專利名稱：電子元件封裝體及其形成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明有關(guān)于一種電子元件封裝體及其制法，且特別有關(guān)于一種以由液態(tài)固化的材料層作為上封裝層及/或具有穿硅通孔(TSV)的電子元件封裝體。
背景技術(shù)：
光感測元件或發(fā)光元件等光電元件在擷取影像或照明的應(yīng)用中扮演著重要的角色，這些光電元件均已廣泛地應(yīng)用于例如數(shù)字相機(jī)(digital camera)、數(shù)字?jǐn)z錄像機(jī) (digital video recorder)、手機(jī)(mobile phone)、太陽能電池、屏幕、照明設(shè)備等消費(fèi)電子元件和攜帶型電子元件中。隨著上述各種電子元件愈來愈輕巧化，使得光電元件封裝體的尺寸也愈來愈縮小化。傳統(tǒng)的半導(dǎo)體封裝主要是將半導(dǎo)體晶片封裝于一不透明的電子元件封裝體中，以避免半導(dǎo)體晶片受到外界的污染，且保護(hù)半導(dǎo)體晶片不受外界撞擊的影響。反之，光電元件 (例如CMOS影像感應(yīng)器或發(fā)光二極管元件)必須封裝于具有至少一透明基板(如玻璃基板)作為上封裝層的電子元件封裝體中以接受外界的光線或輸出光線。通常所采取的封裝方式是將透明基板整面涂以粘著劑而接合至具有光感測元件或發(fā)光元件的晶圓上而完成封裝。然而，粘著劑可能會(huì)造成光線折射而影響光線的接收或輸出。為了避免粘著劑影響光線的接收或輸出，目前已發(fā)展出一種利用圍堰結(jié)構(gòu)(dam) 撐起透明基板并圍出空穴(cavity)的技術(shù)。在此技術(shù)中，圍堰結(jié)構(gòu)取代整面涂以粘著劑而將透明基板固定于光電元件上(僅于圍堰結(jié)構(gòu)涂上粘著劑)，光電元件對于光線的接收或輸出是通過所圍出的空穴與透明基板，不需經(jīng)由透光率不佳的粘著劑，具較佳的光線接收與輸出。然而，圍堰結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度較差，容易于接面處(例如與透明基板的接合處)發(fā)生裂痕(crack)、脫層(delaminate)、彎曲(bending)等現(xiàn)象。此外，所使用的透明基板一般為玻璃基板，除了價(jià)格不菲，亦增加封裝體的重量。此外，隨著半導(dǎo)體制程技術(shù)的不斷進(jìn)步，可于更小的晶片中形成更多的半導(dǎo)體元件。除了使晶片的效能更為提升外，還能節(jié)省晶圓面積而降低成本。然而，隨著晶片尺寸縮小化與元件密度的增加，其輸出/輸入連接(1/0)的數(shù)目與密度亦增加，因而造成封裝上的困難。因此，業(yè)界亟需一種新穎的封裝技術(shù)及結(jié)構(gòu)以改善光電元件的封裝。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種電子元件封裝體的形成方法，包括提供一承載基底，具有一上表面及一相反的下表面；于承載基底的該上表面形成至少一凹槽；于凹槽中設(shè)置一具有導(dǎo)電電極的晶片，晶片并由一上封裝層所覆蓋；于承載基底的凹槽中形成一填充層，填充層圍繞上述晶片；自下表面薄化承載基底至一既定深度；于晶片內(nèi)或承載基底內(nèi)形成至少一穿孔；以及于穿孔的側(cè)壁上形成一導(dǎo)電層，且導(dǎo)電層與導(dǎo)電電極形成電性接觸。本發(fā)明所述的電子元件封裝體的形成方法，還包括通過自該下表面薄化該承載基底至一既定深度以露出部分的該晶片以及該承載基底的一薄化后下表面。本發(fā)明所述的電子元件封裝體的形成方法，該穿孔位于該晶片內(nèi)的導(dǎo)電電極下方。本發(fā)明所述的電子元件封裝體的形成方法，還包括于該填充層上形成一線路重布層，該線路重布層電性連接至該導(dǎo)電電極，且延伸至該上表面上，其中該穿孔位于該承載基底內(nèi)且該穿孔的底部露出部分的該線路重布層。本發(fā)明所述的電子元件封裝體的形成方法，在形成該導(dǎo)電層之前，還包括于該穿孔的側(cè)壁與底部形成一絕緣層，并于該絕緣層上形成一第一開口，該第一開口露出該導(dǎo)電電極。本發(fā)明所述的電子元件封裝體的形成方法，該承載基底為一晶圓，且在自該下表面薄化該承載基底之前，還包括將該承載基底的上表面固定于一可回收的輔助基底上。本發(fā)明所述的電子元件封裝體的形成方法，該承載基底的上表面通過一可脫離粘著層固定于該可回收的輔助基底上，且在形成該導(dǎo)電層之后，還包括移除該可回收的輔助基底，移除步驟包括將該承載基底沿切割道切穿至可脫離粘著層為止；及移除該可回收的輔助基底而獲得多個(gè)晶片封裝體，同時(shí)保留完整的該可回收的輔助基底進(jìn)行回收。本發(fā)明所述的電子元件封裝體的形成方法，該上封裝層自該晶片上直接液態(tài)固化形成，該上封裝層與該晶片之間不含粘著劑。本發(fā)明另提供一種電子元件封裝體，包括一承載基底，具有至少一開口，此開口是自承載基底的上表面向下延伸；一填充層，位于開口中；一晶片，位于開口中，且被填充層圍繞，此晶片具有一導(dǎo)電電極；一上封裝層，覆蓋上述晶片；至少一穿孔，位于晶片內(nèi)或承載基底內(nèi)；以及一導(dǎo)電層，位于穿孔的側(cè)壁上，且導(dǎo)電層與導(dǎo)電電極形成電性接觸。本發(fā)明所述的電子元件封裝體，該開口自該承載基底的上表面貫穿至與該上表面相反的下表面。本發(fā)明所述的電子元件封裝體，還包括一絕緣層，位于該穿孔的側(cè)壁與該導(dǎo)電層之間。本發(fā)明所述的電子元件封裝體，還包括一保護(hù)層，位于該下表面及該導(dǎo)電層上。本發(fā)明所述的電子元件封裝體，該穿孔位于該晶片內(nèi)，且該穿孔底部露出該導(dǎo)電電極。本發(fā)明所述的電子元件封裝體，該上封裝層自該晶片上直接液態(tài)固化形成，該上封裝層與該晶片之間不含粘著劑。本發(fā)明所述的電子元件封裝體，還包括一線路重布層，位于該填充層上且延伸至該上表面上，并且與該導(dǎo)電電極電性連接；其中該穿孔位于該承載基底內(nèi)且貫穿該上表面及該下表面，該穿孔底部露出部分的該線路重布層。本發(fā)明所述的電子元件封裝體，該由液態(tài)固化的上封裝層包括酚醛環(huán)氧樹脂。本發(fā)明所述的電子元件封裝體，該由液態(tài)固化的上封裝層還包括Y-丁內(nèi)酯、三芳基硫六氟銻酸鹽、碳酸丙烯酯或前述的組合。
