專利名稱：一種進(jìn)行圓片級電互連與引出的裝置及其加工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及微電子機(jī)械，尤其涉及一種通過微機(jī)系統(tǒng)(簡稱MEMQ加工技術(shù)制造 的具有斜倒角的芯片裝置，以及實現(xiàn)該芯片裝置的高可靠性電互連和引出的加工方法。
背景技術(shù)：
引線鍵合就是用非常細(xì)小的線把芯片上焊盤和引線框架(或者基板)連接起來的 過程。引線鍵合是微電子封裝中一種非常關(guān)鍵的工藝，引線鍵合質(zhì)量的好壞直接關(guān)系到整 個器件的性能和可靠性，引線鍵合技術(shù)也直接影響到封裝的總厚度。傳統(tǒng)引線鍵合的缺點(diǎn)在于線弧高度比較高，一般在150 250um之間。線弧高度 是引線鍵合的一個重要的指標(biāo)，線弧高度和引線鍵合參數(shù)、引線性能、引線框架的設(shè)計都有 關(guān)系。為了實現(xiàn)在更小的封裝體積內(nèi)提高封裝密度，實現(xiàn)更多的功能，就需要控制引線鍵合 的線弧高度。在自動引線鍵合技術(shù)中，半導(dǎo)體器件鍵合點(diǎn)脫落是最常見的失效模式。這種 失效模式用常規(guī)篩選和測試很難剔除，只有在強(qiáng)烈振動下才可能暴露出來，因此對半導(dǎo)體 器件的可靠性危害極大。此外，引線鍵合還會存在鍵合位置不當(dāng)、鍵合絲損傷、鍵合絲長尾、 鍵合絲頸部損傷、鍵合變形過大或過小、金屬化表面有擦傷、鍵合引線與管芯夾角太小、殘 留的鍵絲頭在管芯上或管殼內(nèi)等影響器件可靠性的問題。PI與銅互連技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于，其解決了標(biāo)準(zhǔn)CSP工藝中鈍化層開口過大或過小以 及金屬焊盤過小的問題。一般用PI與銅互連技術(shù)來實現(xiàn)芯片表面的電互連，通常用于表面 為平面的圓片上，并未應(yīng)用到芯片與基板之間的互連。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種具有斜倒角的芯片 裝置及其加工方法，該裝置結(jié)構(gòu)簡單、實現(xiàn)方法容易，并能夠達(dá)到高可靠性的要求，能夠克 服傳統(tǒng)引線鍵合線弧高度過高、鍵合點(diǎn)易脫落及鍵合導(dǎo)致的芯片面積增大等缺陷。技術(shù)方案為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為一種進(jìn)行圓片級電互連與引出的裝置，包括硅圓片和基板，在硅圓片上加工有一 個以上帶斜坡邊緣的微電子芯片、隔離槽和連接梁，所述隔離槽為微電子芯片之間的鏤空 部位，硅圓片上的微電子芯片、隔離槽和連接梁以外的其他實體部位為外圍框架，微電子芯 片通過連接梁與外圍框架相連接；所述硅圓片固定在基板上；所述微電子芯片上設(shè)置有芯 片焊盤，所述基板上設(shè)置有基板焊盤，所述基板焊盤位于基板與隔離槽相對應(yīng)的位置處，所 述芯片焊盤和基板焊盤通過圓片級PI和銅互連工藝連接形成電互連和電引出。所述連接 梁主要用于固定和連接微電子芯片與外圍框架。每一個微電子芯片優(yōu)選通過四個連接梁與外圍框架相連接。上述進(jìn)行圓片級電互連與引出的裝置的一種加工方法，具體包括如下步驟(al)在襯底硅圓片上制作一個以上微電子芯片，利用標(biāo)準(zhǔn)光刻和硅的各向異性腐 蝕的方法刻蝕出微電子芯片的斜坡面、隔離槽和連接梁，硅圓片上的微電子芯片、隔離槽和連接梁以外的其他實體部位為外圍框架；在微電子芯片上制作芯片焊盤；(a2)制作基板以及基板焊盤，使基板焊盤位于基板上與隔離槽相對應(yīng)的位置處；(a3)將硅圓片與基板進(jìn)行鍵合；(a4)通過圓片級PI與銅互連工藝，在芯片焊盤和基板焊盤之間形成電互連和電 引出，具體包括如下步驟(a41)在微電子芯片表面涂覆一層PI層后，圖形化PI層；(a42)在PI外側(cè)濺射兩層UMB (Ti/Cu)后，圖形化UBM ；(a43)在UBM外側(cè)鍍銅層，實現(xiàn)微電子芯片與基板的電互連；(a5)對電互連結(jié)構(gòu)的區(qū)域進(jìn)行劃片，形成具有帶斜坡邊緣的微電子芯片裝置。上述加工方法中，使用的基板優(yōu)選為玻璃基板或者硅基板。