專利名稱：具有自粘性保護(hù)層的半導(dǎo)體晶圓的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體晶圓，特別是涉及一種具有自粘性保護(hù)層 的半導(dǎo)體晶圓。
背景技術(shù)：
通常半導(dǎo)體制造工藝由半導(dǎo)體芯片制作開始，例如疊層、圖案化、 慘雜以及熱處理。
一旦制作完成半導(dǎo)體芯片，半導(dǎo)體芯片需要額外的 工藝?yán)鐪y試、封裝以及芯片組裝。之后，在芯片的封裝工藝階段， 不論導(dǎo)線架技術(shù)或球柵陣列技術(shù)皆需要通過粘著劑將芯片粘合于封裝 基板上后，再以焊線電性連接封裝基板。
以開窗型球柵陣列封裝工藝為例，不論是先在芯片表面或封裝基 板表面涂布粘著劑后，再將芯片與基板粘合，皆需要一在粘著層形成 開口以外露芯片的電性連接墊的加工程序。此外，由于芯片與封裝基 板是通過粘著劑固定彼此，然而粘著劑與芯片表面的覆蓋層以及基板 所形成的兩個界面，往往因為的材料不同，使得層與層的分離發(fā)生在 芯片與粘著層之間或粘著層與基板之間，而造成制造良率不佳。
因此，業(yè)界急需一種簡化晶圓粘合基板的程序的半導(dǎo)體晶圓或芯 片，以及改善層與層分離的問題的技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的一目的是提供一種具有自粘 性保護(hù)層的半導(dǎo)體晶圓，從而簡化制造工藝和降低制造成本。
本發(fā)明的另一目的是提供一種具有自粘性保護(hù)層的半導(dǎo)體晶圓， 并通過晶圓所含的保護(hù)層保護(hù)晶圓表面的線路和電性連接墊。
為達(dá)到上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種具有自粘性保 護(hù)層的半導(dǎo)體晶圓，包括具有第一表面和相對的第二表面的本體；多 個形成于該第二表面上的電性連接墊；以及形成于該本體第二表面及
4該多個電性連接墊上的保護(hù)層；其中，該保護(hù)層的材料包括感光性粘 著劑、熱固化粘著劑以及介電材料，且用以通過該保護(hù)層使該經(jīng)裁切 后的晶圓與封裝載板結(jié)合。
本發(fā)明還提供一種具有自粘性保護(hù)層的半導(dǎo)體晶圓，包括具有第 一表面和相對的第二表面的本體；形成于該第一表面和該第二表面上 的多個電性連接墊；以及形成于該第一表面和該第二表面及該多個電 性連接墊上的保護(hù)層；其中，該保護(hù)層的材料包括感光性粘著劑、熱 固化粘著劑以及介電材料，且用以通過該保護(hù)層使該經(jīng)裁切后的晶圓 與封裝載板結(jié)合。
如上所述，本發(fā)明的半導(dǎo)體晶圓可通過具有絕緣和粘著性質(zhì)的保 護(hù)層阻絕晶圓表面電路與空氣水塵，并可利用保護(hù)層的自粘性使晶圓 與后續(xù)工藝的電路基板結(jié)合，無須在晶圓的預(yù)定結(jié)合表面涂覆粘著劑， 大幅簡化例如封裝工藝期間與電路基板結(jié)合的工序，并同時降低制造 成本。


圖1是顯示本發(fā)明具有自粘性保護(hù)層的半導(dǎo)體晶圓的剖面示意圖； 圖2是顯示本發(fā)明另一具有自粘性保護(hù)層的半導(dǎo)體晶圓的剖面示 意圖3A至圖3E是顯示本發(fā)明具有開口及自粘性保護(hù)層的半導(dǎo)體晶 圓的剖面示意圖3F是顯示本發(fā)明具有自粘性保護(hù)層的半導(dǎo)體晶圓結(jié)合于封裝載 板的剖面示意圖4是顯示本發(fā)明另一具有開口及自粘性保護(hù)層的半導(dǎo)體晶圓的 剖面示意圖5A及圖5B是顯示本發(fā)明具有導(dǎo)電凸塊及自粘性保護(hù)層的半導(dǎo) 體晶圓的剖面示意圖。
主要元件符號說明
10、 20、 30、 40、 50 晶圓
11、 211、 311 第一表面312、 412 開口
318封裝載板
13、 213、 313 第二表面
15、 215、 315 本體
17、 217、 317、 417、 517電性連接墊
19、 219、 319、 419 保護(hù)層