本發(fā)明可有效舒緩過于密集的導(dǎo)電通路布局。


圖1A-1D顯示本發(fā)明實(shí)施例的電子元件封裝體的一系列制程剖面圖。圖2A-2C顯示本發(fā)明另一實(shí)施例的電子元件封裝體的一系列制程剖面圖。圖3A-3L顯示本發(fā)明實(shí)施例中具有穿硅通孔的封裝結(jié)構(gòu)的一系列制程剖面圖。圖4A-4L顯示本發(fā)明另一實(shí)施例中，具有穿硅通孔的封裝結(jié)構(gòu)的一系列制程剖面圖。圖5顯示本發(fā)明另一實(shí)施例中，具有穿硅通孔的封裝結(jié)構(gòu)剖面圖。
具體實(shí)施例方式為讓本發(fā)明之上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉出較佳實(shí)施例，并配合所附圖式，作詳細(xì)說明如下。本發(fā)明的一實(shí)施例是提供一種具有以由液態(tài)固化的材料層為上封裝層的電子元件封裝體，利用將液態(tài)材料固化以形成透明的上封裝層。本發(fā)明的另一實(shí)施例還提供具有穿硅通孔(TSV)的封裝結(jié)構(gòu)，利用穿硅通孔與線路重布層(redistribution layer,RDL)形成晶片與封裝結(jié)構(gòu)外部的導(dǎo)電通路，其中線路重布層即為用以將導(dǎo)電通路重新分布的導(dǎo)電層。本發(fā)明實(shí)施例的各階段制程將以圖式表示。在本發(fā)明實(shí)施例的圖式與敘述中，相似的元件將以相似的標(biāo)號標(biāo)示。圖1A-1D顯示本發(fā)明實(shí)施例的電子元件封裝體的一系列制程剖面圖。如圖IA所示，首先提供一包含電子元件的基底100，其具有第一表面102與一相反的第二表面104。 基底100可為硅基底、半導(dǎo)體基底、化合物半導(dǎo)體基底、半導(dǎo)體晶圓、藍(lán)寶石基底或前述的組合。本發(fā)明實(shí)施例的電子元件封裝體包括晶圓級封裝，主要是指在晶圓階段完成封裝步驟后，再予以切割成獨(dú)立的封裝體。然而，在一特定實(shí)施例中，例如將已分離的半導(dǎo)體晶片重新分布在一承載晶圓上，再進(jìn)行封裝制程，亦可稱之為晶圓級封裝制程。上述晶圓級封裝制程亦適用于借堆疊(stack)方式安排具有集成電路的多片晶圓，以形成多層集成電路 (multi-layer integrated circuit device)白勺封裝體。在一實(shí)施例中，基底100中具有于第一表面102露出的電子元件106，其可為各種光電元件。例如，電子元件106可為光感測元件、太陽能電池或發(fā)光元件等。電子元件 106 亦可為微機(jī)電系統(tǒng)(micro electro mechanical system，MEMS)、微流體系統(tǒng)(micro fluidic systems)或利用熱、光線及壓力等物理變化量來測量的物理感測器(physical sensor)、身寸頻元件(RF circuit)、力口速計(jì)(accelerators)、陀螺儀(gyroscopes)、微制云力器(micro actuators)、表面聲波元件、壓力感測器(pressure sensors)或噴墨頭(ink printer heads)等。為了保護(hù)電子元件106免于受到外界的污染或傷害，需于其上形成透明的上封裝層，以提供保護(hù)并使光線能順利地進(jìn)入與輸出。接著，進(jìn)行本發(fā)明實(shí)施例的一特征步驟，直接于第一表面102上液態(tài)固化形成一材料層，其具有大抵平坦的上表面，且其透光率約大于90%。由液態(tài)固化的材料層可作為本發(fā)明實(shí)施例的電子元件封裝體的上封裝層，可取代已知的玻璃基板、粘著劑或圍堰結(jié)構(gòu)。在一實(shí)施例中，上封裝層與第一表面102之間不含額外的粘著劑。
請參照圖1B-1C，其顯示本發(fā)明實(shí)施例中的由液態(tài)固化的上封裝層108的形成過程。如圖IB所示，首先將具流動(dòng)性的液態(tài)材料108a直接涂布于基底100的第一表面102上， 利用液態(tài)材料108a本身的披覆性形成大抵平坦的涂膜。液態(tài)材料108a可以各種濕式涂布法直接涂布于第一表面102上，例如刮刀涂布(bar coating)、旋轉(zhuǎn)涂布(spin coating)、
