一种晶圆级芯片封装方法及封装件技术

本发明专利技术提供一种晶圆级芯片封装方法及封装件，该封装方法在形成有再布线层的晶片正面表面开设沟槽，将多个器件裸芯分隔，然后安装金属凸块，再形成第一保护层以包裹晶片的正面、侧面，并填充在沟槽中，随后对晶片进行背面研磨减薄，使填充在沟槽中的第一保护层露出，在减薄后的晶片背面形成第二保护层，将分隔开的每个器件裸芯密封，最后切割使每个被密封的器件裸芯分离成单个的封装件。本发明专利技术的封装方法实现了IC晶片的三维保护，解决了IC晶片切割后易被外界环境污染和破坏的问题，可有效避免焊接部位在后期的工序中受损，且流程简单，易于实施，大大地提高了生产效率和产品良率。制得的封装件具有三维保护，不易损坏，可靠性高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及微电子
，特别是涉及一种晶圆级芯片封装方法及封装件。
技术介绍
晶圆级芯片封装方式(Wafer Level Chip Scale Packaging，简称WLCSP)，通过在整片晶圆上进行封装和测试，然后切割成一个个IC颗粒，封装后的芯片体积基本等同于IC裸晶的原尺寸，具有高密度、体积小、可靠性高、电热性能优良等优点。专利申请号为CN201210193788.3的专利文献公开了一种制造WLCSP的方法和通过该方法制得的晶圆级芯片尺寸封装件，该封装件包括半导体器件、模件、再分布层(RDL)结构、凸块下金属化(UBM)层以及密封环结构，其中，半导体器件包括具有触点焊盘的有源表面，模件覆盖半导体器件的侧面，RDL结构包括与触点焊盘电连接并在半导体器件的有源表面上延伸的第一后钝化层互连(PPI)线，UBM层位于第一PPI线上方并与第一PPI线电连接，密封环结构围绕模件上的半导体器件的上部外围延伸，并包括一密封层，密封层与第一PPI线和UBM层中的至少一个在相同的水平面上延伸。该专利技术通过在模制半导体器件上同时形成互连线和密封层而形成再布线层压结构。互连线与触点焊盘电连接。密封层与互连线分隔并在模件上延伸。金属凸块安装在触点焊盘上。然而，目前的WLCSP工艺通常在安装金属凸块后就进行IC晶片的切割，晶圆切割后使得IC晶片的四周暴露在外部环境中，只有在安装了金属凸块的一面设有保护材料，而芯片的其他表面很容易被外界污染和破坏，极大的影响了芯片的寿命。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术，本专利技术的目的在于提供一种晶圆级芯片封装方法及封装件，用于解决现有技术中WLCSP工艺的IC晶片切割后易被外界环境污染和破坏的问题。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种晶圆级芯片封装方法，包括以下步骤：提供具有多个器件裸芯的晶片，所述晶片具有正面表面、背面表面和侧面，所述多个器件裸芯位于所述晶片的正面表面，所述器件裸芯具有触点焊盘；在所述晶片的正面表面形成再布线层，使所述再布线层与所述器件裸芯的触点焊盘电连接以实现触点焊盘的再分布；在形成有所述再布线层的正面表面开设沟槽，所述沟槽将所述多个器件裸芯一一分隔；在开设有沟槽的所述晶片正面表面安装金属凸块，使所述金属凸块通过所述再布线层与所述器件裸芯的触点焊盘电连接；在安装了所述金属凸块的所述晶片正面表面形成第一保护层，使所述第一保护层包裹所述晶片的正面表面、侧面，并填充在所述沟槽中，仅露出所述金属凸块；对所述晶片的背面表面进行研磨减薄，使填充在所述沟槽中的所述第一保护层露出；在减薄后的所述晶片的背面表面形成第二保护层，所述第二保护层与所述第一保护层相连，将分隔开的每个器件裸芯密封；对所述晶片进行切割，以使每个被密封的器件裸芯分离成单个的封装件。优选地，所述再布线层包括金属连线以及设于所述金属连线周围的介电层，所述金属连线与所述器件裸芯的触点焊盘连接，并与安装后的所述金属凸块电连接。优选地，所述金属连线包括一层或多层互连金属层，所述介电层包括一层或多层介电材料层。