CN104992908B - 一种晶圆级封装中超薄封盖的制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种晶圆级封装中超薄封盖的制作方法，包括以下步骤：在负载材料的背面通过第一粘结胶临时键合整体封盖；使用薄膜对整体封盖进行保护；移除对应于切割道位置的整体封盖，在负载材料的背面上形成若干封盖单元；移除薄膜，在切割道里填入光刻胶，使得光刻胶的胶面将封盖单元淹没；通过光刻留下对应于切割道区域的光刻胶做支撑墙；在支撑墙上涂第二粘结胶，把晶圆的正面与支撑墙通过第二粘结胶键合在一起；进行晶圆的背部工艺并引出PAD，进行解键合；使负载材料和封盖单元分离，清洗封盖单元表面的残胶；沿着切割道切割晶圆成单独芯片。本发明降低了超薄封盖单元的破裂风险。
Description
技术领域
本发明涉及一种晶圆级封装中超薄封盖的制作方法，本发明属于半导体封装技术领域。
背景技术
随着半导体技术的发展，集成电路的特征尺寸不断缩小，器件互连密度不断提高。于是，晶圆级封装（Wafer Level Package，WLP）逐渐取代引线键合封装成为一种较为常用的封装方法。晶圆级封装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，顺应了市场对微电子产品日益轻、小、短、薄化和低价化要求。
晶圆级封装一般要对晶圆背部进行互联工艺，包括减薄，研磨，刻蚀及切割等工艺，很容易伤害晶圆的正面区域，因此在晶圆级封装之前，会先用一层玻璃之类的封盖键合在晶圆的正面，在有源区形成空腔结构，一是起到保护晶圆正面的作用，二是为后面的研磨和切割工艺提供负载作用。
业内一般是在连接封盖和晶圆之间用光阻墙做连接，光阻墙位于切割道内，这样背部工艺所承受的应力通过光阻墙传导到封盖上。但是随着CIS芯片、红外感光芯片等光感器件的发展，芯片对进入感应区域的光子数有了越来越严格的要求，并且芯片厚度降低的要求越来越高，因此前面封盖的厚度也在逐渐降低。但是太薄的封盖又不能足以承受背部工艺的应力，并且在背部工艺过程中或者后续的切割过程中容易发生破裂，导致封装工艺的失效。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种能使应力通过支撑直接传到承载材料上面、避免封盖因为背部工艺或者切割过程中的压应力过大而破裂的一种晶圆级封装中超薄封盖的制作方法。
按照本发明提供的技术方案，所述一种晶圆级封装中超薄封盖的制作方法包括以下步骤：
a、在负载材料的背面通过第一粘结胶临时键合整体封盖；
b、使用薄膜对整体封盖进行保护；
c、移除对应于切割道位置的整体封盖，在负载材料的背面上形成若干封盖单元；
d、移除薄膜，在切割道里填入光刻胶，使得光刻胶的胶面将封盖单元淹没；
e、通过光刻留下对应于切割道区域的光刻胶做支撑墙；
f、在支撑墙上涂第二粘结胶，把晶圆的正面与支撑墙通过第二粘结胶键合在一起；
g、进行晶圆的背部工艺并引出PAD，进行解键合；
h、使负载材料和封盖单元分离，清洗封盖单元表面的残胶；
i、沿着切割道切割晶圆成单独芯片。
作为优选，所述负载材料的厚度为100~500um，负载材料的材质为有机玻璃、无机玻璃、半导体材料、氧化物晶体、陶瓷、金属、有机塑料、无机氧化物或者陶瓷材料。
作为优选，所述整体封盖的厚度为30~300um，整体封盖的材质为有机玻璃、无机玻璃、半导体材料、氧化物晶体、陶瓷、金属、有机塑料、无机氧化物或者陶瓷材料。
作为优选，所述第一粘结胶为热敏环氧树脂或者UV环氧树脂，且上胶方式为喷涂方式上胶、挂胶方式上胶或者滚胶方式上胶，第一粘结胶的厚度为10~50μm。
所述薄膜的材质为有机材料或者无机材料，且薄膜的厚度为50~200μm。
作为优选，所述临时键合方式为热压键合方式或者辐射键合方式。
作为优选，所述支撑墙的高度为10~200um。