(curtain coating) g^Bjti^ (spray coating)等。液態(tài)材料108a包括固化后為透明的高分子材料，較佳為熱固性高分子材料，可使固化后的上封裝層108具有足夠的硬度(例如大于約諾氏(Rockwell) 100度)與耐熱性。 適合的液態(tài)材料108a例如包括(但不限于)酚醛環(huán)氧樹脂，如CAS編號為28906-96-9的 Novolac phenol epoxy resin。在其他實(shí)施例中，可將酚醛環(huán)氧樹脂與例如丁內(nèi)酯 (Gamma Butyrolactone, CASNo. 96-48-0)混合以作為液態(tài)材料108a?；蛘撸嗫蛇M(jìn)一步添加其他的添加劑，例如三芳基硫六氟銻酸鹽(triarylsulfonium hexafIuoroantimonate salt,CAS No. 109037-75-4)或/及碳酸丙烯酯(propylene carbonate,CAS No. 108-32-7)寸。在一實(shí)施例中，可將適合用作液態(tài)材料108a的高分子材料加熱至約大于其玻璃轉(zhuǎn)換溫度而使具有流動(dòng)性，接著將具流動(dòng)性的液態(tài)材料108a涂布至第一表面102上。在一實(shí)施例中，可利用液態(tài)材料108a本身的披覆性形成大抵平坦的涂膜。此外，亦可將基底100 放置在可旋轉(zhuǎn)平臺(tái)上，利用類似旋轉(zhuǎn)涂布的方式，使液態(tài)材料108a均勻地覆蓋于第一表面 102上，并具有大抵平坦的上表面。由于高分子材料即使處于略高于玻璃轉(zhuǎn)換溫度下，其仍具有一定的粘度，因而不致于完全從第一表面上流失。然亦可于基底100的第一表面102的邊緣上形成阻擋結(jié)構(gòu)(未顯示)以避免液態(tài)材料108a于固化前流失?；蛘撸钃踅Y(jié)構(gòu)(未顯示)亦可形成在放置基底100的平臺(tái)上，用以圍住基底100。此外，液態(tài)材料108a中亦可加入適當(dāng)?shù)娜軇?，以調(diào)控其涂布性質(zhì)。接著，例如可于液態(tài)材料108a上方照射紫外光10而使液態(tài)材料108a產(chǎn)生交聯(lián)而固化形成上封裝層108 (如圖IC所示)。經(jīng)固化后的上封裝層108亦可保有大抵平坦的上表面。此外，在一實(shí)施例中，由液態(tài)固化的上封裝層108的厚度大于約10 μ m，較佳為約1 μ m 至5μπι之間。此外，以上述方法制成的上封裝層固化后由于其熱膨率較小，因此可以確保電子元件封裝體的穩(wěn)定性。在上述實(shí)施例中，上封裝層108具有大抵平坦的上表面，此處的大抵平坦是指上封裝層108表面最高處與最低處的高低差很小，而不影響光線的輸入或輸出。例如，在一實(shí)施例中，上封裝層108表面最高處與最低處的高低差小于約3 μ m，較佳者，其高低差小于約lym。然應(yīng)注意的是，隨著所傳送光線波長的不同或封裝體的尺寸與種類不同，上封裝層108表面的高低差可能會(huì)有差異，不限于前述的高低差范圍。由于由液態(tài)固化的上封裝層108包括選用透明的高分子材料且又具大抵平坦的上表面，電子元件106可通過透明的由液態(tài)固化的上封裝層108接收或輸出光線，而不致產(chǎn)生折射或散射等問題。此外，可于由液態(tài)固化的上封裝層108中加入其他添加劑。例如，可加入硬化劑 (hardener)等，例如可直接加在液態(tài)材料108a中。再者，亦可于由液態(tài)固化的上封裝層108 中添加熒光材料(例如熒光粉)，可用以調(diào)變輸出或輸入光線的波長。熒光材料除了加入上封裝層108中，亦可加在上封裝層108上，例如可于上封裝層108上形成熒光粉層。此外， 其余各種光學(xué)元件亦可形成在電子元件106上或由液態(tài)固化的上封裝層108上，以符合各種需求。例如，可視情況設(shè)置微透鏡陣列結(jié)構(gòu)(microlens array)、濾光片、抗反射層、偏光膜、分色膜(dichroic filter)、光柵(optical grating)、光波導(dǎo)(optical wave guide) 等于電子元件106上。請接著參照圖1D，可以各種已知技術(shù)于基底100的第二表面104上形成導(dǎo)電結(jié)構(gòu) 114，例如是導(dǎo)電凸塊。導(dǎo)電結(jié)構(gòu)114與電子元件106之間可設(shè)置有各種導(dǎo)電通路(未顯示)，其與基底100之間可還包括絕緣層110及防焊層112。在一實(shí)施例中，以導(dǎo)電凸塊作為導(dǎo)電結(jié)構(gòu)114，可將防焊層112圖案化以形成終端接觸墊開口于導(dǎo)電通路(未顯示)的表面上，接著通過圖案化的光致抗蝕劑層進(jìn)行焊料電鍍或是通過網(wǎng)版印刷涂布焊料而填入終端接觸墊開口中，最后去除種晶層或光致抗蝕劑層以及進(jìn)行回焊形成焊球，完成導(dǎo)電凸塊制程。電性連接至電子元件106的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)114，可作為電子元件106與電子元件封裝體的外部電路間的信號溝通橋梁。其中，絕緣層110的材質(zhì)可為環(huán)氧樹脂、防焊材料或其他適合的絕緣物質(zhì)，例如無機(jī)材料的氧化硅層、氮化硅層、氮氧化硅層、金屬氧化物或前述的組合； 或亦可為有機(jī)高分子材料的聚酰亞胺樹脂(polyimide)、苯環(huán)丁烯(butylcyclobutene， B CB，道氏化學(xué)公司)、聚對二甲苯(parylene)、萘聚合物(polynaphthalenes)、氟碳化物 (fluorocarbons)、丙烯酸酯(acrylates)等。絕緣層110的形成方式可包含涂布方式，例如方 轉(zhuǎn)涂布(spin coating)、噴涂(spray coating)或淋幕涂布(curtain coating),或其他適合的沉積方式，例如，液相沉積、物理氣相沉積、化學(xué)氣相沉積、低壓化學(xué)氣相沉積、等離子增強(qiáng)式化學(xué)氣相沉積、快速熱化學(xué)氣相沉積或常壓化學(xué)氣相沉積等制程。前述實(shí)施例，是將具流動(dòng)性的液態(tài)材料108a直接涂布至第一表面102上，然本發(fā)明實(shí)施例的形成方式不限于此。圖2A-2C顯示本發(fā)明另一實(shí)施例的電子元件封裝體的一系列制程剖面圖。如圖2A所示，將固態(tài)的粒狀材料108b鋪于第一表面102上。