本發(fā)明實(shí)施例涉及半導(dǎo)體封裝技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種晶圓級(jí)封裝結(jié)構(gòu)的制備方法及晶圓級(jí)封裝結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展以及消費(fèi)電子市場的驅(qū)動(dòng)，封裝技術(shù)向更輕、更薄、體積更小、電熱性能更優(yōu)良的方向發(fā)展。芯片封裝工藝由逐個(gè)芯片封裝向晶圓級(jí)封裝轉(zhuǎn)變，而晶圓片級(jí)芯片規(guī)模封裝(Wafer Level Chip Scale Packaging，WLCSP)，簡稱晶圓級(jí)芯片封裝，因具有高密度、體積小、可靠性高和電熱性能優(yōu)良等優(yōu)點(diǎn)而正好滿足封裝工藝的要求而逐漸成為目前最先進(jìn)也是最重要的封裝形式之一。

由于封裝芯片尺寸越來越小，因此，切割道尺寸也必須相應(yīng)變小。然而，目前的機(jī)械切割所形成的切割道寬度在40μm以上，很難實(shí)現(xiàn)對具有密集凸點(diǎn)芯片的封裝。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的是提出一種晶圓級(jí)封裝結(jié)構(gòu)的制備方法及晶圓級(jí)封裝結(jié)構(gòu)，以降低對切割道尺寸的要求，增加晶圓的有效芯片數(shù)量。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種晶圓級(jí)封裝結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，包括：

提供集成有多顆芯片的第一晶圓，其中，所述第一晶圓包括形成有多個(gè)凸點(diǎn)的正面以及相對于所述正面的背面，所述凸點(diǎn)與對應(yīng)的芯片電連接；

對所述第一晶圓進(jìn)行臨時(shí)鍵合；

沿所述第一晶圓背面的切割道設(shè)定位置對所述第一晶圓進(jìn)行刻蝕，且至少刻蝕至鍵合界面；

對所述第一晶圓進(jìn)行解鍵合，形成單顆芯片。

可選的，對所述第一晶圓進(jìn)行臨時(shí)鍵合，包括：

采用激光鍵合方式、機(jī)械鍵合方式或紫外鍵合方式，將所述第一晶圓承載至第二晶圓。

可選的，在沿所述第一晶圓背面的切割道設(shè)定位置對所述第一晶圓進(jìn)行刻蝕之前，還包括：

去除所述第一晶圓背面的部分材料，以使所述第一晶圓減薄至目標(biāo)厚度。

可選的，所述目標(biāo)厚度為50-300μm。

可選的，所述第一晶圓正面與所述凸點(diǎn)之間設(shè)置有氧化層，所述凸點(diǎn)正下方的氧化層區(qū)域開有凹槽，露出所述第一晶圓中的焊盤，所述凸點(diǎn)通過所述焊盤與對應(yīng)的芯片電連接；

