封装结构的形成方法转让专利
申请号 : CN201910681475.4
文献号 : CN110534443B
文献日 : 2021-04-13
发明人 : 陶玉娟
申请人 : 南通通富微电子有限公司
摘要 :
权利要求 :
1.一种封装结构的形成方法,其特征在于,包括:提供若干半导体芯片,每个半导体芯片包括功能面和与功能面相对的非功能面,所述功能面上具有若干焊盘,所述半导体芯片的功能面上还具有底部屏蔽层,所述底部屏蔽层覆盖半导体芯片的整个功能面,所述底部屏蔽层的四周边缘与半导体芯片的四周侧壁齐平,若干焊盘贯穿底部屏蔽层,焊盘与底部屏蔽层之间通过隔离层隔离;且具有所述底部屏蔽层的半导体芯片的形成过程为:提供晶圆,所述晶圆上形成有若干半导体芯片,所述半导体芯片包括顶层介质层和位于顶层介质层中的顶层互连结构;在所述顶层介质层上形成隔离层;刻蚀所述隔离层,在所述隔离层中形成若干第一开口和包围所述若干第一开口的第二开口,且剩余的隔离层仅位于第一开口和第二开口之间,将所述第一开口和第二开口隔开;在所述若干第一开口中填充金属材料形成若干焊盘,在所述第二开口中填充金属材料形成底部屏蔽层;形成焊盘和底部屏蔽层后,切割所述晶圆,形成若干分立具有底部屏蔽层的半导体芯片;
提供载板;
将所述若干半导体芯片的功能面粘合在载板上;
形成包覆所述半导体芯片的非功能面和侧壁表面的第一屏蔽层,且所述第一屏蔽层的表面呈椭球状,所述第一屏蔽层与底部屏蔽层的四周边缘连接;
在所述第一屏蔽层上形成第二屏蔽层;
在所述第二屏蔽层上以及半导体芯片之间的载板上形成塑封层;
剥离所述载板,形成预封面板,所述预封面板背面露出半导体芯片的功能面;
在所述预封面板的背面形成与焊盘连接的外部接触结构。
2.如权利要求1所述的封装结构的形成方法,其特征在于,所述第一屏蔽层通过点胶工艺或网板印刷工艺直接形成在所述半导体芯片的非功能面和侧壁表面;所述第二屏蔽层通过溅射、选择性电镀工艺、点胶工艺或网板印刷工艺形成。
3.如权利要求2所述的封装结构的形成方法,其特征在于,所述第一屏蔽层的材料为焊料或导电银胶,所述第二屏蔽层的材料为铜、钨、铝、焊料或导电银胶。
4.如权利要求1所述的封装结构的形成方法,其特征在于,还包括:在所述半导体芯片非功能面和侧壁的表面形成中间材料层,所述中间材料层具有椭球状的表面;在中间材料层表面形成第一屏蔽层,所述第一屏蔽层也具有椭球状的表面。
5.如权利要求1或4所述的封装结构的形成方法,其特征在于,所述第一屏蔽层为磁场屏蔽层,且所述第二屏蔽层为电场屏蔽层;或者所述第一屏蔽层为电场屏蔽层,且所述第二屏蔽层为磁场屏蔽层。
6.如权利要求5所述的封装结构的形成方法,其特征在于,所述电场屏蔽层的材料为铜、钨、铝;所述磁场屏蔽层的材料为CoFeB合金、CoFeTa、NiFe、Co、CoFe、 CoPt或者Ni、Co和Fe的合金。
7.如权利要求1所述的封装结构的形成方法,其特征在于,所述若干焊盘和底部屏蔽层通过同一工艺形成,包括步骤:在所述第一开口和第二开口中以及隔离层的表面上形成金属材料层;平坦化去除高于所述隔离层表面的金属材料层,在所述第一开口中形成焊盘,在所述第二开口中形成底部屏蔽层。
8.如权利要求1所述的封装结构的形成方法,其特征在于,所述外部接触结构包括位于预封面板背面上与焊盘连接的再布线层以及位于再布线层上与再布线层连接的外部接触件。
