專利名稱：晶圓級(jí)封裝方法及其封裝結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體封裝技術(shù)，尤其涉及一種晶圓級(jí)封裝方法及其封裝結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，半導(dǎo)體芯片的功能日益強(qiáng)大，致使半導(dǎo)體芯片信號(hào)的傳輸量不斷增加，對(duì)芯片單元的高密度輸入輸出端口的要求越來越高。另一方面，信息科技的發(fā)展日漸趨向于輕薄短小的形式，既要求縮小芯片封裝尺寸，又要求保證芯片單元的高可靠性和穩(wěn)定性。不管是BGA(Ball Grid Array的簡(jiǎn)稱，球柵陣列)封裝還是QFN(Quad FlatNon-1eaded的簡(jiǎn)稱，方形扁平無引腳)封裝得到的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)組件，傳統(tǒng)的芯片級(jí)封裝已漸漸不能滿足市場(chǎng)要求。以傳統(tǒng)的BGA封裝為例，其基本工藝步驟依次包括背面打磨、晶圓切害I]、芯片黏貼、金線鍵合、注塑、小球黏貼以及單一化切割；其存在以下兩個(gè)缺陷，首先是采用金絲鍵合的結(jié)構(gòu)已經(jīng)越來越不能滿足高密度輸入輸出端口的產(chǎn)品要求，其次是它的晶圓切割是先將各芯片單元分離，再以一個(gè)接一個(gè)的方式將芯片單元定位并黏著在基板之上，也就是說，在晶圓切割之后的所有工序都需要重復(fù)與芯片單元個(gè)數(shù)同樣多的次數(shù)，這必然導(dǎo)致高成本和低產(chǎn)能。近年來，針對(duì)上述問題，業(yè)內(nèi)衍生出一種新的封裝方法，具體來說，先對(duì)晶圓進(jìn)行凸塊工藝處理，然后在晶圓切割之后，通過引申使芯片單元之間形成一定距離的寬度，再通過晶圓級(jí)注塑(但不限于此種方法包覆)、單一化切割等步驟最終完成產(chǎn)品的封裝。
公開日為2009年3月18日，公開號(hào)為CN101388367A的中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)公布說明書揭示了這樣一種晶圓級(jí)封裝方法及其封裝結(jié)構(gòu)。盡管該封裝方法解決了輸入輸出端口不足的問題，也省去了晶圓切割之后的所有芯片級(jí)工序，但是它又存在以下兩個(gè)缺陷，其一是產(chǎn)品的厚度較傳統(tǒng)的封裝無大的改觀，其二是引申后做注塑只適合封裝尺寸比較大，且對(duì)芯片偏移無精確要求的產(chǎn)品。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，克服現(xiàn)有封裝產(chǎn)品存在著的輸入輸出端口密度低、可靠性差、產(chǎn)能低、以及封裝體積大等缺陷。本發(fā)明旨在提供一種晶圓級(jí)封裝方法及其封裝結(jié)構(gòu)，其通過晶圓凸塊工藝、晶圓級(jí)部分開槽和晶圓級(jí)包覆材料填充，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的高密度輸入輸出端口、高可靠性，輕薄短小、高產(chǎn)能以及低成本的要求。