接著，如圖2B所示， 于粒狀材料108b上照射紅外光20以加熱粒狀材料108b。當(dāng)受熱后的粒狀材料108b溫度高于其玻璃轉(zhuǎn)換溫度時(shí)，會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)榫吡鲃?dòng)性的液態(tài)材料108c (如圖2B所示)。接著，可類似于圖IB所述的實(shí)施例，使具流動(dòng)性的液態(tài)材料108c自然流動(dòng)或通過旋轉(zhuǎn)基底100而使具有大抵平坦的上表面(如圖2C所示)。在一實(shí)施例中，將圖2B中所示的結(jié)構(gòu)放置于可旋轉(zhuǎn)平臺(tái)(未顯示)上并旋轉(zhuǎn)之，此時(shí)可同步照射紅外光20。通過調(diào)整可旋轉(zhuǎn)平臺(tái)的轉(zhuǎn)速及紅外光20的波長與強(qiáng)度，可調(diào)控液態(tài)材料108c的表面型態(tài)，使具有大抵平坦的上表面(如圖2C)。例如，隨著液態(tài)材料108c的上表面漸漸平坦化時(shí)，可逐漸減小紅外光20的強(qiáng)度及 /或可旋轉(zhuǎn)平臺(tái)的轉(zhuǎn)速，使液態(tài)材料108c的流動(dòng)性逐漸減低而定形。最后，如圖2C所示，可以紫外光10照射液態(tài)材料108c，使固化為如圖IC所示的由液態(tài)固化的上封裝層108，以作為本發(fā)明實(shí)施例的電子元件封裝體的上封裝層。同樣地，在其他實(shí)施例中，可通過對溫度的控制來調(diào)控液態(tài)材料的流動(dòng)性，以獲得具大抵平坦上表面且透明的上封裝層。之后的制程同圖ID所示，可進(jìn)行導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的形成，在此不予贅述。本發(fā)明實(shí)施例具有許多優(yōu)點(diǎn)，例如第一表面102上或由液態(tài)固化的上封裝層108 上不具有玻璃基板，而以由液態(tài)固化的上封裝層108取代玻璃基板，可有效避免已知技術(shù)中，粘著劑對透光率的影響，并可避免強(qiáng)度較弱的圍堰結(jié)構(gòu)所造成可靠度上的疑慮。本發(fā)明一實(shí)施例中，不需要于第一表面102或由液態(tài)固化的上封裝層108上設(shè)置玻璃基板的制程， 除了大幅減少成本外，還能節(jié)省許多制程時(shí)間。在一些實(shí)施例中，采用透明的熱固性高分子材料作為上封裝層108，可具有較高的耐熱性，使上封裝層108即使在較高的操作溫度下， 仍能維持透明且大抵平坦。此外，由液態(tài)固化的上封裝層108的重量較玻璃基板輕許多，更適于各種攜帶式電子產(chǎn)品的應(yīng)用。上述液態(tài)固化的材料層或上封裝層可適用于各種封裝結(jié)構(gòu)，為方便說明起見，以下是以具有穿硅通孔(TSV)的封裝結(jié)構(gòu)為例，但其不應(yīng)以此為限。請接著參照圖3A-3L，其顯示本發(fā)明實(shí)施例中，具有穿硅通孔(TSV)的封裝結(jié)構(gòu)的一系列制程剖面圖。首先，如圖3A所示，提供承載基底300，具有上表面302及相反的下表面304。承載基底300可包括硅基底、半導(dǎo)體基底、化合物半導(dǎo)體基底、半導(dǎo)體晶圓、藍(lán)寶石基底或前述的組合。接著，于承載基底300的上表面302形成至少一凹槽306。應(yīng)注意的是，在一較佳實(shí)施例中，承載基底300較佳選用硅晶圓，且較佳形成多個(gè)凹槽306?？捎诰A中的多個(gè)凹槽放置多個(gè)晶片，再經(jīng)過后續(xù)的封裝與切割制程后，獲得多個(gè)電子元件封裝體。凹槽306可例如以光刻及蝕刻制程形成。請接著參照圖3B，將具有導(dǎo)電電極的晶片308設(shè)置于凹槽306中，例如可通過(但不限于)粘著層314而將晶片308固定于凹槽306中。在此實(shí)施例中，晶片308具有導(dǎo)電電極310，并由上封裝層312所覆蓋，其中上封裝層312位于導(dǎo)電電極310之上。導(dǎo)電電極 310可作為晶片308中的電子元件與封裝體之間的導(dǎo)電通路，例如導(dǎo)電電極310可由半導(dǎo)體晶片的金屬內(nèi)連線構(gòu)成。晶片308中的電子元件可包括(但不限于)微機(jī)電系統(tǒng)、微流體系統(tǒng)或利用熱、光線及壓力等物理變化量來測量的物理感測器、射頻元件、加速計(jì)、陀螺儀、 微制動(dòng)器、表面聲波元件、壓力感測器或噴墨頭等。上封裝層312可用于保護(hù)晶片308中的電子元件。當(dāng)所欲保護(hù)的電子元件屬光電元件時(shí)，例如包括發(fā)光二極管元件、光感測元件、 光伏電池(photovoltaic cell)，上封裝層312較佳選用透明的材質(zhì)。例如，在一實(shí)施例中， 上封裝層312采用圖IC實(shí)施例中的由液態(tài)固化的上封裝層。在另一實(shí)施例中，由液態(tài)固化的上封裝層具有大抵平坦的上表面，且具有透光率約大于90 %。在又一實(shí)施例中，上封裝層 312與晶片308之間不含粘著劑。接著，如圖3C所示，于承載基底300上形成填充層316。填充層316可將凹槽306 填滿，并圍繞晶片308。填充層316的材質(zhì)包括高分子材料，例如是環(huán)氧樹脂、有機(jī)高分子材料的聚酰亞胺樹脂(polyimide)、苯環(huán)丁烯(butylcyclobutene，BCB，道氏化學(xué)公司)、硅膠或前述的組合。其次，如圖3D及3E所示，自下表面304薄化承載基底300至一既定深度。在此實(shí)施例中，承載基底300薄化后露出部分的晶片308以及承載基底300的薄化后下表面304a。 