一種改進(jìn)的扇出型方片級半導(dǎo)體芯片封裝工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種改進(jìn)的扇出型方片級半導(dǎo)體芯片封裝工藝，保證了加工尺寸最大化，提升了產(chǎn)能、降低了制作成本、解決了制造過程中翹曲等因素的影響，其包括以下步驟：在承載片正背面制作對準(zhǔn)標(biāo)記；在承載片正背面覆蓋臨時鍵合材料，在臨時鍵合材料上貼合導(dǎo)熱材料；導(dǎo)熱材料上貼裝芯片，芯片背面或?qū)岵牧仙贤扛灿姓辰Y(jié)膠；在承載片正背面涂覆第一絕緣樹脂；在第一類絕緣樹脂上形成導(dǎo)通孔；沉積種子層，種子層上涂覆光刻膠，光刻膠上顯露出圖形，圖形區(qū)中形成電鍍線路；去除電鍍線路和電鍍線路底部以外的種子層；涂覆第二類絕緣樹脂，第二類絕緣樹脂上開窗；去除承載片和臨時鍵合材料，焊盤處形成焊球；將產(chǎn)品分割成多個芯片。
【專利說明】一種改進(jìn)的扇出型方片級半導(dǎo)體芯片封裝工藝

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及微電子封裝工藝的【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種改進(jìn)的扇出型方片級半導(dǎo) 體芯片封裝工藝。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著電子產(chǎn)品多功能化和小型化的潮流，高密度微電子組裝技術(shù)在新一代電子產(chǎn) 品上逐漸成為主流。為了配合新一代電子產(chǎn)品的發(fā)展，尤其是智能手機(jī)、掌上電腦、超級本 等產(chǎn)品的發(fā)展，芯片的尺寸向密度更高、速度更快、尺寸更小、成本更低等方向發(fā)展。扇出型 方片級封裝技術(shù)（Fanout Panel Level Package, F0PLP)的出現(xiàn)，作為扇出型晶圓級封裝技 術(shù)（Fanout Wafer Level Package, F0WLP)的升級技術(shù)，擁有更廣闊的發(fā)展前景。
[0003] 見圖1，日本J-Devices公司在US 20110309503 A1專利中，給出了一種扇出型晶 圓級封裝的制作方法： J-Devices公司的專利主要工藝如下： 第一步：在晶圓背面貼合粘結(jié)膠2 (Die Attach Film)后劃成單個芯片3 ; 弟-步：承載片1上貼放芯片3 ; 第三步：涂覆第一絕緣樹脂4,并在樹脂上開出窗口 5,露出芯片上的焊盤； 第四步：通過圖形電鍍與光刻的方法，制作重布線層6 (Redistribution Layer，RDL), 將芯片上的焊盤引出； 第五步：制作第二絕緣層7,并做開口露出重布線層的金屬； 第六步：在第二絕緣層上面制作焊球或凸點8。
[0004] 見圖2,華天科技(西安)有限公司在CN201210541846. 7專利中介紹了一種Fan Out Panel Level Bga的制作方法。