上述進(jìn)行圓片級電互連與引出的裝置的另一種加工方法，具體包括如下步驟(bl)在襯底硅圓片上制作一個以上微電子芯片，利用標(biāo)準(zhǔn)光刻和硅的各向異性腐 蝕的方法刻蝕出微電子芯片的斜坡面、隔離槽和連接梁，硅圓片上的微電子芯片、隔離槽和 連接梁以外的其他實體部位為外圍框架；在微電子芯片上制作芯片焊盤；(b2)制作基板以及基板焊盤，使基板焊盤位于基板上與隔離槽相對應(yīng)的位置處；(b3)將硅圓片粘到基板上；(b4)通過圓片級PI與銅互連工藝，在芯片焊盤和基板焊盤之間形成電互連和電 引出，具體包括如下步驟(b41)在微電子芯片表面涂覆一層PI層后，圖形化PI層；(b42)在PI外側(cè)濺射兩層UMB (Ti/Cu)后，圖形化UBM ；(b43)在UBM外側(cè)鍍銅層，實現(xiàn)微電子芯片與基板的電互連；(b5)對電互連結(jié)構(gòu)的區(qū)域進(jìn)行劃片，形成具有帶斜坡邊緣的微電子芯片裝置。上述加工方法中，使用的基板優(yōu)選為陶瓷基板或者PCB板。有益效果本發(fā)明提供的一種具有斜倒角的芯片裝置，在加工微電子器件結(jié)構(gòu)的 同時可以一起加工，無須專門制作；與傳統(tǒng)微電子器件的制作過程類似，僅需增加形成斜坡 形狀的微電子芯片邊緣以及位于微電子芯片與外圍框架之間的連接梁的步驟；本發(fā)明提供 的實現(xiàn)高可靠性電互連和引出的方法，簡單易行，銅互連線一端連接在芯片上，另一端連接 在要安裝芯片的基板上；由于標(biāo)準(zhǔn)的圓片級PI與銅互連工藝已經(jīng)相當(dāng)成熟，所以實現(xiàn)起來 非常容易，并能夠達(dá)到高可靠性的要求。


圖1為本發(fā)明裝置的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明裝置的正視方向的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明方法的工藝流程圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作更進(jìn)一步的說明。如圖1、圖2所示為一種進(jìn)行圓片級電互連與引出的裝置，包括硅圓片1和基板4， 在硅圓片1上加工有一個以上帶斜坡邊緣的微電子芯片2、隔離槽和連接梁，所述隔離槽為微電子芯片2之間的鏤空部位，硅圓片1上的微電子芯片2、隔離槽和連接梁以外的其他實 體部位為外圍框架8，微電子芯片2通過連接梁與外圍框架8相連接；所述硅圓片1固定在 基板4上；所述微電子芯片2上設(shè)置有芯片焊盤52，所述基板4上設(shè)置有基板焊盤51，所述 基板焊盤51位于基板4與隔離槽相對應(yīng)的位置處，所述芯片焊盤52和基板焊盤51通過圓 片級PI和銅互連工藝連接形成電互連和電引出。所述連接梁主要用于固定和連接微電子 芯片2與外圍框架8，每一個微電子芯片通過四個連接梁(連接梁31、連接梁32、連接梁33 和連接梁34)與外圍框架8相連接。圖3所示為上述裝置的加工方法的工藝流程圖，包括如下步驟①準(zhǔn)備襯底硅圓片1，在該襯底硅圓片1上制作微電子芯片2及芯片焊盤52 ；②利用標(biāo)準(zhǔn)光刻和硅的各向異性腐蝕的方法刻蝕出微電子芯片2的斜坡面、隔離 槽和連接梁(連接梁31、連接梁32、連接梁33和連接梁34)，硅圓片1上的微電子芯片2、 隔離槽和連接梁以外的其他實體部位為外圍框架8 ；在微電子芯片上制作芯片焊盤52 ；③設(shè)計基板4以及基板焊盤51，使基板焊盤51位于基板4上與隔離槽相對應(yīng)的位 置處；④將硅圓片1與基板4進(jìn)行鍵合，或者將硅圓片1粘到基板4上；⑤在微電子芯片2表面涂覆一層PI層6 ；⑥圖形化PI層6;⑦濺射兩層UBM(Ti/Cu)；⑧圖形化UBM;⑨鍍Cu層7，實現(xiàn)微電子芯片2與基板4的電互連；⑩對包含上述電互連結(jié)構(gòu)的區(qū)域進(jìn)行劃片，形成具有帶斜坡邊緣的微電子芯片裝置。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人 員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng) 視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種進(jìn)行圓片級電互連與引出的裝置，其特征在于所述裝置包括硅圓片(1)和基 板G)，在硅圓片(1)上加工有一個以上帶斜坡邊緣的微電子芯片O)、隔離槽和連接梁，所 述隔離槽為微電子芯片(2)之間的鏤空部位，硅圓片(1)上的微電子芯片O)、隔離槽和連 接梁以外的其他實體部位為外圍框架(8)，微電子芯片( 通過連接梁與外圍框架(8)相連 接；所述硅圓片(1)固定在基板(4)上；所述微電子芯片( 上設(shè)置有芯片焊盤(52)，所述 