[發(fā)明專利]制備應(yīng)用在倒裝安裝工藝上的半導(dǎo)體器件的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310145656.8
• 申請日: 2013-04-24
• 公開（公告）號: CN104124176B
• 公開（公告）日: 2018-05-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 薛彥迅;哈姆扎·耶爾馬茲;何約瑟;石磊;趙良;黃平;吳平麗
• 申請（專利權(quán)）人: 萬國半導(dǎo)體股份有限公司
• 主分類號: H01L21/50
• 分類號: H01L21/50;H01L51/56;H01L21/60;H01L23/485
• 代理公司: 上海申新律師事務(wù)所31272
• 代理人: 竺路玲

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體器件的制備方法，更確切的說，本發(fā)明旨在提供一種在晶圓級的方式上達(dá)到制備應(yīng)用在倒裝安裝工藝上的半導(dǎo)體器件的方法。

背景技術(shù)

倒裝安裝(Flip chip)技術(shù)被廣泛的應(yīng)用在半導(dǎo)體封裝工藝中，主要是將帶有金屬凸點(diǎn)的芯片安裝至金屬基座或電路板等類似的承載基板上，實(shí)現(xiàn)倒裝需要利用一些特殊的設(shè)備實(shí)施大體上兩個步驟，譬如利用抓手先行拾取裸晶片或完成封裝的器件并將其翻轉(zhuǎn)，然后利用另一抓手傳送該晶片或器件至承載結(jié)構(gòu)上達(dá)到兩者的電性連接及機(jī)械結(jié)合。一個很明顯的問題是，該方式操作復(fù)雜并籍此導(dǎo)致生產(chǎn)效率及其低下，即俗稱的所謂每小時產(chǎn)量Unit per Hour(UPH)受到嚴(yán)重影響。

與此同時，在當(dāng)前的晶圓級封裝工藝的技術(shù)條件下，考慮到晶圓的正面需要先完成塑封以提高晶圓的物理強(qiáng)度，但塑封料也由此將正面的切割道覆蓋住而導(dǎo)致后續(xù)的切割工藝中無法獲取切割參照目標(biāo)而使得切割步驟無以為繼。為了解決這樣的問題，美國的專利申請US6107164提出了一種方式，在晶圓正面切割足夠深的溝槽，然后在晶圓正面覆蓋塑封層，并從晶圓背面實(shí)施研磨以減薄晶圓至溝槽從背面外露，這要求溝槽必須足夠深或晶圓研磨的足夠薄，這些苛刻的限制條件顯然并不利于應(yīng)用在實(shí)際生成中；另一方面，我們都知道，由晶圓至制成單顆的功率晶片，晶圓的背面要經(jīng)歷研磨和刻蝕、離子注入至金屬化的步驟，刻蝕是消除由研磨引起的晶圓背面的晶格損傷而必不可少的步驟，隨之而來的一個問題就是，溝槽內(nèi)所填充的塑封料一旦被從晶圓背面研磨至外露，就容易在刻蝕步驟中一并受到腐蝕。

圖1所示的封裝步驟S1～S12是現(xiàn)有技術(shù)的概括性描述。在步驟S1～S2中，晶圓來料檢查通過之后，以晶圓正面的一側(cè)朝上的方式將晶圓粘貼至一個粘貼膜上，然后如S3所示執(zhí)行晶圓切割的步驟，將各晶片從晶圓上切割分離下來，并如S4所示在承載基板(如lead-frame/substrate等)上涂覆粘接材料，然后如S5所示通過特定的倒裝設(shè)備將晶片翻轉(zhuǎn)，至其正面的電極/接觸端子朝下，并利用粘接材料將晶片以倒裝的形式安裝到承載基板上，其正面的電極/接觸端子與承載基座上的承接區(qū)域(如指定的金屬區(qū)域或焊盤)電性及機(jī)械的結(jié)合在一起。之后如S6執(zhí)行回流焊的步驟，步驟S7是用塑封料形成的塑封層將裸露的晶片予以塑封，S8是在高溫條件下讓塑封層完全固化穩(wěn)定，并如圖S9在塑封層上印字以標(biāo)注如產(chǎn)品批次、規(guī)格及制造者等各項(xiàng)資訊，之后如圖S10將承載基板、塑封層切割以獲得單獨(dú)的內(nèi)含晶片的半導(dǎo)體器件，步驟S11～S12是產(chǎn)品完成檢查無缺陷之后進(jìn)行外包裝和出貨。

本申請正是基于如何在晶圓級的封裝技術(shù)中取代現(xiàn)有的倒裝方式而提出了本申請的下述各種優(yōu)選實(shí)施方式。

發(fā)明內(nèi)容

在一個實(shí)施方式中，本發(fā)明提供一種制備應(yīng)用在倒裝安裝工藝上的半導(dǎo)體器件的方法，包括以下步驟：在晶圓正面覆蓋一第一塑封層，所述第一塑封層的半徑小于晶圓的半徑以在晶圓正面的邊緣處留下未被所述第一塑封層所覆蓋的一第一環(huán)形區(qū)；沿每條切割道延伸至第一環(huán)形區(qū)內(nèi)的兩端構(gòu)成的直線對第一塑封層實(shí)施切割形成多條基準(zhǔn)線；翻轉(zhuǎn)晶圓至其背面朝上，在其背面實(shí)施研磨以減薄晶圓；在晶圓的減薄背面沉積一金屬層；翻轉(zhuǎn)晶圓至其減薄背面帶有的金屬層朝下及在金屬層上粘附一層粘貼膜；沿著所述基準(zhǔn)線對第一塑封層及晶圓和金屬層實(shí)施切割，形成多個半導(dǎo)體器件，半導(dǎo)體器件包含正面帶有由第一塑封層切割形成的頂部塑封層和背面帶有由金屬層切割形成的底部金屬層的晶片；同時翻轉(zhuǎn)各晶片和各底部金屬層上粘附的粘貼膜，至底部金屬層朝上，并在各頂部塑封層上粘附另一層粘貼膜；剝離底部金屬層上所粘附的粘貼膜，并在無翻轉(zhuǎn)的條件下將所述半導(dǎo)體器件拾取并安裝至承載基板上以實(shí)現(xiàn)倒裝安裝。

上述的方法，在晶圓所包含的芯片的正面設(shè)置有多個焊墊，并在晶圓正面形成第一塑封層之前先在各焊墊上植上金屬凸塊。

上述的方法，形成第一塑封層的步驟中，所述第一塑封層完全將各金屬凸塊包覆住；以及在形成第一塑封層之后，對第一塑封層實(shí)施研磨減薄至各金屬凸塊從第一塑封層中予以外露。

上述的方法，形成第一塑封層的步驟中，所述第一塑封層的厚度小于金屬凸塊的高度，使各金屬凸塊均從第一塑封層中予以外露。

上述的方法，在晶圓正面形成第一塑封層之前，先沿著切割道實(shí)施切割，以增加切割道的深度，從而在形成第一塑封層之后，沿每條切割道內(nèi)填充的塑封料位于切割道兩端的外露在第一環(huán)形區(qū)內(nèi)的部分所構(gòu)成的直線，對第一塑封層實(shí)施切割形成多條基準(zhǔn)線。