514導(dǎo)電凸塊
具體實施例方式
以下通過特定的具體實例說明本發(fā)明的實施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人 員可由本說明書所揭示的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點與功效。
為達(dá)到本發(fā)明的目的，本發(fā)明提供一種制造具有自粘性保護(hù)層的 半導(dǎo)體晶圓的方法，包括提供一表面完成線路布局并形成有多個電性 連接墊的本體，在該本體表面形成保護(hù)層，該保護(hù)層包括感光性粘著 劑、熱固性粘著劑以及介電材料。在本實施例的方法中，本發(fā)明的保 護(hù)層包括感光性粘著劑，因此，可視需要，對該保護(hù)層進(jìn)行曝光顯影 工藝以外露出該電性連接墊，并經(jīng)由焊線電性連接至封裝基板。
本發(fā)明還提供一種制造具有自粘性保護(hù)層的半導(dǎo)體晶圓的方法， 包括提供一表面完成線路布局的本體，在該本體表面形成保護(hù)層，該 保護(hù)層包括感光性粘著劑、熱固性粘著劑以及介電材料，接著，以所 屬技術(shù)領(lǐng)域的現(xiàn)有方法對該保護(hù)層進(jìn)行曝光顯影工藝以形成多個外露 部分線路的開口后，在該開口形成多個電性連接墊，以及，視需要地 在該保護(hù)層及電性連接墊上形成如本發(fā)明的保護(hù)層。
本發(fā)明的保護(hù)層包括感光性粘著劑，因此，在完成曝光顯影后， 該保護(hù)層對該晶圓的粘著強(qiáng)度也更加提升。此外，本發(fā)明是先曝光該 保護(hù)層至感光性粘著劑可曝光顯影的程度并接著完成曝光顯影后，視 需要地，再對該保護(hù)層進(jìn)行照光，使該感光性粘著劑全硬化(c-stage); 或者，由于本發(fā)明的保護(hù)層還包括熱固性粘著劑，故可視需要地在任 何階段對該保護(hù)層進(jìn)行熱處理，使該熱固性粘著劑轉(zhuǎn)為半硬化階段 (b-stage)粘著劑或使該整個保護(hù)層轉(zhuǎn)為半硬化階段(b-stage)，從而更加 提升保護(hù)層的粘著強(qiáng)度。當(dāng)然，也可對該保護(hù)層皆進(jìn)行照光和熱處理以使該整個保護(hù)層轉(zhuǎn)為半硬化階段(b-stage)。再者，本發(fā)明的保護(hù)層包 含介電材料，該介電材料是選自與晶圓本身或與封裝基板較為相容的 材料，是以，可一定程度地提升保護(hù)層與晶圓或封裝基板的結(jié)合強(qiáng)度。
本文中的"半硬化階段"或"b-stage"是指材料或粘著劑的反應(yīng)轉(zhuǎn)化 率未達(dá)80至100%。較佳地，反應(yīng)轉(zhuǎn)化率為35至80%。反應(yīng)轉(zhuǎn)化率是 指，例如，化合物中35至80%的可交聯(lián)的官能基產(chǎn)生交聯(lián)反應(yīng)，使得 材料或粘著劑產(chǎn)生粘性。"保護(hù)層轉(zhuǎn)為半硬化階段"是指保護(hù)層所含的 可交聯(lián)的官能基的35至80%產(chǎn)生交聯(lián)反應(yīng)。本文中的"全硬化"或 "c-stage"是指材料或粘著劑的反應(yīng)轉(zhuǎn)化率達(dá)到80至100n/。，較佳地，反 應(yīng)轉(zhuǎn)化率達(dá)到90至100%。
圖1是顯示本發(fā)明具有自粘性保護(hù)層的半導(dǎo)體晶圓的剖面示意圖。 該半導(dǎo)體晶圓IO包括具有第一表面11和相對的第二表面13的本體15; 形成于該第二表面13上的多個電性連接墊17;以及形成于該第二表面 13及該多個電性連接墊17上的保護(hù)層19;其中，該保護(hù)層19的材料 包括感光性粘著劑、熱固化粘著劑以及介電材料。
