一種半導體圓片級封裝方法與流程

本發明涉及半導體芯片領域，特別是涉及半導體圓片級封裝方法。

背景技術：

半導體集成電路芯片用的安裝外殼，起著安放、固定、密封、保護芯片和增強電熱性能的作用，而且還是溝通芯片內部世界與外部電路的橋梁，芯片上的接點用導線連接到封裝外殼的引腳上，這些引腳又通過印制板上的導線與其他器件建立連接。因此，半導體器件的封裝對中央處理器和其他大規模集成電路起著重要的作用。

在芯片封裝結構中，圓片級封裝是在整片晶圓上進行封裝和測試，再對其進行塑封，然后將其切割成單顆芯片。

現有的圓片級封裝方法中一般采用二次切割法，先進行預切割形成劃片槽，然后進行二次切割將圓片切割為單顆芯片，通常預切割形成的劃片槽寬度較大，二次切割時刀片容易切偏，使得部分芯片側面沒有樹脂材料保護，并且較寬的劃片槽占用面積較大，使得圓片利用率不高。

技術實現要素：

本發明主要解決的技術問題是提供一種半導體芯片的圓片級封裝方法，能夠減小預切割寬度，使得第二次切割時刀片對準度提高，提高成品率的同時提高圓片的利用率。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是提供一種半導體圓片級封裝方法，包括以下步驟：提供半導體圓片，所述圓片設有若干矩陣排列的芯片，所述芯片之間設有劃片槽；所述圓片包括正面及背面，所述芯片的正面即所述圓片的所述正面，所述芯片的背面即所述圓片的所述背面；在所述圓片的所述劃片槽處形成至少兩相互間隔的凹槽；對準兩凹槽之間的區域進行切割，以將至少兩個所述芯片分離。

本發明的有益效果是：區別于現有技術情況，本發明所提供的半導體圓片級封裝方法，首次切割時在圓片的劃片槽處形成至少兩相互間隔的凹槽，上述凹槽的寬度較小，在二次切割時刀片容易對準，進而提高成品率和圓片的利用率。

附圖說明

圖1為本發明半導體圓片級封裝方法一實施方式的流程示意圖；

圖2為半導體圓片一實施方式的結構示意圖；

圖3為利用本發明半導體圓片級封裝方法一實施方式對圓片進行第一次切割的結構示意圖；

圖4為利用本發明半導體圓片級封裝方法另一實施方式對圓片進行第一次切割的結構示意圖；

圖5為本發明半導體圓片封裝方法另一實施方式的流程示意圖；

圖6為圖5中步驟s501～s505對應的的半導體圓片的封裝結構示意圖；

圖7為圖5中步驟s506～s512對應的的半導體圓片的封裝結構示意圖。

具體實施方式

請參閱圖1，圖1為本發明半導體圓片級封裝方法一實施方式的流程示意圖，該方法包括以下步驟：

s101：提供半導體圓片，圓片設有若干矩陣排列的芯片，芯片之間設有劃片槽；圓片包括正面及背面，芯片的正面即圓片的正面，芯片的背面即圓片的背面；

具體地，請結合圖2，圖2為半導體圓片一實施方式的結構示意圖。該圓片100設有正面及背面，其中，正面為功能面，背面為非功能面，該圓片100的正面陣列分布若干芯片10，這些芯片10之間設有若干劃片槽20。其中，芯片10為硅基底、鍺基底、絕緣體上硅基底其中的一種，芯片10內形成有半導體器件(未圖示)及焊盤，半導體器件與焊盤可以位于芯片10的同一側表面，也可以位于芯片10的不同側表面。當半導體器件與焊盤位于芯片10的不同側表面時，利用貫穿芯片10的硅通孔將焊盤與半導體器件電學連接。在本實施例中，半導體器件與焊盤同位于圓片100的正面，半導體器件與焊盤電學連接，利用焊盤將芯片中的電路結構與外電路電連接。