沿所述第一晶圓背面的切割道設(shè)定位置對所述第一晶圓進(jìn)行刻蝕，包括：

沿所述第一晶圓背面的切割道設(shè)定位置對所述第一晶圓進(jìn)行第一次刻蝕，形成垂直直角溝槽；

沿所述垂直直角溝槽對所述第一晶圓進(jìn)行第二次刻蝕，形成第一倒角并露出所述氧化層；

沿所述垂直直角溝槽對所述氧化層進(jìn)行刻蝕，形成第二倒角，以在所述單顆芯片正面的四周形成倒角。

可選的，還包括：

所述垂直直角溝槽的開口寬度大于或等于7μm。

可選的，在對所述第一晶圓進(jìn)行解鍵合之前，還包括：

在所述第一晶圓背面貼膜。

可選的，在對所述第一晶圓進(jìn)行解鍵合之后，還包括：

對所述第一晶圓進(jìn)行清洗和擴(kuò)膜，以增加所述單顆芯片之間的距離。

可選的，所述凸點(diǎn)的材料包括Sn、Ag、Cu、Pb、Au、Ni、Zn、Mo、Ta、Bi、In及其合金中的至少一種。

另一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種晶圓級(jí)封裝結(jié)構(gòu)，所述晶圓級(jí)封裝結(jié)構(gòu)根據(jù)上述一方面所述的晶圓級(jí)封裝結(jié)構(gòu)的制備方法制備。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明提供的晶圓級(jí)封裝結(jié)構(gòu)的制備方法及晶圓級(jí)封裝結(jié)構(gòu)，針對具有密集凸點(diǎn)芯片的晶圓級(jí)封裝，先通過對集成有多個(gè)該種芯片的晶圓進(jìn)行臨時(shí)鍵合，為該晶圓提供足夠的機(jī)械支撐力，防止晶圓在加工過程中發(fā)生碎裂和翹曲等；然后沿晶圓背面的切割道設(shè)定位置對上述晶圓進(jìn)行刻蝕，且至少刻蝕至鍵合界面，使得晶圓上的各個(gè)芯片完全相互分離，且刻蝕工藝具有范圍較寬的工藝窗口，因此可降低對切割道尺寸的要求，刻蝕出很窄的切割道，避免了現(xiàn)有的機(jī)械切割對凸點(diǎn)造成損壞，在對晶圓進(jìn)行解鍵合后，很容易形成完好的單顆芯片，進(jìn)而可實(shí)現(xiàn)更小尺寸的晶圓級(jí)芯片封裝，增加晶圓的有效芯片數(shù)量。

附圖說明

下面將通過參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的示例性實(shí)施例，使本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員更清楚本發(fā)明的上述及其他特征和優(yōu)點(diǎn)，附圖中：

圖1是本發(fā)明實(shí)施例一提供的晶圓級(jí)封裝結(jié)構(gòu)的制備方法的流程示意圖；

圖2a-2d是本發(fā)明實(shí)施例一提供的晶圓級(jí)封裝結(jié)構(gòu)的制備方法各工藝流程對應(yīng)的晶圓級(jí)封裝結(jié)構(gòu)的剖面示意圖；

圖3是本發(fā)明實(shí)施例二提供的晶圓級(jí)封裝結(jié)構(gòu)的制備方法的流程示意圖；

圖4a-4i是本發(fā)明實(shí)施例二提供的晶圓級(jí)封裝結(jié)構(gòu)的制備方法各工藝流程對應(yīng)的晶圓級(jí)封裝結(jié)構(gòu)的剖面示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖并通過具體實(shí)施方式來進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案?？梢岳斫獾氖?，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用于解釋本發(fā)明，而非對本發(fā)明的限定。另外還需要說明的是，為了便于描述，附圖中僅示出了與本發(fā)明相關(guān)的部分而非全部結(jié)構(gòu)。

實(shí)施例一

圖1是本發(fā)明實(shí)施例一提供的晶圓級(jí)封裝結(jié)構(gòu)的制備方法的流程示意圖。該方法適用于制備具有密集凸點(diǎn)芯片的晶圓級(jí)封裝結(jié)構(gòu)的情況。如圖1所示，該方法包括：

步驟110、提供集成有多顆芯片的第一晶圓。

其中，該第一晶圓包括形成有多個(gè)凸點(diǎn)的正面以及相對于正面的背面，凸點(diǎn)與對應(yīng)的芯片電連接，凸點(diǎn)可以為導(dǎo)電金屬，可選的，凸點(diǎn)的材料可包括Sn、Ag、Cu、Pb、Au、Ni、Zn、Mo、Ta、Bi、In及其合金中的至少一種。

如圖2a所示，第一晶圓10集成有多個(gè)芯片(圖中未示出)，第一晶圓10正面設(shè)置有多個(gè)凸點(diǎn)20，凸點(diǎn)20與對應(yīng)的芯片電連接，單顆芯片可對應(yīng)多個(gè)凸點(diǎn)20，例如，單顆芯片具有多個(gè)電極(引腳)，每個(gè)凸點(diǎn)20與對應(yīng)芯片的對應(yīng)電極電連接。示例性的，可以通過電鍍、印刷、植球、放球等工藝，然后進(jìn)行回流工藝，制備得到凸點(diǎn)20。

步驟120、對第一晶圓進(jìn)行臨時(shí)鍵合。

本實(shí)施例中，對第一晶圓進(jìn)行臨時(shí)鍵合可包括：

采用激光鍵合方式、機(jī)械鍵合方式或紫外鍵合方式，將第一晶圓承載至第二晶圓。其中，第二晶圓作為承載晶圓，用于為第一晶圓提供機(jī)械支撐力。

示例性的，如圖2b所示，在第一晶圓10正面或第二晶圓30與第一晶圓10相對的一面旋轉(zhuǎn)涂覆一層鍵合粘合劑40，然后將兩塊晶圓轉(zhuǎn)移至鍵合腔，并置于鍵合腔中央，提高溫度后在真空中進(jìn)行鍵合。

