一种具有键合结构的晶圆级芯片的封装方法技术

本发明专利技术涉及一种具有键合结构的晶圆级芯片的封装方法，所述方法包括：提供叠层晶圆，所述叠层晶圆包括底部晶圆和位于所述底部晶圆上方并与所述底部晶圆键合为一体的顶部晶圆；在所述顶部晶圆的上表面形成多个焊垫；在所述顶部晶圆的上表面以及所述焊垫的表面形成第一保护层，所述第一保护层内形成有暴露所述焊垫的开口；在所述叠层晶圆的边缘形成第二保护层，所述第二保护层覆盖所述顶部晶圆的边缘至所述底部晶圆的边缘之间的区域；在所述开口内形成焊点，所述焊点与所述焊垫电连接；去除所述第二保护层。实施本发明专利技术，可以减小晶圆错位现象对后续焊点制备过程的影响，从而降低晶圆封装的异常发生率。

A packaging method of wafer level chip with bonding structure

【技术实现步骤摘要】
一种具有键合结构的晶圆级芯片的封装方法
本专利技术涉及芯片封测领域，特别涉及一种具有键合结构的晶圆级芯片的封装方法。
技术介绍
随着5G时代的来临，人们的生活将会发生翻天覆地的变化，相比4G而言，5G是拥有更快网络的移动数据，5G是大数据时代由一种质态向另一种质态的转变，是全面多领域的变革。微波射频器件是5G不可或缺的组成部分，微波器件具有效率高，使用方便等优点，对雷达、通信、电子对抗等电子装备实现全固态化有重要意义，是电子装备的心脏，对其性能有直接影响。因此，研究微波射频器件的高密度封装集成技术有着重要的战略意义。对于具有键合结构的晶圆级芯片的封装，在键合工艺过程中，由于键合设备和对位精度的限制，不同层的晶圆之间会有小幅度的错位，如图1所示，顶部晶圆一侧的边缘至底部晶圆同一侧的边缘的距离为d1，顶部晶圆另一侧的边缘至底部晶圆同一侧的边缘的距离为d2，如果不同层的晶圆之间发生错位，即d1≠d2。在后续制备焊点的工艺过程中，尤其是电镀工艺时，由于存在上述晶圆之间的错位现象，电化学沉积的溶液将会通过错位引起的边缘缝隙渗入晶圆边缘部位，导致电镀的夹具以及晶圆的边缘部位被电镀上金属薄膜。
技术实现思路
针对现有技术的上述问题，本专利技术的目的在于提供一种具有键合结构的晶圆级芯片的封装方法，通过在晶圆的边缘部位形成保护结构，以减小晶圆错位现象对后续焊点制备过程的影响，从而降低晶圆封装的异常发生率。本专利技术提供一种具有键合结构的晶圆级芯片的封装方法，所述方法包括：提供叠层晶圆，所述叠层晶圆包括底部晶圆和位于所述底部晶圆上方并与所述底部晶圆键合为一体的顶部晶圆；在所述顶部晶圆的上表面形成多个焊垫；在所述顶部晶圆的上表面以及所述焊垫的表面形成第一保护层，所述第一保护层内形成有暴露所述焊垫的开口；在所述叠层晶圆的边缘形成第二保护层，所述第二保护层覆盖所述顶部晶圆的边缘至所述底部晶圆的边缘之间的区域；在所述开口内形成焊点，所述焊点与所述焊垫电连接；去除所述第二保护层。进一步地，所述在所述叠层晶圆的边缘形成第二保护层包括：在所述叠层晶圆的边缘覆盖高温胶带。进一步地，所述在所述叠层晶圆的边缘形成第二保护层包括：在所述叠层晶圆的边缘涂覆光刻胶；对所述光刻胶进行固化处理。进一步地，所述去除所述第二保护层包括：通过干法等离子去胶工艺或湿法去胶工艺去除固化后的所述光刻胶。进一步地，所述在所述顶部晶圆的上表面以及所述焊垫的表面形成第一保护层包括：在所述顶部晶圆的上表面以及所述焊垫的表面涂覆高分子聚合物薄膜；在150-300℃下固化所述高分子聚合物薄膜。进一步地，所述第一保护层为聚酰亚胺薄膜。进一步地，所述在所述开口内形成焊点包括：通过电化学沉积工艺或印刷工艺在所述开口内形成焊点。进一步地，在所述开口内形成焊点之前，所述方法还包括：在所述开口内形成金属种子层；相应的，在所述开口内形成焊点包括：在所述开口内的金属种子层表面形成焊点。进一步地，在所述开口内形成金属种子层包括：通过溅射工艺在所述开口内形成金属种子层，溅射温度为200-250℃。进一步地，所述金属种子层的厚度为0.2-1.0mm。由于上述技术方案，本专利技术具有如下有益效果：通过在叠层晶圆的边缘部位形成第二保护层，减小了由于叠层晶圆错位导致的焊点制备过程中的渗镀现象，降低了晶圆封装的异常发生率。附图说明为了更清楚地说明本专利技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍。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的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。图1是现有技术中叠层晶圆的结构示意图；图2是本专利技术实施例提供的一种具有键合结构的晶圆级芯片的封装方法中叠层晶圆形成焊垫后的结构示意图；图3是本专利技术实施例提供的一种具有键合结构的晶圆级芯片的封装方法中叠层晶圆形成第一保护层和开口后的结构示意图；图4是本专利技术实施例二提供的一种具有键合结构的晶圆级芯片的封装方法中叠层晶圆形成金属种子层后的侧视角度的结构示意图；图5是本专利技术实施例一提供的一种具有键合结构的晶圆级芯片的封装方法中叠层晶圆形成第二保护层后的俯视角度的结构示意图；图6是本专利技术实施例二提供的一种具有键合结构的晶圆级芯片的封装方法中叠层晶圆形成第二保护层后的结构示意图；图7是本专利技术实施例二提供的一种具有键合结构的晶圆级芯片的封装方法中叠层晶圆形成焊点并去除第二保护层后的结构示意图。附图中：1-叠层晶圆101-顶部晶圆102-底部晶圆2-焊垫3-第一保护层4-金属种子层5-焊点6-键合结构7-第二保护层具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，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的实施例，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，都应当属于本专利技术保护的范围。需要说明的是，本专利技术的说明书和权利要求书及附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本专利技术的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。实施例一本专利技术实施例一提供了一种具有键合结构的晶圆级芯片的封装方法，所述方法包括：步骤S1：提供叠层晶圆1，所述叠层晶圆1包括底部晶圆102和位于所述底部晶圆102上方并与所述底部晶圆102键合为一体的顶部晶圆101；在本专利技术实施例中，所述底部晶圆102和所述顶部晶圆101的材质通常为半导体材质，例如硅、锗硅等。所述叠层晶圆1内通常形成有多个芯片(未示出)，相邻的芯片之间通常具有切割道，所述切割道可以用于将所述叠层晶圆1切割为多个分离的芯片。所述叠层晶圆1的叠层结构可以根据实际的需要来确定。也就是说，所述底部晶圆102和所述顶部晶圆101之间可以根据器件类型设置一层或多层的中间晶圆，无论所述叠层晶圆1包括多少层晶圆，都可以使用所述封装方法进行封装，并取得相应的效果。步骤S2：在所述顶部晶圆101的上表面形成多个焊垫2，如图2所示；在本专利技术实施例中，所述焊垫2用于所述叠层晶圆1内的芯片与外部电连接。所述焊垫2的材质为具有导电性能的金属或金属合金，例如，可以为铝、铜或含有铜、铝的合金等。所述焊垫2可以通过溅射、沉积或印刷工艺形成，所述焊垫2的厚度为0.1-0.5μm。步骤S3：在所述顶部晶圆101的上表面以及所述焊垫2的表面形成第一保护层3，所述第一保护层3内形成有暴露所述焊垫2的开口，如图3所示；在本专利技术实施例中，所述第一保护层3用于保护下方的芯片以及部分所述焊垫2。作为一个实施例，为了避免因高温导致键合结构6之间的空腔受到影响，所述第一保护层3为低温固化的高分子聚合物薄膜，例如，可以为聚酰亚胺薄膜。作为一个实施例，同样为了避免因高温导致键合结构6之间的空腔受到影响，在所述顶部晶圆101的上表面以及所述焊垫2的表面涂覆高分子聚合物薄膜，并在150-300℃下固化所述高分子聚合物薄膜。所述开口用于所述焊垫2与后续的焊点电连接，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有键合结构的晶圆级芯片的封装方法，其特征在于，所述方法包括：提供叠层晶圆(1)，所述叠层晶圆(1)包括底部晶圆(102)和位于所述底部晶圆(102)上方并与所述底部晶圆(102)键合为一体的顶部晶圆(101)；在所述顶部晶圆(101)的上表面形成多个焊垫(2)；在所述顶部晶圆(101)的上表面以及所述焊垫(2)的表面形成第一保护层(3)，所述第一保护层(3)内形成有暴露所述焊垫(2)的开口；在所述叠层晶圆(1)的边缘形成第二保护层(7)，所述第二保护层(7)覆盖所述顶部晶圆(101)的边缘至所述底部晶圆(102)的边缘之间的区域；在所述开口内形成焊点(5)，所述焊点(5)与所述焊垫(2)电连接；去除所述第二保护层(7)。