請參照圖3D，為了使承載基底300的薄化及后續(xù)制程能較順利地完成，較佳將承載基底300 固定于一可回收的輔助基底318上。在一實(shí)施例中，可先于承載基底300或輔助基底318 上涂上可脫離粘著層320。接著，通過可脫離粘著層320使承載基底300與輔助基底318接合?？擅撾x粘著層320例如包括可脫離膠或膠帶。可脫離膠包括受熱脫離型、受光脫離型或溶劑洗去型等。請接著參照圖3E，以輔助基底318為支撐，自承載基底300的下表面304將承載基底300薄化至一既定深度以露出部分的晶片308及薄化后下表面304a。承載基底300的薄化可例如采用機(jī)械研磨(mechanical griding)或化學(xué)機(jī)械研磨(CMP)等，而經(jīng)此薄化步驟之后，即可直接對露出的晶片下表面進(jìn)行穿孔步驟，而不必使用多道蝕刻制程。在一實(shí)施例中，可以進(jìn)一步濕式清理薄化后下表面304a。接著，如圖3F所示，于露出的晶片308上形成至少一穿孔322，穿孔322可位于晶片308內(nèi)的導(dǎo)電電極310下方。穿孔322的形成方式例如包括光刻及蝕刻制程或激光穿孔制程等。在一實(shí)施例中，穿孔322露出至少部分的導(dǎo)電電極310。在后續(xù)于穿孔322的側(cè)壁
形成導(dǎo)電層時(shí)，導(dǎo)電層可進(jìn)一步與導(dǎo)電電極310電性連接，而形成晶片308與外部電路的橋梁。如圖3G所示，為了避免導(dǎo)電層直接與晶片308中的基底直接接觸而造成短路， 或者避免導(dǎo)電層的材質(zhì)擴(kuò)散進(jìn)入晶片308中的電子元件而影響運(yùn)作，較佳于形成導(dǎo)電層之前，先于穿孔322的側(cè)壁與底部上形成絕緣層324。絕緣層324的材質(zhì)可為環(huán)氧樹脂、防焊材料或其他適合的絕緣物質(zhì)，例如無機(jī)材料的氧化硅層、氮化硅層、氮氧化硅層、 金屬氧化物或前述的組合；或亦可為有機(jī)高分子材料的聚酰亞胺樹脂(polyimide)、苯環(huán)丁烯(butylcyclobutene，BCB，道氏化學(xué)公司)、聚對二甲苯(parylene)、萘聚合物 (polynaphthalenes)、氟碳化物(fluorocarbons)、丙烯酸酯(acrylates)等。絕緣層 324 的形成方式可包含涂布方式，例如旋轉(zhuǎn)涂布(spin coating)、噴涂(spray coating)或淋幕涂布(curtain coating)，或其他適合的沉積方式，例如，液相沉積、物理氣相沉積、化學(xué)氣相沉積、低壓化學(xué)氣相沉積、等離子增強(qiáng)式化學(xué)氣相沉積、快速熱化學(xué)氣相沉積或常壓化學(xué)氣相沉積等制程。在形成絕緣層324之后，較佳于絕緣層324上形成露出導(dǎo)電電極310的第一開口 326。第一開口 326的形成包括使用能量束移除部分的絕緣層324，例如使用激光、電子束、 離子束等?；蛘撸?dāng)絕緣層324的材質(zhì)屬光致抗蝕劑材料時(shí)，可直接通過曝光及顯影制程形成第一開口 326。請接著參照圖3H，于穿孔322的側(cè)壁上形成導(dǎo)電層328。導(dǎo)電層328與導(dǎo)電電極 310之間形成電性接觸。在此實(shí)施例中，還進(jìn)一步延伸至承載基底300的薄化后下表面304a 上。導(dǎo)電層328的材質(zhì)包括金屬材料、導(dǎo)電高分子材料、導(dǎo)電陶瓷材料或前述的組合，可采用物理氣相沉積、化學(xué)氣相沉積或電化學(xué)電鍍等方法來形成導(dǎo)電層328。在一實(shí)施例中，導(dǎo)電層328例如通過絕緣層324上所預(yù)先形成的第一開口 326而與導(dǎo)電電極310電接觸。因此，晶片308中的電子元件可通過導(dǎo)電電極310及導(dǎo)電層328而輸出或接收電子信號。通過由穿孔322的側(cè)壁向下延伸至薄化后下表面304a上的導(dǎo)電層 328，可增加封裝體內(nèi)連線的布局區(qū)域，使輸出/輸入連接(1/0)的密度降低。此外，雖然圖式中的導(dǎo)電層328是順應(yīng)性地沉積于穿孔322的側(cè)壁上，但在其他實(shí)施例中，導(dǎo)電層328亦可大抵完全填滿穿孔322，再通過線路重布層而將導(dǎo)電通路延伸至薄化后下表面304a上。請接著參照圖31，在一實(shí)施例中，可選擇性于薄化后下表面304a及導(dǎo)電層328上形成保護(hù)層330。保護(hù)層330的材質(zhì)例如是高分子材料。保護(hù)層330的形成例如包括噴涂法、噴墨法、浸鍍法、化學(xué)氣相沉積、網(wǎng)印(printing)或前述的組合。接著，移除部分的保護(hù)層330以形成至少一第二開口 332。保護(hù)層330的移除可使用任何已知的方法或亦可以能量束移除。第二開口露出部分延伸在薄化后下表面304a上的導(dǎo)電層328，提供與外部電路連接的接觸區(qū)。例如，在一實(shí)施例中，如圖3J所示，于第二開口 332中形成導(dǎo)電結(jié)構(gòu)334。 例如，可于露出的導(dǎo)電層328上進(jìn)行凸塊化制程而形成焊球(即導(dǎo)電結(jié)構(gòu)334)。所形成的電子元件封裝結(jié)構(gòu)可保護(hù)晶片308，并可提供與外部電路間的導(dǎo)電通路。接著，如圖3K所示，將輔助基底318及可脫離粘著層320自承載基底300上移除， 而獲得本發(fā)明一實(shí)施例的電子元件封裝體。在一實(shí)施例中，承載基底300為晶圓，其封裝有多個(gè)晶片308。在此實(shí)施例中，還包括切割承載基底300以分離出至少一晶片封裝體。此外，切割承載基底300的步驟可于移除輔助基底318之前或之后進(jìn)行。