芯片封装结构制造技术

本实用新型专利技术公开了一种芯片封装结构，通过在芯片焊垫对应的第一开口内及芯片背面采用塑封材料进行塑封，降低了芯片晶圆的翘曲；采用激光烧蚀等工艺打孔穿透塑封，形成暴露焊垫的小尺寸第二开口，可实现高密度互连的封装，且晶圆封装完毕切割成单颗芯片时，切割界面由塑封材料包裹，可保护芯片不受外界环境影响；塑封材料本身为绝缘材料，节省了公知晶圆级封装工艺中，在芯片基底上铺金属线路前的钝化制程，成本低，且互连密度高。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于半导体封装
，特别是涉及一种芯片封装结构。
技术介绍
晶圆级封装(WaferLevelPackaging；WLP)是IC封装方式的一种，是整片晶圆生产完成后，直接在晶圆上进行封装测试，完成之后才切割制成单颗IC。不须经过打线或填胶，而封装之后的芯片尺寸等同晶粒原来大小，因此也称为晶圆级芯片尺寸封装(WaferLevelChipScalePackage；WLCSP)。由于WLP具有较小封装尺寸与较佳电性表现的优势，因此，较容易组装制程、降低整体生产成本等。目前，晶圆级芯片尺寸的TSV封装方法为：在晶圆基底的背面上做开口，该开口从晶圆的背面延伸到晶圆的正面，并暴露出正面的焊垫，在开口内壁铺设金属线路，将焊垫的电性引到晶圆的背面，通常在芯片基底上铺金属线路前还有钝化制程，芯片晶圆较薄时会有翘曲问题，且互连密度及成本还有很多的改进空间。
技术实现思路
为了克服传统芯片封装结构及其实现方法的不足，本技术提供一种晶圆级的芯片封装结构，利用穿塑孔技术完成芯片焊垫电性引致芯片的背面，具有制程简单，成本低且互连密度高等优点。本技术的技术方案是这样实现的：一种芯片封装结构，包括至少一个芯片，所述芯片正面具有元件区及若干焊垫；所述芯片背面形成有暴露焊垫背面的第一开口，所述第一开口内及芯片背面由塑封材料覆盖，各焊垫的电性通过穿透塑封材料的垂直导电互连结构引出至芯片背面的塑封材料上，与所述芯片背面塑封材料上形成的金属线路电连接，所述金属线路上形成有作为芯片的电性引出端的导电体。进一步的，所述焊垫背面的塑封材料的投影面积大于所述焊垫的面积。进一步的，所述第一开口的形状为直孔、斜孔、直槽、斜槽或以上至少两者的组合，或者半孔、半槽或其组合。进一步的，所述垂直导电互连结构为：对应焊垫位置的塑封材料中制作有暴露部分焊垫的第二开口，所述第二开口内壁上形成有金属层或者所述第二开口内形成有金属柱，所述金属层或所述金属柱电连接所述焊垫及所述金属线路；或者所述垂直导电互连结构为：嵌入塑封材料中并穿透塑封材料的金属丝，所述金属丝电连接所述焊垫及所述金属线路。进一步的，所述第二开口的形状为直孔、斜孔或两者组合，或直槽、斜槽与直孔的组合。进一步的，所述金属线路未延伸至所述芯片的边缘位置。进一步的，所述芯片正面具有介质层，所述焊垫位于所述介质层上或所述介质层内。进一步的，靠近芯片四周侧面开设有贯通芯片的切割口，所述切割口内填充有包覆芯片四周侧面的塑封材料。进一步的，所述金属线路上铺有保护层，所述保护层上设有暴露出金属线路的第三开口，所述导电体形成于该第三开口内。本技术的有益效果是：本技术提供的晶圆级的芯片封装结构及其制作方法，在芯片焊垫对应的开口内及芯片背面采用塑封材料进行塑封，能够降低芯片晶圆的翘曲；采用激光烧蚀等工艺打孔穿透塑封，形成暴露焊垫的小尺寸开口，可实现高密度互连的封装，且晶圆封装完毕切割成单颗芯片时，切割界面由塑封材料包裹，可保护芯片不受外界环境影响；塑封材料本身为绝缘材料，节省了公知晶圆级封装工艺中，在芯片基底上铺金属线路前的钝化制程。因此，本技术芯片封装结构及封装方法，具有制程简单，成本低且互连密度高等优点。附图说明图1为本技术芯片封装结构的局部剖面示意图；图2为本技术中芯片单元俯视图；图3为本技术去除焊垫对应位置的芯片衬底材料，形成预开口的结构示意图；图4为本技术中去除覆盖在焊垫上的介质层材料，形成第一开口的结构示意图；图5为本技术中在第一开口内及晶圆背面填充及覆盖塑封材料的结构示意图；图6为本技术中形成暴露部分焊垫的第二开口的结构示意图；图7为本技术中在第二开口内壁及晶圆背面的塑封材料上铺金属线路的结构示意图；图8为本技术中在金属线路上铺设一层保护层，并暴露出预设焊球位置的金属线路的结构示意图；图9为本技术中在暴露的金属线路上制作焊球的结构示意图；图10为本技术封装方法流程图；图11为本技术芯片侧面由塑封材料完全包覆(同时包覆介质层的端面)的结构示意图；图12为本技术垂直导电互连结构为金属柱的示意图；图13为本技术垂直导电互连结构为金属丝的示意图；结合附图做以下说明1-芯片，2-介质层，3-焊垫，401-预开口，4-第一开口，5-载板，6-塑封材料，7-第二开口，8-金属线路，81-金属柱，82-金属丝9-保护层，10-导电体。