9.如权利要求8所述的封装结构的形成方法,其特征在于,在剥离所述载板后,在所述预封面板的背面上形成绝缘层,所述绝缘层中形成暴露出焊盘表面的开口;在所述开口中以及部分绝缘层表面形成再布线层;在开口外的再布线层表面上形成外部接触件。
10.如权利要求8所述的封装结构的形成方法,其特征在于,在所述载板上形成绝缘层和位于绝缘层中的再布线层,所述绝缘层暴露出部分再布线层的表面;将所述若干半导体芯片的功能面与载板上的再布线层粘合;剥离所述载板,将载板与绝缘层和再布线层分离。
11.如权利要求9或10所述的封装结构的形成方法,其特征在于,还包括:位于绝缘层中将第一屏蔽层与部分再布线层电连接的导电接触结构。
12.如权利要求1所述的封装结构的形成方法,其特征在于,形成所述外部接触结构后,还包括:切割所述预封面板,形成若干分离的封装结构。
说明书 :
封装结构的形成方法
技术领域
背景技术
的干扰或噪声;加上电子部件密度越来越高,传输线路的距离越来越近,使得来自集成电路
封装内外的电磁干扰问题也日益严重,同时会降低集成电路的品质、寿命等。
技术,即采用EMI滤波器件加以抑制;对辐射性耦合则需采用屏蔽技术加以抑制。在当前电
磁频谱日趋密集、单位体积内电磁功率密度急剧增加、高低电平器件或设备大量混合使用
等因素而导致设备及系统电磁环境日益恶化的情况下,其重要性就显得更为突出。
发明内容
刷工艺形成。
有椭球状的表面。
焊盘贯穿底部屏蔽层,焊盘与底部屏蔽层之间通过隔离层隔离;在形成所述第一屏蔽层时,
所述第一屏蔽层与底部屏蔽层的四周边缘连接。
结构;在所述顶层介质层上形成隔离层;刻蚀所述隔离层,在所述隔离层中形成若干第一开
口和包围所述若干第一开口的第二开口,且剩余的隔离层仅位于第一开口和第二开口之
间,将所述第一开口和第二开口隔开;在所述若干第一开口中填充金属材料形成若干焊盘,
在所述第二开口中填充金属材料形成底部屏蔽层;形成焊盘和底层屏蔽层后,切割所述晶
圆,形成若干分立具有底层屏蔽层的半导体芯片。
金属材料层,在所述第一开口中形成焊盘,在所述第二开口中形成底部屏蔽层。
的再布线层表面上形成外部接触件。
所述载板,将载板与绝缘层和再布线层分离。
呈椭球状;在所述第一屏蔽层上形成第二屏蔽层;在所述第二屏蔽层上以及半导体芯片之
间的载板上形成塑封层;剥离所述载板,形成预封面板,所述预封面板背面露出半导体芯片
的功能面;在所述预封面板的背面形成与焊盘连接的外部接触结构。形成的具有椭球状表
面的第一屏蔽层不仅第一屏蔽层本身能均匀和完整的覆盖所述半导体芯片的非功能面和
侧壁表面,并且在第一屏蔽层的椭球状表面形成第二屏蔽层时,第二屏蔽层不会出现厚度
不均匀以及边缘覆盖不好的问题,从而使得第一屏蔽层和形成的第二屏蔽层两者构成的整
体屏蔽层是完整的,提高了屏蔽的效果。
的第一屏蔽层和第二屏蔽层,使得第一屏蔽层和第二屏蔽层分别针对电场或磁场进行屏
蔽,从而提高了屏蔽层的屏蔽效果,并且所述第二屏蔽层能覆盖所述第一屏蔽层中厚度不
均匀以及边缘覆盖不好的地方,从而使得第一屏蔽层和第二屏蔽层两者构成的整体屏蔽层
是完整的,进一步提高了屏蔽的效果。
球状的表面。通过形成具有椭球状表面的中间材料层,在中间材料层上可以通过多种工艺
形成具有不同材料的第一屏蔽层,且形成的第一屏蔽层也具有椭球型的表面,并且在中间
材料层的椭球状的表面上形成第一屏蔽层时,第一屏蔽层不会受到尖角或者陡峭侧壁的影
响,使得形成第一屏蔽层中不会出现厚度不均以及边缘覆盖不好的问题,从而提高了屏蔽
层的完整性。。
