晶圆封装方法

摘要

本发明涉及晶圆封装方法，包括步骤：提供转载板，所述转载板上固定有封装体，所述封装体包括晶圆和封料层，所述晶圆的功能面暴露；在晶圆的芯片单元之间形成凹槽，所述凹槽贯穿所述晶圆；填充所述凹槽；在所述晶圆的功能面上形成保护层，所述保护层暴露所述晶圆功能面上的电性焊盘；在裸露的电性焊盘上形成电性输出端子；分离所述转载板；从所述凹槽处切割所述晶圆，形成芯片封装单元。与现有技术相比，本发明请求保护的晶圆封装方法在晶圆的芯片单元之间先形成凹槽，并在凹槽内填充封料层。因此，在沿着凹槽切割晶圆时，凹槽内填充的封料层即可对晶圆提供有效保护。在切割步骤完成后，保护层仍能够为芯片单元的表面及四周提供保护。

权利要求

1.晶圆封装方法，其特征在于，包括步骤：提供转载板，所述转载板上固定有封装体，所述封装体包括晶圆和封料层，所述晶圆的功能面暴露；

在晶圆的芯片单元之间形成凹槽，所述凹槽贯穿所述晶圆；

填充所述凹槽；

在所述晶圆的功能面上形成保护层，所述保护层暴露所述晶圆功能面上的电性焊盘；

在裸露的电性焊盘上形成电性输出端子；

分离所述转载板；

从所述凹槽处切割所述晶圆，形成芯片封装单元。

2.如权利要求1所述的晶圆封装方法，其特征在于，所述填充所述凹槽具体包括：以形成所述封料层的材料填充所述凹槽。

3.如权利要求1所述的晶圆封装方法，其特征在于，在形成所述电性输出端子前，还包括步骤：在所述保护层上形成再布线金属层；

在所述再布线金属层上形成暴露所述电性焊盘的保护层。

4.如权利要求1所述的晶圆封装方法，其特征在于：所述电性输出端子为焊料球或金属凸块。

5.如权利要求1所述的晶圆封装方法，其特征在于：所述封装体通过胶合层固定在所述转载板上。

6.如权利要求5所述的晶圆封装方法，其特征在于：形成所述胶合层的材料为UV胶。

7.如权利要求1所述的晶圆封装方法，其特征在于：所述封料层的材料为环氧树脂。

8.如权利要求1所述的晶圆封装方法，其特征在于：所述保护层的材料为聚酰亚胺。

9.如权利要求1所述的晶圆封装方法，其特征在于，形成所述封装体的步骤包括：在基础载板上形成胶合层；

将晶圆的功能面贴于所述胶合层上；

将基础载板上贴有晶圆的一面形成封料层，所述封料层将所述晶圆包覆；

去除所述基础载板和胶合层。

说明书

晶圆封装方法

技术领域

[0001] 本发明涉及半导体技术，尤其涉及一种晶圆封装方法。

背景技术

[0002] 晶圆级封装(Wafer Level Packaging，WLP)技术是对整片晶圆进行封装测试后再切割得到单个成品芯片的技术，封装后的芯片尺寸与裸片完全一致。晶圆级芯片尺寸封装技术彻底颠覆了传统封装如陶瓷无引线芯片载具(Ceramic Leadless Chip Carrier)以及有机无引线芯片载具(Organic LeadlessChip Carrier)等模式，顺应了市场对微电子产品日益轻、小、短、薄化和低价化要求。经晶圆级芯片尺寸封装技术封装后的芯片尺寸达到了高度微型化，芯片成本随着芯片尺寸的减小和晶圆尺寸的增大而显著降低。晶圆级芯片尺寸封装技术是可以将IC设计、晶圆制造、封装测试、基板制造整合为一体的技术，是当前封装领域的热点和未来发展的趋势。