于另一具體實例，本發(fā)朋又提供一種具有自粘性保護(hù)層的半導(dǎo)體 晶圓。如圖2所示的半導(dǎo)體晶圓的剖面示意圖，該半導(dǎo)體晶圓20包括 具有第一表面211和相對的第二表面213的本體215;形成于該第一表 面211和該第二表面上213的多個電性連接墊217;以及形成于該第一 表面211和該第二表面213及該多個電性連接墊217上的保護(hù)層219; 其中，該保護(hù)層219的材料包括感光性粘著劑、熱固化粘著劑以及介 電材料。在本具體實施例中，可通過如前述的方法制作具有自粘性保 護(hù)層的半導(dǎo)體晶圓。
在本發(fā)明中，該電性連接墊的材料的實例包括，但不限于鋁或銅， 也可使用其他適合的導(dǎo)電金屬材料。又，本發(fā)明的保護(hù)層的材料包括， 但不限于感光性粘著劑、熱固化粘著劑以及介電材料。其中，感光性 粘著劑可為適合用于微影工藝的光阻材料，例如，可吸收紫外光波長 的聚丙烯酸酯系的光阻劑或其他光固性的光阻材料。熱固化粘著劑的 材料實例則包括環(huán)氧樹脂或其他可熱交聯(lián)且與感光性粘著劑相容的材 料。本發(fā)明的介電材料是選自聚亞酰胺、二氧化硅、氮硅化物或其組本發(fā)明的半導(dǎo)體晶圓為一例如硅(silicon)晶圓或砷化鎵(AsGa)晶圓 等，該晶圓的本體已完成線路布局且該本體的第一表面為非作用表面， 而該第二表面可為布設(shè)有多個電子元件及電路(未圖示)的作用表面?；?者，在本發(fā)明的另一實施例中，為多芯片堆疊應(yīng)用，該第一表面和該 第二表面皆為完成線路布局而具有電子元件及電路的作用表面。
圖2是顯示本發(fā)明的一具體實施例，本發(fā)明的半導(dǎo)體晶圓20還包 括形成于該第一表面211上的多個電性連接墊217及形成于該第一表 面211及該多個電性連接墊217上的保護(hù)層219。
為使晶圓與如電路基板或晶圓等其他電子元件電性連接，可在半 導(dǎo)體晶圓的本體上的保護(hù)層以各種不同方法形成開口以外露電性連接 墊。在本發(fā)明的一具體實例中，本發(fā)明的保護(hù)層的材料包括，但不限 于感光性粘著劑、熱固化粘著劑以及介電材料。其中，感光性粘著劑 可為適合用于微影工藝的光阻材料，例如，可吸收紫外光波長的聚丙 烯酸酯系的光阻劑或其他光固性的光阻材料。是以，可經(jīng)由微影工藝 得到所欲形成的開口。具體而言，以包含具有負(fù)型光阻材料的感光性 粘著劑的保護(hù)層為例，通常，是使用光罩遮住預(yù)定形成開口的區(qū)域， 接著依序進(jìn)行曝光和顯影等工藝，即可得到所欲的開口。本發(fā)明的保 護(hù)層含有感光性粘著劑，是以，經(jīng)過微影工藝后也可提升保護(hù)層的粘 著力以固接于該晶圓的表面。另一方面，形成開口的方法也不限于微 影方法，也可使用激光技術(shù)或等離子蝕刻方式得到開口。
于具有開口的半導(dǎo)體晶圓的具體實例，并未特定限制開口的形狀、 面積或開口高度，例如，若該保護(hù)層的厚度等于或約略大于該電性連 接墊的高度時，則該開口的高度即接近于零。另一方面，為了保護(hù)該 電性連接墊或為使該電性連接墊固接于該晶圓表面，該半導(dǎo)體晶圓的 保護(hù)層所包括的多個開口僅外露各該電性連接墊的至少一部分。如圖 3A所示，該保護(hù)層219具有多個外露各該電性連接墊317的至少一部 分表面的開口 312。圖3B則顯示該半導(dǎo)體晶圓30的第一表面311和 第二表面313上的保護(hù)層319皆具有多個外露各該電性連接墊317的 部分表面的開口 312。
舉例而言，若該半導(dǎo)體晶圓是用于后續(xù)的開窗型半導(dǎo)體封裝工藝， 例如開窗型球柵陣歹U(Window-Type Ball Grid Array, WBGA)半導(dǎo)體封裝，則如圖3C、圖3D或圖3E所示，該半導(dǎo)體晶圓的保護(hù)層319可包 括至少一個開口 312以外露各該電性連接墊317的全部表面，從而使 多個焊線連接于該電性連接墊并通過電路基板預(yù)設(shè)的穿孔電性連接至 電路基板的焊墊。同樣地，圖3A和圖3B或其他本發(fā)明所示的半導(dǎo)體 晶圓也適用于開窗型球柵陣列半導(dǎo)體封裝。此外，進(jìn)一步地以圖3F說 明本發(fā)明的目的，但不意欲限制本發(fā)明的范疇，以圖3E所示例的本發(fā) 明的半導(dǎo)體晶圓的保護(hù)層為例，是通過該保護(hù)層319使該經(jīng)裁切后的 晶圓與封裝載板318結(jié)合。再者，除用于開窗型球柵陣列封裝方面外， 當(dāng)本發(fā)明的晶圓用于多芯片堆疊時，該保護(hù)層還可用于粘合另一裁切 后的晶圓(芯片)。
