CN110783208A - 封装结构的形成方法 - Google Patents

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Abstract

一种封装结构的形成方法，在将若干半导体芯片的功能面粘合在载板上后，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；在每一个所述半导体芯片一侧的载板上对应粘合所述无需屏蔽的电子元件；形成覆盖所述第二屏蔽层、无需屏蔽的电子元件以及载板的塑封层；剥离所述载板，形成预封面板；在所述预封面板的背面形成与第一焊盘连接的第一外部接触结构以及与第二焊盘连接的第二外部接触结构。通过在第一屏蔽层上形成第二屏蔽层，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，提高了屏蔽的效果。

Description

封装结构的形成方法
技术领域
本发明涉及半导体制作领域，尤其涉及一种具有电磁屏蔽的封装结构的形成方法。
背景技术
新一代电子产品的飞速发展，推动集成电路封装也在向高密度、高频率、微型化、高集成的方向发展，而高频芯片往往会产生较强的电磁波，对封装内外及芯片造成不期望的干扰或噪声；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。
在电子设备及电子产品中，电磁干扰(Electromagnetic Interference)能量通过传导性耦合和辐射性耦合来进行传输。为满足电磁兼容性要求，对传导性耦合需采用滤波技术，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。
现有的一种电磁屏蔽解决方案，主要是在半导体封装结构上设置一个磁场屏蔽层，用于屏蔽芯片间的电磁干扰，但是现有的电磁屏蔽的效果仍有待提升。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是在怎样提高现有的封装结构的电磁屏蔽效果。
本发明提供了一种封装结构的形成方法，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向的非功能面，所述功能面上具有若干第一焊盘；
提供无需屏蔽的电子元件，所述无需屏蔽的电子元件的表面具有若干第二焊盘；
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；
在每一个所述半导体芯片一侧的载板上对应粘合所述无需屏蔽的电子元件，所述无需屏蔽的电子元件的具有第二焊盘的表面与载板的粘合表面相向；
在所述第一屏蔽层上形成第二屏蔽层；
形成覆盖所述第二屏蔽层、无需屏蔽的电子元件以及载板的塑封层；
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上的第一焊盘以及无需屏蔽的电子元件的第二焊盘；
在所述预封面板的背面形成与第一焊盘连接的第一外部接触结构以及与第二焊盘连接的第二外部接触结构。
可选的，所述第一屏蔽层的形成工艺为溅射，所述第一屏蔽层至少还覆盖半导体芯片之间周围的部分载板表面；所述无需屏蔽的电子元件在形成所述第一屏蔽层之前或之后粘合在载板上；在形成第二屏蔽层后或者剥离所述载板后，去除半导体芯片两侧的第一屏蔽层。
可选的，所述第二屏蔽层仅位于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表面上，且所述第二屏蔽层的表面呈椭球状，所述第二屏蔽层通过选择性电镀工艺、点胶工艺或网板印刷工艺形成。
可选的，所述第一屏蔽层的材料为铜、钨或铝，所述第二屏蔽层的材料为铜、焊料或导电银胶。
可选的，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。
可选的，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。
可选的，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，若干第一焊盘贯穿底部屏蔽层，第一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。
可选的，所述具有底层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第一焊盘，在所述第二开口中填充金属材料形成底部屏蔽层；形成第一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。
可选的，所述若干第一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第一焊盘，在所述第二开口中形成底部屏蔽层。
可选的，所述第一外部接触结构包括位于预封面板背面上与第一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。