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所提出的技術(shù)方案是:一種晶圓級(jí)封裝方法，其包括以下步驟:提供包含芯片單元的晶圓；在晶圓正面進(jìn)行凸塊工藝處理；在晶圓正面的相鄰芯片單元的相鄰?fù)箟K之間開設(shè)第一槽，第一槽的寬度小于相鄰芯片單元的相鄰?fù)箟K的間距，第一槽的深度小于芯片單元的厚度；往第一槽內(nèi)填充包覆材料，填充后，第一槽內(nèi)的包覆材料與芯片單元的表面平齊；在晶圓背面開設(shè)第二槽，第二槽的深度等于晶圓厚度減去第一槽中包覆材料的厚度，第二槽的寬度是第一槽寬度的一半，且第二槽的中心與第一槽的中心在同一條垂直于晶圓表面的直線上；往第二槽內(nèi)填充包覆材料，填充后，包覆材料的高度高于晶圓背表面；和單一化切割，以晶圓正面的第一槽或晶圓背面的第二槽的中心為切割中心進(jìn)行切割。進(jìn)一步的，在不同實(shí)施方式中，所述晶圓級(jí)封裝方法在凸塊工藝處理之后，晶圓正面開槽之前，還進(jìn)一步包括對(duì)晶圓正面進(jìn)行二次鈍化處理。進(jìn)一步的，在不同實(shí)施方式中，所述晶圓級(jí)封裝方法在往第一槽內(nèi)填充包覆材料的步驟之后，晶圓背面開槽之前，還進(jìn)一步包括打磨晶圓背面。進(jìn)一步的，在不同實(shí)施方式中，其中打磨晶圓背面的步驟之前，往第一槽內(nèi)填充包覆材料的步驟之后，還包括在晶圓正面貼膜。進(jìn)一步的，在不同實(shí)施方式中，所述開設(shè)第一槽和第二槽的步驟中，可以采用傳統(tǒng)的機(jī)械晶圓切割、激光切割或者刻蝕。進(jìn)一步的，在不同實(shí)施方式中，所述往第一槽和第二槽內(nèi)填充包覆材料的步驟中，包覆材料為黏性彈性材料，可以選擇熱環(huán)氧樹脂、阻焊劑、光刻膠、高分子固體材料、硅橡膠、彈性PU、多孔PU、炳烯酸橡膠、藍(lán)膠或UV膠中的一種或幾種。進(jìn)一步的，在不同實(shí)施方式中，所述往第一槽和第二槽內(nèi)填充包覆材料的步驟中，填充方式可以是注塑、涂布、或絲網(wǎng)印刷。進(jìn)一步的，在不同實(shí)施方式中，所述往第二槽內(nèi)填充包覆材料的步驟中，當(dāng)填充方式是采用傳統(tǒng)的注塑方法時(shí)，還包括墊平晶圓正面的凸塊的方法。進(jìn)一步的，本發(fā)明的又一個(gè)方面，還提供了一種由本發(fā)明涉及的晶圓級(jí)封裝方法得到的晶圓級(jí)封裝結(jié)構(gòu)，其包括芯片單元，位于芯片單元正面之上的凸塊，以及包覆該芯片單元側(cè)面和背面的包覆層。進(jìn)一步的，在不同實(shí)施方式中，所述晶圓級(jí)封裝結(jié)構(gòu)，還包括設(shè)置在芯片單元正面之上的二次鈍化層，所述二次鈍化層包覆在所述凸塊之間。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于，本發(fā)明涉及的晶圓級(jí)封裝方法及其封裝結(jié)構(gòu)采用晶圓凸塊工藝、晶圓級(jí)部分開槽和晶圓級(jí)包覆材料填充，一方面，同傳統(tǒng)的芯片級(jí)封裝方法及結(jié)構(gòu)相比，實(shí)現(xiàn)芯片單元的高密度輸入輸出端口，省去了芯片級(jí)晶圓切割后的所有工序，有效提高產(chǎn)能和降低成本；另一方面，同無外圍保護(hù)的晶圓級(jí)封裝方法及結(jié)構(gòu)相比，實(shí)現(xiàn)高可靠性和良好的散熱能力，其中產(chǎn)品可靠性可達(dá)到一級(jí)濕敏水平(MSL1，全稱為Moisture Sensitivity Level);又一方面，同通過引申達(dá)到預(yù)定芯片間距再進(jìn)行注塑的晶圓級(jí)封裝方法及結(jié)構(gòu)相比，有效避免芯片單元在封裝過程中的相對(duì)位移，使封裝尺寸更小，封裝厚度更薄，實(shí)現(xiàn)市場(chǎng)對(duì)產(chǎn)品輕薄短小的要求。