例如，當(dāng)以可脫離膠帶作為粘著層320時(shí)，較佳將承載基底300沿預(yù)定的切割道切穿至可脫離粘著層320為止， 但不整個(gè)切穿可脫離粘著層320。接著，再一次移除輔助基底318而獲得多個(gè)晶片封裝體， 如此，可留下完整的輔助基底318并繼續(xù)回收使用。在其他實(shí)施例中，是先將輔助基底318 整體移除后，才切割承載基底300以分離出多個(gè)晶片封裝體。圖3L顯示本發(fā)明一實(shí)施例中的電子元件封裝體340。電子元件封裝體340包括承載基底300，具有至少一開口 301，開口 301是自承載基底300的上表面302向下延伸。在此實(shí)施例中，開口 301自承載基底300的上表面302貫穿至相反的下表面304a。開口 301 中填有填充層316，且設(shè)置有晶片308，其中晶片308被填充層316圍繞。晶片308具有導(dǎo)電電極310及至少一穿孔322，且由上封裝層312所覆蓋。穿孔322的側(cè)壁上形成有導(dǎo)電層 328，導(dǎo)電層328可進(jìn)一步延伸至下表面304a，且電性連接至導(dǎo)電電極310。如圖3L所示， 導(dǎo)電層328將導(dǎo)電通路自晶片308的導(dǎo)電電極310延伸至承載基底300的下表面304a上， 可增加封裝體內(nèi)連線的布局區(qū)域，使輸出/輸入連接(I/O)的密度降低。隨著晶片308尺寸不斷地縮小化，本發(fā)明實(shí)施例所提供的方法及結(jié)構(gòu)，更可有效舒緩過于密集的導(dǎo)電通路布局，使電子元件封裝體的制作難度降低而有較高的良率。圖4A-4L顯示本發(fā)明另一實(shí)施例中，具有穿硅通孔的封裝結(jié)構(gòu)的一系列制程剖面圖。有別于圖3所示實(shí)施例將穿硅通孔形成于晶片中，此實(shí)施例將穿硅通孔形成于承載基底中。在圖4A-4L的實(shí)施例中，相似的元件將以相似的標(biāo)號標(biāo)示。首先，如圖4A所示，提供承載基底400，其具有上表面402及相反的下表面404。承載基底400可包括硅基底、化合物半導(dǎo)體基底、半導(dǎo)體晶圓、藍(lán)寶石基底或前述的組合。接著，于承載基底400的上表面402形成至少一凹槽406。如圖4B所示，將具有導(dǎo)電電極的晶片408設(shè)置于凹槽406中，例如可通過(但不限于)粘著層414而將晶片408固定于凹槽 406中。在此實(shí)施例中，晶片408具有導(dǎo)電電極410，并部分由上封裝層412所覆蓋，其中上封裝層412可位于導(dǎo)電電極410之上。晶片408中的電子元件可包括(但不限于)微機(jī)電系統(tǒng)、微流體系統(tǒng)或利用熱、光線及壓力等物理變化量來測量的物理感測器、射頻元件、加速計(jì)、陀螺儀、微制動(dòng)器、表面聲波元件、壓力感測器或噴墨頭等。上封裝層412可用于保護(hù)晶片408中的電子元件。當(dāng)所欲保護(hù)的電子元件屬光電元件時(shí)，例如包括發(fā)光二極管元件、 光感測元件、光伏電池，上封裝層412較佳選用透明的材質(zhì)。例如，在一實(shí)施例中，上封裝層 412采用圖IC實(shí)施例中的由液態(tài)固化的上封裝層。在另一實(shí)施例中，由液態(tài)固化的上封裝層具有大抵平坦的上表面，且透光率約大于90%。在又一實(shí)施例中，上封裝層412與晶片 408之間不含粘著劑。接著，如圖4C所示，于承載基底400上形成填充層416。填充層416圍繞晶片408。 接著，于填充層416上形成線路重布層417，線路重布層417電性連接至導(dǎo)電電極410，且延伸至上表面402上。線路重布層417的材質(zhì)包括金屬材料、導(dǎo)電高分子材料、導(dǎo)電陶瓷材料或前述的組合，可采用物理氣相沉積、化學(xué)氣相沉積或電化學(xué)電鍍等方法來形成線路重布層 417。接著，如圖4D及4E所示，自下表面404薄化承載基底400至一既定深度。在此實(shí)施例中，薄化后的承載基底400露出部分的晶片408以及承載基底400的薄化后下表面 404a。請參閱圖4D，為了使承載基底400的薄化及后續(xù)制程能較順利地完成，較佳將承載基底400固定于輔助基底418上。在一實(shí)施例中，可先于承載基底400或輔助基底418上涂上可脫離粘著層420。接著，通過粘著層420使承載基底400與輔助基底418接合。粘著層 420例如包括可脫離膠或膠帶?？擅撾x膠包括受熱脫離型、受光脫離型或溶劑洗去型等。請接著參照圖4E，以輔助基底418為支撐，自承載基底400的下表面404將承載基底400薄化至露出部分的晶片408及薄化后下表面404a。承載基底400的薄化可例如采用機(jī)械研磨(mechanical griding)或化學(xué)機(jī)械研磨(CMP)等。在一實(shí)施例中，可以進(jìn)一步濕式清理薄化后下表面404a。接著，如圖4F所示，于露出的薄化后下表面404a上形成至少一穿孔422。穿孔422 的形成方式例如包括光刻及蝕刻制程或激光穿孔制程等。在一實(shí)施例中，穿孔422露出至少部分的線路重布層417。在后續(xù)于穿孔422的側(cè)壁形成導(dǎo)電層時(shí)，導(dǎo)電層可進(jìn)一步與導(dǎo)電電極410電性連接(通過線路重布層417)，而形成晶片408與外部電路的橋梁。如圖4G所示，為了避免導(dǎo)電層與晶片408中的基底直接接觸而造成短路，或者避免導(dǎo)電層的材質(zhì)擴(kuò)散進(jìn)入晶片408中的電子元件而影響運(yùn)作，較佳于形成導(dǎo)電層之前，先于穿孔422的側(cè)壁與底部上形成絕緣層424。在形成絕緣層424之后，較佳于絕緣層424上形成露出線路重布層417的第一開口 426。第一開口 426的形成包括使用能量束移除部分的絕緣層424，例如使用激光、電子束、離子束等?