可选的，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第一焊盘表面的第一开口以及暴露出第二焊盘表面的第二开口；在所述第一开口中以及部分绝缘层表面形成再布线层；在第一开口外的再布线层表面上形成外部接触件；在所述第二开中形成第二外部接触结构。
可选的，所述第二外部接触结构为焊球。
可选的，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。
可选的，所述形成第一外部接触结构和第二外部接触结构后，还包括：切割所述预封面板，形成若干分离的封装结构。
与现有技术相比，本发明技术方案具有以下优点：
本发明的封装结构的形成方法，在将所述若干半导体芯片的功能面粘合在载板上后，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；在每一个所述半导体芯片一侧的载板上对应粘合所述无需屏蔽的电子元件，所述无需屏蔽的电子元件的具有第二焊盘的表面与载板的粘合表面相向；形成覆盖所述第二屏蔽层、无需屏蔽的电子元件以及载板的塑封层；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上的第一焊盘以及无需屏蔽的电子元件的第二焊盘；在所述预封面板的背面形成与第一焊盘连接的第一外部接触结构以及与第二焊盘连接的第二外部接触结构。通过在第一屏蔽层上形成第二屏蔽层，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，提高了屏蔽的效果。并且，本发明实现了半导体芯片与无需进行屏蔽的电子元件的集成封装，提高了封装结构的性能。
进一步，所述第二屏蔽层仅位于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表面上，且所述第二屏蔽层的表面呈椭球，所述第二屏蔽层通过选择性电镀工艺、点胶工艺或网板印刷工艺形成，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覆盖不好的地方，进一步保证第一屏蔽层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。
进一步，所述第一屏蔽层为磁场屏蔽层，则形成的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，则形成的第二屏蔽层为磁场屏蔽层，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，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。
进一步，所述形成第一外部接触结构和第二外部接触结构后，切割所述预封面板，形成若干分离的封装结构，因而实现具有第一屏蔽层和第二屏蔽层的封装结构的批量制作，提高了生产的效率。
进一步，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，若干第一焊盘贯穿底部屏蔽层，第一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。
进一步，所述具有底层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第一焊盘，在所述第二开口中填充金属材料形成底部屏蔽层；形成第一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第一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
图1-图13为本发明第一实施例封装结构的形成过程的结构示意图；
图14-图19为本发明第二实施例封装结构的形成过程的结构示意图。
具体实施方式
如背景技术所言，现有的电磁屏蔽的效果仍有待提升。
研究发现，现有的磁场屏蔽层一般是通过溅射工艺形成，由于半导体封装结构厚度一般较厚，且半导体封装结构一般呈矩形，使得半导体封装结构具有多个顶角且侧壁较为陡峭，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。
为此，本发明提供了一种封装结构及其形成方法，所述形成方法在将若干半导体芯片的功能面粘合在载板上后，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；在每一个所述半导体芯片一侧的载板上对应粘合所述无需屏蔽的电子元件，所述无需屏蔽的电子元件的具有第二焊盘的表面与载板的粘合表面相向；形成覆盖所述第二屏蔽层、无需屏蔽的电子元件以及载板的塑封层；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上的第一焊盘以及无需屏蔽的电子元件的第二焊盘；在所述预封面板的背面形成与第一焊盘连接的第一外部接触结构以及与第二焊盘连接的第二外部接触结构。通过在第一屏蔽层上形成第二屏蔽层，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，提高了屏蔽的效果。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在详述本发明实施例时，为便于说明，示意图会不依一般比例作局部放大，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。