[0003] 中国发明专利申请第200910030160.X号公开了一种晶圆级芯片尺寸封装法，该方法包括步骤：在晶圆的正面固定覆盖一层玻璃，将晶圆从背面研磨减薄至设定尺寸厚度；对晶圆进行各向同性湿法蚀刻；对晶圆进行各向异性湿法蚀刻在晶圆背面上按设计形成槽；对晶圆进行干法蚀刻，在晶圆背面的槽面上按设计形成孔，孔将晶圆正面部分的导通点外露于晶圆背面；对晶圆背面按设计进行电镀形成与导通点数量对应的金属线，金属线连通导通点和晶圆背面需植焊球的地方；按设计在晶圆背面需植焊球的地方植焊球；将晶圆切割成单颗封装好的器件。

[0004] 从上述方法步骤的描述可知，在现有晶圆级芯片封装技术中，晶圆封装后将芯片单元切割开来，切割后的芯片单元表面及四周仍是裸露的芯片，容易受到外界温湿度环境的影响，且抗机械撞击能力差，进而影响到产品的可靠性。

发明内容

[0005] 本发明解决的技术问题是：在晶圆封装进切割时和切割之后，如何为芯片单元的表面及四周提供保护。

[0006] 为解决上述技术问题，本发明提供晶圆封装方法，包括步骤：提供转载板，所述转载板上固定有封装体，所述封装体包括晶圆和封料层，所述晶圆的功能面暴露；在晶圆的芯片单元之间形成凹槽，所述凹槽贯穿所述晶圆；填充所述凹槽；在所述晶圆的功能面上形成保护层，所述保护层暴露所述晶圆功能面上的电性焊盘；在裸露的电性焊盘上形成电性输出端子；分离所述转载板；从所述凹槽处切割所述晶圆，形成芯片封装单元。

[0007] 可选的，所述填充所述凹槽具体包括：以形成所述封料层的材料填充所述凹槽。

[0008] 可选地，还包括步骤：在所述保护层上形成再布线金属层；在所述再布线金属层上形成暴露所述电性焊盘的保护层。

[0009] 可选地，所述电性输出端子为焊料球或金属凸块。

[0010] 可选地，所述封装体通过胶合层固定在所述转载板上。

[0011] 可选地，形成所述胶合层的材料为UV胶。

[0012] 可选地，所述封料层的材料为环氧树脂。

[0013] 可选地，所述保护层的材料为聚酰亚胺。

[0014] 可选地，形成所述封装体的步骤包括：在基础载板上形成胶合层；将晶圆的功能面贴于所述胶合层上；将基础载板上贴有晶圆的一面形成封料层，所述封料层将所述晶圆包覆；去除所述基础载板和胶合层。

[0015] 与现有技术相比，本发明请求保护的晶圆封装方法在晶圆的芯片单元之间先形成凹槽，并在凹槽内填充封料层。因此，在沿着凹槽切割晶圆时，凹槽内填充的封料层即可对晶圆提供有效保护。在切割步骤完成后，封料层仍能够为芯片单元的表面及四周提供保护。

附图说明

[0016] 图1为本发明一个实施例中系统级扇出晶圆封装方法流程图；

[0017] 图2为本发明另一个实施例中系统级扇出晶圆封装方法流程图；

[0018] 图3至图12为图2所示流程中封装体示意图。

具体实施方式

[0019] 在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。

[0020] 其次，本发明利用示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，所述示意图只是实例，其在此不应限制本发明保护的范围。

