TW202121637A

TW202121637A - 扇出型封裝結構及其製法

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Publication number: TW202121637A
Application number: TW108142213A
Authority: TW
Inventors: 陳姿旻
Original assignee: 力成科技股份有限公司
Priority date: 2019-11-20
Filing date: 2019-11-20
Publication date: 2021-06-01

Abstract

本發明係一種扇出型封裝結構及其製法，於製法中先將多個晶片黏貼於該載板上，各該晶片的多個金屬凸塊側邊被一絕緣層包覆，接著於晶片上開始形成一重佈線層。在重佈線層製程中，對第一介電絕緣層一次形成的各該開口區是讓各該晶片之金屬凸塊一併外露在同一空間中，由於開口區的尺寸係大於傳統對應單一金屬凸塊之開口尺寸，縱使在定位精準度不足情況下，仍可確保各該金屬凸塊的外露表面均外露；如此，於之後形成金屬柱之步驟，即可提高各該金屬柱與對應之金屬凸塊之間的接觸面積，提升重佈線層與該晶片之間的電性連接品質。

Description

扇出型封裝結構及其製法

本發明係關於一種扇出型封裝結構及其製法，尤指一種提高重佈線層與晶片之間電性連接品質之扇出型封裝結構及其製法。

目前扇出型封裝(Fan out Package)製程的前段製程中，係預先將一晶圓60進行凸塊製程，如圖4A所示，將一光阻層70塗佈在該晶圓60上，並對應各該晶片區域之金屬接墊61上形成開口，如圖4B所示，再於該開口內形成金屬凸塊62，使各該金屬接墊61上形成有該金屬凸塊62；再如圖4C所示，移除該光阻層70；接著，如圖4D所示，切割該晶圓以獨立多個晶片601。

目前扇出型封裝(Fan out Package)製程的後段製程則如圖5A所示，先將該些具有金屬凸塊62之晶片601排列並黏貼至一載板80上，然後如圖5B所示，利用一壓模製程將該些晶片601封膠，接著如圖5C所示，透過一研磨製程將該封膠體71減薄，直到該些晶片601的金屬凸塊62外露；接著，再於該封膠體71及該些金屬凸塊62上進行一重佈線層(RDL)製程，如圖5D所示，先塗佈第一介電絕緣層72，再對該第一介電絕緣層72進行黃光曝光、顯影步驟，以形成多個第一開口721，該些第一開口721係分別對準對應之金屬凸塊62；接著，進行化學電鍍，於各該第一開口721形成金屬柱63；再如圖5E所示，塗佈第二介電絕緣層73，再對該第二介電絕緣層73進行黃光曝光、顯影步驟，如圖5F所示，以形成多個第二開口731，該些第二開口731係部分對準對應之金屬柱63；接著，如圖5G進行化學電鍍，於各該第二開口731形成金屬線層64，再塗佈有第三介電絕緣層74並形成第三開口741，該些第三開口741係部分對準對應之金屬線層64；接著，如圖5H所示，於各該第三開口741形成有一錫球65，至此形成一扇出型封裝結構之外部銲接用一重佈線層，最後如圖5I所示，將該載板80移除後，即完成該扇出型封裝結構。

然而，於實際進行上述重佈線層製程時，常因該些晶片601排列在該載板80上的位置偏移，使得後續黃光曝光、顯影步驟對位困難，即如圖6A所示，因為曝光用光罩圖案係依據該金屬凸塊62位置而製作，故當左邊晶片601偏移，第一介電絕緣層72之第一開口721即無法與對應的金屬凸塊62對準，於後續形成的金屬柱63與對應金屬凸塊62之間的接觸面積縮小，如圖6B所示的虛線圓圈圈畫處，造成錫球65與偏移晶片601之電性連接品質不佳；如此一來，極可能降低曝光的生產速度或扇出封裝結構之電性連接失效。

深究該些晶片位置偏移的原因有，當該些晶片黏貼在該載板上時，因為對位精準度差所造成的偏移；亦或是後續高溫製程造成該些晶片與該載板之間的黏膠黏著度下降而偏移；因此，目前扇出型封裝製程有必要進一步改良之。