图1-图13为本发明第一实施例封装结构的形成过程的结构示意图。
参考图1-图3，图2为图1沿切割线AB方向的剖面结构示意图，提供若干半导体芯片101，每个半导体芯片101包括功能面和与功能面相向的非功能面，所述功能面上具有若干第一焊盘102。
所述半导体芯片101的功能面中形成有集成电路(图中未示出)，所述半导体芯片101的功能面上具有若干第一焊盘102，所述第一焊盘102与半导体芯片101内的集成电路电连接，所述第一焊盘102作为半导体芯片101内的集成电路与外部电连接的端口。
所述半导体芯片101的功能面即为用于形成集成电路的一面，所述非功能面为与功能面相向的一面，功能面和非功能面之间四周表面即为半导体芯片 101的侧壁。
所述半导体芯片101通过半导体集成制作工艺形成，具体的请参考图1和图2，提供晶圆100，所述晶圆100包括若干行列排布的芯片区域和位于芯片区域之间的切割道区域；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第一焊盘102；参考图3，形成若干第一焊盘后，沿切割道分割所述晶圆100，形成若干分立的半导体芯片101。
在一实施例中，所述晶圆100的材料可以为单晶硅(Si)、单晶锗(Ge)、或硅锗(GeSi)、碳化硅(SiC)；也可以是绝缘体上硅(SOI)，绝缘体上锗(GOI)；或者还可以为其它的材料，例如砷化镓等Ⅲ-Ⅴ族化合物。
在一实施例中，所述半导体芯片101中的集成电路可以包括若干半导体器件(比如晶体管、存储器、二极管和/或三极管等)以及将半导体器件连接的互连结构(包括金属连线和金属插塞)。
本实施例中，所述半导体芯片101为需要进行电磁屏蔽的半导体芯片。
参考图4，提供载板201；将所述若干半导体芯片101的功能面粘合在载板201上。
所述载板201作为后续工艺的提供支撑平台，所述载板201可以为玻璃载板、硅载板或金属载板，所述载板201也可以为其他合适材料的载板。
所述半导体芯片101通过一粘合层粘合在载板201的表面，所述半导体芯片101的功能面(或者第一焊盘102)面向载板201的粘合表面。
所述粘合层可选用的材质有多种，在一实施例中，粘合层采用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。
在其他实施例中，所述粘合层材料还可以为环氧树脂胶、聚酰亚胺胶、聚乙烯胶、苯并环丁烯胶或聚苯并恶唑胶。
所述若干半导体芯片101呈行列排布的均匀粘合在载板201上。
在其他实施例中，请参考图5，在将半导体芯片101粘合在载板201上之前，在所述载板201上形成绝缘层(包括第一绝缘层121和第二绝缘层122，第一绝缘层121位于第二绝缘层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，所述第一焊盘102可以通过焊料层与再布线层123粘合。
参考图6，形成包覆所述半导体芯片101的非功能面和侧壁表面的第一屏蔽层103。
本实施例中，所述第一屏蔽层103可以不仅包覆所述半导体芯片101的非功能面和侧壁表面，所述第一屏蔽层103还覆盖半导体芯片101之间的载板201 表面。在其他实施例中，所述第一屏蔽层103可以仅包覆所述半导体芯片101 的非功能面和侧壁表面。
在一实施例中，所述第一屏蔽层103通过溅射工艺形成，所述第一屏蔽层 103的材料可以为铜、钨或铝，由于半导体芯片101具有四个顶角(呈直角) 且半导体芯片101厚度较厚半导体芯片101侧壁较为陡峭(侧壁与载板201表面呈90度夹角)，使得通过溅射工艺形成的第一屏蔽层103存在厚度不均匀以及边缘覆盖不好的问题。
本实施例中，所述形成第一屏蔽层103为电场和磁场的屏蔽层，第一屏蔽层103用于电场和磁场的屏蔽，后续形成的第二屏蔽层也为电场和磁场的屏蔽层，第二屏蔽层用于电场和磁场的屏蔽。
研究发现，现有的屏蔽层既要屏蔽电场又要屏蔽磁场，而现有特定材料的单层屏蔽层或者多层相同材料或相似材料的屏蔽层只会对电场具有较好的屏蔽效果，对磁场的屏蔽效果相向较弱，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。
参考图5，提供无需屏蔽的电子元件401，所述无需屏蔽的电子元件401 的表面具有若干第二焊盘402；在每一个所述半导体芯片101一侧的载板201 上对应粘合所述无需屏蔽的电子元件402，所述无需屏蔽的电子元件401的具有第二焊盘402的表面与载板201的粘合表面相向。
所述无需屏蔽的电子元件401为无需进行电磁屏蔽的电子元件，无需屏蔽的电子元件401可以为异质芯片或者被动元件，所述异质芯片可以为与半导体芯片101作用或者类型不同的芯片，所述被动元件可以为电容或电感。