焊盘贯穿底部屏蔽层,焊盘与底部屏蔽层之间通过隔离层隔离;在形成所述第一屏蔽层时,
所述第一屏蔽层与底部屏蔽层的四周边缘连接。即本实施例中不仅在形成第一屏蔽层后,
在第一屏蔽层上还会形成第二屏蔽层,因而所述第二屏蔽层能够覆盖所述第一屏蔽层中厚
度不均匀以及边缘覆盖不好的地方,从而使得第一屏蔽层和第二屏蔽层两者构成的整体屏
蔽层是完整的,提高了屏蔽的效果,并且由于所述半导体芯片的功能面上还具有底部屏蔽
层,在形成所述第一屏蔽层时,所述第一屏蔽层与底部屏蔽层的四周边缘连接,从而使得封
装结构中的半导体芯片被底层屏蔽层和第一屏蔽层完全或全方位的包覆,因而电场和磁场
不能通过封装结构的底部进入封装结构中给半导体芯片带来电磁干扰,从而实现对半导体
芯片进行全方位的电磁屏蔽,更进一步提高了电磁屏蔽的效果。
结构;在所述顶层介质层上形成隔离层;刻蚀所述隔离层,在所述隔离层中形成若干第一开
口和包围所述若干第一开口的第二开口,且剩余的隔离层仅位于第一开口和第二开口之
间,将所述第一开口和第二开口隔开;在所述若干第一开口中填充金属材料形成若干焊盘,
在所述第二开口中填充金属材料形成底部屏蔽层;形成焊盘和底层屏蔽层后,切割所述晶
圆,形成若干分立具有底层屏蔽层的半导体芯片。前述过程不仅能够形成底层屏蔽层,并且
形成底部屏蔽层的过程与现有半导体芯片制作工艺集成,底部屏蔽层的制作过程可以与焊
盘的制作过程同步进行,简化了制作工艺,减小了工艺难度,提高了效率。
附图说明
具体实施方式
为陡峭,在通过溅射工艺形成包覆半导体封装结构的磁场屏蔽层时,形成的磁场屏蔽层的
厚薄容易不均、半导体封装结构边缘处会存在未覆盖的状况,因而使得磁场屏蔽层的屏蔽
效果难以保证。
一屏蔽层,且所述第一屏蔽层的表面呈椭球状;在所述第一屏蔽层上形成第二屏蔽层;在所
述第二屏蔽层上以及半导体芯片之间的载板上形成塑封层;剥离所述载板,形成预封面板,
所述预封面板背面露出半导体芯片的功能面;在所述预封面板的背面形成与焊盘连接的外
部接触结构。形成的具有椭球状表面的第一屏蔽层不仅第一屏蔽层本身能均匀和完整的覆
盖所述半导体芯片的非功能面和侧壁表面,并且在第一屏蔽层的椭球状表面形成第二屏蔽
层时,第二屏蔽层不会出现厚度不均匀以及边缘覆盖不好的问题,从而使得第一屏蔽层和
形成的第二屏蔽层两者构成的整体屏蔽层是完整的,提高了屏蔽的效果。
例作局部放大,而且所述示意图只是示例,其在此不应限制本发明的保护范围。此外,在实
际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
焊盘102。
述焊盘102作为半导体芯片101内的集成电路与外部电连接的端口。
在所述晶圆100的若干芯片区域对应形成若干半导体芯片101,在所述半导体芯片101的功
能面上形成若干焊盘102;参考图3,形成若干焊盘后,沿切割道分割所述晶圆100,形成若干
分立的半导体芯片101。
材料,例如砷化镓等Ⅲ‑Ⅴ族化合物。
和金属插塞)。
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UV胶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
里的粘合层所采用的UV胶即是后者。可以通过贴膜工艺、印胶工艺或滚胶工艺形成所述粘
合层。
缘层122上方)和位于绝缘层中的再布线层123,所述绝缘层(第一绝缘层)暴露出部分再布
