一种晶圆级封装芯片及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种晶圆级封装芯片及其制备方法，通过在晶圆正面及背面做塑封，使晶圆级封装芯片管芯的正面、半侧壁及背面都由树脂包封，降低了芯片工作的潜在可靠性风险。在对晶圆背面做塑封前，在晶圆背面制备一层金属化层，使得这种封装形式更适合于功率器件。此外，采用本发明专利技术方法制备的晶圆级封装芯片还具有体积小、重量轻、厚度薄的特点。

A wafer-level packaging chip and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种晶圆级封装芯片及其制备方法
本专利技术涉及晶圆级封装
，特别是涉及一种晶圆级封装芯片及其制备方法。
技术介绍
晶圆级封装(WaferLevelPackage，WLP)是对整片晶圆进行封装测试后再切割得到单个成品芯片的技术，封装后的芯片尺寸与裸片一致。WLP与传统封装方式的不同在于，传统的晶片封装是先切割再封测，而封装后约比原晶片尺寸增加20％；而WLP则是先在整片晶圆上进行封装和测试，然后才划线分割，因此，封装后的体积与IC裸芯片尺寸几乎相同，能大幅降低封装后的IC尺寸。然而，传统的晶圆级封装仍具有如下缺点：1、封装后芯片的整个管芯是裸露的，管芯的正面及侧面没有用塑封料包封，有潜在的可靠性风险；2、管芯背面多数没有背面金属，这非常不利于功率器件封装；3、对于分离器件或功率器件而言，用传统的晶圆级封装不太可能将晶圆的厚度减薄到100um以下。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种晶圆级封装芯片及其制备方法，以解决传统晶圆级封装存在的以上缺点。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：一种晶圆级封装芯片，所述晶圆级封装芯片包括依次设置的背面塑封层、背面金属层、硅片和二氧化硅层；还包括所述二氧化硅层表面设置的钝化层和凸点下金属化层；所述凸点下金属化层上方植有凸点；所述凸点、所述钝化层、所述二氧化硅层及所述硅片的上半部由正面塑封层塑封。可选的，所述凸点为锡球。可选的，所述凸点为铜柱、金柱或镍柱。可选的，所述正面塑封层的厚度为10-100μm。可选的，所述正面塑封层和所述背面塑封层的材料为树脂。一种晶圆级封装芯片的制备方法，所述制备方法用于制备所述晶圆级封装芯片；所述制备方法包括：准备再布线后的晶圆；所述再布线后的晶圆包括硅片、硅片上方的二氧化硅层、二氧化硅层上方的钝化层和凸点下金属化层；在所述凸点下金属化层上植入凸点，形成植球后的晶圆；将所述植球后的晶圆推入回流炉中回流，形成回流后的晶圆；在所述回流后的晶圆的正面进行划片，形成正面划片后的晶圆；在所述正面划片后的晶圆的正面做塑封，形成正面塑封后的晶圆；对所述正面塑封后的晶圆的正面进行研磨，形成正面研磨后的晶圆；对所述正面研磨后的晶圆的背面进行研磨，形成背面研磨后的晶圆；在所述背面研磨后的晶圆的背面制备金属层，形成背面金属化后的晶圆；对所述背面金属化后的晶圆的背面进行塑封，形成背面塑封后的晶圆；对所述背面塑封后的晶圆进行划片，形成多个所述晶圆级封装芯片。可选的，所述在所述凸点下金属化层上植入凸点，形成植球后的晶圆，具体包括：在所述凸点下金属化层上植入凸点，所述凸点为锡球、铜柱、金柱或镍柱，形成所述植球后的晶圆。可选的，所述在所述回流后的晶圆的正面进行划片，形成正面划片后的晶圆，具体包括：在所述回流后的晶圆的正面进行划片，划片的深度小于所述晶圆级封装芯片的厚度，形成所述正面划片后的晶圆。可选的，所述在所述正面划片后的晶圆的正面做塑封，形成正面塑封后的晶圆，具体包括：在所述正面划片后的晶圆的正面做塑封，形成初始正面塑封层；所述凸点、所述钝化层、所述二氧化硅层及所述硅片的上半部由所述初始正面塑封层塑封，形成所述正面塑封后的晶圆。可选的，所述对所述正面塑封后的晶圆的正面进行研磨，形成正面研磨后的晶圆，具体包括：对所述正面塑封后的晶圆的正面进行研磨，研磨至露出所述初始正面塑封层包裹的所述凸点，形成正面研磨后的晶圆；研磨后的正面塑封层的厚度为10-100μm。根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：本专利技术提供一种晶圆级封装芯片及其制备方法，通过在再布线后的晶圆的正面及背面做塑封，使管芯的正面、半侧壁及背面都由树脂包封，降低了芯片工作的潜在可靠性风险。在对晶圆背面做塑封前，在晶圆背面制备一层金属化层，使得这种封装形式更适合于功率器件。此外，采用本专利技术方法制备的晶圆级封装芯片还具有体积小、重量轻、厚度薄的特点。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据本专利技术提供的附图获得其他的附图。