所述无需屏蔽的电子元件401中产生的信号或者外部的信号通过第二焊盘 402输入输出。
所述无需屏蔽的电子元件402对应的粘合在每一个所述半导体芯片101一侧的载板201上，后续对预封面版进行分割后，每一个半导体芯片和对应的无需屏蔽的电子元件402被封装在同一个独立的封装结构中。
本实施例中，在形成第一屏蔽层103后，将无需屏蔽的电子元件402粘合在载板201上，具体的粘合在半导体芯片101一侧的载板表面的第一屏蔽层103 上。所述无需屏蔽的电子元件402具体的可以通过一粘合层与载板粘合。
在另一实施例中，所述无需屏蔽的电子元件402可以在形成第一屏蔽层之前，粘合在半导体芯片101一侧的载板上，后续在形成第二屏蔽层后形成塑封层之前，可以通过刻蚀工艺去除半导体芯片之间的载板上以及无需屏蔽的电子元件402表面的第一屏蔽层。
在又一实施例中，所述无需屏蔽的电子元件402也可以在形成第二屏蔽层，去除半导体两侧的半导体衬底上的第一屏蔽层之后，形成塑封层之前，粘合在半导体芯片101一侧的载板上。
参考图6，在所述第一屏蔽层103上形成第二屏蔽层104。
通过在第一屏蔽层103上形成第二屏蔽层104，所述第二屏蔽层104能覆盖所述第一屏蔽层103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103和第二屏蔽层104两者构成的整体屏蔽层是完整的，提高了屏蔽的效果。
本实施例中，所述第二屏蔽层104仅位于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103表面上，且所述第二屏蔽层104的表面呈椭球状，所述第二屏蔽层104通过选择性电镀工艺、点胶工艺或网板印刷工艺形成，使得形成的第二屏蔽层104能更好的覆盖所述第一屏蔽层，防止第二屏蔽层104 中出现覆盖不好的地方，进一步保证第一屏蔽层103和第二屏蔽层104两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。
所述第二屏蔽层104的材料为铜、焊料或导电银胶。在一实施例中，所述第二屏蔽层104形成过程为：先在所述载板201上形成掩膜层(图中未示出)，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104，或者在所述开口内直接刷入焊料形成第二屏蔽层 104；去除所述掩膜层。
在另一实施例中，所述第二屏蔽层104的材料为焊料或导电银胶，可以通过点胶工艺或网板印刷工艺形成所述第二屏蔽层104。具体的，进行点胶工艺时，将焊料或导电银胶点涂在半导体芯片101侧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，首先去除半导体芯片101周围载板201上的部分第一屏蔽层103，使得剩余的第一屏蔽层103包覆所述半导体芯片的非功能面和侧壁表面以及底填充层侧面表面，并且剩余的第一屏蔽层103还延伸覆盖半导体芯片101周围的部分载板201表面；然后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104。
在一实施例中，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。
在其他实施例中，所述第一屏蔽层103为磁场屏蔽层，则形成的第二屏蔽层104为电场屏蔽层；或者所述第一屏蔽层103为电场屏蔽层，则形成的第二屏蔽层104为磁场屏蔽层，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。
参考图7，形成覆盖所述第二屏蔽层104、无需屏蔽的电子元件402以及载板201的塑封层105。
所述塑封层105用于密封以及固定所述半导体芯片101和无需屏蔽的电子元件402，以便后续形成预封面板。
所述塑封层105的材料可以为环氧树脂、聚酰亚胺树脂、苯并环丁烯树脂、聚苯并恶唑树脂、聚对苯二甲酸丁二酯、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯、聚丙烯、聚烯烃、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。
形成所述塑封层105可以采用注塑工艺(injection molding)或转塑工艺(transfer molding)或其他合适的工艺。
参考图8和图9，剥离所述载板201(参考图7)，形成预封面板10，所述预封面板10背面露出半导体芯片101的功能面上的第一焊盘102以及无需屏蔽的电子元件401的第二焊盘402。
通过化学腐蚀、机械剥离、CMP、机械研磨、热烘等去除所述粘合层，使得载板201被剥离。
所述预封面版10的背面为与载板201(参考图8)接触的表面。
在一实施例中，在剥离所述载板201后，采用湿法刻蚀或者干法刻蚀去除半导体芯片101一侧的预封面版10背面上的第一屏蔽层103。在具体的实施例中，在去除第一屏蔽层103时，第二焊盘402表面的部分第一屏蔽层可以保留，也可以去除。