[0005] 該方法類似于英飛凌公司單層扇出型晶圓級封裝技術(shù)，又稱作嵌入式晶圓級球狀 陣列（Wafer-Level Ball Grid Array, eWLB)技術(shù)。只是將承載片9由圓形改為方形。 [0006] 以上兩種技術(shù)的不足之處如下： (1) .兩家公司的的技術(shù)只解決了單面芯片堆疊技術(shù)； (2) . J-Devices公司和英飛凌公司的方法由于受制于晶圓尺寸的限制(最大晶圓尺寸 為300mm)，無法將加工尺寸最大化，不利于產(chǎn)能的提升和制作成本的降低； (3) .英飛凌公司和華天科技(西安）有限公司的技術(shù)在制作過程產(chǎn)生芯片位移、翹曲 等問題，難以提升制作良率。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 針對上述問題，本發(fā)明提供了一種改進(jìn)的扇出型方片級半導(dǎo)體芯片封裝工藝，有 效保證了加工尺寸最大化，提升了產(chǎn)能、降低了制作成本，在制作過程中使用雙面對稱結(jié) 構(gòu)，抵消了由于材料之間性能差異造成的翹曲、漲縮等問題，降低了工藝制作的難度。
[0008] 其技術(shù)方案如下： 一種改進(jìn)的扇出型方片級半導(dǎo)體芯片封裝工藝，其包括以下步驟： (1) 、在承載片上正背面制作對準(zhǔn)標(biāo)記； (2) 、在承載片正面與背面覆蓋臨時鍵合材料，在臨時鍵合材料上貼合導(dǎo)熱材料； (3) 、在承載片正面與背面的導(dǎo)熱材料間隔排布貼裝芯片，芯片背面或?qū)岵牧仙贤扛?有粘結(jié)膠； (4) 、在承載片正背面涂覆第一類絕緣樹脂，第一類絕緣樹脂覆蓋芯片； (5) 、在第一類絕緣樹脂上開窗，形成導(dǎo)通孔，將芯片的焊盤露出； (6) 、在導(dǎo)通孔和第一類絕緣樹脂上沉積種子層，在種子層上面涂覆光刻膠，在光刻膠 上顯露出圖形，在光刻膠顯露出的圖形區(qū)中形成電鍍線路； (7) 、去除光刻膠和光刻膠底部的種子層，保留電鍍線路和電鍍線路底部的種子層； (8) 、在承載片正面和背面分別涂覆第二類絕緣樹脂，在第二類絕緣樹脂上對應(yīng)芯片開 窗露出電鍍線路形成焊盤； (9) 、去除承載片和臨時鍵合材料，在焊盤出形成焊球； (10) 、通過切割工藝將產(chǎn)品分割成多個芯片。
[0009] 其進(jìn)一步特征在于，步驟（1)中，承載片的材料可以是硅、二氧化硅、硼硅玻璃、低 堿玻璃、無堿玻璃、金屬、有機(jī)材料中的一種或者多種方片或者是可以進(jìn)行加熱和控溫的一 種平板裝置，標(biāo)記制作方法包括激光打標(biāo)，噴砂打標(biāo)，曝光刻蝕，絲網(wǎng)印刷，點膠中的一種或 者多種工藝，對準(zhǔn)標(biāo)記的樣式可以是圓形、方形、三角形、十字、米字形狀； 步驟（2)中，使用滾壓、噴涂、旋涂、熱壓、真空壓合、浸泡、壓力貼合等方式中的一種 或者多種在承載片正面與背面覆蓋臨時鍵合材料，臨時鍵合材料為熱剝離材料或者晶圓臨 時鍵合膠，使用滾壓、熱壓、真空壓合或壓力貼合方式在臨時鍵合材料上貼合導(dǎo)熱材料。 導(dǎo)熱材料是銅、銀、金、鋁、鎳、鎂、鉻、鑰、鈦、鎢、銥金屬或其合金，粘結(jié)膠為導(dǎo)熱膠、Die Attatch膠或者是其它具有粘合作用的膠，粘結(jié)膠的涂覆方式包括滾壓、噴涂、熱壓、真空壓 合、旋涂、絲網(wǎng)印刷、點膠、壓力貼合方式。
