晶圆级晶粒尺寸封装结构及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种晶圆级晶粒尺寸封装结构和一种晶圆级晶粒尺寸封装结构的制造方法，其中，该晶圆级晶粒尺寸封装结构包括多个重分布层线路，经由第一聚合物层的开口连接于硅晶圆，开口贯穿第一聚合物层以供重分布层线路连接于硅晶圆上表面的金属焊垫。多个球金属底层，每一球金属底层经由第二聚合物层的开口连接一重分布层线路，第二聚合物层设置于第一聚合物层上。多个焊锡接点，每一焊锡接点设置于一球金属底层上。一金属电镀层设置于第一聚合物层下，且并未与任一重分布层线路接触。至少一隔绝对象设置于该多个重分布层线路其中的至少二者之间，此隔绝对象可为设置于两邻近重分布层线路间的金属栅栏或气隙。

Wafer Grade Grain Size Packaging Structure and Its Manufacturing Method

【技术实现步骤摘要】
晶圆级晶粒尺寸封装结构及其制造方法
本专利技术有关于一种晶圆封装技术，且特别是为了减少晶圆级晶粒尺寸封装中的串音干扰、铜迁移、以及漏电流等现象。
技术介绍
基于半导体芯片、晶圆、或集成电路在连接至所应用的印刷电路板上，或者在使用者操作的过程中，皆有可能遭遇物理性的损伤，为了达到保护这些电路的目的，将这些集成电路进行适当的封装实为必要的。举例来说，目前市场上常见的几种封装类型包括：导线架封装(leadframepackages)、球栅阵列封装(ballgridarraypackages)、晶粒尺寸封装(chipscalepackage)，例如：晶圆级晶粒尺寸封装(waferlevelchipscalepackage)等等。而其中，又以晶圆级晶粒尺寸封装(WLCSP)具有最小的外观变因(formfactor)，因其封装尺寸与晶圆尺寸同等级，同时具有良好的电性、机构性、以及热学特性。并且，晶圆级晶粒尺寸封装使用较简单的堆栈结构，且相较于其他封装类型，其封装制程的成本也较为低廉。请参阅图1所示，其为现有技术利用一晶圆级晶粒尺寸封装的堆栈结构的示意图，如图所示，在硅芯片，包括：硅晶圆10、铝焊垫12、以及保护层14，历经晶圆代工厂的检查出厂后，首先形成并图案化一第一聚合物层16在其上。之后，先在整个芯片电镀上具有均匀厚度的一金属晶种层，再以重分布制程(RDL)形成金属电镀重分布层18，该金属的厚度在整个芯片上为均匀分布。之后，续在此重分布制程后形成一第二聚合物层20于其上。之后，接着电镀有一球金属底层(UBM，underballmetallayer)22，且该球金属底层的厚度在整个芯片上为均匀分布。最后，再形成有一焊锡接点24于其上。然而，此现有技艺仍具有其缺失，基于现有大部分的元件供货商允许的重分布层对重分布层(RDLtoRDL)间的间距至少为10微米，而未来随着封装制程的进步，可预期的是元件供货商将会逐渐倾向于提供小于5微米的重分布层对重分布层间的间距规格。如此一来，随着间距的缩小，重分布层中各线路间的串音干扰(crosstalk)将会变严重，也就是单一线路上的信号很可能不经意地便传递至下一条线路。再者，另一缺失在于基于元件表面多有水气、粉尘或湿度等污染源，随着元件使用时间的拉长，可能会造成内部导电元件(例如：球金属底层、重分布层)等的劣化，如此一来将引起少量的电流流经，形成所谓的漏电流现象。举例来说，当一条重分布层的线路上携载有小电压信号，而与其相邻的另一条线路携载有大电压信号，在此情况下，基于聚合物的劣化将严重造成电气的短路或元件的失效。更进一步而言，重分布层中线路所携载的电压层级，也为铜迁移现象的原因之一。举例而言，当重分布层中各线路间的电位差较大时，意味着随着使用时间增加，在各线路间也会有较高的几率形成导电路径，也就是常见的铜迁移现象。