系統(tǒng)級晶圓封裝結構及封裝方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種系統(tǒng)級晶圓封裝結構，包括形成有電路的襯底晶圓；設置在襯底晶圓上的轉接板；設置在轉接板上高度一致的多個功能芯片；以及用于將多個功能芯片封裝起來的封裝體，在所述功能芯片下表面和轉接板上表面上還分別形成有用于將功能芯片卡合固定在轉接板上的定位凸點和定位凹槽或者定位凹槽和定位凸點。本發(fā)明采用轉接板和功能芯片上的定位凸點和定位凹槽的卡合代替?zhèn)鹘y(tǒng)貼片方式能夠顯著提高貼片對位精度，同時避免在鍵合過程中出現(xiàn)功能芯片的偏移，顯著提高生產良率；另外，在貼片和鍵合過程中可以一次性地將所有功能芯片卡合并共晶鍵合至轉接板上，避免傳統(tǒng)方式的多次貼片和鍵合，大量減少工藝步驟，顯著提高生產效率。
【專利說明】
系統(tǒng)級晶圓封裝結構及封裝方法
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及晶圓封裝技術，具體涉及一種系統(tǒng)級晶圓封裝結構及封裝方法。
【背景技術】
[0002]將多個具有不同功能的芯片集成在一個單元中能夠形成一個系統(tǒng)級芯片，實現(xiàn)電氣功能。在現(xiàn)有技術中，系統(tǒng)級芯片的封裝過程通常采用晶圓級封裝，具體是:在襯底晶圓上鍵合一個轉接板，再將多個功能芯片分次貼片(通過助焊劑等粘接在轉接板上)、鍵合，最后整體封裝起來，封裝后再進行切片形成一個獨立的系統(tǒng)級芯片。現(xiàn)有技術中存在的問題是每種功能芯片均要在轉接板上進行一次貼片、鍵合，最后做整體封裝，工藝流程長、速度慢，效率低下。
【發(fā)明內容】
[0003]為了解決上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種系統(tǒng)級晶圓封裝結構，能夠顯著提高生產良率和生產效率。
[0004]本發(fā)明采用的技術方案為:一種系統(tǒng)級晶圓封裝結構，包括形成有電路的襯底晶圓；設置在襯底晶圓上的轉接板;設置在轉接板上高度一致的多個功能芯片；以及用于將多個功能芯片封裝起來的封裝體，在所述功能芯片下表面和轉接板上表面還分別形成有用于將功能芯片卡合固定在轉接板上的定位凸點和定位凹槽或者定位凹槽和定位凸點。
[0005]優(yōu)選地，所述多個功能芯片是通過焊料凸點共晶鍵合設置在轉接板上的，所述焊料凸點形成于轉接板上表面和/或功能芯片下表面的鍵合位置上，共晶鍵合后形成功能芯片和轉接板之間的信號傳輸通道。
[0006]優(yōu)選地，所述襯底晶圓是單層晶圓或者是多層晶圓鍵合在一起的多層堆疊晶圓。
[0007]優(yōu)選地，所述定位凸點和定位凹槽的形狀是方形或圓形柱狀。
[0008]優(yōu)選地，所述每個功能芯片對應于的定位凸點和定位凹槽的個數是2?4個。
[0009]優(yōu)選地，所述定位凸點和定位凹槽的材料是氮化硅、SU8或BCB厚膠。
[0010]優(yōu)選地，所述封裝體是塑料、金屬或陶瓷封蓋。
[0011]于此同時，本發(fā)明的另一目的是提供一種系統(tǒng)級晶圓封裝方法，能夠顯著生產良率和生產效率。
[0012]本發(fā)明采用的技術方案是:包括步驟S1:準備形成有電路的襯底晶圓和上表面形成有定位凸點或定位凹槽的轉接板，將轉接板設置在襯底晶圓上;步驟S2:準備多個下表面形成有定位凹槽或定位凸點且高度一致的功能芯片，采用高精度貼片機一次性將多個功能芯片通過定位凹槽和定位凸點的對準卡合固定在轉接板上;步驟S3:在真空鍵合機中將卡合在轉接板上的多個功能芯片一次性鍵合在轉接板上;步驟S4:將轉接板上的多個功能芯片封裝起來;步驟S5:將封裝后的晶圓片進行切片形成獨立的系統(tǒng)級芯片。
[0013]優(yōu)選地，步驟S3是多個功能芯片通過轉接板上表面和/或功能芯片下表面上形成的焊料凸點共晶鍵合在所述轉接板上，焊料凸點在共晶鍵合后形成功能芯片和轉接板之間的信號傳輸通道。
[0014]優(yōu)選地，所述定位凸點和定位凹槽的形狀是方形或圓形柱狀，所述封裝是塑料封裝或金屬封裝。
[0015]本發(fā)明的有益效果在于:
1)采用轉接板和功能芯片上的定位凸點和定位凹槽的卡合代替?zhèn)鹘y(tǒng)貼片方式能夠顯著提高貼片對位精度，同時避免在鍵合過程中出現(xiàn)功能芯片的偏移，顯著提高生產良率；