于本發(fā)明的另一實施例，如圖4所示的半導(dǎo)體晶圓40，利用現(xiàn)有 的方法于該保護(hù)層形成開口 412，該保護(hù)層419的開口 412外露各該電 性連接墊417的表面及側(cè)面。
此外，本發(fā)明的半導(dǎo)體晶圓可視需要還包括設(shè)于該保護(hù)層上的離 型層，設(shè)有該離型層的半導(dǎo)體晶圓將更便于在包裝運送及維持該保護(hù) 層的粘著強(qiáng)度，且只要移除該離型層，即可進(jìn)行下一階段工藝。又， 由于本發(fā)明的保護(hù)層還包括感光性粘著劑和熱固性粘著劑，故可視需 要地于任何階段對該保護(hù)層進(jìn)行熱處理或曝光，使該熱固性粘著劑或 感光性粘著劑轉(zhuǎn)為半硬化階段(b-stage)粘著劑，或甚至使該整個保護(hù)層 轉(zhuǎn)為半硬化階段(b-stage)。但是該半硬化的程度則依材料本身而定或可 視需要作調(diào)整。此外，也可于感光性粘著劑曝光之前、期間或之后處 理該保護(hù)層，使該保護(hù)層或該保護(hù)層中的熱固化粘著劑或感光性粘著 劑轉(zhuǎn)為半硬化階段(b-stage)的粘著劑。當(dāng)然，視需要地，也可對該保護(hù) 層進(jìn)行照光，使該感光性粘著劑全硬化(c-stage)。由此，除了提升保護(hù) 層的粘著強(qiáng)度外，更加維持該保護(hù)層的開口的結(jié)構(gòu)。
參考圖5A和圖5B的本發(fā)明的又一半導(dǎo)體晶圓50，還通過眾所周 知的方法于各該電性連接墊517上形成多個導(dǎo)電凸塊514以保護(hù)該電 性連接墊或提供更大的電性連接面積。是以，如圖5B所示，該多個導(dǎo) 電凸塊514也可包覆該電性連接墊517的側(cè)面。在該具體實例中，該 導(dǎo)電凸塊的材料是選自鋁、銅、鈦、錫、鉛、金、鉍、鋅、鎳、鋯、 鎂、銦、銻、碲或其所組成群組的一者。本發(fā)明的半導(dǎo)體晶圓通過包含感光性粘著劑、熱固化粘著劑以及 介電材料的保護(hù)層，除可保護(hù)晶圓表面的電路和電性連接墊外，還可 方便地進(jìn)行微影工藝曝露出預(yù)定進(jìn)行電性連接的位置，以供后續(xù)的粘 著和電性連接等工藝。無需在晶圓的預(yù)定結(jié)合表面涂覆粘著劑，大幅 簡化例如封裝工藝期間與電路基板結(jié)合的工序，并同時降低制造成本。
上述實施例僅例示性說明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制 本發(fā)明。任何本領(lǐng)域技術(shù)人員均可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下， 對上述實施例進(jìn)行修飾與改變。因此，舉凡所屬技術(shù)領(lǐng)域中的技術(shù)人 員在未脫離本發(fā)明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)由權(quán)利要求書的范圍所涵蓋。
權(quán)利要求