优选地，所述金属连线包含多层互连金属层时，所述介电材料层设于所述多层互连金属层之间将每层互连金属层隔开，所述多层互连金属层之间通过通孔实现电连接。优选地，所述再布线层还包括金属凸块下金属层，所述金属凸块下金属层与所述金属连线连接，所述金属凸块安装在所述金属凸块下金属层上。优选地，所述金属连线的形成方法为物理气相沉积、化学气相沉积、电镀或化学镀。优选地，所述金属连线的材料包括Al、Cu、Sn、Ni、Au、Ag中的一种或多种。优选地，所述介电层的形成方法为旋涂、化学气相沉积或等离子增强化学气相沉积。优选地，所述介电层的材料为聚苯并噁唑、磷硅玻璃、自旋玻璃、自旋聚合物、氧化硅、SiOxCy、硅碳复合材料中的一种或多种。优选地，在形成有所述再布线层的正面表面向下开设沟槽的方法为光刻、激光钻孔、机械钻孔或深度反应离子刻蚀。优选地，所述金属凸块为焊锡球、铜球或锡铜合金球；所述金属凸块在所述晶片上的投影轮廓为圆形、椭圆形或多边形；所述金属凸块的形成方法为电镀或植球。优选地，形成所述第一保护层和/或所述第二保护层的方法为旋涂、压模成型、印刷、传递模塑、液体模塑封装或真空层压。优选地，所述第一保护层和所述第二保护层的材料为固化封装材料。优选地，所述第一保护层和/或所述第二保护层的材料为聚合物基材料、树脂基材料、聚酰亚胺、环氧树脂中的一种或多种。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术还提供一种采用上述方法封装的晶圆级芯片封 装件，包括：器件裸芯，所述器件裸芯具有触点焊盘；再布线层，所述再布线层设置于所述器件裸芯上；金属凸块，所述金属凸块安装在所述再布线层上，通过所述再布线层与所述触点焊盘电连接；保护层，所述保护层将所述器件裸芯及再布线层包裹密封，仅露出部分金属凸块。优选地，所述再布线层包括金属连线以及设于所述金属连线周围的介电层，所述金属连线与所述器件裸芯的触点焊盘连接，并与安装后的所述金属凸块电连接。优选地，所述金属连线包括一层或多层互连金属层，所述介电层包括一层或多层介电材料层。优选地，所述金属连线包含多层互连金属层时，所述介电材料层设于所述多层互连金属层之间将每层互连金属层隔开，所述多层互连金属层之间通过通孔实现电连接。优选地，所述再布线层还包括金属凸块下金属层，所述金属凸块下金属层与所述金属连线连接，所述金属凸块安装在所述金属凸块下金属层上。优选地，所述金属连线的材料包括Al、Cu、Sn、Ni、Au、Ag中的一种或多种。优选地，所述介电层的材料为聚苯并噁唑、磷硅玻璃、自旋玻璃、自旋聚合物、氧化硅、SiOxCy、硅碳复合材料中的一种或多种。优选地，所述金属凸块为焊锡球、铜球或锡铜合金球；所述金属凸块在所述晶片上的投影轮廓为圆形、椭圆形或多边形；所述金属凸块的形成方法为电镀或植球。优选地，所述保护层的材料为固化封装材料。优选地，所述保护层的材料为聚合物基材料、树脂基材料、聚酰亚胺、环氧树脂中的一种或多种。如上所述，本专利技术的晶圆级芯片封装方法及封装件，具有以下有益效果：本专利技术的晶圆级芯片封装方法通过开设沟槽，形成包裹器件裸芯正面、侧面和背面的隔离保护层，再进行切割分离，实现了IC晶片的三维保护，解决了IC晶片切割后易被外界环境污染和破坏的问题。此外，本专利技术的封装方法在安装金属凸块之前开设沟槽，在安装金属凸块之后通过保护层进行保护，可有效避免焊接部位在后期的工序中受损，且流程简单，易于实施，大大地提高了生产效率和产品良率。制得的封装件具有三维保护，不易被外界污染和破坏，便于运输，在后续组装应用中不易损坏，封装效果好，器件可靠性高。附图说明图1显示为本专利技术提供的晶圆级芯片封装方法的示意图。图2a-2h显示为本专利技术实施例提供的晶圆级芯片封装方法的工艺流程示意图。图3显示为本专利技术实施例提供的晶圆级芯片封装件的结构示意图。