圖1是本發(fā)明涉及的晶圓級(jí)封裝方法中在晶圓正面進(jìn)行凸塊工藝處理和二次鈍化處理的示意圖2是本發(fā)明涉及的晶圓級(jí)封裝方法中在晶圓正面開設(shè)第一槽的示意圖；圖3是本發(fā)明涉及的晶圓級(jí)封裝方法中往第一槽內(nèi)填充包覆材料的示意圖；圖4是本發(fā)明涉及的晶圓級(jí)封裝方法中打磨晶圓背面的示意圖；圖5是本發(fā)明涉及的晶圓級(jí)封裝方法中在晶圓背面開設(shè)第二槽的示意圖；圖6是本發(fā)明涉及的晶圓級(jí)封裝方法中往第二槽內(nèi)填充包覆材料的示意圖；圖7是本發(fā)明涉及的晶圓級(jí)封裝方法中單一化切割的示意圖；和圖8是本發(fā)明涉及的晶圓級(jí)封裝結(jié)構(gòu)的示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的具體實(shí)施方式
。在本發(fā)明涉及的晶圓級(jí)封裝方法的一個(gè)實(shí)施方式中，其包括以下步驟:首先，提供包含芯片單元(未顯示)的晶圓10 ;請(qǐng)參圖1，在晶圓正面進(jìn)行凸塊工藝處理(Bumping)和二次鈍化處理；其中凸塊工藝處理，可以采用電鍍、濺射或者化學(xué)置換等業(yè)界已知方法，將銅、鎳、銻、金或錫等材料的凸塊11生長(zhǎng)在晶圓正面；而二次鈍化處理，一般是在晶圓正面生長(zhǎng)一層二次鈍化層16，其中二次鈍化層可以是聚酰亞胺膜等；請(qǐng)參圖2，在晶圓正面的相鄰芯片單元的相鄰?fù)箟K11之間開設(shè)第一槽12，第一槽12的寬度小于相鄰芯片單元的相鄰?fù)箟K11的間距，第一槽12的深度小于芯片單元的厚度，其中開槽可以采用傳統(tǒng)的機(jī)械晶圓切割、激光切割或者刻蝕等業(yè)界已知的方法；接著，請(qǐng)參圖3，以第一槽的中心為填充中心往第一槽內(nèi)填充包覆材料，填充后，第一槽內(nèi)的包覆材料13與芯片單元的表面平齊，該包覆材料為黏性彈性材料，可以選擇熱環(huán)氧樹脂、阻焊劑、硅橡膠、彈性PU、多孔PU、炳烯酸橡膠、藍(lán)膠或UV膠中的一種或幾種，而填充的方式可以是注塑、涂布、絲網(wǎng)印刷等，但并不以此為限；其中，在本實(shí)施方式中，包覆材料選用的是熱環(huán)氧樹脂；在晶圓正面貼膜以對(duì)其進(jìn)行保護(hù)，然后打磨晶圓背面，其中正面的貼膜不僅需要包覆凸塊，還需要滿足與晶圓正面的包覆材料有良好黏合性的要求，例如可以選擇UV貼膜，但并不僅限于此；通過打磨晶圓背面，使最終的封裝產(chǎn)品厚度更薄，如圖4所示；然后，請(qǐng)參圖5，在晶圓背面開設(shè)第二槽14，第二槽14的深度以晶圓正面第一槽12內(nèi)的包覆材料13為界限，也即是說，第二槽14的深度等于晶圓10厚度減去第一槽12中包覆材料13的厚度，而第二槽14的寬度是第一槽12寬度的一半，且第二槽14的中心與第一槽12的中心在同一條垂直于晶圓表面的直線上，其中開槽可以采用傳統(tǒng)的機(jī)械晶圓切割、激光切割或者刻蝕等業(yè)界已知的方法，需要注意的是，若采用傳統(tǒng)的機(jī)械晶圓切割，切割膜的選用和打磨晶圓背面時(shí)晶圓正面貼膜的選用有