有鑑於上述扇出型封裝結構及製法的技術缺陷，本發明的主要目的係提供一種提高重佈線層與晶片之間電性連接品質之扇出型封裝結構及其製法。

欲達上述目的所使用的主要技術手段係令該扇出型封裝結構包含：至少一晶片，各該晶片係包含有多個金屬接墊，各該金屬接墊上形成有一金屬凸塊，該些金屬凸塊的側邊被一絕緣層包覆；其中各該金屬凸塊的一外露表面與該絕緣層共平面；一封膠體，係包覆該至少一晶片，且該封膠體與該絕緣層及各該金屬凸塊的該外露表面共平面，且該絕緣層與該封膠體為相異材質；以及一重佈線層，其形成於該封膠體、該第一介電絕緣層與各該金屬凸塊的該外露表面的共平面上的介電絕緣層係包含有：一第一介電絕緣層，係對應各該至少一晶片之該些金屬凸塊之外露表面處形成有一開口區；以及一第二介電絕緣層，填滿於各該開口區，且對應各該金屬凸塊處形成有一第一開口。

由上述可知，本發明的重佈線層最先形成於各該晶片上的介電絕緣層係由內外雙層第一及第二介電絕緣層構成，即第一介電絕緣層形成更大的開口區，讓各該晶片之金屬凸塊的外露表面一同外露在對應的開口區中，由於開口區的尺寸係大於傳統對應單一金屬凸塊之開口尺寸，縱使在定位精準度不足情況下，仍可確保各該金屬凸塊的外露表面均外露；如此，於之後形成該重佈線層之金屬柱、內連接線等結構，能提高其間之電性連接品質。

欲達上述目的所使用的主要技術手段係令該扇出型封裝方法包含： (a) 準備一載板； (b) 將多個晶片黏貼於該載板上；其中各該晶片包含有多個金屬接墊，各該金屬接墊上形成有一金屬凸塊，該些金屬凸塊的側邊被一絕緣層包覆，且各該金屬凸塊的一外露表面與該絕緣層共平面； (c) 於該載板上形成一封膠體，以包覆該些晶片，並使各該晶片之金屬凸塊的外露表面、該絕緣層與該封膠體共平面；其中，該絕緣層與該封膠體為相異材質； (d) 進行重佈線層製程，於各該晶片之金屬凸塊的外露表面、該絕緣層與該封膠體的共平面上形成一重佈線層；其中該重佈線層首先形成在該共平面之一介電絕緣層係由一第一介電絕緣層及一第二介電絕緣層組成，該第一介電絕緣層對應各該至少一晶片之該些金屬凸塊之外露表面處形成有一開口區；該第二介電絕緣層填滿於各該開口區，並對應各該金屬凸塊處形成有一第一開口。

本發明扇出型封裝方法的重佈線層製程步驟中，對第一介電絕緣層一次形成的各該開口區，是讓各該晶片之金屬凸塊一併外露在同一空間中，由於開口區的尺寸係大於傳統對應單一金屬凸塊之開口尺寸，縱使在定位精準度不足情況下，仍可確保各該金屬凸塊的外露表面均外露；如此，於之後形成金屬柱之步驟，即可提高各該金屬柱與對應之金屬凸塊之間的接觸面積，提升重佈線層與該晶片之間的電性連接品質。

本發明係針對扇出型封裝結構及其法提出改良，並以實施例配合圖式詳加說明本發明技術內容如下。

首先請參閱圖1所示，係為本發明一扇出型封裝結構的實施例，其包含有至少一晶片10、一封膠體20、一重佈線層30。

上述各該晶片10係包含有多個金屬接墊11，各該金屬接墊11上形成有一金屬凸塊12，該些金屬凸塊12的側邊被一絕緣層13包覆；其中各該金屬凸塊12的表面121與該絕緣層13齊平，故該絕緣層13不包覆各該金屬凸塊12的外露表面121，且該絕緣層13與該封膠體20為相異材質；於本實施例，該絕緣層13為一介電絕緣層，如聚醯亞胺介電材料。

上述封膠體20係包覆該至少一晶片10，且該封膠體20與各該金屬凸塊12的外露表面121及該絕緣層13及共平面，故該封膠體20不包覆該絕緣層13，並與該些金屬凸塊12之外露表面121及該絕緣層13共平面。

上述重佈線層30係形成於該封膠體20、該絕緣層13與各該金屬凸塊12的該外露表面121的共平面上，且該重佈線層30係至少包含有一第一介電絕緣層31、一第二介電絕緣層32、多個金屬柱33、一第三介電絕緣層34、多個內連接線35、一第三介電絕緣層36及多個錫球37。

