一種硅基圓片級(jí)扇出封裝方法及其封裝結(jié)構(gòu)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種硅基圓片級(jí)扇出封裝方法及其封裝結(jié)構(gòu)，屬于半導(dǎo)體芯片封裝【技術(shù)領(lǐng)域】。其封裝結(jié)構(gòu)包括硅基本體（110）和帶有若干個(gè)電極（210）的IC芯片（200），每一電極（210）上設(shè)置若干個(gè)金屬柱/金屬塊（300），IC芯片（200）的另一面通過(guò)貼片膠（700）與硅基本體（110）連接；通過(guò)塑封層封裝，金屬柱/金屬塊（300）的端面露出塑封層，并在其端面設(shè)置布線走向獨(dú)立的再布線金屬層（500），相鄰的再布線金屬層（500）向電極（210）外側(cè)延伸，并在再布線金屬層（500）的終端的表面設(shè)置焊球凸點(diǎn)（600）。本發(fā)明的圓片級(jí)封裝方法能夠使封裝結(jié)構(gòu)與后段工藝的引腳節(jié)距相匹配，同時(shí)能夠使晶圓廠發(fā)揮其先進(jìn)的制程工藝將IC芯片的尺寸做得更小。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種硅基圓片級(jí)扇出封裝方法及其封裝結(jié)構(gòu)【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種硅基圓片級(jí)扇出封裝方法及其封裝結(jié)構(gòu)，屬于半導(dǎo)體芯片封裝【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]電子封裝已經(jīng)成為半導(dǎo)體行業(yè)極其重要的一個(gè)組成部分。近幾十年封裝技術(shù)的發(fā)展，各個(gè)封裝工廠均將封裝的小型化和高密度作為主要的研發(fā)方向，一大批先進(jìn)的封裝方法和封裝結(jié)構(gòu)被應(yīng)用于量產(chǎn)。
[0003]作為廣泛應(yīng)用的單顆芯片封裝技術(shù)，傳統(tǒng)封裝目前已經(jīng)逐漸呈現(xiàn)出封裝效率低下和成本持續(xù)攀升的弊端。圓片級(jí)封裝作為一種新型的封裝方式，因能夠較大地減少芯片封裝尺寸，而被業(yè)界廣泛采用。但是，任何封裝工藝都必須與后續(xù)的SMT和PCB工藝相對(duì)應(yīng)，而圓片級(jí)WLCSP封裝的引腳節(jié)距一般為0.4mm或0.5mm，這就使得晶圓廠必須考慮與后段工藝的匹配問(wèn)題。圓片級(jí)WLCSP封裝的引腳節(jié)距的限制，不利于晶圓廠利用其先進(jìn)的制程工藝將芯片的尺寸做得更小。

【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明的目的在于克服上述不足，提供一種能夠與后段工藝的引腳節(jié)距相匹配、同時(shí)能夠使晶圓廠發(fā)揮其先進(jìn)的制程工藝將芯片的尺寸做得更小的硅基圓片級(jí)扇出封裝方法及其封裝結(jié)構(gòu)。
[0005]本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:
本發(fā)明一種硅基圓片級(jí)扇出封裝方法，包括以下工藝步驟:
提供帶有陣列排布的IC芯片的IC圓片，在所述IC芯片的電極上形成垂直電極的金屬柱/金屬塊陣列；
將完成金屬柱/金屬塊陣列的IC圓片的背面減薄并切割成單顆的帶有若干個(gè)金屬柱/金屬塊的IC芯片；
提供載體圓片，將IC芯片通過(guò)貼片膠與載體圓片粘合；
用塑封料塑封IC芯片、金屬柱/金屬塊和貼片膠，并減薄形成塑封層，金屬柱/金屬塊的端面露出塑封層；
在露出塑封層的金屬柱/金屬塊的端面設(shè)置再布線金屬層，在所述再布線金屬層的終端的表面設(shè)置焊球凸點(diǎn)；
將完成封裝的載體圓片減薄，并切割成單顆的硅基圓片級(jí)扇出封裝結(jié)構(gòu)。
[0006]進(jìn)一步地，在所述IC芯片的電極上形成垂直電極的金屬柱/金屬塊陣列，通過(guò)如下工藝步驟形成:
1)在IC圓片上涂覆光刻膠；
2)在光刻膠上通過(guò)曝光、顯影等光刻工藝在對(duì)應(yīng)的電極上形成光刻膠開(kāi)口圖形；