作为优选，所述第二粘结胶为环氧树脂、有机硅胶、酸性玻璃胶或者酚醛树脂，且上胶方式为喷涂方式上胶、挂胶方式上胶或者滚胶方式上胶，第二粘结胶的厚度为10~50μm。
所述光刻胶为聚丙烯酸酯或者聚异戊二烯橡胶。
本发明把超薄整体封盖与承载材料键合，在进行键合之前就把整体封盖分割成小块，使应力通过光阻墙直接传到承载材料上面，避免封盖因为背部工艺或者切割过程中的压应力过大而破裂；本发明中，背面工艺所承受的应力不经过封盖单元而是直接由晶圆传递到承载材料上，降低了超薄封盖单元的破裂风险。
附图说明
了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明步骤a得到的封装体的结构示意图。
图2是本发明步骤b得到的封装体的结构示意图。
图3是本发明步骤c得到的封装体的结构示意图。
图4是本发明步骤d得到的封装体的结构示意图。
图5是本发明步骤e得到的封装体的结构示意图。
图6是本发明步骤f得到的封装体的结构示意图。
图7是本发明步骤g得到的封装体的结构示意图。
图8是本发明步骤h得到的封装体的结构示意图。
图9是本发明步骤i得到的封装体的结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
以下将结合附图所示的具体实施方式对本发明进行详细描述。但这些实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。
此外，在不同的实施例中可能使用重复的标号或标示。这些重复仅为了简单清楚地叙述本发明，不代表所讨论的不同实施例及/或结构之间具有任何关联性。
本发明的各实施方式中提到的有关于步骤的标号，仅仅是为了描述的方便，而没有实质上先后顺序的联系。各具体实施方式中的不同步骤，可以进行不同先后顺序的组合，实现本发明的发明目的。
实施例1
本发明一种晶圆级封装中超薄封盖的制作方法包括以下步骤：
a、在负载材料1的背面通过厚度为10μm第一粘结胶2临时键合整体封盖3，第一粘结胶2为热敏环氧树脂，第一粘结胶2的上胶方式为常规的喷涂方式，且临时键合方式为热压键合方式，如图1所示；
b、使用厚度为50μm的有机材料薄膜4对整体封盖3进行保护，如图2所示；
c、移除对应于切割道位置的整体封盖3，在负载材料1的背面上形成若干封盖单元3.1，如图3所示；
d、移除薄膜4，在切割道里填入聚丙烯酸酯材质的光刻胶5，使得光刻胶5的胶面将封盖单元3.1淹没，如图4所示；
e、通过光刻留下对应于切割道区域的光刻胶5做支撑墙，如图5所示；
f、在支撑墙上涂厚度为30μm的第二粘结胶6，把晶圆7的正面与支撑墙通过第二粘结胶6键合在一起，第二粘结胶6为环氧树脂，第二粘结胶6的上胶方式为常规的喷涂方式，如图6所示；
g、进行晶圆7的背部工艺并引出PAD，进行解键合，如图7所示；
h、使负载材料1和封盖单元3.1分离，清洗封盖单元3.1表面的残胶，如图8所示；
i、沿着切割道切割晶圆7成单独芯片，如图9所示。
实施例2
本发明一种晶圆级封装中超薄封盖的制作方法包括以下步骤：
a、在负载材料1的背面通过厚度为10μm第一粘结胶2临时键合整体封盖3，第一粘结胶2为热敏环氧树脂，第一粘结胶2的上胶方式为常规的挂胶方式，且临时键合方式为热压键合方式，如图1所示；
b、使用厚度为200μm的无机材料薄膜4对整体封盖3进行保护，如图2所示；
c、移除对应于切割道位置的整体封盖3，在负载材料1的背面上形成若干封盖单元3.1，如图3所示；
d、移除薄膜4，在切割道里填入聚异戊二烯橡胶材质的光刻胶5，使得光刻胶5的胶面将封盖单元3.1淹没，如图4所示；
e、通过光刻留下对应于切割道区域的光刻胶5做支撑墙，如图5所示；
f、在支撑墙上涂厚度为30μm的第二粘结胶6，把晶圆7的正面与支撑墙通过第二粘结胶6键合在一起，第二粘结胶6为有机硅胶，第二粘结胶6的上胶方式为常规的挂胶方式，如图6所示；
g、进行晶圆7的背部工艺并引出PAD，进行解键合，如图7所示；
