B，在晶片102的每一個管芯103中形成多個開口 106。這些開口 106為貫穿整個晶片102，以作為硅穿孔(through silicon via，TSV)。上述的開口 106的形成方法，例如是利用反應(yīng)式離子蝕刻法(reactive ionetching,RIE)等干式蝕刻法、利用激光鉆洞方法，或者是利用濕式蝕刻法以形成的。在實(shí)施例中，在形成開口 106之前，還可視工藝設(shè)計(jì)的需求，選擇性地進(jìn)行晶片薄化步驟，以將晶片102縮減至適當(dāng)?shù)暮穸取Ｉ鲜龅木』襟E例如是利用蝕刻、銑削 (milling)、磨肖Ij (grinding)或研磨(polishing)等方式。接著，請參照圖1C，在晶片102的背面IOlb與開口 106的側(cè)壁順應(yīng)性形成絕緣層 108。上述的絕緣層108的材料例如是氧化硅、氮化硅或其他絕緣材料。絕緣層108的形成方法例如是，先在晶片102的背面IOlb上利用沉積法形成絕緣材料層(未繪示)。然后，進(jìn)行移除工藝，以移除部分絕緣材料層，以暴露出開口 106的底部。之后，請繼續(xù)參照圖1C，在開口 106中填入金屬層110，以構(gòu)成硅穿孔結(jié)構(gòu)。金屬層110是形成在晶片102的背面IOlb上方，以覆蓋絕緣層108，且金屬層110填入開口 106 中而覆蓋開口 106底部。上述的金屬層110的材料例如是銅、金、鋁、鎢等金屬材料或金屬合金材料，其形成方法例如是利用沉積法。接著，請參照圖1D，形成圖案化保護(hù)層112以覆蓋金屬層110。而且，此圖案化保護(hù)層112暴露出每一個管芯103中的開口 106外側(cè)的部分金屬層110。上述的圖案化保護(hù)層112的材料例如是電絕緣材料。圖案化保護(hù)層112的形成方法例如是，先形成保護(hù)材料層(未繪示)，然后圖案化此保護(hù)材料層以形成之。在本實(shí)施例中，部分的圖案化保護(hù)層112亦形成于開口 106中，且開口 106中的圖案化保護(hù)層112與金屬層110之間存在有空隙。在另一實(shí)施例中，在開口 106中亦可填滿圖案化保護(hù)層112與金屬層110(未繪示)。隨后，請參照圖1E，移除載板100與粘著層104，以暴露出晶片102的有源面101a。 然后，切割晶片102，以分離出多個管芯103。上述的切割晶片102的方法例如是，先將晶片 102貼附于切割膠帶140上，然后通過切割框架將晶片102再附著至切割膠帶140上，接著進(jìn)行切割工藝，將晶片102切割成特定大小的管芯。繼之，請參照圖1F，提供透明基板120，其例如是玻璃基板。而且，在此透明基板 120上具有多個封裝單元區(qū)121。然后，在透明基板120的每一個封裝單元區(qū)121的周邊形成間隔物(spacer) 122。間隔物122主要是提供管芯103與透明基板120的支撐，并用以保持上下兩層元件的間隙(gap)。上述的間隔物122的材料例如是氧化硅等介電材料或光致抗蝕劑材料。間隔物122的形成方法例如是利用涂布、曝光與蝕刻等半導(dǎo)體技術(shù)以形成的， 或者是利用印刷(printing)與分配(dispensing)來形成。
之后，請參照圖1G，由多個管芯103中挑選出良品管芯103’，且將良品管芯103’ 置于透明基板120的封裝單元區(qū)121的間隔物122上。如此一來，即可形成芯片重布線結(jié)構(gòu)。接上所述，在挑選管芯103中的良品管芯103’之前，還可進(jìn)一步對管芯103進(jìn)行檢測已知良品(known good die, KGD)的工藝，以得到良品管芯。特別要說明的是，本發(fā)明的方法是在形成硅穿孔結(jié)構(gòu)后即進(jìn)行晶片切割步驟，且檢測晶片以獲得良品管芯。所以，在后續(xù)的工藝中，可挑選良品管芯以完成封裝工藝，而可避免已知因晶片良率不佳而影響到封裝成品的最終良率的問題。接下來，在將良品管芯103’置于透明基板120的間隔物122上之后，還可在良品管芯103’上所暴露出的部分金屬層110上形成導(dǎo)電凸塊，以電性連接透明基板120。然后， 還可進(jìn)行切割透明基板120，以分離出這些封裝單元區(qū)121，以完成元件封裝。而后續(xù)形成導(dǎo)電凸塊或是切割基板等其它封裝工藝，為于此技術(shù)領(lǐng)域普通技術(shù)人員所熟知，在此不再贅述。值得一提的是，本發(fā)明的方法不是以整片晶片來進(jìn)行封裝處理，因此不需依晶片的尺寸而僅能使用相同尺寸工藝的設(shè)備。換句話說，本發(fā)明的方法不會受限于晶片的尺寸， 而能夠使用不同尺寸工藝的設(shè)備以完成封裝。