[0010] 步驟（3)中，芯片按照固定間隔排布，芯片是單芯片或者多芯片，芯片使用正貼方 式貼裝； 步驟（4)中，涂覆工藝是旋涂、噴涂、滾涂、絲網(wǎng)印刷、滾壓、真空壓合中的一種或者多 種工藝，第一類絕緣樹脂包括感光樹脂和非感光樹脂，感光樹脂包括阻焊油墨、感光綠漆、 干膜、感光型增層材料、BCB、PBO、PSPI中的一種或者多種，非感光樹脂包括環(huán)氧樹脂、聚酰 亞胺、酚醛樹脂、亞克力樹脂、硅膠、三嗪樹脂、PVDF、以及添加填料的樹脂中的一種或者多 種，第一類絕緣樹脂將芯片覆蓋； 步驟（5)中，在第一類絕緣樹脂上開窗，形成導(dǎo)通孔，將芯片的焊盤露出。開窗的方法 包括光刻顯影、激光鉆孔、干法刻蝕、噴砂、選擇性腐蝕等工藝中的一種或者多種； 步驟（6)中，通過濺射或化學(xué)沉銅等工藝在導(dǎo)通孔107和第一類絕緣樹脂上沉積一層 種子層，濺射材料是Al、Au、Cr、Co、Ni、Cu、Mo、Ti、Ta、W中的一種或以上金屬的合金，光刻 膠是液態(tài)或者是薄膜狀的，通過使用底片或激光直寫設(shè)備在光刻機(jī)里進(jìn)行對位曝光，經(jīng)過 顯影等工藝光刻膠上顯露出圖形，使用電鍍的方法，在光刻膠顯露出的圖形區(qū)中形成電鍍 線路； 步驟（8)中，第二類絕緣樹脂是BBC、ΡΒ0、聚酰亞胺、干膜、阻焊油墨、環(huán)氧樹脂、含氟樹 脂材料中的一種或者多種； 步驟（9)中，通過加熱或拆鍵合機(jī)的方式去除承載片和臨時鍵合材料，通過電鍍、植球、 印刷的方式在焊盤處形成焊球。
[0011] 采用本發(fā)明是的上述工藝中，由于本發(fā)明通過多個芯片的堆疊技術(shù)可以獲得尺寸 更小，功能更強(qiáng)，厚度更薄的半導(dǎo)體封裝器件，采用雙面制作的方法，可大幅提高生產(chǎn)效率， 降低成本，在制作過程中使用雙面對稱結(jié)構(gòu)，抵消了由于材料之間性能差異造成的翹曲、漲 縮等問題，降低了工藝制作的難度。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012] 圖1為第一種現(xiàn)有的扇出型晶圓級封裝結(jié)構(gòu)不意圖； 圖2為第_種現(xiàn)有的扇出型晶圓級封裝結(jié)構(gòu)不意圖； 圖3為在承載片上正背面制作對準(zhǔn)標(biāo)記示意圖； 圖4為承載片正面與背面覆蓋臨時鍵合材料示意圖，臨時鍵合材料上貼合導(dǎo)熱材料； 圖5為在承載片正背面的臨時鍵合材料上間隔排布貼裝芯片示意圖； 圖6為在承載片正背面涂覆第一類絕緣樹脂示意圖； 圖7為在第一類絕緣樹脂上開窗示意圖； 圖8為沉積種子層、涂覆光刻膠、顯露出圖形和形成電鍍線路示意圖； 圖9為去除部分種子層示意圖； 圖10為涂覆第二類絕緣樹脂、對應(yīng)芯片開窗形成焊盤示意圖； 圖11為去除承載片和臨時鍵合材料、在焊盤出形成焊球示意圖； 圖12為分割芯片示意圖。

【具體實施方式】
[0013] 以下結(jié)合附圖來對發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述，但是本實施方式并不限于本發(fā)明，本領(lǐng)域 的普通技術(shù)人員根據(jù)本實施方式所做出的結(jié)構(gòu)、方法或者功能上的變換，均包含在本發(fā)明 的保護(hù)范圍內(nèi)。
[0014] 一種改進(jìn)的扇出型方片級半導(dǎo)體芯片封裝工藝，其包括以下步驟： 見圖3,（1)、承載片101正背面制作對準(zhǔn)標(biāo)記。承載片101的材料可以是硅、二氧化硅、 硼娃玻璃、低堿玻璃、無堿玻璃、金屬、有機(jī)材料等成分的中的一種或者多種方片，也可以是 可以進(jìn)行加熱和控溫的一種平板裝置。標(biāo)記制作方法包括激光打標(biāo)，噴砂打標(biāo)，曝光刻蝕， 絲網(wǎng)印刷，點膠等工藝。對準(zhǔn)標(biāo)記102的樣式可以是圓形、方形、三角形、十字、米字等其他 形狀。
