CN116931376A - 晶圆扇出型封装方法和结构 - Google Patents

Abstract

本公开提供的一种晶圆扇出型封装方法和结构，涉及半导体封装技术领域。该晶圆扇出型封装方法包括：提供具有第一涂层的晶圆；其中，第一涂层包括覆盖部和超出晶圆边缘预设距离的去胶部。在去胶部上形成微纳结构；采用旋涂工艺在第一涂层上形成光刻胶；光刻胶在微纳结构上的张力小于在覆盖部上的张力，以使微纳结构上的光刻胶在离心力作用下脱离第一涂层。该方法能在旋涂过程中自动去除边缘的光刻胶，省去了后续的边缘胶清洗工艺，工艺步骤简单，边缘胶去除效果好，封装效率高。

Description

晶圆扇出型封装方法和结构

技术领域

本发明涉及半导体封装技术领域，具体而言，涉及一种晶圆扇出型封装方法和结构。

背景技术

在扇出型封装工艺中，通常会使用光刻工艺，即先旋涂一层光刻胶，再进行曝光、显影形成图案化开口。后续会对光刻胶进行移除，尤其是位于晶圆边缘的光刻胶，难以去除。为了对晶圆边缘的光刻胶进行清除，大多采用以下方式：

第一，使用喷洒去胶液的方式进行晶圆的边缘胶移除。这种方式中，去胶液的喷洒形状以及喷嘴的高度和喷嘴压力，需要常常调整，操作麻烦，难于控制。

第二，将晶圆边缘刻蚀一凹槽，在光刻胶旋涂后，可将边缘多余的光刻胶埋入凹槽内。这种方式可能有多余的光刻胶溢出，并且仅适用在第一层光刻工艺中，对于其它层的光刻工艺，无法适用。

第三，在光刻胶的涂布机构上新增一个圆环片，控制旋转步骤及转速，使光刻胶由于离心力延伸至圆环片，这样晶圆边缘光刻胶的最高厚度累积在圆环片上。但这种方式需要确保圆环片的表面粗造度与晶圆当下工艺匹配，加工困难，圆环片与晶圆之间的间隙以及平坦度等难控制。

发明内容

本发明的目的包括提供了一种晶圆扇出型封装方法和晶圆扇出型封装结构，其能够便于晶圆的边缘的光刻胶的去除，简化封装工艺，边缘胶去除效率高，去除效果好。

本发明的实施例可以这样实现：

第一方面，本发明提供一种晶圆扇出型封装方法，包括：

提供具有第一涂层的晶圆；其中，所述第一涂层包括覆盖部和超出所述晶圆边缘预设距离的去胶部；

在所述去胶部上形成微纳结构；

采用旋涂工艺在所述第一涂层上形成光刻胶；所述光刻胶在所述微纳结构上的张力小于在所述覆盖部上的张力，以使所述微纳结构上的光刻胶在离心力作用下脱离所述第一涂层。

在可选的实施方式中，提供具有第一涂层的晶圆的步骤包括：

提供具有衬底的晶圆；

在晶圆上形成第一涂层。

在可选的实施方式中，在晶圆上形成第一涂层的步骤包括：

在所述晶圆上形成介电层；

在所述介电层上形成所述第一涂层。

在可选的实施方式中，在所述介电层上形成所述第一涂层的步骤包括：

采用沉积工艺在所述介电层上形成所述第一涂层。

在可选的实施方式中，所述第一涂层包括第一金属层和第二金属层；在所述介电层上形成所述第一涂层的步骤包括：

在所述介电层上形成第一金属层；

在所述第一金属层上形成第二金属层。

在可选的实施方式中，所述衬底具有底壁和与所述底壁连接的侧壁，所述底壁和所述侧壁形成容置槽，所述晶圆位于所述容置槽内，所述去胶部位于所述侧壁远离所述底壁的一侧。

在可选的实施方式中，在所述去胶部上形成微纳结构的步骤包括：

采用激光照射所述去胶部，在所述去胶部上形成多个凹槽。

在可选的实施方式中，采用飞秒激光器发出所述激光，其中，所述飞秒激光器的脉冲频率为1~10KHz、脉冲宽度为10~100fs、光斑直径为5~20um、光斑间距为1~50um、聚焦深度为材料厚度的10%~90%、扫描速度为0.5~10mm/s。