步驟130、沿第一晶圓背面的切割道設(shè)定位置對第一晶圓進(jìn)行刻蝕，且至少刻蝕至鍵合界面。

其中，切割道設(shè)定位置位于第一晶圓上任意相鄰的兩個(gè)芯片之間，可以通過設(shè)置切割線確定切割道設(shè)定位置。

參考圖2c，基于步驟120，沿第一晶圓10背面的切割道設(shè)定位置(圖中未示出)對第一晶圓10進(jìn)行刻蝕，直至露出鍵合粘合劑40，由此，可將各個(gè)芯片分割出來。具體的，在第一晶圓10背面涂覆一層光刻膠，經(jīng)曝光顯影，去除切割道設(shè)定位置處的光刻膠，利用干法刻蝕或濕法刻蝕在切割道設(shè)定位置刻蝕出第一垂直直角溝槽。由于刻蝕工藝具有范圍較寬的工藝窗口，因此可刻蝕出很窄的切割道，避免了現(xiàn)有的機(jī)械切割對凸點(diǎn)造成損壞。

步驟140、對第一晶圓進(jìn)行解鍵合，形成單顆芯片。

相應(yīng)的，本實(shí)施例可采用激光解鍵合、機(jī)械解鍵合或紫外解鍵合，將第二晶圓從第一晶圓上剝離掉，以進(jìn)行芯片與晶圓、芯片到芯片或芯片到電路板的鍵合；或者進(jìn)行全晶圓永久鍵合至另一塊器件晶圓。示例性的，如圖2d所示，示出了解鍵合之后的兩顆芯片1。

本發(fā)明實(shí)施例一提供的晶圓級(jí)封裝結(jié)構(gòu)的制備方法，針對具有密集凸點(diǎn)芯片的晶圓級(jí)封裝，先通過對集成有多個(gè)該種芯片的晶圓進(jìn)行臨時(shí)鍵合，為該晶圓提供足夠的機(jī)械支撐力，防止晶圓在加工過程中發(fā)生碎裂和翹曲等；然后沿晶圓背面的切割道設(shè)定位置對上述晶圓進(jìn)行刻蝕，且至少刻蝕至鍵合界面，使得晶圓上的各個(gè)芯片完全相互分離，且刻蝕工藝具有范圍較寬的工藝窗口，因此可降低對切割道尺寸的要求，刻蝕出很窄的切割道，避免了現(xiàn)有的機(jī)械切割對凸點(diǎn)造成損壞，在對晶圓進(jìn)行解鍵合后，很容易形成完好的單顆芯片，進(jìn)而可實(shí)現(xiàn)更小尺寸的晶圓級(jí)芯片封裝，增加晶圓的有效芯片數(shù)量。

實(shí)施例二

圖3是本發(fā)明實(shí)施例二提供的晶圓級(jí)封裝結(jié)構(gòu)的制備方法的流程示意圖。本實(shí)施例以上述實(shí)施例為基礎(chǔ)進(jìn)行優(yōu)化，在步驟沿第一晶圓背面的切割道設(shè)定位置對第一晶圓進(jìn)行刻蝕之前，增加了步驟：去除第一晶圓背面的部分材料，以使第一晶圓減薄至目標(biāo)厚度，以實(shí)現(xiàn)更輕、更薄以及體積更小的晶圓級(jí)芯片封裝。

可選的，本實(shí)施例提供的第一晶圓正面與凸點(diǎn)之間設(shè)置有氧化層，凸點(diǎn)正下方的氧化層區(qū)域開有凹槽，露出所述第一晶圓中的焊盤，凸點(diǎn)通過焊盤與對應(yīng)的芯片電連接。進(jìn)而，步驟沿第一晶圓背面的切割道設(shè)定位置對第一晶圓進(jìn)行刻蝕可優(yōu)化為：

沿第一晶圓背面的切割道設(shè)定位置對第一晶圓進(jìn)行第一次刻蝕，形成垂直直角溝槽；

沿垂直直角溝槽對第一晶圓進(jìn)行第二次刻蝕，形成第一倒角并露出氧化層；

沿垂直直角溝槽對氧化層進(jìn)行兩次刻蝕，形成第二倒角，以在單顆芯片正面的四周形成倒角。由此，可降低芯片正面四個(gè)角上應(yīng)力的集中。

可選的，本實(shí)施例在對第一晶圓進(jìn)行解鍵合之前，增加了步驟：在第一晶圓背面貼膜。由此，可避免解鍵合之后各芯片散落，防止芯片損壞。

另外，本實(shí)施例在對第一晶圓進(jìn)行解鍵合之后，還可包括：對第一晶圓進(jìn)行清洗和擴(kuò)膜，以增加單顆芯片之間的距離。由此，可便于拿取芯片以及對芯片進(jìn)行檢測，避免碰傷相鄰的芯片。