s102：在圓片的劃片槽處形成至少兩相互間隔的凹槽；

具體地，可以采用等離子、激光、或刀片在圓片的劃片槽處形成至少兩相互間隔的凹槽。請參閱圖3-圖4，圖3為利用本發明半導體圓片級封裝方法一實施方式對圓片進行第一次切割的結構示意圖，圖4為利用本發明半導體圓片級封裝方法另一實施方式對圓片進行第一次切割的結構示意圖。圖3中為在半導體圓片31上利用上述任一方式形成兩個相互間隔的凹槽32、33，圖4為在半導體圓片41上利用上述任一方式形成三個相互間隔的凹槽41、42、43；當然，在其他實施例中，還可形成多個相互間隔的凹槽，本發明對此不作限定。

s103：對準兩凹槽之間的區域進行切割，以將至少兩個芯片分離。

具體地，請繼續參閱圖3和圖4，其中，圖3中兩凹槽32、33之間包括圓片部分34，以圓片部分34分別與兩凹槽32、33耦接的兩邊界a、b為對準基準進行切割；同理，在圖4中，可以以邊界c、d或者e、f為對準基準進行切割。

下面請參照圖5至圖7具體闡述本發明封裝方法；其中圖5為本發明半導體圓片封裝方法另一實施方式的流程示意圖，圖6為圖5中步驟s501～s505對應的的半導體圓片的封裝結構示意圖，圖7為圖5中步驟s506～s512對應的的半導體圓片的封裝結構示意圖。

s501：提供芯片，芯片表面設有焊盤；請參閱圖6a，在本實施例中，半導體圓片600的正面陣列分布若干芯片(圖未示)，芯片包括焊盤601、基底603，其中基底603材料為硅，在其他實施例中還可為其他。另外，關于圓片600的詳細介紹可參見圖2以及圖2對應的相關說明。通常在芯片上形成焊盤601的方式為：先在圓片600表面涂覆一層鈍化層605以保護圓片600，接著通過曝光顯影或者其他手段將鈍化層605對應焊盤601的位置形成第一開口，最后所形成的結構如圖6a所示。

s502：在焊盤表面形成種子層；請參閱圖6b，種子層606的材料為鋁、銅、金、銀其中的一種或幾種的混合物，形成種子層606的工藝為濺射工藝或物理氣相沉積工藝。當種子層606的材料為鋁時，形成種子層606的工藝為濺射工藝，當種子層606的材料為銅、金、銀其中的一種，形成種子層606的工藝為物理氣相沉積工藝。在本實施例中，種子層606的材料為鋁。

s503：在種子層表面形成掩膜層，并在掩膜層對應焊盤的位置設置開口；請參閱圖6c，在上述種子層606的表面形成掩膜層608，并在掩膜層608位于焊盤601上方的位置設置開口609；具體地，掩膜層608的材料為光刻膠、氧化硅、氮化硅、無定形碳其中的一種或幾種，在本實施例中，掩膜層608的材料為光刻膠。利用光刻工藝在掩膜層608內形成貫穿掩膜層608的開口609，開口609位于焊盤601上方，開口609后續用于形成柱狀電極。

s504：在開口內形成金屬端子；請參閱圖6d，利用電鍍工藝在開口609內形成金屬端子610，金屬端子610的材料為銅或其他合適的金屬；在一個實施方式中，將種子層606與電鍍的直流電源的陰極相連接，直流電源的陽極位于硫酸銅的水溶液中，將芯片浸泡在硫酸銅溶液中，然后通直流電，在開口609暴露出的種子層606表面形成銅柱，作為金屬端子610。在本實施方式中金屬端子610的高度低于開口609的深度，在其他實施方式中金屬端子610的高度也可以與開口609的深度相同。

s505：去除掩膜層以及金屬端子以外的種子層；請參閱圖6e，在一個實施方式中，首先利用光刻工藝將芯片表面的掩膜層608上的光刻膠去除，暴露出的種子層606；然后利用濕法刻蝕工藝或干法刻蝕工藝去除暴露出的種子層606，在金屬端子610周圍保留部分種子層606。

