[發明專利]一種超薄片級晶圓的封裝結構的實現方法

在審

• 申請號: 202210604026.1
• 申請日: 2022-05-31
• 公開（公告）號: CN115394665A
• 公開（公告）日: 2022-11-25
• 發明（設計）人: 張黎
• 申請（專利權）人: 浙江禾芯集成電路有限公司
• 主分類號: H01L21/60
• 分類號: H01L21/60
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 朱小兵

本發明公開了一種超薄片級晶圓的封裝結構的實現方法，屬于半導體封裝技術領域。其通過在晶圓正面涂覆臨時鍵合膠的方式保護了芯片正面的凸塊，通過臨時鍵合載片的方式對晶圓進行承載，在通過激光解鍵合的方式將載片分離，這種封裝方式可以克服圓片直接磨成超薄片所帶來的碎片問題以及翹曲問題，以及一系列因過大翹曲所導致的無法作業背金層的問題，從而可以使得產線工藝可以滿足作業超薄片的需求，獲得更低的封裝電阻。

技術領域

本發明涉及一種超薄片級晶圓的封裝結構的實現方法，屬于半導體封裝技術領域。

背景技術

目前隨著5G行業、消費類、電源類電子的不斷發展，對電子產品的性能要求不斷提升。對于像MOSFET類的電源類產品，其芯片正面設置有光刻膠保護層及金屬凸塊，芯片背面設置有金屬層，簡稱背金層，需要通過不斷降低芯片的封裝厚度、同時增加背金層的厚度，來實現電阻的降低、以及產品性能的提升；并且伴隨著產品電阻不斷降低的趨勢，客戶端針對芯片厚度也正朝著越來越薄的趨勢發展。

上述超薄片級晶圓的封裝結構的實現方法為：在晶圓正面通過光刻形成保護層，通過電鍍或化學鍍形成金屬凸塊，之后直接對晶圓的背面進行磨片后再設置背金層。

現有的封裝方法存在以下問題：晶圓的機械強度與晶圓厚度直接相關，隨著晶圓厚度的降低，磨片后的晶圓極為脆弱，容易導致后續工藝過程中產生碎片等風險，且晶圓的厚度越薄，對應磨片之后的翹曲就越大，大翹曲會導致后續的工藝無法作業或在晶圓上片、真空吸附時發生隱裂/碎片等問題。考慮到以上問題，目前的封裝方法下8inch 和 12inch的晶圓直接進行磨片所支持的最薄的磨片厚度為6mil，無法滿足生產工藝中對超薄片封裝的需求。

發明內容

為了克服現有技術的不足，本發明提供一種超薄片級晶圓的封裝結構的實現方法，解決了碎片問題以及翹曲問題。

本發明的技術方案：

本發明提供了一種超薄片級晶圓的封裝結構的實現方法，工藝步驟如下：

步驟一：通過光刻工藝在晶圓的上表面設置一層保護層及其保護層開口，保護層開口對應晶圓的芯片電極，晶圓的芯片電極埋置在硅基中；

步驟二：在晶圓的保護層開口處通過電鍍或化學鍍工藝設置金屬凸塊；

步驟三：在晶圓的上表面形成半固態的臨時鍵合膠，所述臨時鍵合膠的厚度大于保護層和金屬凸塊的高度之和；

步驟四：準備一載片，對載片進行預處理，并在所述載片的內表面的整面涂敷一層有機材料層；

步驟五：通過臨時鍵合的方法，在一定的溫度和壓力下，將載片的內表面與臨時鍵合膠以及晶圓粘接在一起，形成一個臨時晶圓體；

步驟六：將臨時晶圓體的背面的硅基通過磨片的方法進行減薄，達到晶圓的磨片目標厚度。

步驟七：通過濺射、電鍍或蒸鍍工藝在臨時晶圓體的背面設置背金層；

步驟八：依次通過涂膠、曝光、顯影工藝在背金層上形成光刻膠圖案和光刻膠圖案開口，再采用腐蝕的方式，將光刻膠圖案開口內的多余的背金層去除和多余的光刻膠去除，以形成特定的金屬圖形，所述光刻膠圖案的光刻膠圖案開口Ⅰ呈橫向和縱向的垂直交錯相通的長條狀將背金層按芯片大小預劃分成復數顆芯片單體，每一芯片單體的一角設置光刻膠圖案開口Ⅱ；通過腐蝕工藝去除光刻膠圖案開口Ⅰ和光刻膠圖案開口Ⅱ內的背金層，去除光刻膠后，背金層上形成橫向和縱向的劃片道以及圓形的識別點；

步驟九：通過激光解鍵合的方式將載片分離，并將晶圓正面的臨時鍵合膠去除；

其解鍵合的方式如下：

使用具有一定能量的激光對臨時晶圓體的載片面進行照射，激光和涂敷在載片內表面的有機材料層進行反應，降低載片與臨時鍵合膠以及晶圓之間的粘性結合力，然后采用具體一定吸力的工具，吸住載片的外露面，然后將載片手動去除掉或者采用自動化機臺進行對載片進行分離；

步驟十：對去除載片的晶圓表面進行清洗，形成帶有劃片道和識別點的超薄片級晶圓。