相應(yīng)的，如圖3所示，本實(shí)施例提供的晶圓級(jí)封裝結(jié)構(gòu)的制備方法可包括：

步驟210、提供集成有多顆芯片的第一晶圓。

其中，該第一晶圓包括形成有多個(gè)凸點(diǎn)的正面以及相對于正面的背面，凸點(diǎn)與對應(yīng)的芯片電連接，凸點(diǎn)可以為導(dǎo)電金屬，可選的，凸點(diǎn)的材料可包括Sn、Ag、Cu、Pb、Au、Ni、Zn、Mo、Ta、Bi、In及其合金中的至少一種。

如圖4a所示，第一晶圓10集成有多個(gè)芯片(圖中未示出)，第一晶圓10正面設(shè)置有多個(gè)凸點(diǎn)20，第一晶圓10正面與凸點(diǎn)20之間設(shè)置有氧化層60，凸點(diǎn)20正下方的氧化層區(qū)域開有凹槽(圖中未示出)，露出所述第一晶圓中的焊盤(圖中未示出)，凸點(diǎn)20通過焊盤與對應(yīng)的芯片電連接。示例性的，可以通過電鍍、印刷、植球、放球等工藝，然后進(jìn)行回流工藝，制備得到凸點(diǎn)20。其中，單顆芯片可對應(yīng)多個(gè)凸點(diǎn)20，例如，單顆芯片具有多個(gè)電極(引腳)，每個(gè)凸點(diǎn)20與對應(yīng)芯片的對應(yīng)電極電連接。上述焊盤可為單層或多層金屬，其材料可以為Ti，W，Al，Cu，Ni，Pt，Ag以及Au中的任意一種或者多種的合金。

步驟220、對第一晶圓進(jìn)行臨時(shí)鍵合。

本實(shí)施例中，對第一晶圓進(jìn)行臨時(shí)鍵合可包括：

采用激光鍵合方式、機(jī)械鍵合方式或紫外鍵合方式，將第一晶圓承載至第二晶圓。其中，第二晶圓作為承載晶圓，用于為第一晶圓提供機(jī)械支撐力。

示例性的，如圖4b所示，在氧化層60上或第二晶圓30與第一晶圓10相對的一面旋轉(zhuǎn)涂覆一層鍵合粘合劑40，然后將兩塊晶圓轉(zhuǎn)移至鍵合腔，并置于鍵合腔中央，提高溫度后在真空中進(jìn)行鍵合。

步驟230、去除第一晶圓背面的部分材料，以使第一晶圓減薄至目標(biāo)厚度。

示例性的，參考圖4c，可采用研磨工藝去除第一晶圓10背面的部分材料，以使第一晶圓10減薄至目標(biāo)厚度。其中，目標(biāo)厚度可以為50-300μm。

步驟240、沿第一晶圓背面的切割道設(shè)定位置對第一晶圓進(jìn)行第一次刻蝕，形成垂直直角溝槽。

其中，切割道設(shè)定位置位于第一晶圓上任意相鄰的兩個(gè)芯片之間，可以通過設(shè)置切割線確定切割道設(shè)定位置。

參考圖4d，沿第一晶圓10背面的切割道設(shè)定位置(圖中未示出)對第一晶圓10進(jìn)行部分刻蝕，形成第二垂直直角溝槽51。具體的，在第一晶圓10背面涂覆一層光刻膠，經(jīng)曝光顯影，去除切割道設(shè)定位置處的光刻膠，利用干法刻蝕或濕法刻蝕在切割道設(shè)定位置刻蝕出第二垂直直角溝槽。由于刻蝕工藝具有范圍較寬的工藝窗口，因此可刻蝕出很窄的切割道，避免了現(xiàn)有的機(jī)械切割對凸點(diǎn)造成損壞。其中，第二垂直直角溝槽51的開口寬度大于或等于7μm，可選的，本實(shí)施例的第二垂直直角溝槽51的開口寬度可小至7μm。

步驟250、沿垂直直角溝槽對第一晶圓進(jìn)行第二次刻蝕，形成第一倒角并露出氧化層。

如圖4e所示，沿第二垂直直角溝槽51對第一晶圓10進(jìn)行第二次刻蝕，形成第一倒角71并露出氧化層60。示例性的，在對第一晶圓10進(jìn)行第一次刻蝕后，以氧化層60為刻蝕截止面，對第一晶圓10進(jìn)行過刻蝕，形成第一倒角71。