具体实施方式为使本技术能够更加易懂，下面结合附图对本技术的具体实施方式做详细的说明。为方便说明，实施例附图的结构中各组成部分未按正常比例缩放，故不代表实施例中各结构的实际相对大小。本实施方式所说的结构或面的上、上面或上侧，还包括中间有其他层的情况。如图1和图2所示，一种芯片封装结构，包括至少一个芯片1，所述芯片正面具有元件区、介质层2及若干焊垫3，元件区位于中部，金属焊垫位于元件区周边，且金属焊垫位于介质层上或介质层内。衬底材料如硅、锗、砷化镓材料，介质层材料如氧化硅、氮化硅等材料。所述芯片背面形成有暴露焊垫背面的第一开口4，所述第一开口内及芯片背面由塑封材料6覆盖，各焊垫的电性通过穿透塑封材料的垂直导电互连结构引出至芯片背面的塑封材料上，与所述芯片背面塑封材料上形成的金属线路8电连接，所述金属线路上形成有作为芯片的电性引出端的导电体10。一实施例中，垂直导电互连结构为：对应焊垫位置的塑封材料中制作有暴露部分焊垫的第二开口7，所述第二开口内壁上形成有金属层，所述金属层电连接所述焊垫及所述金属线路。具体结构为，所述芯片背面对应焊垫的位置开有暴露焊垫的第一开口4，即第一开口贯穿芯片衬底及金属焊垫背面上的介质层，所述第一开口内及芯片背面由塑封材料6填充及覆盖，且对应焊垫位置的塑封材料中制作有暴露部分焊垫的第二开口7；所述第二开口内壁及所述芯片背面塑封材料上形成有相互连通的金属线路8，该金属线路实现将金属焊垫的电性引到芯片的背面，所述金属线路上铺有保护层9，所述保护层上预设电性引出端的位置形成有暴露出金属线路的第三开口，所述第三开口内形成有作为芯片的电性引出端的导电体10。导电体可以为焊球或焊料凸点，本实施例优选，在暴露的金属线路上制作锡球。优选的，焊垫背面的塑封材料的投影面积大于所述焊垫的面积。优选的，所述第一开口的形状为直孔、斜孔、直槽、斜槽及以上至少两者的组合，或者半孔、半槽或其组合，如图1所示为半槽。优选的，所述第二开口的形状为直孔、斜孔或两者组合，或直槽、斜槽与直孔的组合。优选的，所述金属线路未延伸至所述芯片的边缘位置，这样金属线路可被保护层9完全包覆，防止暴露在外环境中被腐蚀。优选的，靠近芯片四周侧面开设有贯通芯片的切割口，所述切割口内填充有包覆芯片四周侧面的塑封材料，也就是说芯片侧面由塑封材料完全包覆，即同时包覆介质层2的端面，如图11所示，提高芯片的可靠性。其他实施例中，垂直导电互连结构为：对应焊垫位置的塑封材料中制作有暴露部分焊垫的第二开口7，所述第二开口内形成有金属柱81，所述金属柱电连接所述焊垫及所述金属线路；或者所述垂直导电互连结构为：嵌入塑封材料中并穿透塑封材料的金属丝82，所述金属丝电连接所述焊垫及所述金属线路；该结构为电镀/化镀或打线(wirebond)两种不同方案制作出的导本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种芯片封装结构，其特征在于，包括至少一个芯片(1)，所述芯片正面具有元件区及若干焊垫(3)；所述芯片背面形成有暴露焊垫背面的第一开口(4)，所述第一开口内及芯片背面由塑封材料(6)覆盖，各焊垫的电性通过穿透塑封材料的垂直导电互连结构引出至芯片背面的塑封材料上，与所述芯片背面塑封材料上形成的金属线路(8)电连接，所述金属线路上形成有作为芯片的电性引出端的导电体(10)。

【技术特征摘要】
1.一种芯片封装结构，其特征在于，包括至少一个芯片(1)，所述芯片正面具有元件区及若干焊垫(3)；所述芯片背面形成有暴露焊垫背面的第一开口(4)，所述第一开口内及芯片背面由塑封材料(6)覆盖，各焊垫的电性通过穿透塑封材料的垂直导电互连结构引出至芯片背面的塑封材料上，与所述芯片背面塑封材料上形成的金属线路(8)电连接，所述金属线路上形成有作为芯片的电性引出端的导电体(10)。2.根据权利要求1所述的芯片封装结构，其特征在于，所述焊垫背面的塑封材料的投影面积大于所述焊垫的面积。3.根据权利要求1所述的芯片封装结构，其特征在于，所述第一开口的形状为直孔、斜孔、直槽、斜槽或以上至少两者的组合，或者半孔、半槽或其组合。4.根据权利要求1所述的芯片封装结构，其特征在于，所述垂直导电互连结构为：对应焊垫位置的塑封材料中制作有暴露部分焊垫的第二开口(7)，所述第二开口内壁上形成有金属层或者所述第二开口内形...

【专利技术属性】
技术研发人员：于大全，
申请(专利权)人：华天科技昆山电子有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32