CN105632911A - 降低边缘应力的晶圆级封装方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及晶圆级芯片封装领域,涉及一种降低边缘应力的晶圆级封装方法。本发明步骤:步骤1,提供带有功能区、焊盘、晶圆;步骤2,提供盖板,盖板与支撑墙键合在一起;步骤3,利用键合胶将带有支撑墙的盖板与晶圆键合在一起;步骤4,对晶圆第二表面上切割道的位置进行预切割,并切割去除一定厚度的支撑墙,形成第一槽体;步骤5,对晶圆第二表面进行刻蚀,将焊盘上的材料去除,形成第二槽体;步骤6,制作重分布层,在晶圆第二表面制作重分布层;步骤7,对晶圆沿着切割道进行切割以形成单颗芯片的封装。本发明通过对切割道边缘、金属层以及介质层进行包裹及保护,降低了芯片边缘部分发生分层、开裂的风险;改善焊盘与金属线之间的电性连接。
Description
技术领域
本发明涉及晶圆级芯片封装领域,尤其涉及一种降低边缘应力的晶圆级封装方法。
背景技术
晶圆的一般结构包括若干个芯片单元,每个芯片单元包括基底和位于所述基底的正面的介质层,基底的正面设有功能区,所述功能区周边设有若干焊盘,且焊盘位于介质层内,功能区与其周边的焊盘电性相连。目前,晶圆级芯片的互连步骤包括,在晶圆基底的背面上做开口,该开口从晶圆的背面延伸到晶圆的正面,并暴露出正面的焊盘,在开口内壁铺设金属线路,将焊盘的电性引到晶圆的背面,实现晶圆级芯片的互连,最后沿晶圆切割道进行切割,形成单颗封装芯片。
目前,在对晶圆进行切割后,芯片边缘的介质层与支撑墙的界面处在可靠性测试(如TC、HAST等)的过程中,由于集中应力作用,极易发生分层以及开裂等失效现象,这也将严重影响封装中金属布线层的可靠性。
为了解决这一封装中的关键问题,迫切需要一种新型的封装方法来提高封装的可靠性。
发明内容
本发明提供了一种降低边缘应力的晶圆级封装方法,通过在晶圆第二表面刻蚀暴露出第一表面的焊盘前,先在该面沿切割道对应位置进行预切割,切割刀切入支撑墙,去除终切位置的衬底材料。
为了实现以上目的,本发明采用以下技术方案:
本发明提供的一种降低边缘应力的晶圆级封装方法,包括以下步骤:
步骤1,提供晶圆100,所述晶圆具有第一表面100a和与其相对的第二表面100b,所述第一表面上制作有若干功能区101,及各功能区周边的至少一焊盘102,相邻功能区之间有未覆盖焊盘的切割道105;
步骤2,提供盖板300,盖板与支撑墙200键合在一起;
步骤3,利用键合胶将带有支撑墙的盖板与晶圆第一表面键合在一起,使晶圆第一表面的功能区置于支撑墙形成的空腔中;
步骤4,对晶圆第二表面上对应切割道的位置进行预切割,并切割去除一定厚度的支撑墙,形成第一槽体104;
步骤5,对晶圆第二表面进行刻蚀,将焊盘上的材料去除,形成第二槽体106;
步骤6,制作重分布层,在晶圆第二表面及第二槽体内壁制作重分布层,将焊盘的电性通过第二槽体导通到预设的焊球的位置;
步骤7,对晶圆沿着切割道105进行切割以形成单颗芯片的封装体。
可选的,所述第二槽体106可暴露各焊盘的一部分,或者全部。
可选的,在晶圆切割道位置进行预切割时,切入支撑墙内部的深度在10μm至20μm之间。
可选的,所述盖板300同支撑墙200利用键合胶进行键合,所述支撑墙200与晶圆第一表面100a利用键合胶进行键合,所述键合胶为一种树脂类粘接胶。
可选的,所述硅刻蚀方法包括干法刻蚀或湿法刻蚀。
可选的,所述晶圆第二表面100b及第二槽体内壁的重分布层结构包括钝化层401、金属层布线层402和防焊层403。
可选的,钝化层401和防焊层403材料相同或相似。
