晶圓級(jí)芯片封裝中背面互連的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及晶圓級(jí)芯片封裝的方法，尤其涉及一種晶圓級(jí)芯片封裝中形成暴露焊墊的開口以實(shí)現(xiàn)背面互連的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]如圖1所示，晶圓的一般結(jié)構(gòu)包括若干個(gè)芯片單元，每個(gè)芯片單元包括基底I和位于所述基底的正面的介質(zhì)層4，基底的正面設(shè)有元件區(qū)8，所述元件區(qū)周邊設(shè)有若干焊墊2，且焊墊位于介質(zhì)層內(nèi)，元件區(qū)與其周邊的焊墊電性相連；在此結(jié)構(gòu)中，焊墊與基底之間有介質(zhì)材料相隔。目前，晶圓級(jí)芯片的TSV封裝步驟包括，在晶圓基底的背面上做開口，該開口從晶圓的背面延伸到晶圓的正面，并暴露出正面的焊墊，在開口內(nèi)壁鋪設(shè)金屬線路，將焊墊的電性引到晶圓的背面，實(shí)現(xiàn)晶圓級(jí)芯片的背部互連。
[0003]然而，晶圓基底背面的開口暴露出焊墊的步驟中，需要去除焊墊上的阻擋材料，如硅、介質(zhì)層、絕緣層或前述的組合材料。去除焊墊上的阻擋材料通常采用刻蝕方法或激光打孔或機(jī)械切割，但是，使用刻蝕方法必須掩膜，即增加了光刻工藝；使用激光打孔(如圖2示)或機(jī)械切割形成貫穿焊墊的開口時(shí)，該開口只能暴露出焊墊的側(cè)面，可連接線路的面積較小，電導(dǎo)通性能不夠可靠，焊墊與金屬線路之間的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度也較弱。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出一種晶圓級(jí)芯片封裝中形成暴露焊墊表面的開口以實(shí)現(xiàn)背面互連的方法，能夠增大焊墊與電性導(dǎo)出線路的接觸面積，提高電導(dǎo)通性能的可靠性。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0006]一種晶圓級(jí)芯片封裝中背面互連的方法，包括以下步驟:
[0007]a、提供一具有若干個(gè)芯片單元的晶圓，所述芯片單元包括基底和位于所述基底的正面的介質(zhì)層，所述基底的正面設(shè)有元件區(qū)，所述元件區(qū)周邊設(shè)有若干焊墊，且所述焊墊位于所述介質(zhì)層內(nèi)，所述元件區(qū)與其周邊的焊墊電性相連；
[0008]b、在所述基底的背面形成與所述焊墊相對(duì)的第一開口，且所述第一開口由基底的背面延伸至對(duì)應(yīng)焊墊的上方；
[0009]C、在步驟b形成的所述第一開口內(nèi)和所述基底的背面上鋪設(shè)絕緣層；
[0010]d、利用激光輻射所述第一開口的底部，使激光光束刻蝕去除所述焊墊上的阻擋材料，暴露出設(shè)定面積的焊墊表面；
[0011]e、在所述第一開口內(nèi)的絕緣層上和暴露出的焊墊表面上鋪設(shè)金屬布線層；
[0012]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，步驟b中，所述第一開口由基底的背面延伸至對(duì)應(yīng)焊墊的上方的結(jié)構(gòu)為:暴露出焊墊表面或暴露出所述焊墊上的介質(zhì)層或未暴露出所述焊墊上的介質(zhì)層。
[0013]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，步驟d中，通過改變所述激光光束的聚焦位置或光斑面積或單脈沖能量大小或作用脈沖個(gè)數(shù)，來控制暴露出所述焊墊表面的面積大小。
[0014]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述激光光束聚焦于所述焊墊上方O?3mm處。
[0015]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述激光光束的聚焦光斑直徑為ΙΟμπι?1000 μm。
[0016]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述激光光束的功率為0.1ff?50W。
[0017]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述激光光束的作用脈沖數(shù)為I個(gè)?500個(gè)。
[0018]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述激光光束在所述焊墊上的刻蝕深度為O?5 μ m。
[0019]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，在步驟a和步驟b之間，在基底的正面的介質(zhì)層外側(cè)設(shè)置保護(hù)層。
[0020]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，還包括以下步驟:
[0021]f、在步驟e形成的金屬布線層上鋪設(shè)防護(hù)層；
[0022]g、在步驟f形成的防護(hù)層上對(duì)應(yīng)金屬布線層預(yù)設(shè)焊盤的位置開設(shè)第二開口 ；
[0023]h、在步驟g形成的第二開口處形成焊料凸點(diǎn)；
[0024]1、切割晶圓，形成單個(gè)芯片單元的封裝結(jié)構(gòu)。
[0025]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明提供一種晶圓級(jí)芯片封裝中形成暴露焊墊表面的開口以實(shí)現(xiàn)背面互連的方法，采用激光直接刻蝕去除焊墊上的阻擋材料的方法，避免了光刻膠涂布、光刻曝光、顯影和去膠等工藝步驟。通過調(diào)節(jié)激光聚焦位置及作用到第一開口底部的激光能量、激光聚焦光斑面積、激光作用脈沖數(shù)等參數(shù)，能夠精確控制激光刻蝕到焊墊表面或焊墊內(nèi)部而不穿透焊墊，從而暴露出較大的焊墊面積，在與第一開口內(nèi)壁的電性導(dǎo)出線路連接時(shí)，能夠增大焊墊與電性導(dǎo)出線路的接觸面積，提高電路導(dǎo)通性能。
【附圖說明】
[0026]圖1為公知的晶圓結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖2為現(xiàn)有技術(shù)中激光打孔形成貫穿焊墊的開口結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖3為本發(fā)明于直孔狀第一開口底部以激光停留方式暴露焊墊表面的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖4為本發(fā)明于凹槽狀第一開口底部以激光停留方式暴露焊墊表面的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖5為本發(fā)明形成的單個(gè)芯片單元封裝結(jié)構(gòu)示意圖。
[0031]結(jié)合附圖，作以下說明:
[0032]I——基底2——焊墊
[0033]3一一第一開口4一一介質(zhì)層
[0034]5——絕緣層6——圍堰
[0035]7——激光光束8——元件區(qū)
[0036]9 金屬布線層10 防護(hù)層
[0037]11——玻璃12——焊料凸點(diǎn)
【具體實(shí)施方式】
[0038]如圖3、圖4和圖5所示，一種晶圓級(jí)芯片封裝中形成暴露焊墊2的開口的方法，包括以下步驟:
[0039]a、提供一具有若干個(gè)芯片單元的晶圓，所述芯片單元包括基底I和位于所述基底I的正面的介質(zhì)層4，所述基底I的正面設(shè)有元件區(qū)8，所述元件區(qū)8周邊設(shè)有若干焊墊2，且所述焊墊2位于所述介質(zhì)層4內(nèi)，所述元件區(qū)8與其周邊的焊墊2電性相連；
[0040]b、在所述基底I的背面形成與所述焊墊2相對(duì)的第一開口 3，且所述第一開口 3由基底I的背面延伸至對(duì)應(yīng)焊墊2的上方；
[0041]C、在步驟b形成的所述第一開口 3內(nèi)和所述基底I的背面上鋪設(shè)絕緣層5 ;
[0042]d、利用激光輻射所述第一開口 3底部的絕緣層5，使激光光束7刻蝕去除所述焊墊2上的絕緣層5，暴露出設(shè)定面積的焊墊2表面；
[0043]e、在所述第一開口 3內(nèi)的絕緣層5上和暴露出的焊墊2表面上鋪設(shè)金屬布線層9 ;金屬布線層9用于將焊墊2的電性引到基底I的背面；
[0044]f、在步驟e形成的金屬布線層9上鋪設(shè)防護(hù)層10 ;防護(hù)層10用于使金屬布線層9與空氣隔離，防止金屬被氧化，并確保金屬布線層9導(dǎo)電性能良好；
[0045]g、在步驟f形成的防護(hù)層10上對(duì)應(yīng)金屬布線層9預(yù)設(shè)焊盤的位置開設(shè)第二開口 ；
[0046]h、在步驟g形成的第二開口處形成焊料凸點(diǎn)12 ;焊料凸點(diǎn)12用來與外電路電性連接；
[0047]1、切割晶圓，形成單個(gè)芯片單元的封裝結(jié)構(gòu)。
[0048]其中，可選的，介質(zhì)層4的材料為二氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或前述的組合物?？蛇x的，元件區(qū)8為晶圓上能實(shí)現(xiàn)功能的核心元件區(qū)域，核心元件如光、熱、力等感應(yīng)元件、微機(jī)電系統(tǒng)、集成電路電子元件等，但不以此為限。焊墊2為與外界電信號(hào)連接的導(dǎo)電墊，作為元件區(qū)8電信號(hào)的輸入/輸出口?？蛇x的，第一開口 3的結(jié)構(gòu)為孔、槽或其組合，其中孔包含直孔和側(cè)壁有一定傾斜角度的孔，即上下孔徑不相等的孔；槽包含直槽和側(cè)壁有一定傾斜角度的槽，即上下截面尺寸不相等的斜槽；孔、槽的組合包括孔與孔、槽與槽，及孔與槽的組合。
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