[發明專利]一種晶圓級芯片的加工工藝方法及晶圓結構

在審

• 申請號: 202111170203.1
• 申請日: 2021-10-08
• 公開（公告）號: CN113921390A
• 公開（公告）日: 2022-01-11
• 發明（設計）人: 潘明東;張中;陳益新;徐海
• 申請（專利權）人: 江蘇芯德半導體科技有限公司
• 主分類號: H01L21/304
• 分類號: H01L21/304;H01L21/56;H01L23/00;H01L23/31
• 代理公司: 南京華恒專利代理事務所(普通合伙) 32335
• 代理人: 裴素艷

本發明公開一種晶圓級芯片的加工工藝方法及晶圓結構，在晶圓的正面嵌入芯片，相鄰芯片之間設置有劃片槽，在晶圓背面與單顆芯片對應的劃片槽區域上形成凸出的圖形結構，圖形結構包括晶圓外圍邊緣的環形結構和與單顆芯片對應的支撐結構；將所得凸出圖形結構進行電鍍形成金屬層，至此再將整個腐蝕減薄后的晶圓背面填充樹脂進行晶圓級塑封，以便在金屬層外部形成塑封層；研磨塑封后的晶圓，并研磨至指定的晶圓厚度；研磨至指定厚度后，采用劃片工藝將晶圓切割成單顆的芯片，再進行后續的封裝。本發明解決了現有超薄芯片減薄后的封裝問題，在降低單顆芯片有效區域厚度的同時采用四邊保護的方法，即達到有益效果又增強整體的封裝結構。

技術領域

本發明屬于集成電路封裝技術，具體涉及一種晶圓級芯片的加工工藝方法及晶圓結構。

背景技術

晶圓加工工藝中，晶圓通常要經過減薄后才能進行后續的刻蝕、化學沉積、電鍍等加工工藝流程，或者在兩片晶圓鍵合之后，進行晶圓背面減薄工藝。

晶圓減薄，即是指對晶圓背面進行研磨，將晶圓背面多余的基體材料去除一定的厚度，使晶圓減薄到一定厚度。為適應集成電路芯片封裝的輕小化發展趨勢，人們希望晶圓的厚度能夠做到非常的薄，即制造超薄晶圓，比如將晶圓片減薄到150um甚至150um以下。隨著存儲器和功率器件等應用朝著更小尺寸、更高性能的方向發展，對薄晶圓的需求也日益增長。更薄的晶圓能夠帶來眾多好處，包括超薄的封裝，以及由此帶來更小的尺寸外形，還包括改善的電氣性能和更好的散熱性能。

但過薄的晶圓會出現翹曲和破碎問題，而且尺寸越大的晶圓越容易出現此類問題。

現階段，最常規的半導體應用減薄工藝為磨削，例如：采用TAIKO工藝對晶圓進行磨削時，保留晶圓外圍的邊緣部分，只對晶圓內進行磨削薄型化。

但是，TAIKO工藝需要特別精細的研磨工具，例如專利JP2007173487A公開一種研磨加工裝置，通過該裝置對晶圓中心部分研磨，而保留晶圓外圍的邊緣，但是，IC頂層結構還有較多的制造步驟，由于結構較薄，機械研磨引發的應力很容易造成晶圓的破裂，例如功率器件需要覆蓋大約5μm厚的聚酰亞胺，在晶圓減薄至100μm時幾乎都會出現破裂。

發明內容

發明目的：本發明的目的在于解決現有技術中存在的不足，提供一種晶圓級芯片的加工工藝方法及晶圓結構。

技術方案：本發明的一種晶圓級芯片的加工工藝方法，包括如下步驟：

獲取晶圓，所述晶圓包括相對的正面和背面，所述晶圓的正面預先嵌入有芯片，相鄰芯片之間設置有劃片槽；

在晶圓背面與單顆芯片對應的劃片槽區域上形成凸出的圖形結構，所述圖形結構包括晶圓外圍邊緣的環形結構和與單顆芯片對應的支撐結構；

將所得凸出圖形結構進行電鍍形成金屬層，至此再將整個腐蝕減薄后的芯片背面填充樹脂進行晶圓級塑封，以便在金屬層外部形成塑封層；

研磨塑封后的晶圓，并研磨至指定的晶圓厚度；研磨至指定厚度后，進采用劃片工藝將晶圓切割成單顆的芯片，再進行后續的封裝。

上述環形結構位于晶圓背面外圍邊緣，支撐結構位于環形結構內，且支撐結構與單顆芯片的劃片槽區域相對應用于支撐對應單顆的芯片。

支撐結構與單顆芯片的劃片槽區域相對應，通過該支撐結構使得整個結構的穩定性更好，有利于后續封裝和使用。

進一步地，在晶圓背面與單顆芯片對應的劃片槽區域上形成凸出的圖形結構，包括：

在晶圓正面涂鍵合膠，將鍵合支撐片貼合在晶圓正面；

在晶圓背面形成掩膜層，并在掩膜層上光刻形成圖形化的光刻膠層；所述圖形化的光刻膠層至少覆蓋晶圓外圍邊緣的環形部分以及每顆芯片對應的劃片槽區域；

進行第一刻蝕，即去除掩膜層中未被光刻膠層覆蓋的部分，將光刻膠層上的圖形傳遞到掩膜層上，然后去除光刻膠層；