线层123的表面;将所述若干半导体芯片101的功能面与载板201上的再布线层123粘合,在
一实施例中,所述焊盘102可以通过焊料层与再布线层123粘合。
层,形成的所述第一屏蔽层103能均匀和完整的覆盖所述半导体芯片的非功能面和侧壁表
面。所述第一屏蔽层103的材料可以焊料或导电银胶,通过点胶工艺在所述半导体芯片101
的非功能面和侧壁表面点涂焊料或导电银胶,形成具有椭球状表面的第一屏蔽层103。通过
网板印刷工艺在半导体芯片101的非功能面和侧壁表面形成焊料层,并进行回流工艺,形成
具有椭球状表面的第一屏蔽层103。所述焊料为锡、锡银、锡铅、锡银铜、锡银锌、锡锌、锡铋
铟、锡铟、锡金、锡铜、锡锌铟或者锡银锑等金属中的一种或者多种。
能均匀和完整的覆盖所述半导体芯片101的非功能面和侧壁表面,并且后续在第一屏蔽层
103的椭球状表面形成第二屏蔽层时,第二屏蔽层不会出现厚度不均匀以及边缘覆盖不好
的问题,从而使得第一屏蔽层103和后续形成的第二屏蔽层两者构成的整体屏蔽层是完整
的,提高了屏蔽的效果。
所述第一屏蔽层也具有椭球状的表面。通过形成具有椭球状表面的中间材料层,在中间材
料层上可以通过多种工艺形成具有不同材料的第一屏蔽层,且形成的第一屏蔽层也具有椭
球型的表面,并且在中间材料层的椭球状的表面上形成第一屏蔽层时,第一屏蔽层不会受
到尖角或者陡峭侧壁的影响,使得形成第一屏蔽层中不会出现厚度不均以及边缘覆盖不好
的问题,从而提高了屏蔽层的完整性。
成具有椭球型表面的第一屏蔽层可以采用溅射、选择性电镀工艺、点胶工艺或网板印刷工
艺,相应的所述第一屏蔽层的材料可以为铜、钨、铝、焊料或导电银胶,也可以为后续提到的
磁场屏蔽层和电场屏蔽层材料。
电场和磁场的屏蔽。
蔽效果相对较弱,影响了屏蔽层的屏蔽效果。因而在其他实施例中,所述第一屏蔽层103为
磁场屏蔽层,第一屏蔽层用于屏蔽磁场,且后续形成的第二屏蔽层为电场屏蔽层,第二屏蔽
层用于屏蔽电场;或者所述第一屏蔽层为电场屏蔽层,第一屏蔽层用于屏蔽电场,且所述第
二屏蔽层为磁场屏蔽层,第二屏蔽层用于屏蔽磁场,通过形成前述的结构的第一屏蔽层和
第二屏蔽层,使得第一屏蔽层和第二屏蔽层分别针对电场或磁场进行屏蔽,从而提高了屏
蔽层的屏蔽效果。当所述第一屏蔽层103为电场屏蔽层,所述第一屏蔽层103(电场屏蔽层)
的材料为铜、钨、铝;当所述第一屏蔽层103为磁场屏蔽层,所述第一屏蔽层103(磁场屏蔽
层)的材料为CoFeB合金、CoFeTa、NiFe、Co、CoFe、CoPt或者Ni、Co和Fe的合金。形成所述第一
屏蔽层103可以采用溅射、物理气相沉积、原子层沉积或化学气相沉积,或者其他合适的工
艺。
表面的第一屏蔽层103表面上,所述第二屏蔽层104还位于半导体芯片101两侧的载板201表
面上。
印刷工艺形成,使得形成的第二屏蔽层能更好的覆盖所述第一屏蔽层,防止第二屏蔽层中
出现厚度不均或者覆盖不好的地方,进一步保证第一屏蔽层103和第二屏蔽层两者构成的
整体屏蔽层的完整性,并且后续无需额外的掩膜和刻蚀工艺去除半导体芯片。
中未示出),所述掩膜层中具有暴露出半导体芯片101的非功能面以及侧壁表面上的第一屏
蔽层103的开口;以所述第一屏蔽层103作为电镀时的导电层,在所述开口中电镀形成第二
屏蔽层;去除所述掩膜层。
壁和非功能表面上的第一屏蔽层103表面上。进行网板印刷时,首先将具有网孔的网板至于