在可选的实施方式中，所述预设距离为1mm至5mm。

第二方面，本发明提供一种晶圆扇出型封装结构，采用如前述实施方式所述的晶圆扇出型封装方法制备获得。

本发明实施例的有益效果包括，例如：

本发明实施例提供的一种晶圆扇出型封装方法和结构，由于在晶圆边缘的去胶部上形成了微纳结构，微纳结构使得去胶部的表面具有疏水性，即对光刻胶的疏离特性，在进行光刻胶旋涂过程中，去胶部上的光刻胶能够在旋转离心力的作用下脱离晶圆，达到边缘光刻胶自动去除的目的。该方法可在旋涂光刻胶的过程中自动去除边缘的光刻胶，去胶效果好，操作方便，还能省去额外的边缘胶清洗工艺，简化封装工艺，提高封装效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本发明实施例提供的晶圆扇出型封装方法的步骤示意框图；

图2为本发明实施例提供的晶圆扇出型封装方法的制程示意图；

图3为本发明实施例提供的晶圆扇出型封装方法的形成第一涂层的制程示意图；

图4为本发明实施例提供的晶圆扇出型封装方法中衬底的结构示意图；

图5为图2中A处的局部放大示意图。

图标：110-衬底；111-底壁；113-侧壁；115-容置槽；120-晶圆；121-焊盘；130-介电层；140-第一涂层；141-覆盖部；143-去胶部；145-微纳结构；146-凹槽；147-微凸起；150-光刻胶。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。

请参考图1和图2，本实施例提供了一种晶圆120扇出型封装方法，包括：

S1：提供具有第一涂层140的晶圆120；其中，第一涂层140包括覆盖晶圆120的覆盖部141和超出晶圆120边缘预设距离的去胶部143；

S2：在去胶部143上形成微纳结构145；

S3：采用旋涂工艺在第一涂层140上形成光刻胶150；光刻胶150在微纳结构145上的张力小于在覆盖部141上的张力，以使微纳结构145上的光刻胶150在离心力作用下脱离第一涂层140。

该方法中，由于在晶圆120边缘的去胶部143上形成了微纳结构145，微纳结构145使得去胶部143的表面疏水性，即具有对光刻胶150的疏离特性，光刻胶150在覆盖部141和去胶部143上具有张力差异，形成张力梯度。这样，在进行光刻胶150旋涂过程中，去胶部143上的光刻胶150能够在旋转离心力的作用下脱离晶圆120，达到边缘光刻胶150自动去除的目的。该方法能在旋涂光刻胶150的过程中自动去除边缘的光刻胶150，去胶效果好，操作方便，还能省去额外的边缘胶清洗工艺，简化封装工艺，提高封装效率。

结合图3和图4，可选地，步骤S1中，提供一具有衬底110的晶圆120；在晶圆120上形成第一涂层140。

衬底110具有底壁111和与底壁111连接的侧壁113，晶圆120位于底壁111上，去胶部143位于侧壁113远离底壁111的一侧。可以理解，衬底110的侧壁113凸出底壁111设置，即衬底110的底壁111和侧壁113围成容置槽115的结构，晶圆120位于容置槽115内，容置槽115的形状尺寸和晶圆120的形状尺寸相适应。侧壁113的高度和晶圆120的厚度大致相等。侧壁113对第一涂层140的边缘具有支撑作用，即衬底110的侧壁113对去胶部143具有支撑作用。这样可以使得去胶部143的结构更加稳定，便于后续在去胶部143上形成微纳结构145。

需要说明的是，衬底110可以单独提供，将晶圆120贴装于衬底110的容置槽115内。在一些实施方式中，也可以先对晶圆120的背面进行塑封，形成塑封体。利用塑封体充当衬底110，对晶圆120进行保护，这里不作具体限定。容易理解，对晶圆120背面进行塑封后，晶圆120的背面和侧面均包覆有塑封体，晶圆120的正面，即设有焊盘121的一面露出。之后，在晶圆120的正面形成第一涂层140。衬底110可采用但不限于环氧树脂材质。

本实施例中，第一涂层140为种子层。容易理解，晶圆120上具有多个焊盘121，在晶圆120封装结构中，焊盘121和封装过程中形成的布线层电连接。为了提高焊盘121和布线层之间的结合力，防止结构分层，因此设置了种子层。种子层可以是单层结构，也可以是多层复合结构。种子层的材料可以是一种金属，也可以是多种金属的混合材料，如钛、钨、镍、钴、铜、银、铝、铼、钽等中的一种或多种。

