[發明專利]微米級半導體器件的封裝方法及形成的封裝結構

在審

• 申請號: 201310385544.X
• 申請日: 2013-08-30
• 公開（公告）號: CN104425291A
• 公開（公告）日: 2015-03-18
• 發明（設計）人: 吳勇軍
• 申請（專利權）人: 吳勇軍
• 主分類號: H01L21/56
• 分類號: H01L21/56;H01L23/31
• 代理公司: 蘇州華博知識產權代理有限公司 32232
• 代理人: 孫艷

技術領域

本發明涉及一種半導體器件的封裝技術，特別涉及一種微米級半導體器件的封裝方法及形成的封裝結構。

背景技術

隨著兼具輕、薄、便攜、效率高、多動能和性價比高等多種特性的電子消費品的快速發展，其所依賴的微米級半導體器件也就應運而生并且隨之發展。對于這種微米級半導體器件，晶片級封裝技術（WL-CSP）和覆晶封裝技術（Flip?Chip）是對其進行封裝的主要技術，特別用于高密度和高端產品的封裝。其中，覆晶封裝技術作為取代傳統的引線鍵合（Wire?Bonding）工藝的技術之一，其所需的基板尺寸縮小并且接觸點中心距變小。而覆晶封裝技術的優點主要在于：晶片電性能好、位置精度高、寄生電容和寄生電感低、能有效解決信號延遲等問題，同時其空間減小、成本低，并且降低了阻抗而取得了優秀的電性能、減少了接觸點和提高了散熱性從而取得了優秀的可靠性。

在上述的封裝技術中，在晶片上添加涂覆材料是一常用的步驟，其一般就是將涂覆材料添加在導體柱（一般為銅柱等金屬柱）的表面以及導體柱周圍的晶片的表面。添加涂覆材料的主要目的是防止導體柱氧化，增強導體柱與基底的結合力。目前，對于涂覆材料的添加，其所形成的涂覆材料層的厚度不一。而過厚的涂覆材料層不僅浪費材料、增加損耗，而且也會增加去膠（添加涂覆材料后還需要將部分的涂覆材料去除，露出導體柱的頂端）的難度。下面，引入兩篇現有技術，來對目前的封裝技術中涂覆材料層的厚度控制進行說明。

首先介紹現有技術1，這篇現有技術也是被本專利申請即將介紹的現有技術2所引用的作為其背景技術中所進行介紹和對比的現有技術，因此，我們介紹的關于現有技術1的部分內容皆可以從現有技術2中得到。在此，我們將其在此再次引入，來對涂覆材料層的厚度控制進行說明。

參見圖1和圖2A-E，在現有技術1的封裝過程中，涂覆材料層215施加到半導體晶片205上并浸沒銅柱210（即導體柱），然后再去研磨掉涂覆材料的多余部分直到露出柱的上表面220。其中，涂覆材料層215是用旋轉涂覆工藝施加的。典型地，施加每層厚度約40-59μm的兩層材料以制備厚度約100μm的合成涂覆材料層215。因此，涂覆材料層215的厚度基本上是等同于銅柱210的高度的，其對涂覆材料的用量無疑較大，造成了材料的浪費；并且使用旋轉涂覆工藝進行施加，也會對涂覆材料造成一定量的浪費。

以下，介紹現有技術2。現有技術2是一篇公開號為CN1486509A的中國專利文獻，其公開了一種形成晶片級別芯片規模封裝的方法及由此形成的封裝。

參見圖3和圖4A-E，在現有技術2的封裝過程中，將涂覆材料層410施加到晶片205上，并使柱210伸出涂覆材料410的上表面，然后蝕刻掉柱210上和周圍的多余涂覆材料410。繼續參考圖4C，在圖3所示的步驟中，在半導體晶片205上施加液體形式的涂覆材料410，以形成上表面相對銅柱210的高度更低的涂覆材料層410。因此，具有金層405的銅柱210從涂覆材料層410伸出。理想地，涂覆材料層410?低20-30μm。涂覆材料層410是使用擠壓工藝形成的。可以用例如美國得克薩斯達拉斯FAS技術公司的MicroE擠壓涂覆設備完成。

采用分配形成涂覆材料層410的涂覆材料的80-90％的擠壓涂覆工藝，一次分配可以制備具有需要厚度的涂覆材料層410。此外，擠壓涂覆工藝可以分配具有所需厚度的涂覆材料到2％的公差。在平板顯示器的制造中典型地使用擠壓涂覆。

涂覆材料層410也可以使用公知的旋轉涂覆工藝形成，然而，必須能對旋轉涂覆工藝進行控制，以制備具有預定厚度的涂覆材料層410。

形成涂覆材料層410的另一方法是在這里作為參考引入的結合Teflon膜使用模制工藝，它類似于轉讓給日本Apic?Yamada公司的美國專利5,891,384中介紹的工藝。

圖5示出了形成了涂覆材料層410之后，具有金層405的一個銅柱210的放大剖面圖。涂覆材料410的固化層的一部分505附著到金層405的上表面510，固化的涂覆材料410的一部分515附著到銅柱210的側面520。

從現有技術2所公開的關于添加涂覆材料層的介紹，我們可以看到，其主要采用了擠壓工藝在晶片表面形成涂覆材料層，其次也采用了可選的經過控制的旋轉涂覆工藝，還有結合Teflon膜使用模制工藝。所形成的涂覆材料層的形狀就如圖4C-D中所示出的，最后形成的涂覆材料層410的厚度略低于銅柱的高度，基本填滿了銅柱之間的空間，涂覆材料的用量雖然相較于現有技術1得到了減少，但是還是形成了一定的浪費。

發明內容