载板201上,每一个半导体芯片101对应位于网板中的一个网孔中;在网孔中刷入焊料,焊料
覆盖半导体芯片101侧壁和非功能表面上的第一屏蔽层103表面;移除所述网板;对焊料进
行回流,在第一屏蔽层103上形成第二屏蔽层。
层,通过形成前述的结构的第一屏蔽层和第二屏蔽层,使得第一屏蔽层和第二屏蔽层分别
针对电场或磁场进行屏蔽,从而提高了屏蔽层的屏蔽效果。当所述第二屏蔽层104为电场屏
蔽层,所述第二屏蔽层104(电场屏蔽层)的材料为铜、钨、铝;当所述第二屏蔽层104为磁场
屏蔽层,所述第二屏蔽层104(磁场屏蔽层)的材料为CoFeB合金、CoFeTa、NiFe、Co、CoFe、
CoPt或者Ni、Co和Fe的合金。形成所述第二屏蔽层104可以采用溅射、物理气相沉积、原子层
沉积或化学气相沉积,或者其他合适的工艺。
烃、聚氨酯、聚烯烃、聚醚砜、聚酰胺、聚亚氨酯、乙烯‑醋酸乙烯共聚物或聚乙烯醇中的一种
或几种。
片101上的焊盘102均与对应的外部接触结构连接。
焊盘102表面的开口,所述绝缘层(第一绝缘层)121材料可以氮化硅、硼硅玻璃、磷硅玻璃或
硼磷硅玻璃;在所述开口中以及部分绝缘层(第一绝缘层)121表面形成再布线层123;在开
口外的再布线层表面上形成外部接触件124。在一实施例中,所述外部接触件124为焊球或
者包括金属柱以及位于金属柱上的焊球,所述外部接触件124的形成过程为:在所述绝缘层
(第一绝缘层)121以及再布线层123上形成绝缘层(第二绝缘层)122,所述绝缘层(第二绝缘
层)122具有暴露出绝缘层(第一绝缘层)121表面上的部分再布线层123表面的第二开口;在
所述第二开口中形成外部接触件124。
放电或者阻隔外界的静电干扰。
所述塑封层105暴露出功能面上的若干焊盘;位于半导体芯片101与塑封层105之间的第一
屏蔽层103和第二屏蔽层104,所述第一屏蔽层103包覆所述半导体芯片101的非功能面和侧
壁表面,且所述第一屏蔽层103的表面呈椭球状,所述第二屏蔽层104位于第一屏蔽层103和
塑封层105之间且完全覆盖所述半导体芯片101的非功能面和侧壁上的第一屏蔽层103表
面;
层覆盖半导体芯片的整个功能面,所述底部屏蔽层的四周边缘与半导体芯片的四周侧壁齐
平,若干焊盘贯穿底部屏蔽层,焊盘与底部屏蔽层之间通过隔离层隔离;在形成所述第一屏
蔽层时,所述第一屏蔽层与底部屏蔽层的四周边缘连接。即本实施例中不仅在形成第一屏
蔽层后,在第一屏蔽层上还会形成第二屏蔽层,因而所述第二屏蔽层能够覆盖所述第一屏
蔽层中厚度不均匀以及边缘覆盖不好的地方,从而使得第一屏蔽层和第二屏蔽层两者构成
的整体屏蔽层是完整的,提高了屏蔽的效果,并且由于所述半导体芯片的功能面上还具有
底部屏蔽层,在形成所述第一屏蔽层时,所述第一屏蔽层与底部屏蔽层的四周边缘连接,从
而使得封装结构中的半导体芯片被底层屏蔽层和第一屏蔽层完全或全方位的包覆,因而电
场和磁场不能通过封装结构的底部进入封装结构中给半导体芯片带来电磁干扰,从而实现
对半导体芯片进行全方位的电磁屏蔽,更进一步提高了电磁屏蔽的效果。
介质层108中的顶层互连结构109,所述半导体芯片还包括位于晶圆(或半导体衬底)表面形
成的若干半导体器件(比如晶体管等),位于顶层介质层108与晶圆100表面之间的若干层层
间介质层,每层层间介质层中具有对应的互连结构,层间介质层中互连结构可以上下层互
连或者与半导体器件电连接,所述顶层介质层108中的顶层互连结构109可以与相邻层的层