众所周知的是，铜迁移现象可能也会严重造成电气的短路或元件的失效。另一方面而言，由元件供货商所提供的重分布层的厚度，一般是最小4微米。在此厚度的条件下，在组装制程进行时，有很高几率会产生有芯片缠绕的问题。而这也是大部分元件供货商限制重分布层的密度最高仅能占单位组装面积的75％的原因，换句话说，该芯片有25％的面积是不具有重分布层或铜线的，这同时也造成元件热阻值的上升或热学特性下降的问题。目前已知，遂有美国专利公开号2017/0170122(Ritteretal)以及美国专利公开号2016/0148882(Kimetal)公开有在晶圆级晶粒尺寸封装中避免产生串音干扰的方法。
技术实现思路
本专利技术的一目的在于提出一种晶圆级晶粒尺寸封装结构，其在信号之间设置有金属栅栏及/或气隙，藉此可用以降低邻近信号间的串音干扰、漏电流、以及铜迁移现象。本专利技术的又一目的在于提供一种晶圆级晶粒尺寸封装结构，其通过在芯片保护层上电镀有一薄金属电镀层，藉此具有较佳的热导率。本专利技术的再一目的在于提供一种晶圆级晶粒尺寸封装结构的制造方法，其利用在信号之间设置有金属栅栏及/或气隙，同时在芯片保护层上电镀有金属层，藉此兼具有较佳的电学特性与热导率。为了达成本专利技术的专利技术目的，本专利技术提供一种激光钻孔晶圆级晶粒尺寸封装技术，此种晶圆级晶粒尺寸封装结构包括多个重分布层线路，其经由一第一聚合物层的多个开口连接于一硅晶圆，其中该多个开口贯穿该第一聚合物层以供该多个重分布层线路电性连接于该硅晶圆的一上表面的金属焊垫。多个球金属底层，其中每一球金属底层经由一第二聚合物层的开口连接一重分布层线路，且该第二聚合物层设置于该第一聚合物层之上。多个焊锡接点，其中每一焊锡接点设置于一球金属底层之上。一金属电镀层设置于该第一聚合物层之下，且该金属电镀层并未与任一重分布层线路接触。至少一隔绝对象，其设置于该多个重分布层线路其中的至少二者之间。根据本专利技术的实施例，其中所述的隔绝对象可为一金属栅栏或一气隙，藉此隔离重分布层线路上的信号与其邻近线路信号间的干扰。同样地，为了达成本专利技术的专利技术目的，本专利技术公开一种晶圆级晶粒尺寸封装结构的制造方法。首先，提供一硅晶圆，该硅晶圆上具有一保护层，且保护层中设置有多个开口以容设多个金属焊垫。之后，在该保护层上电镀有一金属电镀层，且该金属电镀层并未覆盖于该多个金属焊垫。在该金属电镀层上形成有一第一聚合物层，并且图案化该第一聚合物层以在该第一聚合物层中形成多个开口，该第一聚合物层中的该多个开口连通于该多个金属焊垫。在该第一聚合物层上形成多个重分布层线路，且该多个重分布层线路电性连接于该多个金属焊垫。在该第一聚合物层与重分布层线路上形成一第二聚合物层，并且图案化第二聚合物层以在第二聚合物层中形成多个开口，该第二聚合物层中的该多个开口连通于该多个重分布层线路。设置多个球金属底层，其中每一球金属底层电性连接于一重分布层线路。设置多个焊锡接点，其中每一焊锡接点设置于一球金属底层之上。最后，在该多个重分布层线路其中的至少二者之间形成有至少一隔绝对象。根据本专利技术的一实施例，其中在形成该至少一隔绝对象的步骤中更包括：在两个邻近重分布层线路间的一区域中，以一高通量的激光束射向第一聚合物层与第二聚合物层，使得该激光束加热且熔化第一聚合物层与第二聚合物层，并且汽化熔化后的该第一聚合物层与该第二聚合物层，其中，根据该激光束的能量，汽化后的聚合物可转为一电浆。之后，在两个邻近重分布层线路间的该区域中形成开口，以通过该多个开口曝露出金属电镀层。之后，针对该多个开口进行除胶渣与微蚀制程。接着，在该多个开口中电镀一金属层，以在两个邻近重分布层线路间的该区域中形成至少一金属栅栏，最后，针对该金属栅栏的表面以一表面层进行表面处理。