著同樣的要求；接著，請(qǐng)參圖6，以第二槽14的中心為填充中心往第二槽內(nèi)填充包覆材料15，填充后，包覆材料15的高度略高于晶圓背表面，該包覆材料為黏性彈性材料，可以選擇熱環(huán)氧樹脂、阻焊劑、光刻膠、高分子固體材料、硅橡膠、彈性PU、多孔PU、炳烯酸橡膠、藍(lán)膠或UV膠中的一種或幾種，而填充的方式可以是注塑、涂布、絲網(wǎng)印刷等，但并不以此為限；不難看出，通過二次晶圓級(jí)部分開槽和填充包覆材料，有效增大包覆材料與芯片單元側(cè)面的接觸面積，進(jìn)而避免芯片單元在封裝過程中的相對(duì)位移，使封裝尺寸更小，封裝厚度更薄。其中，若采用傳統(tǒng)封裝的注塑方式，需要采取相應(yīng)的措施墊平晶圓正面的凸塊，墊平有兩種方法，一種是采用帶有墊塊的注塑模具，還有一種是在注塑之前在晶圓正面貼膜，該膜的選用除了要滿足背面開槽時(shí)切割膜的要求之外，還要耐高溫。最后，請(qǐng)參圖7，單一化切割，以填充包覆材料的中心為切割中心進(jìn)行切割，也就是說，以晶圓正面的第一槽12或晶圓背面的第二槽14的中心為切割中心進(jìn)行切割，其中，切割寬度可以參考正常的晶圓切割，刀的選用可以參照傳統(tǒng)芯片級(jí)產(chǎn)品的單一化切割。通過上述晶圓級(jí)封裝方法，形成本發(fā)明涉及的另一方面，即晶圓級(jí)封裝結(jié)構(gòu)，請(qǐng)參圖8，該晶圓級(jí)封裝結(jié)構(gòu)包括芯片單元，位于芯片單元正面之上的凸塊11，以及包覆該芯片單元側(cè)面和背面的包覆層19。包覆層19是由本發(fā)明涉及的晶圓級(jí)封裝方法的兩次開槽和包覆材料的填充形成的，也即是由包覆材料13，15構(gòu)成。在不同實(shí)施方式中，該晶圓級(jí)封裝結(jié)構(gòu)，還進(jìn)一步包括設(shè)置在芯片單元正面之上的二次鈍化層16，二次鈍化層16包覆在凸塊11之間。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施方式，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不以上述實(shí)施方式為限，但凡本領(lǐng)域普通技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明揭示內(nèi)容所作的等效修飾或變化，皆應(yīng)納入權(quán)利要求書中記載的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種晶圓級(jí)封裝方法，其特征在于:其包括以下步驟: 提供包含芯片單元的晶圓； 在晶圓正面進(jìn)行凸塊工藝處理； 在晶圓正面的相鄰芯片單元的相鄰?fù)箟K之間開設(shè)第一槽，第一槽的寬度小于相鄰芯片單元的相鄰?fù)箟K的間距，第一槽的深度小于芯片單元的厚度；往第一槽內(nèi)填充包覆材料，填充后，第一槽內(nèi)的包覆材料與芯片單元的表面平齊； 在晶圓背面開設(shè)第二槽，第二槽的深度等于晶圓厚度減去第一槽中包覆材料的厚度，第二槽的寬度是第一槽寬度的一半，且第二槽的中心與第一槽的中心在同一條垂直于晶圓表面的直線上；往第二槽內(nèi)填充包覆材料，填充后，包覆材料的高度高于晶圓背表面；和 單一化切割，以晶圓正面的第一槽或晶圓背面的第二槽的中心為切割中心進(jìn)行切割。
2.如權(quán)利要求1所述的晶圓級(jí)封裝方法，其特征在于:所述晶圓級(jí)封裝方法在凸塊工藝處理之后，晶圓正面開槽之前，還進(jìn)一步包括對(duì)晶圓正面進(jìn)行二次鈍化處理。