[0021] 下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

[0022] 如图1所示，在本发明的一个实施例中，提供晶圆封装方法。该方法包括步骤：

[0023] S101，提供转载板，转载板上固定有包括晶圆和封料层的封装体，所述晶圆的功能面暴露；

[0024] S102，在晶圆的芯片单元之间形成凹槽；

[0025] S107，填充所述凹槽；

[0026] 用以填充所述凹槽的材料与前述形成封料层的材料相同，且所述功能面是裸露的；

[0027] S103，在所述晶圆的功能面上形成保护层，所述保护层暴露所述晶圆功能面上的电性焊盘；

[0028] S104，在晶圆的功能面上裸露的电性焊盘上形成电性输出端子；

[0029] S105，剥离转载板，去除胶合层；

[0030] S106，从凹槽处分割晶圆，形成芯片封装单元。

[0031] 如图2所示，在本发明的另一个实施例中，提供晶圆封装方法。该方法包括步骤：

[0032] S201，在基础载板上形成胶合层；

[0033] S202，将晶圆的功能面贴于胶合层上；

[0034] S203，将基础载板贴有晶圆的一面形成封料层，形成封装体；

[0035] S204，去除胶合层，分离基础载板；

[0036] S205，在转载板上形成胶合层；

[0037] S206，将封装体贴合在转载板的胶合层上，并使晶圆的功能面裸露；

[0038] S207，在晶圆的芯片单元之间形成凹槽；

[0039] S212，填充所述凹槽；

[0040] S208，在所述晶圆的功能面上形成保护层，所述保护层暴露所述晶圆功能面上的电性焊盘；

[0041] S209，在裸露的电性焊盘上形成电性输出端子；

[0042] S210，剥离转载板，去除胶合层；

[0043] S211，分割晶圆，形成芯片封装单元。

[0044] 在本实施例中，步骤S201至步骤S204是形成封装体的过程。其中，执行步骤S201，在基础载板101上形成胶合层102，即可形成如图3所示的结构。在这一步骤中所使用的基础载板101是在后续步骤中承载晶圆103的基础。

[0045] 在本实施例中，基础载板101可以采用玻璃材质，用以提供较好的硬度和平整度，降低封装器件的失效比例。另外，由于基础载板101在后续步骤中会被剥离，且玻璃材质的基础载板101易剥离、抗腐蚀能力强，不会因为与胶合层102的接触而发生物理和化学性能的改变，因此可以进行重复利用。当然，本领域技术人员了解，基础载板101采用例如硅化合物也能实现本发明的目的。

[0046] 在基础载板101上形成的胶合层102是用于将晶圆103固定在载板101上。胶合层102可选用的材质有多种，在本发明一个可选的实施例中，胶合层102采用UV胶。UV胶是一种能对特殊波长的紫外光照射产生反应的胶合材料。UV胶根据紫外光照射后粘性的变化可分为两种，一种是UV固化胶，即材料中的光引发剂或光敏剂在紫外线的照射下吸收紫外光后产生活性自由基或阳离子，引发单体聚合、交联和接支化学反应，使紫外光固化胶在数秒钟内由液态转化为固态，从而将与其接触的物体表面粘合；另一种是UV胶是在未经过紫外线照射时粘性很高，而经过紫外光照射后材料内的交联化学键被打断导致粘性大幅下降或消失。这里的胶合层102所采用的UV胶即是后者。

[0047] 在基础载板101上形成胶合层102的方法可以例如是通过旋涂或印刷等方法将胶合层102涂覆在基础载板101上。这样的方法在半导体制造领域中已为本领域技术人员所熟知，在此不再赘述。

[0048] 在基础载板101上形成胶合层102后，即可执行步骤S202，将晶圆103的功能面贴于胶合层102上，形成如图4所示的结构。

[0049] 在本发明的具体实施方式中，晶圆103的功能面，是指晶圆103上芯片的电性焊盘104所在表面。

[0050] 然后执行步骤S203，在基础载板101贴有晶圆103的一面形成带有封料层105的封装体，封装体将晶圆103包覆，即形成如图5所示的结构。在后续工艺过程中，封料层105既可以保护晶圆103，又可作为后续工艺的承载体。

[0051] 在本发明的一个实施例中，形成封料层105的材料是环氧树脂。这种材料的密封性能好，塑型容易，是形成封料层105的较佳材料。形成封料层105的方法可以例如是转注、压缩或印刷的方法。这些方法的具体步骤已为本领域技术人员所熟知，在此不再赘述。

[0052] 再执行步骤S204，将带有晶圆103的封装体从基础载板101上剥离，并去除胶合层102，形成如图6所示的结构。在分离基础载板101之后，还可以将功能面上残留的胶合层
102清洗干净。此时晶圆103的功能面上芯片的电性焊盘也裸露出来。