参考图10和图11，在所述预封面板10的背面形成与第一焊盘102连接的第一外部接触结构，在预封面版的背面形成与第二焊盘402连接的第二外部接触结构125。
本实施例中，所述第一外部接触结构包括位于预封面板10背面上与第一焊盘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。每一个半导体芯片101上的第一焊盘102均与对应的外部接触结构连接。
在一实施例中，所述再布线层123和外部接触件124的形成过程包括：在所述预封面板10的背面上形成绝缘层(第一绝缘层)121，所述绝缘层(第一绝缘层)121中形成暴露出第一焊盘102表面的第一开口，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；在所述第一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；在第一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表面的第三开口；在所述第三开口中形成外部接触件124。
所述绝缘层(第一绝缘层)121和绝缘层(第二绝缘层)122中还具有暴露出第二焊盘402表面(或者第二焊盘402上的部分第一屏蔽层表面)的第二开；在第二开口中形成第二外部接触结构125。
在一实施例中，所述第二外部接触结构125为焊球，或者第二外部接触结构包括金属柱和位于金属柱上的焊球。
在一实施例中，还包括在绝缘层(第一绝缘层)121形成将第一屏蔽层103 与部分再布线层123电连接的导电接触结构(图中未示出)，以使得屏蔽层可以通过部分再布线层123放电或者阻隔外界的静电干扰。
在一实施例中，还包括在绝缘层中形成将半导体芯片101的部分第一焊盘 102与无需屏蔽的电子元件402的部分第二焊盘402电连接的连接线路(图中未示出)，以使得半导体芯片101和无需屏蔽的电子元件402之间存在电信号的传递，以对相互的信号可以进行信号处理，以提升封装结构的性能。
参考图12和图13，所述形成第一外部接触结构和第二外部接触结构后，切割所述预封面板10，形成若干分离的封装结构11。
每一个封装结构11均包括塑封层105，所述塑封层105中具有半导体芯片 101和位于半导体芯片101一侧的无需屏蔽的电子元件401，所述半导体芯片 101包括功能面和与功能面相向的非功能面，所述功能面上具有若干第一焊盘 102，所述无需屏蔽的电子元件401表面具有若干第二焊盘402，所述塑封层 105暴露出所述第一焊盘102和第二焊盘402；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，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；
位于塑封层105的背面上的与第一焊盘102连接的第一外部接触结构(123 好124)；
位于塑封层105的背面上的与第二焊盘402连接的第二外部接触结构125。
本发明通过前述半导体集成制作工艺实现具有第一屏蔽层103和第二屏蔽层104的封装结构11的批量制作，提高了生产的效率。
图14-图19为本发明第二实施例封装结构的形成过程的结构示意图。第二实施例与第一实施例的区别在于：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，若干第一焊盘贯穿底部屏蔽层，第一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。
所述具有底层屏蔽层的半导体芯片的形成过程为：参考图14，提供晶圆 100，所述晶圆100上形成有若干半导体芯片101，所述半导体芯片101包括顶层介质层108和位于顶层介质层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。
本实施例中所述隔离层为双层堆叠结构，包括第一隔离层110和位于第一隔离层110上的第二隔离层111，第一隔离层110和第二隔离层111的材料不相同，第一隔离层110和第二隔离层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。
参考图15，刻蚀所述隔离层，在所述隔离层中形成若干第一开口112和包围所述若干第一开口112的第二开口113，且剩余的隔离层111仅位于第一开口112和第二开口112之间，将所述第一开口112和第二开口111隔开。
若干第一开口112是分立的，所述第一开口112贯穿所述隔离层，每一个第一开口112可以相应的暴露出顶层互连结构109部分表面，所述第一开口112 中后续填充金属形成第一焊盘。
所述第二开口113包围所述第一开口112，第二开口113和第一开口112 之间通过隔离层111隔开，且所述第二开口113的深度小于隔离层的厚度，所述第一开口112和围绕第一开口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的功能面上除了第一焊盘(形成在第一开口112中)以及围绕第一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。