h、使负载材料1和封盖单元3.1分离，清洗封盖单元3.1表面的残胶，如图8所示；
i、沿着切割道切割晶圆7成单独芯片，如图9所示。
实施例3
本发明一种晶圆级封装中超薄封盖的制作方法包括以下步骤：
a、在负载材料1的背面通过厚度为50μm的第一粘结胶2临时键合整体封盖3，第一粘结胶2为UV环氧树脂，第一粘结胶2的上胶方式为常规的滚胶方式，且临时键合方式为辐射键合方式，如图1所示；
b、使用厚度为100μm的有机材料薄膜4对整体封盖3进行保护，如图2所示；
c、移除对应于切割道位置的整体封盖3，在负载材料1的背面上形成若干封盖单元3.1，如图3所示；
d、移除薄膜4，在切割道里填入聚丙烯酸酯材质的光刻胶5，使得光刻胶5的胶面将封盖单元3.1淹没，如图4所示；
e、通过光刻留下对应于切割道区域的光刻胶5做支撑墙，如图5所示；
f、在支撑墙上涂厚度为50μm的第二粘结胶6，把晶圆7的正面与支撑墙通过第二粘结胶6键合在一起，第二粘结胶6为酸性玻璃胶，第二粘结胶6的上胶方式为常规的滚胶方式，如图6所示；
g、进行晶圆7的背部工艺并引出PAD，进行解键合，如图7所示；
h、使负载材料1和封盖单元3.1分离，清洗封盖单元3.1表面的残胶，如图8所示；
i、沿着切割道切割晶圆7成单独芯片，如图9所示。
所述负载材料1的厚度为100~500um，负载材料1的材质为有机玻璃、无机玻璃、树脂、半导体材料、氧化物晶体、陶瓷、金属、有机塑料、无机氧化物或者陶瓷材料。
所述整体封盖3的厚度为30~300um，整体封盖3的材质为有机玻璃、无机玻璃、树脂、半导体材料、氧化物晶体、陶瓷、金属、有机塑料、无机氧化物或者陶瓷材料。
所述第一粘结胶2为为热敏环氧树脂或者UV环氧树脂，且上胶方式为喷涂方式上胶、挂胶方式上胶或者滚胶方式上胶。
所述临时键合方式为热压键合方式或者辐射键合方式。
所述支撑墙的高度为10~200um。
所述第二粘结胶6为环氧树脂、有机硅胶、酸性玻璃胶或者酚醛树脂，且上胶方式为喷涂方式上胶、挂胶方式上胶或者滚胶方式上胶。
在负载材料1上通过第一粘结胶2临时键合整体封盖3的步骤中（如图1所示），可以在负载材料1上面涂第一粘结胶2，也可以在整体封盖3上面涂第一粘结胶2，或者同时在负载材料1和整体封盖3的表面涂第一粘结胶2，临时键合方式可以是热压键合，也可以是辐射方式键合；此处整体封盖3的厚度在30~300um之间，负载材料1的厚度在100~500um，整体封盖3的材质可以是有机玻璃、无机玻璃、树脂、半导体材料、氧化物晶体、陶瓷、金属、有机塑料、无机氧化物、陶瓷材料等，负载材料的材质可以是有机玻璃、无机玻璃、树脂、半导体材料、氧化物晶体、陶瓷、金属、有机塑料、无机氧化物、陶瓷材料等；
负载材料1和整体封盖3可以是透明的也可以是不透明的，可以是一层单一物质组成的薄片，也可以是多层同一物质或不同物质组成的薄片；第一粘结胶可以是热敏胶，也可以是光敏胶，该第一粘结胶通过加热、光子辐射、激光辐射、电子辐射、声波辐射或其他辐射方式作用后，其黏性会降低或者消失；上胶方式可以是喷涂、挂胶或者滚胶等。
移除对应于切割道位置的整体封盖3，移除该区域可以直接移除，还可以先在负载材料1正面覆盖薄膜4加以保护再进行移除，该薄膜4可以是涂布正光阻或负光阻，或者直接黏附上的干膜，通过曝光、显影等过程最后固化形成的薄膜（如图2所示），也可以是直接黏附上的胶带；薄膜可以整面都被覆盖，也可以是露出切割道区域或者只是覆盖了感光面；移除该切割道区域可以采用干法或湿法刻蚀工艺，也可以采用切割工艺，移除后的图形如图3所示。
移除区域深度可以只包括封盖单元3.1的部分，保留胶层，移除该区域后形成的槽横截面可以是方形或梯形，槽侧壁可以是直的也可以是曲面的。做完此步骤，清洗晶圆上的光阻或切割碎片。
移除薄膜4，在切割道里填入光刻胶5，使得光刻胶5的胶面将封盖单元3.1淹没，如图4所示；