2)由于定位凸點和定位凹槽結構，使得在貼片和鍵合過程中可以一次性地將所有功能芯片卡合并共晶鍵合至轉接板上，避免傳統(tǒng)方式的多次貼片和鍵合，大量減少工藝步驟，顯著提高生產效率。
【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明系統(tǒng)級晶圓封裝結構示意圖；
圖2是圖1中沿A-A方向剖視示意圖1;
圖3是圖1中沿A-A方向剖視示意圖2 ；
圖4是本發(fā)明系統(tǒng)級晶圓封裝方法流程圖；
圖5是本發(fā)明系統(tǒng)級晶圓封裝方法流程示意圖1;
圖6是本發(fā)明系統(tǒng)級晶圓封裝方法流程示意圖2。
【具體實施方式】
[0017]以下結合附圖對本發(fā)明作進一步描述。
[0018]參見圖1，一種系統(tǒng)級晶圓封裝結構，包括形成有電路的襯底晶圓10，所述襯底晶圓可以是單層晶圓或者是多層晶圓鍵合在一起的多層堆疊晶圓；設置在襯底晶圓10上的轉接板20;設置在轉接板20上高度一致的多個功能芯片30;還包括用于將多個功能芯片封裝起來的封裝體70，所述封裝體70可以是塑料、金屬或陶瓷封蓋。
[0019]本發(fā)明的關鍵在于:所述功能芯片30下表面和轉接板20上表面還分別形成有定位凸點40和定位凹槽50或者定位凹槽50和定位凸點40，用于在貼片過程中將功能芯片30卡合固定在轉接板20上。即，如果轉接板表面帶有定位凹槽，功能芯片表面就需要帶有定位凸點，反之，如果轉接板表面帶有定位凸點，功能芯片表面就帶有定位凹槽。具體地，所述定位凸點40和定位凹槽50的尺寸相當，作為對位標記，凸點能夠準確嵌入到凹槽中，不會發(fā)生位移，其形狀可以是方形，如圖2所示；或者是圓形柱狀，如圖3所示，當然還可以是其他形狀，例如多邊形柱狀等等，本發(fā)明不做限定。
[0020]進一步地，所述多個功能芯片30是通過焊料凸點60進行共晶鍵合設置在轉接板20上的，具體地，所述焊料凸點60可以選用市場上常用的共晶鍵合焊料，例如金、錫或銀等其他焊接材料，分別形成于轉接板20上表面和功能芯片30下表面的鍵合位置上，或者僅形成于轉接板20上表面或者功能芯片30下表面的鍵合位置上，所述焊料凸點60在共晶鍵合后形成功能芯片30和轉接板20之間的信號傳輸通道。
[0021]在本發(fā)明的附圖中，每個功能芯片30對應的定位凸點40和定位凹槽50的個數是2個，如圖2和3所示，當然還可以增加其個數來進一步增加定位精度，但更多的定位凸點和凹槽會增加制造工藝復雜性，應當酌情考慮。另外，所述定位凸點和定位凹槽可以是將氮化硅材料利用沉積工藝沉積在轉接板或功能芯片上，也可以是用SU8或BCB等厚膠制作的三維結構，還可以是采用芯片表面基材蝕刻的方式獲得。
[0022]作為優(yōu)選的方案，本發(fā)明中定位凸點和定位凹槽的高度保持一致，以便實現(xiàn)準確的卡合定位，而所述焊料凸點60的高度和應當大于定位凸點和定位凹槽的高度，小于定位凸點和定位凹槽的高度的兩倍，以便于共晶鍵合以及在功能芯片置于轉接板上時能將定位凸點和定位凹槽卡合上。
[0023]參見圖4至圖6，基于上述系統(tǒng)級晶圓封裝結構，本發(fā)明還提供一種系統(tǒng)級晶圓的封裝方法，包括
步驟S1:準備形成有電路的襯底晶圓10和上表面形成有定位凹槽50，或定位凸點40的轉接板20，將轉接板20設置在襯底晶圓1上，例如，可以是通過鍵合設在襯底晶圓上；
步驟S2:準備多個下表面形成有定位凸點40或定位凹槽50且高度一致的功能芯片30，采用高精度貼片機一次性將多個功能芯片30通過定位凹槽50和定位凸點40的對準卡合固定在轉接板20上，作為優(yōu)選的方案，本發(fā)明中定位凸點和定位凹槽的高度保持一致，以便實現(xiàn)準確的卡合定位；
步驟S3:在真空鍵合機中將卡合在轉接板20上的多個功能芯片30通過轉接板上表面和/或功能芯片下表面鍵合位置上形成的焊料凸點一次性共晶鍵合在轉接板20上，具體地，所述焊料凸點60可以選用市場上常用的共晶鍵合焊料，例如金、錫或銀等其他焊接材料，分別形成于轉接板20上表面和功能芯片30下表面的鍵合位置上，或者僅形成于轉接板20上表面或者功能芯片30下表面的鍵合位置上，所述焊料凸點60在共晶鍵合后形成功能芯片30和轉接板20之間的信號傳輸通道;所述焊料凸點60的高度和應當大于定位凸點和定位凹槽的高度，小于定位凸點和定位凹槽的高度的兩倍，以便共晶鍵合以及在功能芯片置于轉接板上時能將定位凸點和定位凹槽卡合上；
