本發(fā)明涉及半導(dǎo)體封裝技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種晶圓封裝方法和結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

晶圓級芯片封裝技術(shù)是對整片晶圓進行封裝測試后再切割得到單個成品芯片，封裝后的芯片尺寸與裸片一致，是當前封裝領(lǐng)域的熱點和未來發(fā)展的趨勢。晶圓級芯片封裝技術(shù)通常把半導(dǎo)體芯片外圍排列的焊墊通過再分布過程分布成面陣列排列的大量金屬焊球，有時被稱為焊接凸點。

在晶圓鍵合過程中，采用硅通孔技術(shù)(throughsiliconvia,tsv)實現(xiàn)芯片和芯片之間、晶圓和晶圓之間的垂直導(dǎo)通，使之在三維方向上堆疊集成。

現(xiàn)有技術(shù)中晶圓整面電鍍完成后需要進行線路圖形化處理，實現(xiàn)硅通孔和凸點的連接，在圖形化處理過程中因刻蝕造成線路表面不平整粗糙度高，線路有側(cè)刻，芯片表面平整度差，這些缺陷影響電信號的傳輸性能。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

因此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的圖形化處理過程中因刻蝕而造成線路表面不平整粗糙度高，線路有側(cè)刻以及芯片表面平整度差的缺陷。

為此，本發(fā)明提供一種晶圓封裝方法，包括以下步驟：

在晶圓內(nèi)形成若干芯片單元，在一個或多個所述芯片單元的背面刻蝕出輪廓與線路形貌對應(yīng)的凹槽，所述凹槽位于所述晶圓的焊盤的上方；

在所述凹槽底部打孔，將所述凹槽與所述焊盤連通；

在晶圓背部的外表面淀積絕緣層，刻蝕沉積在所述焊盤表面的絕緣層；

在所述晶圓背面進行電鍍，電鍍材料填充所述凹槽及其與焊盤連通的孔；

對所述晶圓背面進行拋光，拋光至所述絕緣層,使得所述凹槽間不連通；

在所述晶圓背面淀積保護層，在位于凹槽上部的所述保護層上開窗，在所述開窗處制備凸點，所述凸點與所述凹槽內(nèi)的電鍍材料連接。

優(yōu)選地，所述在所述晶圓的背面刻蝕出輪廓與線路形貌對應(yīng)的凹槽的步驟中，所述凹槽的形狀根據(jù)線路需求設(shè)計，所述線路需求根據(jù)所述凸點和所述焊盤的位置確定。

優(yōu)選地，所述凹槽包括與凸點位置對應(yīng)的第一圓槽和與所述焊盤對應(yīng)的第二圓槽，第一圓槽與第二圓槽連通。

優(yōu)選地，所述對所述晶圓背面進行拋光的步驟中，對所述晶圓背面進行化學(xué)機械拋光，將所述晶圓背面拋光至所述絕緣層。

優(yōu)選地，在所述在所述晶圓的背面刻蝕出輪廓與線路形貌對應(yīng)的凹槽的步驟之前先將所述晶圓鍵合并減薄至目標厚度。

優(yōu)選地，還包括將所述晶圓切割，形成單顆芯片。

優(yōu)選地，所述凹槽底部的孔的尺寸小于所述焊盤的尺寸。

相應(yīng)地，本發(fā)明提供一種晶圓封裝結(jié)構(gòu)，包括晶圓，所述晶圓內(nèi)形成若干芯片單元,其特征在于,在一個或多個所述芯片單元的背面形成與線路形貌對應(yīng)的凹槽，所述凹槽的底部與所述芯片單元內(nèi)部的焊盤連通，在其形成的腔的內(nèi)壁設(shè)置有絕緣材料，腔體內(nèi)部設(shè)置有電鍍材料，在所述凹槽的上部沉積有保護層，所述保護層上開窗，在窗口處設(shè)置凸點，所述凸點與所述凹槽內(nèi)部的電鍍材料連接。