1、一種具有自粘性保護(hù)層的半導(dǎo)體晶圓，其特征在于，包括本體，具有第一表面和相對的第二表面；多個形成于該第二表面上的電性連接墊；以及形成于該本體的第二表面及該多個電性連接墊上的保護(hù)層；其中，該保護(hù)層的材料包括感光性粘著劑、熱固化粘著劑以及介電材料，且用以通過該保護(hù)層使該經(jīng)裁切后的晶圓與封裝載板結(jié)合。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的半導(dǎo)體晶圓，其特征在于該第一表面 為非作用表面，且該第二表面為完成線路布局的作用表面。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的半導(dǎo)體晶圓，其特征在于該第一表面 和該第二表面皆為完成線路布局的作用表面。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體晶圓，其特征在于還包括形成 于該第一表面上的多個電性連接墊及形成于該第一表面及該多個電性 連接墊上的保護(hù)層。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的半導(dǎo)體晶圓，其特征在于該保護(hù) 層還包括多個開口以外露各該電性連接墊的至少一部分。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的半導(dǎo)體晶圓，其特征在于該保護(hù) 層還包括至少一個開口以外露各該電性連接墊的全部表面。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體晶圓，其特征在于該保護(hù)層的 開口外露各該電性連接墊的表面及側(cè)面。
8、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的半導(dǎo)體晶圓，其特征在于該晶圓為硅 晶圓或砷化鎵晶圓。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的半導(dǎo)體晶圓，其特征在于該電性連接墊的材料是選自鋁或銅。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體晶圓，其特征在于該介電材 料是選自聚亞酰胺、二氧化硅、氮硅化物或其組合。
11、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體晶圓，其特征在于還包括多 個導(dǎo)電凸塊形成于該電性連接墊上。
12、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體晶圓，其特征在于還包括多 個導(dǎo)電凸塊形成于該電性連接墊上并包覆該電性連接墊的側(cè)面。
13、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體晶圓，其特征在于該保護(hù)層 的感光性粘著劑為經(jīng)硬化的感光性粘著劑。
14、 根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的半導(dǎo)體晶圓，其特征在于還包 括離型層設(shè)于該保護(hù)層上。
15、 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的半導(dǎo)體晶圓，其特征在于該導(dǎo)電凸 塊的材料是選自鋁、銅、鈦、錫、鉛、金、鉍、鋅、鎳、鋯、鎂、銦、 銻、碲或其所組成群組的一者。
全文摘要
一種具有自粘性保護(hù)層的半導(dǎo)體晶圓，包括具有第一表面和相對的第二表面的本體；多個形成于該第二表面上的電性連接墊；以及形成于該本體的第二表面及該多個電性連接墊上的保護(hù)層；其中，該保護(hù)層的材料包括感光性粘著劑、熱固化粘著劑以及介電材料。本發(fā)明的半導(dǎo)體晶圓的保護(hù)層除了可阻絕晶圓表面電路與空氣水塵接觸外更具有可圖案化和粘著的性質(zhì)，并可利用保護(hù)層的自粘性便于使晶圓與后續(xù)工藝的電路基板結(jié)合，無須在晶圓的預(yù)定結(jié)合表面涂覆粘著劑，大幅簡化例如封裝工藝期間與電路基板結(jié)合的工序。
文檔編號H01L23/48GK101685804SQ20081016134
公開日2010年3月31日 申請日期2008年9月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月23日
發(fā)明者蔡憲聰 申請人:聯(lián)測科技股份有限公司