可选的,在制作重分布层,即在形成钝化层401与防焊层403时,同时在第一槽体104中也制作钝化层401与防焊层403,形成对预切割形成的第一槽体104的包裹。
可选的,所述金属布线层402没有覆盖切割道105区域。
可选的,所述最外侧的防焊层403的厚度不超过钝化层401厚度的1.5倍。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
通过本发明专利的实施:
1.通过对晶圆第二表面100b上的切割道105位置进行预切割,然后布置上钝化层401与防焊层403,通过此方法,可以有效的对切割道边缘、金属层402以及晶圆的介质层103进行包裹及保护,减小了封装整体,尤其是晶圆上焊盘102和介质层103的应力,增加了封装可靠性,降低了芯片边缘部分发生分层、开裂的风险。
2.对晶圆第二表面100b上进行刻蚀形成第二槽体106时,暴露出了全部或大部分的焊盘102,可以有效的改善焊盘102与金属线402之间的电性连接。
本发明的下文特举例实施例,并配合附图对本发明的上述特征和优点做详细说明。
附图说明
图1到8为根据本发明方法步骤按从前到后顺序排列的示意图。
图中标号:
100.晶圆
100a.晶圆第一表面
100b.晶圆第二表面
101.功能区
102.焊盘
103.介质层
104.第一槽体
105.切割道
106第二槽体
200.支撑墙
300.盖板
401.钝化层
402.金属层
403.防焊层
404.焊球
具体实施方式
下面将参照附图对本发明进行更详细的描述:
下面将结合图(1)到(8)来详细说明本实施例的降低边缘应力的晶圆级封装制造流程。
步骤1,提供晶圆100:
请参考图(1),提供晶圆100,所述晶圆上100上制作有功能区101,焊盘102,介质层103。该功能区、焊盘、介质层形成于晶圆100上。在其他实施例中,晶圆材料可以为锗、砷化镓等半导体材料。
晶圆相邻功能区101之间有一定宽度的切割道105,该切割道未覆盖焊盘。沿该切割道切割可将晶圆分离成单颗芯片。
步骤2,键合盖板300与支撑墙200:
请参考图(2),提供盖板300,利用键合胶将盖板300与支撑墙200键合在一起。
在本实施例中,所述盖板300可以是玻璃、石英、塑胶等透明材质,也可以为硅、陶瓷、金属等材料。所述腔体可以为圆形或者方形。
步骤3,晶圆100键合:
请参考图(3),利用键合胶将带有支撑墙200的盖板300与晶圆第一表面100a键合在一起,使晶圆第一表面100a的功能区101置于支撑墙200形成的空腔中。
在本实施例中,键合胶可以采用滚刷的方式进行涂布,并且所述键合胶为一种树脂类粘接胶。
优选的,对晶圆背部进行减薄,达到芯片封装设定厚度:
请参考图(4),晶圆100减薄,通过研磨机,对晶圆第二表面100b进行研磨,减薄到设定厚度,并在减薄后对晶圆第二表面100b进行去应力等离子刻蚀。
在本实施例中,将晶圆100的厚度从最开始的600~700微米减薄至130微米左右;去应力等离子蚀刻是为了去除晶圆100中由于研磨产生的内应力,改善晶圆100的翘曲,便于后续工艺进行。
步骤4,预切割:
请参考图(5),对晶圆第二表面100b上对应切割道105的位置进行预切割,将晶圆第二表面100b上属于切割道105区域的硅进行去除,形成第一槽体104。
在本实施例中,在晶圆切割道位置进行预切割时,切割需要达到支撑墙内部,深度在10μm至20μm之间。
步骤5,硅刻蚀:
请参考图(6),对晶圆第二表面100b焊盘102的位置进行刻蚀,将焊盘102上面的硅去除,形成第二槽体106。