可选地，第一涂层140包括第一金属层和第二金属层。在晶圆120上形成第一涂层140的步骤包括：

在晶圆120上形成介电层130；介电层130为PI层。可采用沉积、旋涂等工艺形成。介电层130的厚度约为5微米至10微米，如6微米或8微米等。

在介电层130上形成第一金属层；在第一金属层上形成第二金属层。其中，第一金属层为钛层，厚度约为100nm至200nm。第二层金属层为铜层，厚度约为250nm至500nm。

当然，在一些实施方式中，也可以是第一金属层为铜层，第二金属层为钛层，或采用其他金属，这里不作具体限定。

可选地，第一涂层140的形成方式可采用沉积工艺，如PVD沉积或CVD沉积，或电镀或溅射等方式形成，这里不作具体限定。本实施例中，先溅射钛层，再溅射铜层。

需要说明的是，在其它实施方式中，第一涂层140可以是金属层，也可以是非金属层，只要在其上旋涂光刻胶150（光阻层）的涂层都可以被视为第一涂层140。在任何需要旋涂光刻胶150的步骤之前，先在第一涂层140的边缘形成微纳结构145，皆可实现边缘胶自动去除的效果。

可选的，预设距离为1mm至5mm。这里的预设距离即为微纳结构145的宽度，也即去胶部143的宽度。微纳结构145的宽度优选1.6mm至3mm，如2mm、2.5mm、2.8mm或3mm等，当然也可以是1mm至5mm中的任意数值，这里不作具体限定。

可选的，步骤S2中，在去胶部143上形成微纳结构145的步骤包括：

结合图5，采用激光照射去胶部143，在去胶部143上形成多个凹槽146。具体的，可采用飞秒激光器发出激光，飞秒激光器的脉冲频率为1~10KHz、脉冲宽度为10~100fs、光斑直径为5~20um、光斑间距为1~50um、聚焦深度为材料厚度的10%~90%、扫描速度为0.5~10mm/s。本实施例中，形成的凹槽146的截面呈V形或梯形，当然，也可以是其他形状。飞秒激光具有短脉冲、超高峰值功率以及热影响小等特性，飞秒激光与材料仅产生物理反应，可在材料表面形成微纳结构145。需要说明的是，飞秒激光属于短脉冲激光，短脉冲激光的工作原理为材料吸收巨大的激光能量产生电子游离，让表面局部累积高密度正电荷，产生库伦爆炸，使材料以电浆形式脱离，对材料结构产生较低的力学破坏与热破坏，加工精度相较于长脉冲雷射高出许多。因此利用飞秒激光加工可使周遭产生较小的热及应力影响，且能够进行小于波长尺度的精密加工，加工精度高，质量好。当然，在一些实施方式中，也可以采用皮秒激光或纳秒激光，这里不作具体限定。

本实施例中，激光的聚焦深度即为第一涂层140的厚度的10%~90%。

根据Cassie-Baxter湿润模型原理，在去胶部143上形成微纳结构145后，即去胶部143的表面具有多个间隔设置的凹槽146和微凸起147，多个微凸起147与凹槽146间的空气形成气隙，有利于降低光刻胶150与去胶部143表面的净接触面积，从而使得光刻胶150无法完全地覆盖在去胶部143的表面上，这样形成的去胶部143表面具有较强的疏水特性。

步骤S3中，采用旋涂工艺在第一涂层140上形成光刻胶150；光刻胶150在微纳结构145上的张力小于在覆盖部141上的张力，以使微纳结构145上的光刻胶150在离心力作用下脱离第一涂层140。

由于去胶部143上的微纳结构145，其表面具有疏水特性，在覆盖部141和去胶部143之间形成张力梯度，这里的张力可以理解为粘附力，即光刻胶150在微纳结构145上的粘附力比在覆盖部141上的粘附力更小，这样在旋涂的离心力作用下，有利于将边缘处的光刻胶150直接甩出。同时，也便于调整旋涂的加速度、时间、溶剂挥发时间等，提高旋涂效率，有利于提升光刻胶150表面的均匀度。

需要说明的是，在每次光刻工艺涂布光刻胶150之前，都可以在第一涂层140的边缘设置微纳结构145，以便于在旋涂光刻胶150时，可自动去除边缘的光刻胶150。第一涂层140在封装结构中的位置、层数等不限，即可以位于第一层，也可以是第二层、第三层或其他层，均能实现边缘自动去胶，这里不作具体限定。这样，也能省去封装工艺中专门的边缘胶清洗步骤和边缘胶清洗设备，既能提高封装效率，也能节约成本。