優(yōu)選地，所述凹槽內(nèi)的絕緣材料與所述凹槽的槽口持平。

優(yōu)選地，所述凹槽包括與凸點位置對應(yīng)的第一圓槽和與所述焊盤對應(yīng)的第二圓槽，第一圓槽與第二圓槽連通。

本發(fā)明技術(shù)方案，具有如下優(yōu)點：

1.本發(fā)明提供的一種晶圓封裝方法和結(jié)構(gòu)，晶圓內(nèi)形成若干芯片單元，在一個或多個所述芯片單元背面刻蝕出輪廓與線路形貌對應(yīng)的凹槽，凹槽位于晶圓的焊盤的上方；在凹槽底部打孔，將凹槽與焊盤連通；在晶圓背部的外表面淀積絕緣層，刻蝕沉積在焊盤表面的絕緣層；在晶圓背面進行電鍍，電鍍材料填充凹槽及其與焊盤連通的孔；對晶圓背面進行拋光，拋光至絕緣層,使得凹槽間不連通；在晶圓背面淀積保護層，在位于凹槽上部的保護層上開窗，在開窗處制備凸點，凸點與凹槽內(nèi)的電鍍材料連接。該晶圓封裝方法，先在晶圓上刻蝕與線路形貌對應(yīng)的凹槽，凹槽底部連通焊盤，凹槽內(nèi)壁沉積絕緣層后，采用電鍍的方式填充凹槽，再對凹槽進行拋光，電鍍、拋光時可以對整個晶圓進行操作，拋光完成后沉積保護層，在保護層上開窗設(shè)置凸點，實現(xiàn)了焊盤與凸點的線路連接，這樣使得線路表面平整、粗糙度小，線路無側(cè)刻現(xiàn)象且芯片表面平整度高，線路制作在芯片背面刻蝕的凹槽上，減小封裝尺寸。通過該方式制備的芯片,線路表面平整、粗糙度小、無側(cè)刻現(xiàn)象，芯片表面平整度高。

2.本發(fā)明提供的一種晶圓封裝方法和結(jié)構(gòu)，在晶圓的背面刻蝕出輪廓與線路形貌對應(yīng)的凹槽，凹槽包括與凸點位置對應(yīng)的第一圓槽和與所述焊盤對應(yīng)的第二圓槽，第一圓槽與第二圓槽連通，凹槽位于晶圓的焊盤的上方；在凹槽底部打孔，將凹槽與焊盤連通；在晶圓背部的外表面淀積絕緣層，刻蝕沉積在焊盤表面的絕緣層；在晶圓背面進行電鍍，電鍍材料填充凹槽及其與焊盤連通的孔；對晶圓背面進行拋光，拋光至絕緣層,使得凹槽間不連通；在晶圓背面淀積保護層，在位于凹槽上部的保護層上開窗，在開窗處制備凸點，凸點與凹槽內(nèi)的電鍍材料連接。該晶圓封裝方法，第一圓槽與凸點位置對應(yīng)，第二圓槽與焊盤位置對應(yīng)，第一圓槽和第二圓槽連通，在對晶圓進行電鍍時，電鍍材料完全填滿凹槽內(nèi)部形成線路連接，提高焊盤與凸點連接的可靠性。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明具體實施方式或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對具體實施方式或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實施方式，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實施例1中晶圓封裝方法的流程圖；

圖2a-2j為本發(fā)明實施例1中晶圓封裝方法的具體步驟的流程圖；

圖3a-3c為本發(fā)明實施例2中晶圓結(jié)構(gòu)的示意圖。

具體實施方式

下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，術(shù)語“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”、“第三”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，還可以是兩個元件內(nèi)部的連通，可以是無線連接，也可以是有線連接。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。

此外，下面所描述的本發(fā)明不同實施方式中所涉及的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互結(jié)合。

