[發明專利]一種扇出型封裝晶圓的翹曲仿真方法

有效

• 申請號: 201910666114.2
• 申請日: 2019-07-23
• 公開（公告）號: CN110427674B
• 公開（公告）日: 2023-04-18
• 發明（設計）人: 王新;蔣振雷;陳錫波
• 申請（專利權）人: 杭州晶通科技有限公司
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 張超

本發明涉及一種扇出型封裝晶圓的翹曲仿真方法，根據所需仿真的晶圓產品，在workbench中進行整個晶圓1:1的建模；根據所建立的模型進行各項參數標記并計算初始晶圓翹曲結果，并確定晶圓翹曲目標值；計算機根據所建立的模型，沿整個晶圓的半徑方向將其劃分為若干個相同的封裝單元；根據所建立的封裝單元模型進行參數標記并計算初始封裝單元翹曲結果，并確定封裝單元翹曲目標值；計算機重新調整封裝單元的結構及工藝，使初始封裝單元翹曲結果達到或者小于封裝單元翹曲的目標控制值；將計算機中對于封裝單元設置的結構和工藝參數映射至整個晶圓，并得到整個晶圓的翹曲度仿真結果。采用本發明的仿真方法，大大縮減了對于晶圓翹曲度分析的研發周期。

技術領域

本發明涉及半導體封裝技術領域，具體涉及一種扇出型封裝晶圓的翹曲仿真方法。

背景技術

近年來，隨著晶圓級扇出型封裝技術的不斷進步，在消費類電子產品中出現該封裝類型的比例逐年上升，并逐步成為先進封裝技術發展的主流方向。

晶圓級扇出型封裝中的晶圓為“重構晶圓”，與傳統意義上的晶圓不太一樣，該“重構晶圓”是由塑封在一起的多個封裝單元進行有序排列組成的(通常外觀為直徑12英寸或者更大的圓形)，塑封材料為環氧樹脂類的有機化合物，而封裝單元則由芯片或者其它器件構成，這些芯片或者器件的材料通常為硅或者其它半導體材料的基材和分布其上的金屬布線以及介電層物質組成。所以，扇出型封裝中的晶圓其實是一個由許多種有機和無機材料構成的復雜復合體。因為該晶圓中材質的多樣性和結構的復雜性，各個不同材料之間存在熱膨脹系數和機械性能的差異，導致晶圓在封裝工藝過程中經歷熱應力時(例如，加熱、降溫，應力沖擊等)常常會產生很大的翹曲度，而具有較大翹曲度的晶圓會造成工藝的良率大大降低，從而嚴重影響晶圓中所封裝的芯片的性能和可靠性。

對于此類的扇出型封裝技術而言，如何根據實際工藝條件對晶圓的翹曲度進行工藝流片前的預仿真，根據仿真結果對工藝條件和晶圓的構造(封裝單元的結構、排布，材料的選取等)進行相應的優化以達到減小和有效控制晶圓翹曲度，是一個核心難題。

目前，業內普遍的做法是針對性地對整個晶圓本身做仿真分析和持續優化，分析環境為ANSYS公司的Workbench產品。但是扇出型封裝晶圓本身是一個直徑為12英寸或更大的圓形的、由多種不同的有機和無機材質構成的復合體，每一個晶圓內部其實包含了成百上千個相同的封裝單元，這些封裝單元以有序排列的形式嵌入在環氧樹脂混合物塑封體構成了12英寸的晶圓。在Workbench軟件中對如此大體積的晶圓進行仿真運算的時候，即使通常辦公用的計算機配置已經比較高，但仍會出現仿真耗時過長的問題。一次仿真計算的運行常常耗時幾個甚至十幾個小時，而仿真過程中為了得到較優化的結果，通常需要反復迭代和運算幾十甚至上百次，所以花在一個項目的仿真時間通常是非常長的，這嚴重影響了研發進度和項目實施的效率。

常規仿真方法中對于環氧樹脂混合物材質的扇出型封裝晶圓進行翹曲度仿真時，耗時長的地方主要體現在以下幾點：

1)因為要在多種可能的工藝條件或者封裝材料、以及封裝單元構造中進行反復的仿真計算分析和比較才能得到最優解，所以每次都需要對各種不同幾何結構或者材質的整個晶圓進行建模和仿真運算；

2)而且因為晶圓的幾何結構在每次優化時可能都不一樣，所以每次仿真時對所構建的晶圓做仿真時的網格設置也要重新做剖分，這又額外增加了仿真運算的時間；

基于以上實際情況，運用常規方法去優化整個晶圓的翹曲度，以便得出最優化的工藝條件和封裝單元構造，通常需要大概2到3周的時間。為了達到同樣的仿真效果，運用本發明的新仿真方法后，可以將整個仿真的分析優化過程縮短至只需要0.5周或者1周以內的時間。

發明內容

發明目的：本發明的目的在于解決現有的封裝晶圓翹曲度仿真方法耗時長的問題。

技術方案：為解決上述問題，本發明采用以下技術方案：

一種扇出型封裝晶圓的翹曲仿真方法，包括以下步驟：