本实施例中，采用第一刻蚀工艺刻蚀所述第二隔离层111以所述第一隔离层110作为停止层，在所述第二隔离层111中形成第二开口；接着，进行第二刻蚀工艺，刻蚀所述第二隔离层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。
在其他实施例中，所述隔离层为单层结构时，也可以进行两次刻蚀工艺分别形成第一开口和第二开口，通过控制刻蚀工艺的时间，从而控制形成的第二开口的深度(第二开口的深度小于隔离层的厚度)。
参考图16，在所述若干第一开口中填充金属材料形成若干第一焊盘102，在所述第二开口中填充金属材料形成底部屏蔽层114；参考图17，形成第一焊盘102和底层屏蔽层114后，切割所述晶圆，形成若干分立具有底层屏蔽层114 的半导体芯片101。
在一实施例中，所述若干第一焊盘102和底部屏蔽层114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，所述金属材料层通过物理气相沉积、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第一焊盘102，在所述第二开口中形成底部屏蔽层114。
参考图18，图18为图17中半导体芯片101俯视结构示意图，结合参考图 17和图18，所述半导体芯片101的功能面上具有底部屏蔽层114，所述底部屏蔽层114覆盖半导体芯片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，若干第一焊盘102贯穿底部屏蔽层114，第一焊盘102与底部屏蔽层114之间通过隔离层111隔离。
本申请中前述形成底部屏蔽层114的过程与现有半导体芯片制作工艺集成，底部屏蔽层114的制作过程可以与第一焊盘102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。
参考图19，将具有底部屏蔽层114的半导体芯片101粘合在载板201上，所述第一焊盘102和底部屏蔽层114与载板201接触；形成包覆所述半导体芯片101的非功能面和侧壁表面的第一屏蔽层103；提供无需屏蔽的电子元件 401，所述无需屏蔽的电子元件401的表面具有若干第二焊盘402；在每一个所述半导体芯片101一侧的载板201上对应粘合所述无需屏蔽的电子元件401，所述无需屏蔽的电子元件401的具有第二焊盘402的表面与载板201的粘合表面相向；在所述第一屏蔽层103上形成第二屏蔽层104。
接着，剥离所述载板201，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上的第一焊盘以及无需屏蔽的电子元件的第二焊盘；在所述预封面板的背面形成与第一焊盘连接的第一外部接触结构以及与第二焊盘连接的第二外部接触结构。
需要说明的是，第二实施例中与第一实施例中相同或相似结构的其他限定或描述，在第二实施例中不在赘述，具体请参考第一实施例中相应部分的限定或描述。
本发明一实施例中还提供了一种封装结构，请参考图11或图19，包括：
预封面板(10)，所述预封面板包括塑封层105，所述塑封层105中具有若干半导体芯片101和位于每个半导体芯片一侧的无需屏蔽的电子元件401，每个半导体芯片101包括功能面和与功能面相向的非功能面，所述功能面上具有若干第一焊盘102，所述无需屏蔽的电子元件401表面具有若干第二焊盘402，所述塑封层105暴露出所述第一焊盘102和第二焊盘402；
位于半导体芯片101与塑封层102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，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；
位于预封面板的背面上的与第一焊盘连接的第一外部接触结构12；
位于预封面板的背面上的与第二焊盘402连接的第二外部接触结构125。
在一实施例中，所述第一屏蔽层103通过溅射工艺形成，所述第二屏蔽层104通过选择性电镀工艺、点胶工艺或网板印刷工艺形成。所述第一屏蔽层103 的材料为铜、钨或铝，所述第二屏蔽层104的材料为铜、焊料或导电银胶。
在另一实施例中，所述第一屏蔽层103为磁场屏蔽层，且所述第二屏蔽层 104为电场屏蔽层；或者所述第一屏蔽层103为电场屏蔽层，且所述第二屏蔽层104为磁场屏蔽层。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。
在一实施例中，请参考图19，所述半导体芯片101的功能面上还具有底部屏蔽层114，所述底部屏蔽层114覆盖半导体芯片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，若干第一焊盘102 贯穿底部屏蔽层114，第一焊盘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。