實施例1

本實施例提供一種晶圓封裝方法，用于對晶圓進行封裝，封裝完成后可以制備成單片芯片，如圖1所示，本實施例中的晶圓封裝方法包括如下步驟：

s1：首先制備得到一晶圓100，此處的晶圓100內(nèi)已經(jīng)形成了若干個芯片單元110，如圖2a所示；先將制備好的晶圓100與載體晶圓200進行鍵合，鍵合后減薄至所需的目標厚度，芯片單元110上設(shè)置有焊盤120，如圖2b所示，再針對每個需要線路連接的芯片單元110，在芯片單元110的背面刻蝕出輪廓與線路形貌對應(yīng)的凹槽130，凹槽130位于芯片單元110的焊盤120的上方，如圖2c所示。剛制作好的晶圓的厚度通常為幾百微米，為了便于搬運和加工這種超薄晶圓，需要將晶圓與載體圓片實現(xiàn)鍵合，之后才能進行減薄等后續(xù)工序，鍵合方式可以是cis鍵合、mems鍵合，也可以是晶圓的臨時鍵合。晶圓減薄是對晶圓背面多余的基體材料去除一定的厚度，這樣可以改善芯片散熱效果，有利于后續(xù)的劃片工作，也有利于后期封裝工藝，減小封裝尺寸。凹槽130的形狀根據(jù)線路需求設(shè)計，線路需求根據(jù)凸點180和焊盤120的位置確定。凹槽130的個數(shù)和形狀可以如圖2c所示，為4個，包括與凸點180位置對應(yīng)的第一圓槽131和與焊盤120位置對應(yīng)的第二圓槽132，第一圓槽131與第二圓槽132連通。當然，在其他的實施方式中凹槽130也可以設(shè)置為其他形狀，根據(jù)需要合理設(shè)置能夠?qū)崿F(xiàn)焊盤120與凸點180的連接即可，凹槽130的個數(shù)根據(jù)所需合理設(shè)置即可。焊盤是芯片單元的輸入/輸出端口，也稱作焊墊或者pad。

s2：在凹槽130底部進行打孔，形成連接孔140，連接孔140將凹槽130與焊盤120連通，凹槽130底部的孔的尺寸小于所述焊盤120的尺寸，如圖2d所示，孔的尺寸越大工藝操作越簡單，孔的尺寸小于焊盤的尺寸，在后續(xù)填充電鍍材料后可以有效保證只有焊盤與電鍍材料連接，提高電鍍材料與焊盤連接的可靠性。打孔方式可以采用硅通孔工藝。

s3：在晶圓100背部的外表面淀積絕緣層150，刻蝕沉積在焊盤120表面的絕緣層150，如圖2e所示，淀積絕緣層可以采用化學(xué)氣相淀積、等離子體增強化學(xué)氣相淀積法等，絕緣層材料可以是sio2、si4o3、sioc、sicn；該步驟中通過沉積絕緣層150，使得凹槽130內(nèi)壁以及連接孔140的內(nèi)壁都沉積上絕緣層150，由于凹槽130底部的連接孔140連通到焊盤120，所以焊盤120上也被沉積了絕緣層150。之后通過刻蝕的方式，將焊盤表面的絕緣層刻蝕掉。之后還可以淀積阻擋層和種子層，淀積方法可以采用金屬濺射、化學(xué)氣相淀積、物理氣相淀積、有機金屬化學(xué)氣相淀積等。

s4：在晶圓100背面進行電鍍，電鍍材料160填充凹槽130，如圖2f所示，電鍍材料可以是銅。采用在晶圓背面電鍍的方式，一次操作即可以完成對所有芯片的凹槽的填充，由于精度要求不高，因此加工方式更加簡單、容易操作。但是電鍍會在芯片的外表面鍍上一層電鍍材料，不僅凹槽內(nèi)有電鍍材料，絕緣層上也有電鍍材料。

s5：對晶圓100背面進行拋光，拋光至絕緣層150,使得凹槽130之間不連通，如圖2g所示。通過整體拋光的方式，將晶圓背面拋光至絕緣層,這樣只有每個凹槽內(nèi)填充了電鍍材料。通過這種方式，不需要高精度的控制去填充各個芯片內(nèi)的凹槽，通過整體電鍍和整體拋光的方式，則完成了在凹槽內(nèi)填充電鍍材料。電鍍材料填充凹槽后完成線路的連接，無需拋光后制作線路的工序步驟，簡化了工藝流程。拋光方式可以是化學(xué)拋光、機械拋光、化學(xué)機械拋光等，其中采用化學(xué)機械拋光方法將晶圓背面拋光至絕緣層，拋光后的晶圓表面平整度高。