；蛘?，當(dāng)絕緣層424的材質(zhì)屬光致抗蝕劑材料時(shí)，可直接通過曝光及顯影制程形成第一開口 426。請接著參照圖4H，于穿孔422的側(cè)壁上形成導(dǎo)電層428。導(dǎo)電層428通過線路重布層417而電性連接至導(dǎo)電電極410，且可延伸至承載基底400的薄化后下表面404a上。 導(dǎo)電層428的材質(zhì)包括金屬材料、導(dǎo)電高分子材料、導(dǎo)電陶瓷材料或前述的組合，可采用物理氣相沉積、化學(xué)氣相沉積或電化學(xué)電鍍等方法來形成導(dǎo)電層428。在一實(shí)施例中，導(dǎo)電層428例如通過絕緣層424上所預(yù)先形成的第一開口 426而與線路重布層417及導(dǎo)電電極410電性接觸。因此，晶片408中的電子元件可通過導(dǎo)電電極410、線路重布層417、及導(dǎo)電層428而輸出或接收電子信號。通過由穿孔422的側(cè)壁向下延伸至薄化后下表面404a上的導(dǎo)電層428，可增加封裝體內(nèi)連線的布局區(qū)域，使輸出/輸入連接(I/O)的密度降低。此外，雖然圖式中的導(dǎo)電層428是順應(yīng)性地沉積于穿孔422的側(cè)壁上，但在其他實(shí)施例中，導(dǎo)電層428亦可大抵完全填滿穿孔422。請接著參照圖41，在一實(shí)施例中，可選擇性于薄化后下表面404a及導(dǎo)電層428上形成保護(hù)層430。保護(hù)層430的材質(zhì)例如是高分子材料。保護(hù)層430的形成例如包括噴涂法、噴墨法、浸鍍法、化學(xué)氣相沉積、網(wǎng)印(printing)或前述的組合。接著，移除部分的保護(hù)層430以形成至少一第二開口 432。保護(hù)層430的移除可使用任何已知的方法或亦可以能量束移除。第二開口 432露出部分延伸在薄化后下表面404a上的導(dǎo)電層428，提供與外部電路連接的接觸區(qū)。例如，在一實(shí)施例中，如圖4J所示，于第二開口 432中形成導(dǎo)電結(jié)構(gòu) 434。例如，可于露出的導(dǎo)電層428上進(jìn)行凸塊化制程而形成焊球(即導(dǎo)電結(jié)構(gòu)434)。所形
11成的電子元件封裝結(jié)構(gòu)可保護(hù)晶片408，并可提供與外部電路間的導(dǎo)電通路。接著，如圖4K所示，將輔助基底418及粘著層420自承載基底400上移除，而獲得本發(fā)明一實(shí)施例的電子元件封裝體。在一實(shí)施例中，承載基底400為晶圓，其封裝有多個(gè)晶片408。在此實(shí)施例中，還包括切割承載基底400以分離出至少一晶片封裝體。此外，切割承載基底400的步驟可于移除輔助基底418之前或之后進(jìn)行。例如，當(dāng)以可脫離膠帶作為粘著層420時(shí)，較佳將承載基底400沿預(yù)定的切割道切穿，但不整個(gè)切穿粘著層420。接著， 再一次移除輔助基底418而獲得多個(gè)晶片封裝體，如此，可留下完整的輔助基底318并繼續(xù)回收使用。在其他實(shí)施例中，是先將輔助基底418整體移除后，才切割承載基底400以分離出多個(gè)晶片封裝體。圖4L顯示本發(fā)明一實(shí)施例中的電子元件封裝體440。電子元件封裝體440包括承載基底400，具有至少一開口 401，開口 401是自承載基底400的上表面402向下延伸。在此實(shí)施例中，開口 401自承載基底400的上表面402貫穿至相反的下表面404a。開口 401中填有填充層416，且設(shè)置有晶片408，其中晶片408被填充層416圍繞。晶片408具有導(dǎo)電電極410，并由上封裝層412所覆蓋。電子元件封裝體440還包括線路重布層417，位于填充層416上且延伸至上表面402上。線路重布層417與導(dǎo)電電極410電性相連。電子元件封裝體440還包括穿孔422，穿孔422側(cè)壁上形成有導(dǎo)電層428，導(dǎo)電層428可進(jìn)一步延伸至下表面404a上，且通過線路重布層417而電性連接至導(dǎo)電電極410。如圖4L所示，導(dǎo)電層428將導(dǎo)電通路自晶片408的導(dǎo)電電極410延伸至承載基底400的下表面404a上，可增加封裝體內(nèi)連線的布局區(qū)域，使輸出/輸入連接(I/O)的密度降低。隨著晶片408尺寸不斷地縮小化，本發(fā)明實(shí)施例所提供的方法及結(jié)構(gòu)，更可有效舒緩過于密集的導(dǎo)電通路布局， 使電子元件封裝體的制作難度降低而有較高的良率。此外，還可進(jìn)一步形成上保護(hù)層436 于承載基底400上，如圖4L所示。當(dāng)晶片408為光電元件時(shí)，上保護(hù)層436較佳不覆蓋于透明的上封裝層412上，以使光線能順利進(jìn)入或射出。在上述使用穿承載基底的穿孔結(jié)構(gòu)的實(shí)施例中，由于不必對晶片進(jìn)行穿孔制程， 可以降低損傷晶片的機(jī)率。同時(shí)，由于只對承載基底進(jìn)行穿孔，因此在另一實(shí)施例中，薄化步驟可以省略或者實(shí)施薄化制程但并不需要露出晶片408的部分表面，如圖5所示的封裝體結(jié)構(gòu)，其中相同的元件采用與圖4相同的標(biāo)號。本發(fā)明實(shí)施例具有許多優(yōu)點(diǎn)，通過穿晶片或穿承載基底的穿孔，可將導(dǎo)電通路導(dǎo)引至其他平面，可有效舒緩過于密集的導(dǎo)電通路布局。在其他實(shí)施例中，通過由液態(tài)固化的上封裝層作為所封裝晶片的上封裝層，更可使封裝體的結(jié)構(gòu)更為穩(wěn)固可靠。尤其對光電晶片的封裝，由液態(tài)固化的上封裝層更可提供所需的透光率。雖然本發(fā)明已以多個(gè)較佳實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作任意的更動(dòng)與潤飾， 因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視后附的申請專利范圍所界定者為準(zhǔn)。附圖中符號的簡單說明如下100 基底102 第一表面104 第二表面106:電子元件0082]108 上封裝層