通过光刻留下对应于切割道区域的光刻胶5做支撑墙，此处支撑墙可以是正光阻或者负光阻通过光阻涂布、曝光、显影等过程产生的图形，然后固化形成的光阻线；也可以是直接粘附、涂布或者沉积的无机物，有机高分子材料，半导体材料，金属材料，陶瓷材料等薄膜，通过黄光和刻蚀工艺形成的线条；支撑墙的高度在10um~200um，如图5所示；
所述光刻胶5可以采用聚丙烯酸酯或者聚异戊二烯橡胶。
由于芯片非感应区域不怕支撑墙的影响，因此该支撑墙宽度也可以放宽，以不影响感应区域为宜；
如图6所示，晶圆7的正面和支撑墙通过第二粘结胶6键合在一起，该第二粘结胶6可以是热敏的也可以是光敏的，该第二粘结胶6通过加热、光子辐射、激光辐射、电子辐射、声波辐射或其他辐射方式作用后，其黏性会降低或者消失；涂布方式可以是喷涂，挂胶，滚胶等；键合方式可以是热压键合，也可以是辐射方式键合；
如图7所示，对晶圆7进行背部工艺并引出PAD部分，并作出焊球，使芯片内部能够导通；
如图8所示，通过激光解键合或者红外、辐射等解键合方式使封盖单元3.1和负载材料1分离；对封盖单元3.1表面进行清洗，去除残胶。
如图9所示，最后进行切割工艺，沿着切割道使晶圆分割成单一的芯片，切割前可以用胶带保护住封盖面。
本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (9)
1.一种晶圆级封装中超薄封盖的制作方法，其特征是该制作方法包括以下步骤：
a、在负载材料（1）的背面通过第一粘结胶（2）临时键合整体封盖（3）；
b、使用薄膜（4）对整体封盖（3）进行保护；
c、移除对应于切割道位置的整体封盖（3），在负载材料（1）的背面上形成若干封盖单元（3.1）；
d、移除薄膜（4），在切割道里填入光刻胶（5），使得光刻胶（5）的胶面将封盖单元（3.1）淹没；
e、通过光刻留下对应于切割道区域的光刻胶（5）做支撑墙；
f、在支撑墙上涂第二粘结胶（6），把晶圆（7）的正面与支撑墙通过第二粘结胶（6）键合在一起；
g、进行晶圆（7）的背部工艺并引出焊盘，进行解键合；
h、使负载材料（1）和封盖单元（3.1）分离，清洗封盖单元（3.1）表面的残胶；
i、沿着切割道切割晶圆（7）成单独芯片。
2.如权利要求1所述的一种晶圆级封装中超薄封盖的制作方法，其特征是：所述负载材料（1）的厚度为100~500um，负载材料（1）的材质为有机玻璃、无机玻璃、半导体材料、氧化物晶体、金属、有机塑料、无机氧化物或者陶瓷材料。
3.如权利要求1所述的一种晶圆级封装中超薄封盖的制作方法，其特征是：所述整体封盖（3）的厚度为30~300um，整体封盖（3）的材质为有机玻璃、无机玻璃、半导体材料、氧化物晶体、金属、有机塑料、无机氧化物或者陶瓷材料。
4.如权利要求1所述的一种晶圆级封装中超薄封盖的制作方法，其特征是：所述第一粘结胶（2）为热敏环氧树脂或者UV环氧树脂，且上胶方式为喷涂方式上胶、挂胶方式上胶或者滚胶方式上胶，第一粘结胶（2）的厚度为10~50μm。
5.如权利要求1所述的一种晶圆级封装中超薄封盖的制作方法，其特征是：所述薄膜（4）的材质为有机材料或者无机材料，且薄膜（4）的厚度为50~200μm。
6.如权利要求1所述的一种晶圆级封装中超薄封盖的制作方法，其特征是：所述临时键合方式为热压键合方式或者辐射键合方式。
7.如权利要求1所述的一种晶圆级封装中超薄封盖的制作方法，其特征是：所述支撑墙的高度为10~200um。
8.如权利要求1所述的一种晶圆级封装中超薄封盖的制作方法，其特征是：所述第二粘结胶（6）为环氧树脂、有机硅胶、酸性玻璃胶或者酚醛树脂，且上胶方式为喷涂方式上胶、挂胶方式上胶或者滚胶方式上胶，第二粘结胶（6）的厚度为10~50μm。
9.如权利要求1所述的一种晶圆级封装中超薄封盖的制作方法，其特征是：所述光刻胶（5）为聚丙烯酸酯或者聚异戊二烯橡胶。
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