在本实施例中,所述硅刻蚀是采用等离子刻蚀的干法刻蚀工艺,包括深反应离子刻蚀(DRIE),在其他实施例中还可以为湿法刻蚀工艺。
所述第二槽体106可暴露各焊盘的一部分,或者全部。
步骤6,重分布层:
请参考图(7),所述重分布层包括钝化层401、金属层402和防焊层403。首先在第一槽体104、第二槽体106和晶圆第二表面100b涂布一层钝化层401;其次利用曝光显影或者激光烧蚀的方式将焊盘103上的钝化层401去除,从而暴露出焊盘103;然后通过溅射或电镀工艺在钝化层401表面制作一层金属层402,并对其进行图形化,在图形化时同时将位于切割道105区域的金属层402进行去除;最后在金属层402表面再涂布一层防焊层403,并在预留焊球404的位置进行暴露。
在本实施例中,所述钝化层401可以是高分子聚合物、氧化物(如二氧化硅),也可以是氮化物(如氮化硅)。通过将所述金属层402进行图案化,从而将焊盘103导通到预留焊球404的位置,并在此位置形成焊球404。
步骤7,切割:
请参考图(8),对晶圆103沿着切割道100进行切割以形成单颗芯片的封装体。
Claims (8)
1.降低边缘应力的晶圆级封装方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤1,提供晶圆(100),所述晶圆具有第一表面(100a)和与其相对的第二表面(100b),所述第一表面上制作有若干功能区(101),连接功能区与焊盘(102)间信号的介质层(103),及各功能区周边的至少一焊盘,相邻功能区之间有未覆盖焊盘的切割道(105);
步骤2,提供盖板(300),盖板与支撑墙(200)键合在一起;
步骤3,利用键合胶将带有支撑墙的盖板与晶圆第一表面键合在一起,使晶圆第一表面的功能区置于支撑墙形成空腔的中央;
步骤4,对晶圆第二表面上对应切割道的位置进行预切割,并切割去除部分的支撑墙,形成第一槽体(104);
步骤5,对晶圆第二表面进行刻蚀,将焊盘上方的材料去除,形成第二槽体(106);
步骤6,在晶圆第二表面及第二槽体内壁制作重分布层,将焊盘的电性通过第二槽体导通到预设的焊球(404)的位置;重分布层结构包括钝化层(401)、金属层布线层(402)和防焊层(403)。同时在第一槽体(104)中也制作钝化层(401)与防焊层(403),形成对预切割形成的第一槽体(104)的包裹;
步骤7,对晶圆沿着切割道(105)进行切割以形成单颗芯片的封装体。
2.根据权利要求1所述降低边缘应力的晶圆级封装方法,其特征在于,所述第二槽体(106)暴露各焊盘的一部分,或者全部。
3.根据权利要求1所述降低边缘应力的晶圆级封装方法,其特征在于,在晶圆切割道位置进行预切割时,切入支撑墙内部的深度在10μm至20μm之间。
4.根据权利要求1所述降低边缘应力的晶圆级封装方法,其特征在于,所述盖板(300)同支撑墙(200)利用键合胶进行键合,所述支撑围墙与晶圆第一表面利用键合胶进行键合。
5.根据权利要求1所述降低边缘应力的晶圆级封装方法,其特征在于,所述刻蚀方法包括干法刻蚀或湿法刻蚀。
6.根据权利要求1所述降低边缘应力的晶圆级封装方法,其特征在于,钝化层(401)和防焊层(403)材料相同。
7.根据权利要求1所述降低边缘应力的晶圆级封装方法,其特征在于,所述金属布线层(402)没有覆盖切割道(105)区域。
8.根据权利要求1所述降低边缘应力的晶圆级封装方法,其特征在于,所述防焊层(403)的厚度不超过钝化层(401)厚度的1.5倍。
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