在一实施例中，所述外部接触结构包括位于预封面板背面上与第一焊盘 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。
所述预封面板的背面上具有绝缘层(第一绝缘层)121，所述绝缘层121 中具有暴露出第一焊盘102表面的第一开口和暴露出第二焊盘表面的第二开口，所述再布线层123位于所述开口中以及部分绝缘层121表面上，所述外部接触件124位于开口外的再布线层123表面上；所述第二接触结构125位于第二开口中。
覆盖所述绝缘层(第一绝缘层)121的绝缘层(第一绝缘层)122，所述外部接触件124部分位于绝缘层(第一绝缘层)122中，所述第二接触结构125 部分位于绝缘层(第一绝缘层)122。
在一实施例中，还包括：位于绝缘层121中将第一屏蔽层103与部分再布线层123电连接的导电接触结构(图中未示出)。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (14)

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向的非功能面，所述功能面上具有若干第一焊盘；
提供无需屏蔽的电子元件，所述无需屏蔽的电子元件的表面具有若干第二焊盘；
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；
在每一个所述半导体芯片一侧的载板上对应粘合所述无需屏蔽的电子元件，所述无需屏蔽的电子元件的具有第二焊盘的表面与载板的粘合表面相向；
在所述第一屏蔽层上形成第二屏蔽层；
形成覆盖所述第二屏蔽层、无需屏蔽的电子元件以及载板的塑封层；
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上的第一焊盘以及无需屏蔽的电子元件的第二焊盘；
在所述预封面板的背面形成与第一焊盘连接的第一外部接触结构以及与第二焊盘连接的第二外部接触结构。
2.如权利要求1所述的封装结构的形成方法，其特征在于，所述第一屏蔽层的形成工艺为溅射，所述第一屏蔽层至少还覆盖半导体芯片之间周围的部分载板表面；所述无需屏蔽的电子元件在形成所述第一屏蔽层之前或之后粘合在载板上；在形成第二屏蔽层后或者剥离所述载板后，去除半导体芯片两侧的第一屏蔽层。
3.如权利要求2所述的所述的封装结构的形成方法，其特征在于，所述第二屏蔽层仅位于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表面上，且所述第二屏蔽层的表面呈椭球状，所述第二屏蔽层通过选择性电镀工艺、点胶工艺或网板印刷工艺形成。
4.如权利要求3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铜、钨或铝，所述第二屏蔽层的材料为铜、焊料或导电银胶。
5.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，若干第一焊盘贯穿底部屏蔽层，第一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。
8.如权利要求7所述的封装结构的形成方法，其特征在于，所述具有底层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第一焊盘，在所述第二开口中填充金属材料形成底部屏蔽层；形成第一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。
9.如权利要求8所述的封装结构的形成方法，其特征在于，所述若干第一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第一焊盘，在所述第二开口中形成底部屏蔽层。
10.如权利要求1所述的封装结构的形成方法，其特征在于，所述第一外部接触结构包括位于预封面板背面上与第一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。
11.如权利要求10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第一焊盘表面的第一开口以及暴露出第二焊盘表面的第二开口；在所述第一开口中以及部分绝缘层表面形成再布线层；在第一开口外的再布线层表面上形成外部接触件；在所述第二开中形成第二外部接触结构。
12.如权利要求11所述的封装结构的形成方法，其特征在于，所述第二外部接触结构为焊球。
13.如权利要求11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。
14.如权利要求1所述的封装结构的形成方法，其特征在于，所述形成第一外部接触结构和第二外部接触结构后，还包括：切割所述预封面板，形成若干分离的封装结构。
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