該第一介電絕緣層31係形成在該晶片10與該封膠體20的共平面上，其中該第一介電絕緣層31對應各該晶片10之該些金屬凸塊12處形成有一開口區311，由該第二介電絕緣層22係填滿各該開口區311，該第二介電絕緣層32對應各該金屬凸塊12處形成有一第一開口321，維持各該金屬凸塊12之表面121外露，再於各該外露表面121上形成一金屬柱33；其中該些金屬柱33再與該第二介電絕緣層32共平面，再於此一共平面上形成該第三介電絕緣層34，該第三介電絕緣層34對應該些金屬柱33再形成有第二開口341，以於各該第二開口341內形成一內連接線35，以與對應的金屬柱33電性連接；其中該些內連接線35與該第三介電絕緣層34係共平面，再於此一共平面上形成該第四介電絕緣層36，並對應該些內連接線35的部分形成有接墊開口361，各該錫球37即形成在對應的接墊開口361，並凸出於對應之接墊開口361，令各該錫球37與對應的內連接線35電性連接。此外，該重佈線層30可因應不同功能需求進一步形成有更多層內連接線及對應的介電絕緣層，但均不以此為限。

由上述本發明的扇出型封裝結構可知，其重佈線層30與各該晶片接觸的第一層介電絕緣層，係由該第一介電絕緣層31及該第二介電絕緣層32組成，其中該第一介電絕緣層31的開口區311係對應各該晶片10的該些金屬凸塊12，由於開口區311尺寸遠大於該各該金屬凸塊12面積，縱使定位精準度不足，仍可確保該些金屬凸塊12外露，對於後續於各該金屬凸塊12上精準地成形金屬柱33用，提升金屬柱33與該金屬凸塊12的電性連接品質。

以下進一步說明本發明扇出型封裝方法，首先請參閱圖2A至圖2D，為扇出型封裝方法的前段製程(晶圓封裝階段)，如圖2A所示，準備一包含有多個晶片區A之晶圓1，並於該晶圓1上塗佈一光阻層40，如圖2B所示，該光阻層40對應各晶片區A的多個金屬接墊11形成有開口41；接著，進行一化學電鍍，於各該開口41內形成有金屬凸塊12，接著將該光阻層40除後，如圖2C所示，於該晶圓1上形成一絕緣層13，該絕緣層13包覆該些金屬凸塊12之側面，但使其表面121外露，即該絕緣層13係與該些金屬凸塊12共平面；再如圖2D所示，對該晶圓1進行切割步驟，使各晶片區A獨立為一晶片10。

請配合參閱圖3A至圖3K所示，為本發明扇出型封裝方法的後段製程。如圖3A所示，係將圖2E的該些晶片10排列並黏著於一載板50上，如圖3B所示，於該載板50上形成一封膠層20，將該些晶片10予以包覆；其中該封膠層20的材質與該絕緣層13不同。

再如圖3C所示，對該封膠層20研磨減薄直到各該晶片10之該些金屬凸塊12及該絕緣層13外露，即該封膠層20、各該晶片10之該些金屬凸塊12與該絕緣層13係共平面；再如圖3D所示，於該封膠層20及各該晶片10之該些金屬凸塊12與該絕緣層13的共平面上形一第一介電絕緣層31，並對該第一絕緣層31形成有多個開口區311，各該開口區311係對應各該晶片10之該些金屬凸塊12，使該些金屬凸塊12的外露表面121一同於相同空間露出。

如圖3E所示，於各該開口區311內填充一第二介電絕緣層32，並對各該開口區311內的該第二介電絕緣層31形成有多個第一開口321，各該第一開口321係對準各該金屬凸塊12，維持該些金屬凸塊12的外露表面121於對應的第一開口321中露出；於本實施例，係使用曝光機依序對準各該金屬凸塊12的位置，一次單開一個第一開口321，更加強各該開口區311內之該第二介電絕緣層32所形成的第一開口321對準其對應之金屬凸塊12位置。