步驟260、沿垂直直角溝槽對氧化層進(jìn)行刻蝕，形成第二倒角。

如圖4f所示，以鍵合界面為刻蝕截止面，沿第二垂直直角溝槽51對氧化層60進(jìn)行過刻蝕，形成第二倒角72。

步驟270、在第一晶圓背面貼膜。

如圖4g所示，在第一晶圓10背面貼膜80，避免解鍵合之后各芯片散落，防止芯片損壞。

步驟280、對第一晶圓進(jìn)行解鍵合，形成單顆芯片。

相應(yīng)的，本實(shí)施例可采用激光解鍵合方式、機(jī)械解鍵合方式或紫外解鍵合方式，將第二晶圓從第一晶圓上剝離掉，以進(jìn)行芯片與晶圓、芯片到芯片或芯片到電路板的鍵合；或者進(jìn)行全晶圓永久鍵合至另一塊器件晶圓。示例性的，如圖4h所示，示出了解鍵合之后的兩顆芯片1，其中，第一倒角71和第二倒角72構(gòu)成了芯片的倒角70，可降低芯片正面四個(gè)角上應(yīng)力的集中。

步驟290、對第一晶圓進(jìn)行清洗和擴(kuò)膜，以增加單顆芯片之間的距離。

如圖4i所示，在對第一晶圓進(jìn)行解鍵合后，對第一晶圓進(jìn)行清洗和擴(kuò)膜，以增加單顆芯片1之間的距離，從而便于拿取芯片以及對芯片進(jìn)行檢測，避免碰傷相鄰的芯片。

本發(fā)明實(shí)施例二提供的晶圓級(jí)封裝結(jié)構(gòu)的制備方法，針對具有密集凸點(diǎn)芯片的晶圓級(jí)封裝，先通過對集成有多個(gè)該種芯片的晶圓進(jìn)行臨時(shí)鍵合，為該晶圓提供足夠的機(jī)械支撐力，防止晶圓在加工過程中發(fā)生碎裂和翹曲等；然后沿晶圓背面的切割道設(shè)定位置對上述晶圓進(jìn)行刻蝕，且至少刻蝕至鍵合界面，使得晶圓上的各個(gè)芯片完全相互分離，且刻蝕工藝具有范圍較寬的工藝窗口，因此可降低對切割道尺寸的要求，刻蝕出很窄的切割道，避免了現(xiàn)有的機(jī)械切割對凸點(diǎn)造成損壞，在對晶圓進(jìn)行解鍵合后，很容易形成完好的單顆芯片，進(jìn)而可實(shí)現(xiàn)更小尺寸的晶圓級(jí)芯片封裝，增加晶圓的有效芯片數(shù)量。另外，去除第一晶圓背面的部分材料，可實(shí)現(xiàn)更輕、更薄以及體積更小的晶圓級(jí)芯片封裝；在單顆芯片正面的四周形成倒角，可降低芯片正面四個(gè)角上應(yīng)力的集中；在第一晶圓背面貼膜，可避免解鍵合之后各芯片散落，防止芯片損壞；對第一晶圓進(jìn)行清洗和擴(kuò)膜，以增加單顆芯片之間的距離，可便于拿取芯片以及對芯片進(jìn)行檢測，避免碰傷相鄰的芯片。

實(shí)施例三

本發(fā)明實(shí)施例三提供了一種晶圓級(jí)封裝結(jié)構(gòu)，該晶圓級(jí)封裝結(jié)構(gòu)可根據(jù)上述實(shí)施例提供的晶圓級(jí)封裝結(jié)構(gòu)的制備方法制備。

本實(shí)施例提供的晶圓級(jí)封裝結(jié)構(gòu)采用上述實(shí)施例所述的晶圓級(jí)封裝結(jié)構(gòu)的制備方法制備得到，具備相應(yīng)的功能與有益效果，此處不再贅述。

注意，上述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例及所運(yùn)用技術(shù)原理。本領(lǐng)域技術(shù)人員會(huì)理解，本發(fā)明不限于這里所述的特定實(shí)施例，對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說能夠進(jìn)行各種明顯的變化、重新調(diào)整和替代而不會(huì)脫離本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，雖然通過以上實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了較為詳細(xì)的說明，但是本發(fā)明不僅僅限于以上實(shí)施例，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的情況下，還可以包括更多其他等效實(shí)施例，而本發(fā)明的范圍由所附的權(quán)利要求范圍決定。