[0053] 在执行完步骤S201至步骤204之后，即形成了包括晶圆103和封料层105的封装体。

[0054] 接着执行步骤S205，在转载板106上形成胶合层107，即形成如图7所示的结构。在这一步骤中所使用的转载板106也是在后续步骤中承载晶圆103的基础。这里的转载板
106也可以采用玻璃材质，用以提供较好的硬度和平整度，降低封装器件的失效比例，当然也可以采用例如硅化合物。由于在步骤S205中对所使用的转载板106的特性需求与步骤S201中对基础载板101的特性需求相同，且基础载板101在前述步骤中完整的分离，因此在步骤S205中可以使用前述步骤中分离出的基础载板101来用作转载板106。在转载板106上形成的胶合层107是用于将前述封装体固定在转载板106上。这里的胶合层107也可选用与胶合层102相同的UV胶。

[0055] 然后再执行步骤S206，将带有晶圆103的封装体贴合在转载板106的胶合层107上，使晶圆103的功能面裸露，形成如图8所示的结构。这一步即是在转载板106上固定前述步骤所形成的封装体。

[0056] 接着执行步骤S207，在晶圆103的芯片单元之间形成贯穿晶圆103的凹槽108，形成如图9所示的结构。凹槽108实际上是对晶圆103的预切割，是对最后切割分离芯片单元的前期准备。

[0057] 接着执行步骤S212，填充所述凹槽108，用以填充所述凹槽108的材料与前述形成封料层105的材料相同。填充之后的晶圆103，所述功能面是裸露的。

[0058] 再执行步骤S208，如图10所示，在晶圆103的功能面上选择性形成保护层109以裸露出芯片单元的电性焊盘104。如前所述，在这一步形成保护层109之前，让形成封料层105的材料填充凹槽108。因此在后续沿凹槽108切割晶圆103时，凹槽108内的封料层
105和图3中预置的封料层105可以对芯片单元的侧面提供有效保护，凹槽108内的封料层
105避免芯片单元的侧面在切割后裸露而受到外界环境的影响。在本发明的一个可选实施例中，形成保护层109的材料是聚酰亚胺。

[0059] 在本发明的一个实施例中，在步骤S208后再在上述步骤形成的保护层109上形成再布线金属层，使芯片单元的电性焊盘104借再布线金属层得以转移。并且还可以在所述再布线金属层上，再次形成保护层选择性地覆盖所述再布线金属层，以裸露出转移后的电性焊盘104。所述再布线金属层与所述保护层以夹心的方式布置，且可以设置多层。也就是说，一层所述保护层上布置一层所述再布线金属层，然后再布置一层所述保护层。上述步骤根据需要可以反复进行，且上述步骤是可选步骤，根据设计需要选择后续步骤在芯片单元原有的电性焊盘104上继续还是在转移后的电性焊盘上继续。如果后续步骤在芯片单元原有的电性焊盘104上继续，则直接进入到步骤S209。

[0060] 然后执行步骤S209，在裸露的电性焊盘104上形成电性输出端子110。该电性输出端子110为焊料球或金属凸块，此方法已为半导体技术领域人员所熟知，在此不再赘述。再执行步骤S210，剥离转载板106，去除胶合层107，形成如图11所示的结构。

[0061] 最后再执行步骤S211，从凹槽108处切割晶圆103，形成如图12所示的结构。在现有晶圆级芯片封装技术中，晶圆封装后将芯片单元103a切割开来，切割后的芯片单元103a表面及四周仍是裸露的芯片，容易受到外界温湿度环境的影响，且抗机械撞击能力差，进而影响到产品的可靠性。如前所述，先在晶圆103的芯片单元103a之间形成凹槽108，并在凹槽108内填充封料层105，所述封料层105包覆了芯片单元103a的背面及侧面，在芯片单元103a的功能面上形成保护层109，所述保护层109暴露所述晶圆103功能面上的电性焊盘104，最后再沿着凹槽108切割晶圆103，即可使芯片单元103a的四周均有保护，从而避免现有技术中芯片裸露带来的可靠性问题，同时增加了芯片单元103a的机械强度。

[0062] 虽然本发明已以较佳实施例披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。