[0015] 見圖4,（2)、使用滾壓、噴涂、熱壓、真空壓合、浸泡、壓力貼合等方式在承載片101 正面與背面覆蓋臨時鍵合材料103 (如熱剝離材料、晶圓臨時鍵合膠等）。使用滾壓、熱壓、 真空壓合或壓力貼合等方式在臨時鍵合材料103上貼合導(dǎo)熱材料104。導(dǎo)熱材料104可以 是銅、銀、金、鋁、鎳、鎂、鉻、鑰、鈦、鎢、銥等金屬或其合金，導(dǎo)熱材料104在導(dǎo)熱的同時具 有較低的熱膨脹系數(shù)(通常熱膨脹系數(shù)小于lOppm /°C)。在導(dǎo)熱材料104上面或芯片106 背面涂覆粘結(jié)膠105。粘結(jié)膠105可以為導(dǎo)熱膠，也可以是其它具有粘合作用的膠。粘結(jié)膠 105的涂覆方式包括滾壓、噴涂、熱壓、真空壓合、旋涂、絲網(wǎng)印刷、點膠、壓力貼合等方式。
[0016] 見圖5,（3)、在承載片101正背面貼裝芯片106,芯片106按照固定間隔排布，芯片 106可以是單芯片也可以是多芯片，芯片106使用正貼方式貼裝。
[0017] 見圖6,（4)、在承載片101正背面涂覆(涂覆工藝可以是旋涂、噴涂、滾涂、絲網(wǎng)印 刷、滾壓、真空壓合等工藝中的一種或者多種)第一類絕緣樹脂105,第一類絕緣樹脂107主 要包括感光樹脂和非感光樹脂。感光樹脂包括阻焊油墨、感光綠漆、干膜、感光型增層材料、 BCB、PB0、PSPI等中的一種或者多種。非感光樹脂包括環(huán)氧樹脂、聚酰亞胺、酚醛樹脂、亞克 力樹脂、硅膠、三嗪樹脂、PVDF、以及添加填料的樹脂等中的一種或者多種。第一類絕緣樹 脂107將芯片106覆蓋。
[0018] 見圖7,（5)、在第一類絕緣樹脂107上開窗，形成導(dǎo)通孔109,將芯片106的焊盤 108露出。開窗的方法包括光刻顯影、激光鉆孔、噴砂、選擇性腐蝕等中的一種或者多種工 藝。
[0019] 見圖8,（6)、通過濺射(材料可以是△1、六11、0、(：〇、附、(：11、厘〇、11、了 &、1中的一種 或者以上金屬的合金等)或化學(xué)沉銅等工藝，在導(dǎo)通孔109和第一類絕緣樹脂107上沉積一 層種子層110。在種子層110上面涂覆光刻膠111 (光刻膠可以是液態(tài)的，也可以是薄膜狀 的)，通過使用底片或激光直寫設(shè)備在光刻機(jī)里進(jìn)行對位曝光，經(jīng)過顯影等工藝光刻膠109 上顯露出圖形。使用電鍍的方法，在光刻膠111顯露出的圖形區(qū)中形成電鍍線路112。
[0020] 見圖9,（7)、去除光刻膠111和光刻膠111底部的種子層110,保留電鍍線路112 和電鍍線路112底部的種子層110。
[0021] 見圖10,（8)、在承載片101正面和背面分別涂覆第二類絕緣樹脂113,第二類絕緣 樹脂113可以是BBC、ΡΒ0、聚酰亞胺、干膜、阻焊油墨、環(huán)氧樹脂、含氟樹脂等材料中的一種 或者多種，可與與第一類絕緣樹脂107成分相同或不同。在第二類絕緣樹脂113上開窗露 出焊盤114。
[0022] 見圖11，（9)、通過加熱或者拆鍵合機(jī)的方式去除承載片101和臨時鍵合材料103， 通過電鍍、植球、印刷等方式在焊盤114處形成焊球115,導(dǎo)熱材料依附在承載片上，起到了 保護(hù)層作用。
[0023] 見圖12,（10)、測試完成后，通過切割工藝將產(chǎn)品分割成多個芯片。