s506：預切割在劃片槽處形成至少兩相互間隔的凹槽；為示意清楚，s506步驟以及之后的步驟示意圖將s501-s505步驟中的部分元件省略畫出，僅保留圓片700和金屬端子701。請參閱圖7a，采用激光、等離子、或者刀片切割的方法在圓片700的劃片槽702處切割形成兩相互間隔的凹槽703，在其他實施例中，也可形成3個、4個等多個凹槽，其后續處理方法與兩個凹槽的類似。該兩凹槽703的間隔可以為50-100微米，當然，本領域技術人員可以理解的是，本發明也可以根據刀片大小調整上述間隔的寬度，例如58微米、80微米等數值。

s507：形成塑封層；請參閱圖7b，在圓片700的正面填充液態或者粉末態樹脂，使金屬端子701全部覆蓋在樹脂材料內，固化后形成塑封層704。

s508：研磨塑封層以使金屬端子表面裸露；請參閱圖7c。

s509：在金屬端子表面設置焊球或形成焊接層；請參閱圖7d，在金屬金屬端子701表面設置焊球705，形成焊球705的工藝包括焊錫膏形成工藝及回流焊工藝兩個步驟，先利用焊錫膏形成工藝將焊錫膏形成于金屬端子701表面，再利用回流焊工藝將焊錫膏進行回流，使得形成的焊球705包裹在金屬端子701的頂部。在本實施方式中，在金屬端子701表面植球，在其他實施方式中，也可以利用無電解化學鍍的方法對金屬端子701進行表面處理，形成焊接層，焊接層的材質可以是錫或錫合金。

s510：研磨圓片的背面直至剛暴露凹槽底部的塑封層；請參閱圖7e，將上述植球后的圓片700放入載具中，研磨圓片700的背面直至切割的凹槽703內樹脂露出。

s511：在研磨后的圓片背面形成背膠層；請參閱圖7f，將上述減薄后的圓片700的背面印刷一層液態樹脂材料，烘干后形成背膠層706。該背膠層706的厚度為20～40微米，可以為30微米等數值，該背膠層706可以保護圓片700的背面不發生崩邊、劃傷。在本實施方式中，樹脂材料為非透明材料，在其他實施方式中，樹脂材料也可以是透明材料，從而使得背膠層706也是透明的，從圓片700的背面可以清楚地顯露出兩凹槽703的位置。

s512：從圓片的正面或者背面對準兩凹槽之間的區域進行切割；

在一個應用場景中，從圓片的正面對準兩凹槽之間的區域進行切割，請參閱圖7g；對應于圖7g中的虛線a-b所表示的范圍，從圓片700正面(即功能面)上方將刀片710對準兩凹槽703之間的區域并進行切割，從而分離圓片700上陣列式排布的各個芯片。在本實施方式中，虛線a-b表示兩凹槽703之間的圓片部分與相鄰兩凹槽703之間的兩邊界，該兩邊界為刀片710的對準基準及切割邊界，刀片710將兩邊界內的圓片部分全部切割掉，使得切割后的芯片形成六面包覆。若刀片710寬度大于a-b之間的距離，則刀片710將兩邊界內的圓片部分及其周圍的部分塑封層材料一并切除，從而留下鄰近兩邊界處的剩余塑封層，也可以使得切割后的芯片形成六面包覆。

在另一個應用場景中，也可從圓片的背面對準兩凹槽之間的區域進行切割，請參閱圖7g'，刀片711也可以從圓片700的背面進行切割，其切割方式與從正面切割類似，在此不再贅述。

在其他應用場景中，如圖4所示，在劃片槽處切割形成三個互相間隔的凹槽時，其可以從圓片的正面或者背面對準邊界c、d或者e、f進行第二次切割，第二次切割時刀片的寬度可以大于或等于對準邊界的寬度，具體過程與上述相同，在此不再贅述。

區別于現有技術的情況，區別于現有技術情況，本發明所提供的半導體圓片級封裝方法，首次切割時在圓片的劃片槽處形成至少兩相互間隔的凹槽，上述凹槽的寬度較小，在二次切割時刀片容易對準，進而提高成品率和圓片的利用率。

以上僅為本發明的實施方式，并非因此限制本發明的專利范圍，凡是利用本發明說明書及附圖內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本發明的專利保護范圍內。