如圖3F所示，進行一化學電鍍，於各該第一開口321內形成一金屬柱33；此時，該第一介電絕緣層31、該第二介電絕緣層32及該些金屬柱33係共平面，如圖3G所示，於此一共平面上再形成有一第三介電絕緣層34，並對該第三介電絕緣層34形成有多個第二開口341，各該第二開口341係對準對應之該金屬柱33；如圖3H所示，進行化學電鍍，於各該第二開口341內形成有內連接線35，使該些內連接線35與對應之該金屬柱33電性連接；此時，該第三介電絕緣層34係與該些內連接線35共平面。

如圖3I所示，於第三介電絕緣層34與該些內連接線35的共平面上形成有一第四介電絕緣層36，該第四介電絕緣層36對應該些內連接線35的部分形成有多個接墊開口361。

如圖3J所示，於各該接墊開口361形成一錫球37，使各該錫球37與該些內連接線35外露的部分電性連接。最後，如圖3K所示，將載板50移除後，即可完成圖1所示之扇出型封裝結構。

為避免翹曲現象發生，該絕緣層13係使用與第一至第四介電絕緣層31、32、34、36相同材質，例如聚醯亞胺介電材料，但不以此為限。

綜上所述，本發明係於重佈線層製程中，對第一介電絕緣層一次形成的各該開口區是讓各該晶片之金屬凸塊一併外露在同一空間中，因此開口區的尺寸係大於傳統對應單一金屬凸塊之開口尺寸，縱使在定位精準度不足情況下，仍可確保各該金屬凸塊所的外露表面均外露；如此，於之後形成金屬柱之步驟，即可提高各該金屬柱與對應之金屬凸塊之間的接觸面積，提升重佈線層與該晶片之間的電性連接品質。

以上所述僅是本發明的實施例而已，並非對本發明做任何形式上的限制，雖然本發明已以實施例揭露如上，然而並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明技術方案的範圍內，當可利用上述揭示的技術內容作出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬於本發明技術方案的範圍內。

1:晶圓 10:晶片 11:金屬接點 12:金屬凸塊 121:表面 13:絕緣層 20:封膠體 30:重佈線層 31:第一介電絕緣層 311:開口區 32:第二介電絕緣層 321:第一開口 33:金屬柱 34:第三介電絕緣層 341:第二開口 35:內連接線 36:第三介電絕緣層 361:接墊開口 37:錫球 40:光阻層 41:開口 50:載板 60:晶圓 601:晶片 61:金屬接點 62:金屬凸塊 63:金屬柱 64:金屬線層 65:錫球 71:封膠體 72:第一介電絕緣層 721:第一開口 73:第二介電絕緣層 731:第二開口 74:第三介電絕緣層 741:第三開口 80:載板

圖1：本發明之扇出型封裝結構的剖面圖。圖2A至圖2D：本明發之扇出型封裝方法之前段製程步驟對應之剖面圖。圖3A至圖3K：本明發之扇出型封裝方法之後段製程步驟對應之剖面圖。圖4A至圖4D：既有扇出型封裝方法之前段製程步驟對應之剖面圖。圖5A至圖5I：既有扇出型封裝方法之後段製程步驟對應之剖面圖。圖6A：既有扇出型封裝方法之後段製程步驟的其中之一所對應之剖面圖。圖6B：既有扇出型封裝方法之後段製程步驟的其中之一所對應之剖面圖。