根据本专利技术的又一实施例，其中在形成该至少一隔绝对象的步骤中更包括：在两个邻近重分布层线路间的一区域中，以一高通量的激光束射向第一聚合物层与第二聚合物层，使得该激光束加热且熔化第一聚合物层与第二聚合物层，并且汽化熔化后的该第一聚合物层与该第二聚合物层，其中，根据该激光束的能量，汽化后的聚合物可转为一电浆。之后，在两个邻近重分布层线路间的该区域中形成开口，其中，该多个开口并未曝露出该金属电镀层。之后，针对该多个开口进行除胶渣与微蚀制程，以在两个邻近重分布层线路间的该区域中形成多个气隙。根据本专利技术的再一实施例，其中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种晶圆级晶粒尺寸封装结构，其特征在于，包括：多个重分布层线路，其经由一第一聚合物层的多个开口连接于一硅晶圆，其中该多个开口贯穿该第一聚合物层以供该多个重分布层线路电性连接于该硅晶圆的一上表面的金属焊垫；多个球金属底层，其中每一该球金属底层经由一第二聚合物层的开口连接一该重分布层线路，该第二聚合物层设置于该第一聚合物层之上；多个焊锡接点，每一该焊锡接点设置于一该球金属底层之上；一金属电镀层，设置于该第一聚合物层之下，且该金属电镀层并未与任一该重分布层线路接触；以及至少一隔绝对象，其设置于该多个重分布层线路其中的至少二者之间。

【技术特征摘要】
2018.01.25 US 15/879,9041.一种晶圆级晶粒尺寸封装结构，其特征在于，包括：多个重分布层线路，其经由一第一聚合物层的多个开口连接于一硅晶圆，其中该多个开口贯穿该第一聚合物层以供该多个重分布层线路电性连接于该硅晶圆的一上表面的金属焊垫；多个球金属底层，其中每一该球金属底层经由一第二聚合物层的开口连接一该重分布层线路，该第二聚合物层设置于该第一聚合物层之上；多个焊锡接点，每一该焊锡接点设置于一该球金属底层之上；一金属电镀层，设置于该第一聚合物层之下，且该金属电镀层并未与任一该重分布层线路接触；以及至少一隔绝对象，其设置于该多个重分布层线路其中的至少二者之间。2.如权利要求1所述的晶圆级晶粒尺寸封装结构，其特征在于，设置于该多个重分布层线路其中的至少二者之间的该至少一隔绝对象包括一金属栅栏，其设置于两个邻近该重分布层线路之间，且该金属栅栏电性导通于该金属电镀层。3.如权利要求2所述的晶圆级晶粒尺寸封装结构，其特征在于，该金属栅栏的材质包括：铜、金、铝、或者是以铜、金、铝所形成的合金。4.如权利要求2所述的晶圆级晶粒尺寸封装结构，其特征在于，该金属栅栏的材质包括：铜、金、铝、或者是以铜、金、铝所形成的具有聚合物核心的合金。5.如权利要求2所述的晶圆级晶粒尺寸封装结构，其特征在于，该金属栅栏的形状选自由锥形、长方形、以及圆柱形所组成的群组。6.如权利要求2所述的晶圆级晶粒尺寸封装结构，其特征在于，该金属栅栏的宽度最小为2微米，该金属栅栏的高度最小为15微米。7.如权利要求1所述的晶圆级晶粒尺寸封装结构，其特征在于，设置于该多个重分布层线路其中的至少二者之间的该至少一隔绝对象包括多个气隙，其设置于两个邻近该重分布层线路之间，且该多个气隙并未电性导通于该金属电镀层。8.如权利要求7所述的晶圆级晶粒尺寸封装结构，其特征在于，该多个气隙的形状选自由沟槽、狭缝、以及缺口所组成的群组。9.如权利要求1所述的晶圆级晶粒尺寸封装结构，其特征在于，该至少一隔绝对象环绕设置于一该重分布层线路或多条该重分布层线路的周围。10.如权利要求1所述的晶圆级晶粒尺寸封装结构，其特征在于，该至少一隔绝对象隔绝一该重分布层线路或多条该重分布层线路与其邻近该重分布层线路间的干扰。11.如权利要求1所述的晶圆级晶粒尺寸封装结构，其特征在于，该金属电镀层包括在该硅晶圆的一保护层上电镀有铜、金、铝、或者是以铜、金、铝所形成的合金，一重合距离为由该金属电镀层的开口至该保护层的开口间的距离，该重合距离至少为10微米，该硅晶圆的一硅晶边缘上具有一密封环，由该密封环至该金属电镀层间的距离为一间距，该间距大于或等于25微米，该金属电镀层的厚度最大可为2微米。