间介质层中的互连结构电连接;在所述顶层介质层108上形成隔离层。
第二隔离层111的材料可以为氧化硅、氮化硅、氮氧化硅中的一种,便于后续精确的控制形
成的第二开口的深度,防止在形成第二开口时过刻蚀隔离层,使得第二开口暴露出顶层介
质层108中部分顶层互连结构109的部分表面,后续在第二开口中形成底层屏蔽层时造成顶
层互连结构109之间的短路。在其他实施例中,所述隔离层可以为单层结构。
间,将所述第一开口112和第二开口111隔开。
焊盘。
开口112的隔离层111之外区域全部对应为第二开口113的区域,第三开口113是连通的,后
续在第三开口113中形成底层屏蔽层时,所述底层屏蔽层能覆盖半导体芯片101的功能面上
除了焊盘(形成在第一开口112中)以及围绕焊盘的隔离层之外的所有的区域,当在半导体
芯片101的非功能面和侧壁的表面形成第一屏蔽层时,所述第一屏蔽层与底部屏蔽层的四
周边缘连接,从而使得封装结构中的半导体芯片被底层屏蔽层和第一屏蔽层完全或全方位
的包覆,因而电场和磁场不能通过封装结构的底部进入封装结构中给半导体芯片带来电磁
干扰,从而实现对半导体芯片进行全方位的电磁屏蔽,进一步提高了电磁屏蔽的效果。
隔离层111和第一隔离层110,在所述第二隔离层111和第一隔离层110中形成第一开口,在
进行第一刻蚀工艺或者第二刻蚀工艺之前,可以在所述第二隔离层110的表面形成对应的
掩膜层。需要说明的是所述第二刻蚀工艺也可以先于第一刻蚀工艺进行。
口的深度小于隔离层的厚度)。
所述晶圆,形成若干分立具有底层屏蔽层114的半导体芯片101。
物理气相沉积、溅射或者电镀工艺形成,所述金属材料层的材料可以为铝、镍、锡、钨、铂、
铜、钛、铬、钽、金、银中的一种或几种;平坦化去除高于所述隔离层表面的金属材料层,在所
述第一开口中形成焊盘102,在所述第二开口中形成底部屏蔽层114。
101的整个功能面,所述底部屏蔽层114的四周边缘与半导体芯片101的四周侧壁齐平,若干
焊盘102贯穿底部屏蔽层114,焊盘102与底部屏蔽层114之间通过隔离层111隔离。
难度,提高了效率。
的第一屏蔽层103,且所述第一屏蔽层103的表面呈椭球状;在所述第一屏蔽层103上形成第
二屏蔽层104;在所述第二屏蔽层104上以及半导体芯片101之间的载板201上形成塑封层
105。
结构包括位于预封面板背面上与焊盘102连接的再布线层123以及位于再布线层123上与再
布线层123连接的外部接触件124)。
若干焊盘102,所述塑封层105暴露出功能面上的若干焊盘;
面呈椭球状,所述第二屏蔽层104位于第一屏蔽层103和塑封层105之间且完全覆盖所述半
导体芯片101的非功能面和侧壁上的第一屏蔽层103表面;
胶工艺或网板印刷工艺形成。所述第一屏蔽层103的材料为焊料或导电银胶,所述第二屏蔽
层104的材料为铜、钨、铝、焊料或导电银胶。
屏蔽层也具有椭球状的表面。
述电场屏蔽层的材料为铜、钨、铝;所述磁场屏蔽层的材料为CoFeB合金、CoFeTa、NiFe、Co、
CoFe、CoPt或者Ni、Co和Fe的合金。
缘与半导体芯片101的四周侧壁齐平,若干焊盘102贯穿底部屏蔽层114,焊盘102与底部屏
蔽层114之间通过隔离层111隔离;所述第一屏蔽层103与底部屏蔽层114的四周边缘连接。
外部接触件124位于开口外的再布线层123表面上。
本发明的保护范围。