3.如權(quán)利要求1或2所述的晶圓級(jí)封裝方法，其特征在于:所述晶圓級(jí)封裝方法在往第一槽內(nèi)填充包覆材料的步驟之后，晶圓背面開槽之前，還進(jìn)一步包括打磨晶圓背面。
4.如權(quán)利要求3所述的晶圓級(jí)封裝方法，其特征在于:所述打磨晶圓背面的步驟之前，往第一槽內(nèi)填充包覆材料的步驟之后，還包括在晶圓正面貼膜。
5.如權(quán)利要求1所述的晶圓級(jí)封裝方法，其特征在于:所述開設(shè)第一槽和第二槽的步驟中，可以采用傳統(tǒng)的機(jī)械晶圓切割、激光切割或者刻蝕。
6.如權(quán)利要求1所述的晶圓級(jí)封裝方法，其特征在于:所述往第一槽和第二槽內(nèi)填充包覆材料的步驟中，包覆材料為黏性彈性材料，可以選擇熱環(huán)氧樹脂、阻焊劑、光刻膠、高分子固體材料、硅橡膠、彈性PU、多孔PU、炳烯酸橡膠、藍(lán)膠或UV膠中的一種或幾種。
7.如權(quán)利要求1所述的晶圓級(jí)封裝方法，其特征在于:所述往第一槽和第二槽內(nèi)填充包覆材料的步驟中，填充方式可以是注塑、涂布、或絲網(wǎng)印刷。
8.如權(quán)利要求1所述的晶圓級(jí)封裝方法，其特征在于:所述往第二槽內(nèi)填充包覆材料的步驟中，當(dāng)填充方式是采用傳統(tǒng)的注塑方法時(shí)，還包括墊平晶圓正面的凸塊的方法。
9.一種權(quán)利要求1所述的晶圓級(jí)封裝方法得到的晶圓級(jí)封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于:其包括芯片單元，位于芯片單元正面之上的凸塊，以及包覆該芯片單元側(cè)面和背面的包覆層。
10.如權(quán)利要求9所述的晶圓級(jí)封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述晶圓級(jí)封裝結(jié)構(gòu)，還包括設(shè)置在芯片單元正面之上的二次鈍化層，所述二次鈍化層包覆在所述凸塊之間。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種晶圓級(jí)封裝方法及其封裝結(jié)構(gòu)，其封裝方法包括有以下步驟提供包含芯片單元的晶圓；在晶圓正面進(jìn)行凸塊工藝處理；在晶圓正面的相鄰芯片單元的相鄰?fù)箟K之間開設(shè)第一槽；往第一槽內(nèi)填充包覆材料，填充后，第一槽內(nèi)的包覆材料與芯片單元的表面平齊；在晶圓背面開設(shè)第二槽，第二槽的深度等于晶圓厚度減去第一槽中包覆材料的厚度；往第二槽內(nèi)填充包覆材料，填充后，包覆材料的高度高于晶圓背表面；和單一化切割。本發(fā)明通過晶圓凸塊工藝、晶圓級(jí)部分開槽和晶圓級(jí)包覆材料填充，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的高密度輸入輸出端口、高可靠性，輕薄短小、高產(chǎn)能以及低成本。
文檔編號(hào)H01L23/31GK103117231SQ20111036382
公開日2013年5月22日 申請(qǐng)日期2011年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月16日
發(fā)明者李曉燕, 段志偉, 陳慧 申請(qǐng)人:美新半導(dǎo)體(無錫)有限公司