步驟S4:將轉接板20上的多個功能芯片30封裝起來，所述封裝可以是塑料、金屬或陶瓷封裝；
步驟S5:將封裝后的晶圓片進行切片形成獨立的系統(tǒng)級芯片。
[0024]優(yōu)選地，所述定位凸點40和定位凹槽50的形狀是方形，如圖2所示；或者是圓形柱狀，如圖3所示，當然還可以是其他形狀，例如多邊形柱狀等等，本發(fā)明不做限定。
[0025]本發(fā)明采用轉接板和功能芯片上的定位凸點和定位凹槽的卡合代替?zhèn)鹘y(tǒng)貼片方式能夠顯著提高貼片對位精度，同時避免在鍵合過程中出現(xiàn)功能芯片的偏移，顯著提高生產良率;另外，由于定位凸點和定位凹槽結構，使得在貼片和鍵合過程中可以一次性地將所有功能芯片卡合并共晶鍵合至轉接板上，避免傳統(tǒng)方式的多次貼片和鍵合，大量減少工藝步驟，顯著提高生產效率。
[0026]需要說明的是，本發(fā)明所有附圖是上述系統(tǒng)級晶圓封裝結構的簡略示意圖，只為清楚描述本方案體現(xiàn)了與發(fā)明點相關的結構，對于其他的與發(fā)明點無關的結構是現(xiàn)有結構，在附圖中并未體現(xiàn)或只體現(xiàn)部分。
[0027]總之，以上僅為本發(fā)明較佳的實施例，并非用于限定本發(fā)明的保護范圍，在本發(fā)明的精神范圍之內，對本發(fā)明所做的等同變換或修改均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種系統(tǒng)級晶圓封裝結構，包括形成有電路的襯底晶圓；設置在襯底晶圓上的轉接板;設置在轉接板上高度一致的多個功能芯片；以及用于將多個功能芯片封裝起來的封裝體，其特征在于:在所述功能芯片下表面和轉接板上表面還分別形成有用于將功能芯片卡合固定在轉接板上的定位凸點和定位凹槽或者定位凹槽和定位凸點。2.根據權利要求1所述的一種系統(tǒng)級晶圓封裝結構，其特征在于:所述多個功能芯片是通過焊料凸點共晶鍵合形成于轉接板上的，所述焊料凸點形成于轉接板上表面和/或功能芯片下表面的鍵合位置上，共晶鍵合后形成功能芯片和轉接板之間的信號傳輸通道。3.根據權利要求1或2所述的一種系統(tǒng)級晶圓封裝結構，其特征在于:所述襯底晶圓是單層晶圓或者是多層晶圓鍵合在一起的多層堆疊晶圓。4.根據權利要求1或2所述的一種系統(tǒng)級晶圓封裝結構，其特征在于:所述定位凸點和定位凹槽的形狀是方形或圓形柱狀。5.根據權利要求1或2所述的一種系統(tǒng)級晶圓封裝結構，其特征在于:所每個功能芯片對應于的定位凸點和定位凹槽的個數是2?4個。6.根據權利要求1或2所述的系統(tǒng)級晶圓封裝結構，其特征在于:所述定位凸點和定位凹槽的材料是氮化硅、SU8或BCB厚膠。7.根據權利要求1或2所述的系統(tǒng)級晶圓封裝結構，其特征在于:所述封裝體是塑料、金屬或陶瓷封蓋。8.一種系統(tǒng)級晶圓封裝方法，其特征在于:包括 步驟S1:準備形成有電路的襯底晶圓和上表面形成有定位凸點或定位凹槽的轉接板，將轉接板設置在襯底晶圓上； 步驟S2:準備多個下表面形成有定位凹槽或定位凸點且高度一致的功能芯片，采用高精度貼片機一次性將多個功能芯片通過定位凹槽和定位凸點的對準卡合固定在轉接板上； 步驟S3:在真空鍵合機中將卡合在轉接板上的多個功能芯片一次性鍵合在轉接板上； 步驟S4:將轉接板上的多個功能芯片封裝起來； 步驟S5:將封裝后的晶圓片進行切片形成獨立的系統(tǒng)級芯片。9.根據權利要求8所述的一種系統(tǒng)級晶圓封裝方法，其特征在于:步驟S3是多個功能芯片通過轉接板上表面和/或功能芯片下表面上形成的焊料凸點共晶鍵合在所述轉接板上，焊料凸點在共晶鍵合后形成功能芯片和轉接板之間的信號傳輸通道。10.根據權利要求8或9所述的一種系統(tǒng)級晶圓封裝方法，其特征在于:所述定位凸點和定位凹槽的形狀是方形或圓形柱狀，所述封裝是塑料、金屬或陶瓷封裝。
【文檔編號】H01L25/065GK105826309SQ201610372300
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年5月31日
【發(fā)明人】趙照
【申請人】合肥芯福傳感器技術有限公司