元件标号说明1 器件裸芯101 触点焊盘201 金属连线202 介电层3 金属凸块401 第一保护层402 第二保护层4 保护层S1～S8 步骤具体实施方式以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种晶圆级芯片封装方法，其特征在于，包括以下步骤：提供具有多个器件裸芯的晶片，所述晶片具有正面表面、背面表面和侧面，所述多个器件裸芯位于所述晶片的正面表面，所述器件裸芯具有触点焊盘；在所述晶片的正面表面形成再布线层，使所述再布线层与所述器件裸芯的触点焊盘电连接以实现触点焊盘的再分布；在形成有所述再布线层的正面表面开设沟槽，所述沟槽将所述多个器件裸芯一一分隔；在开设有沟槽的所述晶片正面表面安装金属凸块，使所述金属凸块通过所述再布线层与所述器件裸芯的触点焊盘电连接；在安装了所述金属凸块的所述晶片正面表面形成第一保护层，使所述第一保护层包裹所述晶片的正面表面、侧面，并填充在所述沟槽中，仅露出所述金属凸块；对所述晶片的背面表面进行研磨减薄，使填充在所述沟槽中的所述第一保护层露出；在减薄后的所述晶片的背面表面形成第二保护层，所述第二保护层与所述第一保护层相连，将分隔开的每个器件裸芯密封；对所述晶片进行切割，以使每个被密封的器件裸芯分离成单个的封装件。

【技术特征摘要】
1.一种晶圆级芯片封装方法，其特征在于，包括以下步骤：提供具有多个器件裸芯的晶片，所述晶片具有正面表面、背面表面和侧面，所述多个器件裸芯位于所述晶片的正面表面，所述器件裸芯具有触点焊盘；在所述晶片的正面表面形成再布线层，使所述再布线层与所述器件裸芯的触点焊盘电连接以实现触点焊盘的再分布；在形成有所述再布线层的正面表面开设沟槽，所述沟槽将所述多个器件裸芯一一分隔；在开设有沟槽的所述晶片正面表面安装金属凸块，使所述金属凸块通过所述再布线层与所述器件裸芯的触点焊盘电连接；在安装了所述金属凸块的所述晶片正面表面形成第一保护层，使所述第一保护层包裹所述晶片的正面表面、侧面，并填充在所述沟槽中，仅露出所述金属凸块；对所述晶片的背面表面进行研磨减薄，使填充在所述沟槽中的所述第一保护层露出；在减薄后的所述晶片的背面表面形成第二保护层，所述第二保护层与所述第一保护层相连，将分隔开的每个器件裸芯密封；对所述晶片进行切割，以使每个被密封的器件裸芯分离成单个的封装件。2.根据权利要求1所述的晶圆级芯片封装方法，其特征在于：所述再布线层包括金属连线以及设于所述金属连线周围的介电层，所述金属连线与所述器件裸芯的触点焊盘连接，并与安装后的所述金属凸块电连接。3.根据权利要求2所述的晶圆级芯片封装方法，其特征在于：所述金属连线包括一层或多层互连金属层，所述介电层包括一层或多层介电材料层。4.根据权利要求3所述的晶圆级芯片封装方法，其特征在于：所述金属连线包含多层互连金属层时，所述介电材料层设于所述多层互连金属层之间将每层互连金属层隔开，所述多层互连金属层之间通过通孔实现电连接。5.根据权利要求2所述的晶圆级芯片封装方法，其特征在于：所述再布线层还包括金属凸块下金属层，所述金属凸块下金属层与所述金属连线连接，所述金属凸块安装在所述金属凸块下金属层上。6.根据权利要求2所述的晶圆级芯片封装方法，其特征在于：所述金属连线的形成方法为物理气相沉积、化学气相沉积、电镀或化学镀。7.根据权利要求2所述的晶圆级芯片封装方法，其特征在于：所述金属连线的材料包括Al、Cu、Sn、Ni、Au、Ag中的一种或多种。8.根据权利要求2所述的晶圆级芯片封装方法，其特征在于：所述介电层的形成方法为旋涂、化学气相沉积或等离子增强化学气相沉积。9.根据权利要求2所述的晶圆级芯片封装方法，其特征在于：所述介电层的材料为聚苯并噁唑、磷硅玻璃、自旋玻璃、自旋聚合物、氧化硅、SiOxCy、硅碳复合材料中的一种或多种。10.根据权利要求1所述的晶圆级芯片封装方法，其特征在于：在形成有所述再布线层的正面表面向下开设沟槽的方法为光刻、激光钻孔、机械钻孔或深度反应离子刻蚀。11.根据权利要求1所述的晶圆级芯片封装方法，其特征在于：所述金属凸...

【专利技术属性】
技术研发人员：仇月东，林正忠，
申请(专利权)人：中芯长电半导体江阴有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32