[0024] 本發(fā)明的特點在于 (1).使用方片加工工藝可以大幅度提高制造產(chǎn)能，降低產(chǎn)品成本。方片工藝較圓片工 藝有更大的產(chǎn)能，更低的成本。目前國際上主流的圓片尺寸是300mm直徑的圓片，約113平 方英寸；主流的PCB基板尺寸為500X600mm的方片，約480平方英寸；LCD 4帶線基板的尺 寸為650X830mm的方片，約836平方英寸。由此可見，使用PCB基板的部分工藝，加工尺寸 是晶圓的4. 25倍；使用IXD 4帶線的部分工藝，加工尺寸是晶圓的7. 4倍。產(chǎn)能的提升，可 以大幅度降低制造成本。
[0025] (2).本發(fā)明的制作工藝將方片工藝做了進(jìn)一步改良，采用雙面同時制作工藝，進(jìn) 一步提升了制造產(chǎn)能，降低產(chǎn)品成本。
[0026] 采用本發(fā)明是的上述工藝中，由于本發(fā)明通過多個芯片的堆疊技術(shù)可以獲得尺寸 更小，功能更強(qiáng)，厚度更薄的半導(dǎo)體封裝器件，采用雙面制作的方法，可大幅提高生產(chǎn)效率， 降低成本。
【權(quán)利要求】
1. 一種改進(jìn)的扇出型方片級半導(dǎo)體芯片封裝工藝，其特征在于：其包括以下步驟： (1) 、在承載片上正背面制作對準(zhǔn)標(biāo)記； (2) 、在承載片正面與背面覆蓋臨時鍵合材料，在臨時鍵合材料上貼合導(dǎo)熱材料； (3) 、在承載片正背面的導(dǎo)熱材料上間隔貼裝芯片，芯片背面或?qū)岵牧仙贤扛灿姓辰Y(jié) 膠； (4) 、在承載片正背面涂覆第一類絕緣樹脂，第一類絕緣樹脂覆蓋芯片； (5) 、在第一類絕緣樹脂上開窗，形成導(dǎo)通孔，將芯片的焊盤露出； (6) 、在導(dǎo)通孔和第一類絕緣樹脂上沉積種子層，在種子層上面涂覆光刻膠，在光刻膠 上顯露出圖形，在光刻膠顯露出的圖形區(qū)中形成電鍍線路； (7) 、去除光刻膠和光刻膠底部的種子層，保留電鍍線路和電鍍線路底部的種子層； (8) 、在承載片正面和背面分別涂覆第二類絕緣樹脂，在第二類絕緣樹脂上開窗露出焊 盤； (9 )、去除承載片和臨時鍵合材料，在焊盤處形成焊球； (10)、通過切割工藝將產(chǎn)品分割成多個芯片。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種改進(jìn)的扇出型方片級半導(dǎo)體芯片封裝工藝，其特征在 于：步驟（1)中，承載片的材料可以是硅、二氧化硅、硼硅玻璃、低堿玻璃、無堿玻璃、金屬、 有機(jī)材料中的一種或者多種方片或者是可以進(jìn)行加熱和控溫的一種平板裝置，標(biāo)記制作方 法包括激光打標(biāo)，噴砂打標(biāo)，曝光刻蝕，絲網(wǎng)印刷，點膠中的一種或者多種工藝，對準(zhǔn)標(biāo)記的 樣式可以是圓形、方形、三角形、十字、米字。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種改進(jìn)的扇出型方片級半導(dǎo)體芯片封裝工藝，其特征在 于：步驟（2)中，使用滾壓、噴涂、旋涂、熱壓、真空壓合、浸泡、壓力貼合方式中的一種或者 多種方式在承載片正面與背面覆蓋臨時鍵合材料，使用滾壓、熱壓、真空壓合或壓力貼合方 式在臨時鍵合材料上貼合導(dǎo)熱材料，導(dǎo)熱材料是銅、銀、金、鋁、鎳、鎂、鉻、鑰、鎢、鈦、銥金屬 或其合金，粘結(jié)膠為導(dǎo)熱膠、Die Attatch膠或者是其它具有粘合作用的膠，粘結(jié)膠的涂覆 方式包括滾壓、噴涂、熱壓、真空壓合、旋涂、絲網(wǎng)印刷、點膠、壓力貼合方式。