0083]108a、108c 液態(tài)材料
0084]10 紫外光
0085]114:導(dǎo)電結(jié)構(gòu)
0086]110、324、424 絕緣層
0087]112:防焊層
0088]108b 粒狀材料
0089]20 紅外光
0090]300、400 承載基底
0091]302、402 上表面
0092]304、304a、404、404a 下表[
0093]306、406:凹槽
0094]308、408:晶片
0095]314、320、414、420 粘著層
0096]310、410:導(dǎo)電電極
0097]312,412 上封裝層
0098]316,416 填充層
0099]318,418 輔助基底
0100]322、422:穿孔
0101]326、426:第一開口
0102]328、428:導(dǎo)電層
0103]330,430,436 保護(hù)層
0104]332、432:第二開口
0105]334、434:導(dǎo)電結(jié)構(gòu)
0106]340、440 電子元件封裝體
0107]301、401:開口
0108]417:線路重布層。
權(quán)利要求
1.一種電子元件封裝體，其特征在于，包括一包含電子元件的基底，具有一第一表面及一與該第一表面相反的第二表面；以及一上封裝層，直接液態(tài)固化形成于該第一表面上，且該上封裝層與該第一表面之間不含粘著劑，其中該由液態(tài)固化的上封裝層具有平坦的上表面，且該由液態(tài)固化的上封裝層的透光率大于90%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子元件封裝體，其特征在于，該由液態(tài)固化的上封裝層包括酚醛環(huán)氧樹脂。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電子元件封裝體，其特征在于，該由液態(tài)固化的上封裝層還包括Y-丁內(nèi)酯、三芳基硫六氟銻酸鹽、碳酸丙烯酯或前述的組合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子元件封裝體，其特征在于，該第一表面上或該由液態(tài)固化的上封裝層上不具有一玻璃基板。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子元件封裝體，其特征在于，該由液態(tài)固化的上封裝層中還包括一熒光材料。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子元件封裝體，其特征在于，該由液態(tài)固化的上封裝層上還包括一熒光材料。
7.一種形成電子元件封裝體的方法，其特征在于，包括提供一包含電子元件的基底，該基底具有一第一表面及一與該第一表面相反的第二表面；以及直接于該第一表面上液態(tài)固化形成一上封裝層，該上封裝層與該第一表面之間不含粘著劑，且該由液態(tài)固化的上封裝層的透光率大于90% ；其中，該由液態(tài)固化的上封裝層的形成過程包括將一液態(tài)材料直接覆蓋于該第一表面上；以及將該液態(tài)材料固化以形成該上封裝層。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的形成電子元件封裝體的方法，其特征在于，還包括將一粒狀材料鋪于該第一表面上，并加熱該粒狀材料，以使該粒狀材料成為直接覆蓋于該第一表面上的該液態(tài)材料。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的形成電子元件封裝體的方法，其特征在于，該材料的加熱方式包括使用紅外光照射該材料。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的形成電子元件封裝體的方法，其特征在于，在該液態(tài)材料固化前，還包括旋轉(zhuǎn)該基底，以使該液態(tài)材料平均涂布在該第一表面上，且具有大抵平坦的上表面。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的形成電子元件封裝體的方法，其特征在于，該液態(tài)材料的固化方式包括使用紫外光照射該液態(tài)材料。
12.根據(jù)權(quán)利要求7所述的形成電子元件封裝體的方法，其特征在于，該由液態(tài)固化的上封裝層包括酚醛環(huán)氧樹脂。
全文摘要
本發(fā)明提供一種電子元件封裝體及其形成方法，其中該電子元件封裝體的形成方法包括提供一承載基底，具有一上表面及一相反的下表面；于承載基底的該上表面形成至少一凹槽；于凹槽中設(shè)置一具有導(dǎo)電電極的晶片，晶片并由一上封裝層所覆蓋；于承載基底的凹槽中形成一填充層，填充層圍繞上述晶片；自下表面薄化承載基底至一既定深度；于晶片內(nèi)或承載基底內(nèi)形成至少一穿孔；以及于穿孔的側(cè)壁上形成一導(dǎo)電層，且導(dǎo)電層與導(dǎo)電電極形成電性接觸。本發(fā)明可有效舒緩過于密集的導(dǎo)電通路布局。
文檔編號H01L23/29GK102222650SQ20111015777
公開日2011年10月19日 申請日期2009年3月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月13日
發(fā)明者倪慶羽, 張恕銘, 錢文正 申請人:精材科技股份有限公司