[發明專利]利用熱壓焊球在晶圓級塑封工藝中實現超薄芯片的方法

有效

• 申請號: 201210026966.3
• 申請日: 2012-01-17
• 公開（公告）號: CN103208430A
• 公開（公告）日: 2013-07-17
• 發明（設計）人: 魯軍;牛志強;何約瑟;黃平;龔玉平;薛彥迅;張曉天;魯明聯
• 申請（專利權）人: 萬國半導體股份有限公司
• 主分類號: H01L21/48
• 分類號: H01L21/48;H01L21/56;H01L21/78
• 代理公司: 上海申新律師事務所 31272
• 代理人: 竺路玲

技術領域

本發明一般涉及一種超薄芯片的制備方法，更確切的說，本發明旨在提供一種利用熱壓焊球技術以在晶圓級塑封工藝中實現超薄芯片的方法。

背景技術

晶圓級封裝(Wafer?Level?Packaging，WLP)是IC封裝方式的一種，是整片晶圓生產完成后，直接在晶圓上進行封裝測試，之后才切割制成單顆IC，而封裝之后的芯片尺寸幾乎等同于原晶粒的大小，因此也稱為芯片尺寸晶圓級封裝。WLP具有較小封裝尺寸與較佳的電性能等優勢，所以較為容易實施組裝制程和降低整體生產成本。此外，WLP集成了晶圓制造、芯片封裝和測試，這簡化了晶圓代工到產品出貨的制造過程。

專利號為US6107164的美國專利公開了一種晶圓級封裝的半導體器件及半導體器件的制造方法，其制作流程參見本申請附圖1A-1D，這種方法是制作晶圓級封裝體的一個典型例子。晶圓10所包含的晶片原本設置有焊墊2，其中，凸點電極4通過銅互連線3與焊墊2連接，如圖1A所示。帶有凸點電極4的晶圓10的表面首先要覆蓋一層樹脂23，如圖1B所示，必須說明的是，在該發明中初始狀態的樹脂23是完全將凸點電極4包封起來的；再參見圖1C所示，之后對樹脂23進行研磨拋光直至將凸點電極4從樹脂23中暴露出來。此過程中，凸點電極4的頂端同時被研磨掉一部分，所以樹脂23的厚度和凸點電極4的高度均有較大幅度的消減。如1D所示，然后再對晶圓10進行背部研磨以及在暴露的凸點電極4上植球。

其缺陷是，樹脂23和凸點電極4進行研磨的工藝過程中，凸點電極4的研磨容易造成各種工藝缺陷，磨輪24對金屬材質(例如錫)的凸點電極4進行研磨時，凸點電極4的碎屑很容易粘連到磨輪24上，容易造成磨輪24粘附污染物并導致研磨無法繼續。一個嚴重的后果是，針對所有的凸點電極4所露出樹脂23的表面面積而言，單個凸點電極4的表面面積與其他凸點電極4的表面面積的一致性的控制變得非常困難。此外，還帶來諸多其他難以克服的問題，例如浪費昂貴的塑封材料和工藝時間，額外增加了加工成本等。

發明內容

正是鑒于上述問題，本發明提出了一種利用熱壓焊球在晶圓級塑封工藝中實現超薄芯片的方法，主要包括以下步驟：

于一晶圓所包含的芯片上進行植球，將多個焊球相對應的植于設置在芯片正面的多個金屬襯墊上；

對晶圓進行加熱，將所述焊球軟化；

利用一水平無傾斜的熱壓板同時于所有焊球的頂端進行施壓，用于在任意一個焊球的頂端形成一個平面化的頂面，以保障所有焊球的頂面均位于同一水平面；

進行晶圓級的塑封工藝，形成覆蓋在所述晶圓的正面并圍繞在所述焊球的側壁周圍的一層塑封層，并且，任意一個焊球的的頂面均暴露于所述塑封層之外；

于所述晶圓的背面進行研磨，以減薄晶圓的厚度；

對所述晶圓和塑封層進行切割，其中，晶圓被切割后形成多顆從晶圓上分離的芯片，塑封層被切割后形成覆蓋在所述芯片正面的塑封體，并且任意一個植于芯片正面的金屬襯墊上的焊球的頂面均暴露于該塑封體之外。

上述的方法，在對晶圓進行加熱過程中，所加熱的溫度低于焊球的熔點。

上述的方法，在對晶圓進行加熱過程中，所加熱的溫度低于焊球的熔點10℃至50℃。

上述的方法，在對晶圓進行加熱過程中，所加熱的溫度為150℃至250℃。

上述的方法，在對所述焊球頂端進行施壓之前，還包括對所述熱壓板進行加熱的步驟。

上述的方法，所述熱壓板為不銹鋼板或銅板或陶瓷板或大理石板或金屬鍍特氟龍板。

上述的方法，所述熱壓板在對焊球頂端進行施壓的過程中，熱壓板由上至下的移動速度為0.01mm/min至2mm/min。

上述的方法，所述熱壓板在對焊球頂端進行施壓的過程中，熱壓板由上至下的移動速度為0.2mm/min。

上述的方法，完成晶圓級的塑封工藝之后，任意一個焊球的頂面均與塑封層的頂面位于同一平面。

上述的方法，完成晶圓級的塑封工藝之后，還包括在塑封層的頂面和焊球的頂面進行研磨的步驟，以進一步使焊球的頂面保持與塑封層的頂面位于同一平面。

上述的方法，完成對晶圓的背面進行研磨之后，還包括在減薄后的晶圓的背面進行離子注入的步驟；以及

在減薄后的晶圓的背面沉積覆蓋一層金屬層的步驟，并且在對晶圓和塑封層進行切割的過程中，所述金屬層同時被切割成位于芯片背面的底部金屬層。