图1为本专利技术提供的晶圆级封装芯片的结构示意图；图2为本专利技术提供的再布线后的晶圆的结构示意图；图3为本专利技术实施例提供的植球步骤示意图；图4为本专利技术提供的回流步骤示意图；图5为本专利技术提供的晶圆正面划片步骤示意图；图6为本专利技术提供的晶圆级正面塑封步骤示意图；图7为本专利技术提供的晶圆正面研磨步骤示意图；图8为本专利技术提供的晶圆背面研磨、背面腐蚀及背面金属化步骤示意图；图9为本专利技术提供的晶圆背面塑封步骤示意图；图10为本专利技术提供的晶圆划片步骤示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术的目的是提供一种晶圆级封装芯片及其制备方法，以解决传统晶圆级封装存在的可靠性风险。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。图1为本专利技术提供的晶圆级封装芯片的结构示意图。参见图1，所述晶圆级封装芯片包括依次设置的背面塑封层108、背面金属层107、硅片101和二氧化硅层102；还包括所述二氧化硅层102表面设置的钝化层103和UBM(underbumpmetalization，凸点下金属化)层104。所述凸点下金属化层104上方植有凸点105；所述凸点105、所述钝化层103、所述二氧化硅层102及所述硅片101的上半部由正面塑封层106塑封。在本专利技术实施例中，晶圆正面的所述凸点105为锡球。在实际应用中，所述凸点105还可以为铜柱、金柱或镍柱。所述凸点为铜柱时，研磨后可以在铜柱的表面蒸镀一层金属镍或锡；所述凸点为镍柱时，研磨后可以在镍柱的表面化学镀一层金层。所述正面塑封层106的厚度为10-100μm。所述正面塑封层和所述背面塑封层的材料为树脂。管芯的正面和背面都由树脂包封；管芯的侧壁部分也由树脂包封；因此降低了传统晶圆级封装存在的可靠性风险。管芯的背面还具有金属化层，有利于功率器件的封装。本专利技术还提供一种晶圆级封装芯片的制备方法，所述制备方法用于制备所述晶圆级封装芯片，所述制备方法包括：Step1：准备再布线后的晶圆。图2为本专利技术提供的再布线后的晶圆的结构示意图。参见图2，所述再布线后的晶圆包括硅片201、硅片上方的二氧化硅层202、二氧化硅层上方的钝化层203和凸点下金属化层204。以功率TrenchMOSFET为例，所述再布线后的晶圆正面的工艺流程为：晶圆正面氧化，Trench光刻；Trench刻蚀；栅氧；多晶硅淀积；多晶硅Etchback；P-well光刻；P-well离子注入；推进；Source光刻；Source离子注入；推进；BPSG淀积；接触孔光刻；晶圆正面金属化；金属化光刻；钝化层淀积；钝化层光刻；晶圆正面金属层表面制作UBM层(再布线)，得到所述再布线后的晶圆。Step2：在所述凸点下金属化层UBM上植入凸本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种晶圆级封装芯片，其特征在于，所述晶圆级封装芯片包括依次设置的背面塑封层、背面金属层、硅片和二氧化硅层；还包括所述二氧化硅层表面设置的钝化层和凸点下金属化层；所述凸点下金属化层上方植有凸点；所述凸点、所述钝化层、所述二氧化硅层及所述硅片的上半部由正面塑封层塑封。

【技术特征摘要】
1.一种晶圆级封装芯片，其特征在于，所述晶圆级封装芯片包括依次设置的背面塑封层、背面金属层、硅片和二氧化硅层；还包括所述二氧化硅层表面设置的钝化层和凸点下金属化层；所述凸点下金属化层上方植有凸点；所述凸点、所述钝化层、所述二氧化硅层及所述硅片的上半部由正面塑封层塑封。2.根据权利要求1所述的晶圆级封装芯片，其特征在于，所述凸点为锡球。3.根据权利要求1所述的晶圆级封装芯片，其特征在于，所述凸点为铜柱、金柱或镍柱。4.根据权利要求1所述的晶圆级封装芯片，其特征在于，所述正面塑封层的厚度为10-100μm。5.根据权利要求1所述的晶圆级封装芯片，其特征在于，所述正面塑封层和所述背面塑封层的材料为树脂。6.一种晶圆级封装芯片的制备方法，其特征在于，所述制备方法用于制备权利要求1所述的晶圆级封装芯片；所述制备方法包括：准备再布线后的晶圆；所述再布线后的晶圆包括硅片、硅片上方的二氧化硅层、二氧化硅层上方的钝化层和凸点下金属化层；在所述凸点下金属化层上植入凸点，形成植球后的晶圆；将所述植球后的晶圆推入回流炉中回流，形成回流后的晶圆；在所述回流后的晶圆的正面进行划片，形成正面划片后的晶圆；在所述正面划片后的晶圆的正面做塑封，形成正面塑封后的晶圆；对所述正面塑封后的晶圆的正面进行研磨，形成正面研磨后的晶圆；对所述正面研磨后的晶圆的背面进行研磨，形成背面研磨...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄平，鲍利华，顾海颖，
申请(专利权)人：上海朕芯微电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31