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種改進(jìn)的扇出型方片級半導(dǎo)體芯片封裝工藝，其特征在 于：步驟（3)中，芯片按照固定間隔排布，芯片是單芯片或者多芯片，芯片使用正貼方式貼 裝。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種改進(jìn)的扇出型方片級半導(dǎo)體芯片封裝工藝，其特征在 于：步驟（4)中，涂覆工藝是旋涂、噴涂、滾涂、絲網(wǎng)印刷、滾壓、真空壓合中的一種或者多種 工藝，第一類絕緣樹脂包括感光樹脂和非感光樹脂，感光樹脂包括阻焊油墨、感光綠漆、干 膜、感光型增層材料、BCB、PBO、PSPI中的一種或者多種，非感光樹脂包括環(huán)氧樹脂、聚酰亞 胺、酚醛樹脂、硅膠、亞克力樹脂、三嗪樹脂、PVDF、以及添加填料的樹脂中的一種或者多 種，第一類絕緣樹脂將芯片覆蓋。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種改進(jìn)的扇出型方片級半導(dǎo)體芯片封裝工藝，其特征在 于：步驟（5)中，在第一類絕緣樹脂上開窗，形成導(dǎo)通孔，將芯片的焊盤露出，開窗的方法包 括光刻顯影、干法刻蝕、激光鉆孔、噴砂、選擇性腐蝕中的一種或者多種工藝。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種改進(jìn)的扇出型方片級半導(dǎo)體芯片封裝工藝，其特征在 于：步驟（6)中，通過濺射或化學(xué)沉銅等工藝在導(dǎo)通孔和第一類絕緣樹脂上沉積一層種子 層，濺射材料是A1、Au、Cr、Co、Ni、Cu、Mo、Ti、Ta、W中的一種或以上金屬的合金，光刻膠是 液態(tài)或者是薄膜狀的，通過使用底片或激光直寫工藝在光刻機(jī)里進(jìn)行對位曝光，經(jīng)過顯影 等工藝光刻膠上顯露出圖形，使用電鍍的方法，在光刻膠顯露出的圖形區(qū)中形成電鍍線路。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種改進(jìn)的扇出型方片級半導(dǎo)體芯片封裝工藝，其特征在 于：步驟（8)中，第二類絕緣樹脂是BBC、PB0、聚酰亞胺、干膜、阻焊油墨、環(huán)氧樹脂、含氟樹 脂材料中的一種或者多種。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種改進(jìn)的扇出型方片級半導(dǎo)體芯片封裝工藝，其特征在 于：步驟（9)中，通過加熱或者拆鍵合機(jī)的方式去除承載片和臨時鍵合材料，通過電鍍、植 球、印刷的方式在焊盤處形成焊球。
【文檔編號】H01L21/60GK104103527SQ201410351578
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年7月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月22日
【發(fā)明者】陳 峰 申請人:華進(jìn)半導(dǎo)體封裝先導(dǎo)技術(shù)研發(fā)中心有限公司