3)在光刻膠開(kāi)口圖形內(nèi)電鍍金屬，并通過(guò)研磨去除光刻膠表面無(wú)效的金屬； 4)用去膠工藝去掉剩余的光刻膠，露出IC圓片上的金屬柱/金屬塊陣列。
[0007]本發(fā)明一種硅基圓片級(jí)扇出封裝方法形成的硅基圓片級(jí)扇出封裝結(jié)構(gòu)，包括硅基本體和帶有若干個(gè)電極的IC芯片，每一所述電極上設(shè)置若干個(gè)金屬柱/金屬塊，所述IC芯片的另一面通過(guò)貼片膠與硅基本體連接；還包括塑封層，所述塑封層將IC芯片、IC芯片上的金屬柱/金屬塊和貼片膠封裝于其內(nèi)，所述金屬柱/金屬塊的端面露出塑封層，并在其端面設(shè)置布線走向獨(dú)立的再布線金屬層，相鄰的所述再布線金屬層向電極外側(cè)延伸，并在所述再布線金屬層的終端的表面設(shè)置焊球凸點(diǎn)，所述IC芯片的電極的節(jié)距L2小于焊球凸點(diǎn)的節(jié)距LI。
[0008]可選地，所述再布線金屬層的布線間距不小于20um。
[0009]可選地，所述再布線金屬層的布線間距為25?30um。
[0010]可選地，所述硅基本體呈平板狀。
[0011]可選地，所述金屬柱/金屬塊的橫截面呈圓形、矩形、六邊形或多邊形。
[0012]可選地，所述焊球凸點(diǎn)呈陣列排布。
[0013]可選地，所述焊球凸點(diǎn)的節(jié)距LI為0.4mm或0.5mm。
[0014]可選地，所述IC芯片為兩顆或兩顆以上，其型號(hào)相同或不同。
[0015]本發(fā)明的IC芯片通過(guò)貼片膠與平板狀的硅基本體連接，并將IC芯片、金屬柱/金屬塊以及貼片膠塑封于塑封層內(nèi)，通過(guò)再布線金屬層的向電極外側(cè)延伸的走向，擴(kuò)展IC芯片的電極的節(jié)距，形成硅基圓片級(jí)扇出封裝結(jié)構(gòu)。IC芯片通過(guò)再布線金屬層及焊球凸點(diǎn)與外界連接，硅基本體和塑封層給予IC芯片足夠的強(qiáng)度、硬度保護(hù)。
[0016]本發(fā)明的有益效果是:
1、本發(fā)明的封裝流程簡(jiǎn)單，整個(gè)封裝過(guò)程在圓片上通過(guò)圓片級(jí)工藝完成，生產(chǎn)效率更高，符合封裝產(chǎn)業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)；
2、本發(fā)明通過(guò)IC芯片的電極、金屬柱/金屬塊和再布線金屬層構(gòu)成的圓片級(jí)扇出結(jié)構(gòu)可以使更小尺寸的芯片實(shí)現(xiàn)與后段工藝的引腳節(jié)距相匹配，以使晶圓廠發(fā)揮其先進(jìn)的制程工藝將芯片的尺寸做得更小；
3、本發(fā)明將引腳(即IC芯片的電極)間距更小的數(shù)個(gè)芯片整合在一個(gè)封裝體中，通過(guò)IC芯片的電極、金屬柱/金屬塊和再布線金屬層構(gòu)成的圓片級(jí)扇出結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有
0.4_和0.5mm的常規(guī)節(jié)距進(jìn)行封裝，能夠克服SMT和PCB工藝局限，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)級(jí)封裝，滿足高密度和小尺寸封裝的要求，符合集成電路的封裝趨勢(shì)。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1為本發(fā)明一種硅基圓片級(jí)扇出封裝方法的流程圖；
圖2為本發(fā)明一種硅基圓片級(jí)扇出封裝結(jié)構(gòu)的實(shí)施例一的示意圖；
圖3為圖2的中IC芯片的電極與焊球凸點(diǎn)的扇出位置關(guān)系的示意圖；
圖4?圖13為本發(fā)明一種娃基圓片級(jí)扇出封裝方法(以實(shí)施例一為例)的不意圖；
圖14為本發(fā)明一種硅基圓片級(jí)扇出封裝結(jié)構(gòu)的實(shí)施例二的示意圖；
圖中:
載體圓片AlUOO 硅基本體110 IC圓片A2 IC芯片200 電極210
金屬柱/金屬塊300 塑封料400 塑封層410、410’
再布線金屬層500 介電層510 介電層開(kāi)口 511 金屬層520 焊球凸點(diǎn)600 貼片膠700。