基板(4)上設(shè)置有基板焊盤(51)，所述基板焊盤(51)位于基板(4)與隔離槽相對應(yīng)的位置 處，所述芯片焊盤(5 和基板焊盤(51)通過圓片級PI和銅互連工藝連接形成電互連和電 引出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的進(jìn)行圓片級電互連與引出的裝置，其特征在于每一個微電 子芯片( 通過四個連接梁與外圍框架(8)相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的進(jìn)行圓片級電互連與引出的裝置的加工方法，其特征在于 所述加工方法包括如下步驟(al)在襯底硅圓片⑴上制作一個以上微電子芯片O)，利用標(biāo)準(zhǔn)光刻和硅的各向異 性腐蝕的方法刻蝕出微電子芯片(2)的斜坡面、隔離槽和連接梁，硅圓片(1)上的微電子芯 片O)、隔離槽和連接梁以外的其他實體部位為外圍框架⑶；在微電子芯片⑵上制作芯 片焊盤(52)；(a2)制作基板⑷以及基板焊盤(51)，使基板焊盤(51)位于基板⑷上與隔離槽相 對應(yīng)的位置處；(a3)將硅圓片(1)與基板(4)進(jìn)行鍵合；(a4)通過圓片級PI與銅互連工藝，在芯片焊盤(5 和基板焊盤(51)之間形成電互連 和電引出，具體包括如下步驟(a41)在微電子芯片(2)表面涂覆一層PI層(6)后，圖形化PI層(6)； (a42)在PI外側(cè)濺射兩層UMB后，圖形化UBM ；(a43)在UBM外側(cè)鍍銅層(7)，實現(xiàn)微電子芯片(2)與基板的電互連； (a5)對電互連結(jié)構(gòu)的區(qū)域進(jìn)行劃片，形成具有帶斜坡邊緣的微電子芯片裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的進(jìn)行圓片級電互連與引出的裝置的加工方法，其特征在于 所述基板(4)為玻璃基板或者硅基板。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的進(jìn)行圓片級電互連與引出的裝置的加工方法，其特征在于 所述加工方法包括如下步驟(bl)在襯底硅圓片(1)上制作一個以上微電子芯片O)，利用標(biāo)準(zhǔn)光刻和硅的各向異 性腐蝕的方法刻蝕出微電子芯片(2)的斜坡面、隔離槽和連接梁，硅圓片(1)上的微電子芯 片O)、隔離槽和連接梁以外的其他實體部位為外圍框架⑶；在微電子芯片⑵上制作芯 片焊盤(52)；(b2)制作基板⑷以及基板焊盤(51)，使基板焊盤(51)位于基板⑷上與隔離槽相 對應(yīng)的位置處；(b3)將硅圓片(1)粘到基板(4)上；(b4)通過圓片級PI與銅互連工藝，在芯片焊盤(5 和基板焊盤(51)之間形成電互連 和電引出，具體包括如下步驟(b41)在微電子芯片(2)表面涂覆一層PI層(6)后，圖形化PI層(6)；(b42)在PI外側(cè)濺射兩層UMB后，圖形化UBM ；(b43)在UBM外側(cè)鍍銅層(7)，實現(xiàn)微電子芯片(2)與基板的電互連； (b5)對電互連結(jié)構(gòu)的區(qū)域進(jìn)行劃片，形成具有帶斜坡邊緣的微電子芯片裝置。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的具有斜倒角的芯片裝置的加工方法，其特征在于所述基板 (4)為陶瓷基板或者PCB板。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種進(jìn)行圓片級電互連與引出的裝置及其加工方法，所述裝置包括硅圓片和基板，在硅圓片上加工有一個以上帶斜坡邊緣的微電子芯片、隔離槽和連接梁，所述隔離槽為微電子芯片之間的鏤空部位，硅圓片上的其他實體部位為外圍框架，微電子芯片通過連接梁與外圍框架相連接；硅圓片固定在基板上；微電子芯片上設(shè)置有芯片焊盤，基板上設(shè)置有基板焊盤，基板焊盤位于基板與隔離槽相對應(yīng)的位置處，芯片焊盤和基板焊盤通過圓片級PI和銅互連工藝連接形成電互連和電引出。本發(fā)明提供的裝置，加工簡單，無須專門制作；本發(fā)明提供加工方法，簡單易行，由于標(biāo)準(zhǔn)的圓片級PI與銅互連工藝已經(jīng)相當(dāng)成熟，實現(xiàn)容易，并能夠達(dá)到高可靠性的要求。
文檔編號H01L23/495GK102110667SQ20101060300
公開日2011年6月29日 申請日期2010年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月23日
發(fā)明者唐潔影, 王珍, 王磊, 黃慶安 申請人:東南大學(xué)