10:晶片

11:金屬接點

12:金屬凸塊

121:表面

13:絕緣層

20:封膠體

30:重佈線層

31:第一介電絕緣層

311:開口區

32:第二介電絕緣層

321:第一開口

33:金屬柱

34:第三介電絕緣層

341:第二開口

35:內連接線

36:第三介電絕緣層

361:接墊開口

37:錫球

Claims

一種扇出型封裝結構，包括：至少一晶片，各該晶片係包含有多個金屬接墊，各該金屬接墊上形成有一金屬凸塊，該些金屬凸塊的側邊被一絕緣層包覆；其中各該金屬凸塊的一外露表面與該絕緣層共平面；一封膠體，係包覆該至少一晶片，且該封膠體與該絕緣層及各該金屬凸塊的該外露表面共平面，且該絕緣層與該封膠體為相異材質；以及一重佈線層，其形成於該封膠體、該第一介電絕緣層與各該金屬凸塊的該外露表面的共平面上的一介電絕緣層係包含有：一第一介電絕緣層，係對應各該至少一晶片之該些金屬凸塊之外露表面處形成有一開口區；以及一第二介電絕緣層，填滿於各該開口區，且對應各該金屬凸塊處形成有一第一開口。
如請求項1所述之扇出型封裝結構，該重佈線層係包含：多個金屬柱，係分別形成在對應之該第一開口內；其中該第二介電絕緣層與該些金屬柱係共平面；一第三介電絕緣層，係形成於該第二介電絕緣層與該些金屬柱的共平面上，並對應各該金屬柱形成有一第二開口；多條內連接線，係分別形成在對應之該第二開口內；其中該第三介電絕緣層與該些內連接線係共平面；一第四介電絕緣層，係形成於該第三介電絕緣層與該些內連接線的共平面上，並對應該些內連接線的部分形成有接墊開口；以及多個錫球，係分別形成在對應的該接墊開口中，並凸出於對應之接墊開口。
如請求項1所述之扇出型封裝結構，其中該絕緣層為一介電絕緣層。
如請求項2所述之扇出型封裝結構，其中該絕緣層及該第一至第四介電絕緣層為聚醯亞胺介電材料。
一種扇出型封裝方法，包括以下步驟： (a) 準備一載板； (b) 將多個晶片黏貼於該載板上；其中各該晶片包含有多個金屬接墊，各該金屬接墊上形成有一金屬凸塊，該些金屬凸塊的側邊被一絕緣層包覆，且各該金屬凸塊的一外露表面與該絕緣層共平面； (c) 於該載板上形成一封膠體，以包覆該些晶片，並使各該晶片之金屬凸塊的外露表面、該絕緣層與該封膠體共平面；其中，該絕緣層與該封膠體為相異材質； (d) 進行重佈線層製程，於各該晶片之金屬凸塊的外露表面、該絕緣層與該封膠體的共平面上形成一重佈線層；其中該重佈線層首先形成在該共平面之一介電絕緣層係由一第一介電絕緣層及一第二介電絕緣層組成，該第一介電絕緣層對應各該至少一晶片之該些金屬凸塊之外露表面處形成有一開口區；該第二介電絕緣層填滿於各該開口區，並對應各該金屬凸塊處形成有一第一開口。
如請求項5所述之扇出型封裝方法，其中上述步驟(d)係包括： (d1) 於各該晶片之金屬凸塊的外露表面、該絕緣層與該封膠體的共平面上形成該第一介電絕緣層； (d2) 對該第一絕緣層形成有多個開口區，各該開口區係對應各該晶片之該些金屬凸塊，使該些金屬凸塊的外露表面一同於相同空間露出； (d3) 於各該開口區內填充該第二介電絕緣層，並對各該開口區內的該第二介電絕緣層形成有多個第一開口，各該第一開口係對準各該金屬凸塊，使該些金屬凸塊的外露表面在對應的第一開口中露出； (d4) 進行化學電鍍，於各該第一開口內形成一金屬柱； (d5) 於該第一介電絕緣層、該第二介電絕緣層及該些金屬柱上再形成有一第三介電絕緣層，並對該第三介電絕緣層形成有多個第二開口，各該第二開口係對準對應之該金屬柱； (d6) 進行化學電鍍，於各該第二開口內形成有內連接線； (d7) 於該第三絕緣層及該些內連接線上形成有一第四介電絕緣層，該第四介電絕緣層對應該些內連接線的部分形成有多個接墊開口；以及 (d8) 於各該接墊開口形成一錫球。
如請求項6所述之扇出型封裝方法，其中於上述步驟(d3)中，係使用曝光機依序對準各該金屬凸塊的位置，一次單開一個第一開口。
如請求項5至7中任一項所述之扇出型封裝方法，該些晶片係以下步驟製成： (S1) 準備一包含有多個晶片區之晶圓； (S2) 於該晶圓上塗佈一光阻層，且該光阻層對應各晶片區域的多個金屬接墊形成有開口； (S3) 進行一化學電鍍，於各該開口內形成有金屬凸塊後移除該光阻層； (S4) 於該晶圓上形成一絕緣層，該絕緣層包覆該些金屬凸塊之側面，但使其頂面外露，即該絕緣層係與該些金屬凸塊共平面；以及 (S5) 切割該晶圓，以形成該些晶片。
如請求項7所述之扇出型封裝方法，其中於步驟(c)中，係研磨該封膠體，使各該晶片之金屬凸塊、該絕緣層與該封膠體共平面。
如請求項7所述之扇出型封裝方法，其中該絕緣層為一介電絕緣層。