【具體實(shí)施方式】
[0018]參見(jiàn)圖1，本發(fā)明一種硅基圓片級(jí)扇出封裝方法，包括以下工藝步驟:
步驟SlOl:提供帶有陣列排布的IC芯片的IC圓片，在所述IC芯片的電極上形成垂直電極的金屬柱/金屬塊陣列；
步驟S102:將完成金屬柱/金屬塊陣列的IC圓片的背面減薄并切割成單顆的帶有若干個(gè)金屬柱/金屬塊的IC芯片；
步驟S103:提供載體圓片，將IC芯片通過(guò)貼片膠與載體圓片粘合；
步驟S104:用塑封料塑封IC芯片、金屬柱/金屬塊和貼片膠，并減薄形成塑封層，金屬柱/金屬塊的端面露出塑封層；
步驟S105:在露出塑封層的金屬柱/金屬塊的端面設(shè)置再布線金屬層，在所述再布線金屬層的終端的表面設(shè)置焊球凸點(diǎn)；
步驟S106:將完成封裝的載體圓片減薄，并切割成單顆的硅基圓片級(jí)扇出封裝結(jié)構(gòu)。
[0019]本發(fā)明一種娃基圓片級(jí)扇出封裝方法,可以形成如下娃基圓片級(jí)扇出封裝結(jié)構(gòu): 實(shí)施例一，參見(jiàn)圖2和圖3
本發(fā)明一種硅基圓片級(jí)扇出封裝結(jié)構(gòu)，包括呈平板狀的硅基本體110和帶有若干個(gè)電極210的IC芯片200，電極210的節(jié)距為L(zhǎng)2，節(jié)距L2因IC芯片200的大小或電極210的個(gè)數(shù)而異。IC芯片200的非電極面通過(guò)貼片膠700與硅基本體110連接，貼片膠700為一種改性的高分子材料的鍵合膠，同時(shí)起絕緣作用，可根據(jù)工藝需求進(jìn)行靈活的調(diào)配，滿足點(diǎn)膠、噴膠等設(shè)備需求。IC芯片200的每個(gè)電極210上設(shè)置若干個(gè)金屬柱/金屬塊300，金屬柱/金屬塊300的橫截面呈圓形、矩形、六邊形或多邊形，其材質(zhì)為銅、銅/鎳復(fù)合層等導(dǎo)電性能良好的金屬。采用塑封工藝，將IC芯片200、IC芯片200上的金屬柱/金屬塊300和貼片膠700塑封起來(lái)，形成塑封層410，金屬柱/金屬塊300的端面露出塑封層410，并在其端面設(shè)置布線走向獨(dú)立的再布線金屬層500。相鄰的再布線金屬層500向電極210外側(cè)延伸，在再布線金屬層500的終端的表面設(shè)置焊球凸點(diǎn)600，焊球凸點(diǎn)600呈陣列排布，并且焊球凸點(diǎn)600的節(jié)距LI為固定值，LI 一般為0.4_或0.5_。晶圓廠利用其先進(jìn)的制程工藝可以將IC芯片200的尺寸做得越來(lái)越小，電極210的節(jié)距L2越來(lái)越小，同時(shí)再布線金屬層500的布線間距可以做到不小于20um，優(yōu)選地，再布線金屬層500的布線間距可以為25um?30um，從而實(shí)現(xiàn)在IC芯片200很小的情況下，IC芯片200的電極210的節(jié)距L2小于焊球凸點(diǎn)600的節(jié)距LI時(shí)同樣完成與后段SMT或PCB工藝的匹配。再布線金屬層500由介電層和單層金屬層構(gòu)成或者由多層介電層和多層疊加且相鄰層之間彼此電性連接的金屬層構(gòu)成。圖中以一層介電層510和一層金屬層520為例。多層金屬層的材質(zhì)為金屬銅或鈦/銅、鈦鎢/銅、鋁/鎳/金、鋁/鎳/鈀/金等多層金屬結(jié)構(gòu)。介電層的材質(zhì)為具有光刻特征的樹(shù)脂，根據(jù)各層的樹(shù)脂成分以及工藝的實(shí)際需要調(diào)整UV系數(shù)。該封裝結(jié)構(gòu)可以通過(guò)焊球凸點(diǎn)600與外部基板或者PCB等電路板實(shí)現(xiàn)連接。
[0020]本發(fā)明實(shí)施例一的硅基圓片級(jí)扇出封裝方法，包括以下工藝步驟:
如圖4所示，提供帶有陣列排布的IC芯片200的IC圓片A2，其基體材質(zhì)為硅，每個(gè)IC芯片200帶有若干個(gè)電極210。
[0021]如圖5和圖6所示，在IC芯片200的電極210上形成垂直電極210的金屬柱/金屬塊陣列，每個(gè)金屬柱/金屬塊300的橫截面呈圓形；金屬柱/金屬塊陣列通過(guò)如下工藝步驟形成:
1)在IC圓片A2上涂覆不低于要形成的金屬柱/金屬塊300高度的光刻膠；
2)在光刻膠上通過(guò)曝光、顯影等工藝在對(duì)應(yīng)的電極210上形成光刻膠開(kāi)口圖形，光刻膠開(kāi)口圖形呈中空的圓形；
3)在光刻膠開(kāi)口圖形內(nèi)電鍍金屬銅或金屬鎳，并通過(guò)研磨去除光刻膠表面無(wú)效的金屬，使金屬的表面與光刻膠的表面齊平；
4)用去膠工藝去掉剩余的光刻膠，形成IC圓片A2上的金屬柱/金屬塊300。
[0022]將上述IC圓片A2的背面減薄并切割成單顆的各帶有若干個(gè)金屬柱/金屬塊300的IC芯片200。
[0023]如圖7和圖8所示，提供載體圓片Al，將IC芯片200通過(guò)貼片膠700貼在載體圓片Al上，IC芯片200在載體圓片Al上呈陣列排列。
[0024]如圖9所示，用塑封料400對(duì)載體圓片Al上的上述結(jié)構(gòu)進(jìn)行塑封，塑封料400將IC芯片200、金屬柱/金屬塊300和貼片膠700包埋在其內(nèi)。
[0025]如圖10所示，對(duì)金屬柱/金屬塊300端面之上的塑封料400進(jìn)行減薄處理，直至露出金屬柱/金屬塊300的端面,形成塑封層410’。
[0026]如圖11所示，在上述結(jié)構(gòu)的金屬柱/金屬塊300的端面形成再布線金屬層500，圖中以一層介電層510和一層金屬層520的單層的再布線金屬層500為例，介電層510在金屬層520的終端表面開(kāi)設(shè)介電層開(kāi)口 511。
[0027]如圖12所示，在介電層開(kāi)口 511內(nèi)設(shè)置焊球凸點(diǎn)600，焊球凸點(diǎn)600的節(jié)距為
0.4mm 或 0.5mm。
[0028]如圖13所示，將上述封裝結(jié)構(gòu)的載體圓片Al減薄，并切割形成單顆的硅基圓片級(jí)扇出封裝結(jié)構(gòu)。
[0029]實(shí)施例二，參見(jiàn)圖14
該實(shí)施例二與實(shí)施例一具有類(lèi)似的封裝結(jié)構(gòu)，兩者的區(qū)別在于:設(shè)置于硅基本體110的IC芯片200的個(gè)數(shù)為兩顆或兩顆以上。IC芯片200設(shè)置于硅基本體110的一側(cè)，呈二維平面排布，IC芯片200型號(hào)可以相同，也可以是不同，以實(shí)現(xiàn)封裝結(jié)構(gòu)的功能的多樣化。該封裝結(jié)構(gòu)可以通過(guò)焊球凸點(diǎn)600與外部基板或者PCB等電路板實(shí)現(xiàn)連接。
[0030]本發(fā)明的硅基圓片級(jí)扇出封裝方法及其封裝結(jié)構(gòu)不限于上述實(shí)施例，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何修改、等同變化及修飾，均落入本發(fā)明權(quán)利要求所界定的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種硅基圓片級(jí)扇出封裝方法，包括以下工藝步驟: 提供帶有陣列排布的IC芯片(200)的IC圓片(A2)，在所述IC芯片(200)的電極(210)上形成垂直電極(210)的金屬柱/金屬塊陣列； 將完成金屬柱/金屬塊陣列的IC圓片(A2)的背面減薄并切割成單顆的帶有若干個(gè)金屬柱/金屬塊(300)的IC芯片(200)； 提供載體圓片(Al)，將IC芯片(200)通過(guò)貼片膠(700)與載體圓片(Al)粘合； 用塑封料(400)塑封IC芯片(200)、金屬柱/金屬塊(300)和貼片膠(700)，并減薄形成塑封層(410),金屬柱/金屬塊(300)的端面露出塑封層(410)； 在露出塑封層(410)的金屬柱/金屬塊(300)的端面設(shè)置再布線金屬層(500)，在所述再布線金屬層(500)的終端的表面設(shè)置焊球凸點(diǎn)(600)； 將完成封裝的載體圓片(Al)減薄，并切割成單顆的硅基圓片級(jí)扇出封裝結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅基圓片級(jí)扇出封裝方法，其特征在于:在所述IC芯片(200)的電極(210)上形成垂直電極(210)的金屬柱/金屬塊陣列，通過(guò)如下工藝步驟形成: 1)在IC圓片(A2)上涂覆光刻膠； 2)在光刻膠上通過(guò)曝光、顯影等光刻工藝在對(duì)應(yīng)的電極(210)上形成光刻膠開(kāi)口圖形； 3)在光刻膠開(kāi)口圖形內(nèi)電鍍金屬，并通過(guò)研磨去除光刻膠表面無(wú)效的金屬； 4)用去膠工藝去掉剩余的光刻膠，露出IC圓片(A2)上的金屬柱/金屬塊陣列。