綜上所述，本發(fā)明的方法至少具有以下優(yōu)點(diǎn)1.本發(fā)明的方法可提高封裝成品的最終良率，且能夠避免材料的浪費(fèi)以及節(jié)省工藝成本。2.本發(fā)明的方法可應(yīng)用不同尺寸工藝的設(shè)備來進(jìn)行封裝處理，以提高工藝的效率。雖然本發(fā)明已以優(yōu)選實(shí)施例披露如上，然其并非用以限制本發(fā)明，任何本領(lǐng)域一般技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視權(quán)利要求所界定為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體元件的封裝方法，包括提供含有多個管芯的晶片，且在該晶片的有源面粘置載板； 在每一管芯中形成貫穿該晶片的多個開口； 在該晶片的背面與該多個開口側(cè)壁順應(yīng)性形成絕緣層； 形成金屬層，以覆蓋該絕緣層與該多個開口的底部；形成圖案化保護(hù)層以覆蓋該金屬層，且暴露出每一管芯的該多個開口外側(cè)的部分金屬層；移除該載板，且切割該晶片以分離該多個管芯；提供具有多個封裝單元區(qū)的透明基板，且每一封裝單元區(qū)的周邊形成有間隔層；以及挑選該多個管芯中的良品管芯，且置于每一封裝單元區(qū)的該間隔層上。
2.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體元件的封裝方法，其中在形成該多個開口之前，還包括 進(jìn)行晶片薄化步驟。
3.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體元件的封裝方法，其中在挑選該多個管芯中的良品管芯之前，還包括對該多個管芯進(jìn)行檢測已知良品的工藝。
4.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體元件的封裝方法，其中在該晶片的有源面粘置該載板的方法包括使用粘著層以接合該晶片與該載板。
5.如權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體元件的封裝方法，其中該粘著層的材料為可剝除的粘著材料。
6.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體元件的封裝方法，其中該晶片為包含有影像感測元件或微機(jī)電系統(tǒng)的半導(dǎo)體晶片。
7.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體元件的封裝方法，其中該圖案化保護(hù)層為填入該多個開口中，且與該多個開口底部的該金屬層之間具有空隙。
8.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體元件的封裝方法，其中該圖案化保護(hù)層為填滿該多個開
9.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體元件的封裝方法，其中該絕緣層的形成方法，包括 在該晶片上順應(yīng)性形成絕緣材料層；以及進(jìn)行移除工藝，移除部分該絕緣材料層，而暴露出該多個開口底部。
10.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體元件的封裝方法，其中在將該多個管芯中的良品管芯置于每一封裝單元區(qū)的該間隔層上之后，還包括在所暴露出的部分金屬層上形成導(dǎo)電凸塊，以電性連接該透明基板；以及切割該透明基板以分離出該多個封裝單元區(qū)。
全文摘要
本發(fā)明為一種半導(dǎo)體元件的封裝方法。首先，提供含有多個管芯的晶片，且在晶片的有源面粘置載板。然后在每一個管芯中形成貫穿晶片的多個開口。之后，在晶片的背面與開口側(cè)壁順應(yīng)性形成絕緣層。接著，形成金屬層以覆蓋絕緣層與開口底部。隨后，形成圖案化保護(hù)層以覆蓋金屬層，且暴露出每一個管芯的開口外側(cè)的部分金屬層。繼之，移除此載板，且切割晶片以分離出多個管芯。然后，再提供具有多個封裝單元區(qū)的透明基板，且每一個封裝單元區(qū)的周邊形成有間隔層。接著，挑選這些管芯中的良品管芯，且置于每一個封裝單元區(qū)的間隔層上。
文檔編號B81C3/00GK102270586SQ201010196098
公開日2011年12月7日 申請日期2010年6月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月3日
發(fā)明者張文雄 申請人:宏寶科技股份有限公司