s6：在晶圓100背面淀積保護層170，在位于凹槽130上部的保護層170上開窗，在所述開窗處制備凸點180，凸點180與凹槽130內(nèi)的電鍍材料160連接，如圖2h所示。晶圓進行切割，形成單顆芯片。晶圓切割前臨時鍵合的晶圓要與載體晶圓200分離后再切割，如圖2h所示；永久鍵合的直接切割成單顆芯片，如圖2i所示。類似結(jié)構(gòu)也可以是在晶圓切割之前先將晶圓100與載體200晶圓分離，然后在芯片110正面進行重布線設(shè)計，形成重布線層190，重布線層190上面覆蓋介質(zhì)層300，在介質(zhì)層300上開窗，在開窗處制備微凸點400，如圖2j所示，便于與其他晶圓實現(xiàn)垂直方向上的堆疊，滿足各種不同半導(dǎo)體材料和工藝的需求，三維堆疊集成使得封裝尺寸小，傳輸延遲減小、集成度高。當然，在其他的實施方式中，也可以在芯片正面的焊盤上直接進行微凸點設(shè)置。

上述晶圓封裝方法，在晶圓100的背面刻蝕出輪廓與線路形貌對應(yīng)的凹槽110，凹槽110位于晶圓100的焊盤120的上方；在凹槽130底部打孔，形成連接孔140，連接孔140將凹槽130與焊盤120連通；在晶圓100背部的外表面淀積絕緣層150，刻蝕沉積在焊盤120表面的絕緣層150；在晶圓100背面進行電鍍，電鍍材料160填充凹槽130；對晶圓100背面進行拋光，拋光至絕緣層150,使得凹槽130間不連通；在晶圓100背面淀積保護層170，在位于凹槽130上部的保護層170上開窗，在開窗處制備凸點180，凸點180與凹槽130內(nèi)的電鍍材料160連接。該晶圓封裝方法，先在晶圓上刻蝕與線路形貌對應(yīng)的凹槽，凹槽底部連通焊盤，凹槽內(nèi)壁沉積絕緣層后，采用電鍍的方式填充凹槽，再對凹槽進行電鍍、拋光，電鍍、拋光時可以對整個晶圓進行操作，拋光完成后沉積保護層，在保護層上開窗設(shè)置凸點，實現(xiàn)了焊盤與凸點的線路連接，這樣使得線路表面平整、粗糙度小，線路無側(cè)刻現(xiàn)象且芯片表面平整度高。

實施例2

本施例提供一種晶圓封裝結(jié)構(gòu)，如圖3a所示，包括晶圓100，晶圓內(nèi)形成若干芯片單元110,在一個或多個所述芯片單元110的背面形成與線路形貌對應(yīng)的凹槽130，凹槽130包括與凸點180位置對應(yīng)的第一圓槽131和與焊盤120對應(yīng)的第二圓槽132，第一圓槽131與第二圓槽132連通，如圖3b所示,凹槽130的底部與芯片單元110內(nèi)部的焊盤120連通的連接孔140，在凹槽130和連接孔140形成的腔的內(nèi)壁設(shè)置有絕緣材料150，凹槽130內(nèi)的絕緣材料150與凹槽130的槽口持平,腔體內(nèi)部設(shè)置有電鍍材料160，在凹槽130的上部沉積有保護層170，保護層170上開窗，在窗口處設(shè)置凸點180，凸點180與凹槽130內(nèi)部的電鍍材料160連接。上述晶圓封裝結(jié)構(gòu)，線路表面平整度高、無側(cè)刻，芯片表面平整度高。

作為另外一種晶圓封裝結(jié)構(gòu)，如圖3c所示，在上述實施例的基礎(chǔ)上，在芯片正面設(shè)置有重布線層190，重布線層190上覆蓋介質(zhì)層300，在介質(zhì)層300上開窗，在窗口處設(shè)置微凸點400，便于與其它晶圓實現(xiàn)垂直方向上的堆疊，滿足各種不同半導(dǎo)體材料和工藝的需求，三維堆疊集成使得封裝尺寸小，傳輸延遲減小、集成度高。當然，在其他的實施方式中，類似的結(jié)構(gòu)還可以是3d-tsv，2.5d轉(zhuǎn)接板，mems，cis類型等。

顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明所作的舉例，而并非對實施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本發(fā)明創(chuàng)造的保護范圍之中。