3.—種如權(quán)利要求1或2所述的硅基圓片級(jí)扇出封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于:包括硅基本體(110 )和帶有若干個(gè)電極(210 )的IC芯片(200 )，每一所述電極(210 )上設(shè)置若干個(gè)金屬柱/金屬塊(300)，所述IC芯片(200)的另一面通過(guò)貼片膠(700)與硅基本體(110)連接；還包括塑封層(410)，所述塑封層(410)將IC芯片(200)、IC芯片(200)上的金屬柱/金屬塊(300 )和貼片膠(700 )封裝于其內(nèi)，所述金屬柱/金屬塊(300 )的端面露出塑封層(410)，并在其端面設(shè)置布線走向獨(dú)立的再布線金屬層(500)，相鄰的所述再布線金屬層(500)向電極(210)外側(cè)延伸，并在所述再布線金屬層(500)的終端的表面設(shè)置焊球凸點(diǎn)(600)，所述IC芯片(200)的電極(210)的節(jié)距L2小于焊球凸點(diǎn)(600)的節(jié)距LI。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的硅基圓片級(jí)扇出封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述再布線金屬層(500)的布線間距不小于20um。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的硅基圓片級(jí)扇出封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述再布線金屬層(500)的布線間距為25~30um。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的硅基圓片級(jí)扇出封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述硅基本體(110)呈平板狀。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的硅基圓片級(jí)扇出封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述金屬柱/金屬塊(300)的橫截面呈圓形、矩形、六邊形或多邊形。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的硅基圓片級(jí)扇出封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述焊球凸點(diǎn)(600)呈陣列排布。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的硅基圓片級(jí)扇出封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述焊球凸點(diǎn)(600)的節(jié)距LI為0.4mm或0.5_。
10.根據(jù)權(quán)利要求3至9中任一項(xiàng)所述的硅基圓片級(jí)扇出封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述IC芯片(200)為兩顆或兩顆以上，其型號(hào)`相同或不同。
【文檔編號(hào)】H01L23/48GK103681371SQ201310729414
【公開(kāi)日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年12月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月26日
【發(fā)明者】陳海杰, 陳棟, 張黎, 賴志明, 陳錦輝 申請(qǐng)人:江陰長(zhǎng)電先進(jìn)封裝有限公司