【技术特征摘要】
1.一种具有键合结构的晶圆级芯片的封装方法，其特征在于，所述方法包括：提供叠层晶圆(1)，所述叠层晶圆(1)包括底部晶圆(102)和位于所述底部晶圆(102)上方并与所述底部晶圆(102)键合为一体的顶部晶圆(101)；在所述顶部晶圆(101)的上表面形成多个焊垫(2)；在所述顶部晶圆(101)的上表面以及所述焊垫(2)的表面形成第一保护层(3)，所述第一保护层(3)内形成有暴露所述焊垫(2)的开口；在所述叠层晶圆(1)的边缘形成第二保护层(7)，所述第二保护层(7)覆盖所述顶部晶圆(101)的边缘至所述底部晶圆(102)的边缘之间的区域；在所述开口内形成焊点(5)，所述焊点(5)与所述焊垫(2)电连接；去除所述第二保护层(7)。2.根据权利要求1所述的一种具有键合结构的晶圆级芯片的封装方法，其特征在于，所述在所述叠层晶圆的边缘形成第二保护层包括：在所述叠层晶圆(1)的边缘覆盖高温胶带。3.根据权利要求1所述的一种具有键合结构的晶圆级芯片的封装方法，其特征在于，所述在所述叠层晶圆的边缘形成第二保护层包括：在所述叠层晶圆(1)的边缘涂覆光刻胶；对所述光刻胶进行固化处理。4.根据权利要求3所述的一种具有键合结构的晶圆级芯片的封装方法，其特征在于，所述去除所述第二保护层包括：通过干法等离子去胶工艺或湿法...

【专利技术属性】
技术研发人员：任超，方梁洪，罗立辉，刘明明，刘凤，彭祎，
申请(专利权)人：宁波芯健半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33