本实施例还提供一种晶圆120扇出型封装结构，采用前述实施方式中任一项的晶圆120扇出型封装方法制备获得。由于上述的晶圆120扇出型封装方法能在旋涂过程中自动去除边缘的光刻胶150，省去了后续的边缘胶清洗工艺，工艺步骤简单，边缘胶去除效果好，封装效率高。因此该方法获得的晶圆120扇出型封装结构，生产效率高，成本低。

综上所述，本发明实施例提供的晶圆120扇出型封装方法和结构，具有以下几个方面的有益效果：

本发明实施例提供的晶圆120扇出型封装方法和结构，由于在晶圆120边缘的去胶部143上形成了微纳结构145，微纳结构145使得去胶部143的表面具有疏水性，即对光刻胶150的疏离特性，在进行光刻胶150旋涂过程中，去胶部143上的光刻胶150能够在旋转离心力的作用下脱离晶圆120，达到边缘光刻胶150自动去除的目的。该方法可在旋涂光刻胶150的过程中自动去除边缘的光刻胶150，去胶效果好，操作方便，还能省去额外的边缘胶清洗工艺，简化封装工艺，提高封装效率。

可以理解，由于微纳结构145的疏水性，可有效避免光刻胶150旋涂后在晶圆120边缘堆积过厚的现象，改善晶圆120金属沉积的均匀性，以及改善晶圆120与晶圆120之间的键合质量。此外，可以直接省略边缘胶清洗步骤，即EBR（Edge Beam Removal）步骤，省去EBR洗边机构，可大幅降低生产成本及提升产品良率。

以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种晶圆扇出型封装方法，其特征在于，包括：

提供具有第一涂层（140）的晶圆（120）；其中，所述第一涂层（140）包括覆盖所述晶圆（120）的覆盖部（141）和超出所述晶圆（120）边缘预设距离的去胶部（143）；

在所述去胶部（143）上形成微纳结构（145）；

采用旋涂工艺在所述第一涂层（140）上形成光刻胶（150）；所述光刻胶（150）在所述微纳结构（145）上的张力小于在所述覆盖部（141）上的张力，以使所述微纳结构（145）上的光刻胶（150）在离心力作用下脱离所述第一涂层（140）。

2.根据权利要求1所述的晶圆扇出型封装方法，其特征在于，提供具有第一涂层（140）的晶圆（120）的步骤包括：

提供具有衬底（110）的晶圆（120）；

在晶圆（120）上形成第一涂层（140）。

3.根据权利要求2所述的晶圆扇出型封装方法，其特征在于，在晶圆（120）上形成第一涂层（140）的步骤包括：

在所述晶圆（120）上形成介电层（130）；

在所述介电层（130）上形成所述第一涂层（140）。

4.根据权利要求3所述的晶圆扇出型封装方法，其特征在于，在所述介电层（130）上形成所述第一涂层（140）的步骤包括：

采用沉积工艺在所述介电层（130）上形成所述第一涂层（140）。

5.根据权利要求3所述的晶圆扇出型封装方法，其特征在于，所述第一涂层（140）包括第一金属层和第二金属层；在所述介电层（130）上形成所述第一涂层（140）的步骤包括：

在所述介电层（130）上形成第一金属层；

在所述第一金属层上形成第二金属层。

6.根据权利要求2所述的晶圆扇出型封装方法，其特征在于，所述衬底（110）具有底壁（111）和与所述底壁（111）连接的侧壁（113），所述底壁（111）和所述侧壁（113）形成容置槽（115），所述晶圆（120）位于所述容置槽（115）内，所述去胶部（143）位于所述侧壁（113）远离所述底壁（111）的一侧。

7.根据权利要求1所述的晶圆扇出型封装方法，其特征在于，在所述去胶部（143）上形成微纳结构（145）的步骤包括：

采用激光照射所述去胶部（143），在所述去胶部（143）上形成多个凹槽（146）。

8.根据权利要求7所述的晶圆扇出型封装方法，其特征在于，采用飞秒激光器发出所述激光，其中，所述飞秒激光器的脉冲频率为1~10KHz、脉冲宽度为10~100fs、光斑直径为5~20um、光斑间距为1~50um、聚焦深度为材料厚度的10%~90%、扫描速度为0.5~10mm/s。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的晶圆扇出型封装方法，其特征在于，所述预设距离为1mm至5mm。

10.一种晶圆扇出型封装结构，其特征在于，采用如权利要求1至9中任一项所述的晶圆扇出型封装方法制备获得。