12.如权利要求1所述的晶圆级晶粒尺寸封装结构，其特征在于，该第一聚合物层与该第二聚合物层的材质包括聚酰亚胺或聚苯恶唑，且该第一聚合物层与该第二聚合物层的厚度大于或等于7.5微米。13.如权利要求1所述的晶圆级晶粒尺寸封装结构，其特征在于，该多个重分布层线路的厚度介于4至25微米之间，该多个球金属底层的厚度介于8至25微米之间。14.一种晶圆级晶粒尺寸封装结构的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：提供一硅晶圆，该硅晶圆上具有一保护层，且该保护层中设置有多个开口以容设多个金属焊垫；在该保护层上电镀有一金属电镀层，且该金属电镀层并未覆盖于该多个金属焊垫上；在该金属电镀层上形成有一第一聚合物层，并且图案化该第一聚合物层以在该第一聚合物层中形成多个开口，该第一聚合物层中的该多个开口连通于该多个金属焊垫；在该第一聚合物层上形成多个重分布层线路，该多个重分布层线路电性连接于该多个金属焊垫；在该第一聚合物层与该多个重分布层线路上形成一第二聚合物层，并且图案化该第二聚合物层以在该第二聚合物层中形成多个开口，该第二聚合物层中的该多个开口连通于该多个重分布层线路；设置多个球金属底层，其中每一该球金属底层电性连接于一该重分布层线路；设置多个焊锡接点，每一该焊锡接点设置于一该球金属底层之上；以及形成至少一隔绝对象，该隔绝对象设置于该多个重分布层线路其中的至少二者之间。15.如权利要求14所述的制造方法，其特征在于，该金属电镀层包括电镀有铜、金、铝、或者是以铜、金、铝所形成的合金，一重合距离为由该金属电镀层的开口至该保护层的开口间的距离，该重合距离至少为10微米，该硅晶圆的一硅晶边缘上具有一密封环，由该密封环至该金属电镀层间的距离为一间距，该间距大于或等于25微米，该金属电镀层的厚度最大可为2微米。16.如权利要求14所述的制造方法，其特征在于，该第一聚合物层与该第二聚合物层的材质包括聚酰亚胺或聚苯恶唑，且该第一聚合物层与该第二聚合物层的厚度大于或等于7.5微米。17.如权利要求14所述的制造方法，其特征在于，在形成该至少一隔绝对象的步骤中更包括：在两个邻近该重分布层线路间的一区域中，以一高通量的激光束射向该第一聚合物层与该第二聚合物层，其中该激光束加热且熔化该第一聚合物层与该第二聚合物层，并在两个邻近该重分布层线路间的该区域中形成开口，以通过该多个开口曝露出该金属电镀层；根据该多个开口进行除胶渣与微蚀制程；在该多个开口中电镀一金属栅栏层，以在两个邻近该重分布层线路间形成至少一金属栅栏；以及针对该金属栅栏的表面进行表面处理。18.如权利要求17所述的制造方法，其特征在于，该激光束汽化熔化后的该第一聚合物层与该第二聚合物层，并且根据该激光束的能量将汽化后的该第一聚合物层与该第二聚合物层转而产生为一电浆。19.如权利要求17所述的制造方法，其特征在于，该金属栅栏层包括铜、金、铝、或者是以铜、金、铝所形成的合金，针对该金属栅栏的表面进行表面处理的步骤更包括在露出的该表面上涂布或电镀有一表面层，且该表面层包括有机保焊膜、浸镀锡或电镀金材质。20.如权利要求19所述的制造方法，其特征在于，该金属栅栏的宽度最小为2微米，该金属栅栏的高度最小为15微米，当该金属栅栏的宽度为2微米，且一制造公差为0.5微米时，该表面层需要有一交...

【专利技术属性】
技术研发人员：哈皮·莫汀·穆罕默德，拉吉·沙亚·安德拉，
申请(专利权)人：代罗半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：英国,GB