一种空腔结构晶圆级封装工艺方法技术

本发明专利技术公开了一种空腔结构晶圆级封装工艺方法，涉及空腔结构晶圆级封装技术领域，包括芯片载体和基底晶圆，芯片载体的顶部通过粘合连接有基底晶圆，芯片载体的底部涂覆上涂胶，并在芯片载体的涂胶上粘合有金属盖，金属盖的一侧安装有散热座；本发明专利技术在整个基底晶圆的顶部加装凸点金属层，在倒装芯片互连方式中，金属层是IC上金属焊盘和金凸点或焊料凸点之间的关键界面层，该层是倒装芯片封装技术的关键因素之一，并为芯片的电路和焊料凸点两方面提供高可靠性的电学和机械连接，凸点和I/O焊盘之间的金属层需要与金属焊盘和晶圆钝化层具有足够好的粘结性，在后续工艺步骤中保护金属焊盘。金属焊盘。金属焊盘。

【技术实现步骤摘要】
一种空腔结构晶圆级封装工艺方法


[0001]本专利技术涉及空腔结构晶圆级封装
，具体为一种空腔结构晶圆级封装工艺方法。

技术介绍

[0002]晶圆级封装是一种先进的封装技术，因其具有尺寸小、电性能优良、散热好、成本低等优势，近年来发展迅速，在传统晶圆封装中，是将成品晶圆切割成单个芯片，然后再进行黏合封装，不同于传统封装工艺，晶圆级封装是在芯片还在晶圆上的时候就对芯片进行封装，保护层可以黏接在晶圆的顶部或底部，然后连接电路，再将晶圆切成单个芯片，由于没有引线、键合和塑胶工艺，封装无需向芯片外扩展，使得晶圆级封装的封装尺寸几乎等于芯片尺寸；
[0003]目前半导体晶圆级封装结构，是通过在晶圆表面涂覆聚合物薄膜以加强芯片的钝化层，起到应力缓冲的作用，然后，重布线层(RDL)对芯片的铝/铜焊区位置重新布局，使新焊区满足对焊料球最小间距的要求，并使新焊区按照阵列排布，再则凸点下金属层(UBM)采用和RDL一样的工艺流程制作，将焊料球放置于UBM上，放入回流焊中，焊料经回流熔化与UBM形成良好的浸润结合，达到良好的焊接效果，从而完成晶圆级封装结构；
[0004]对于当前半导体晶圆级封装结构而言，常见的晶圆级封装方式为1P1M&2P2M，传统的晶圆级封装方式工艺加工流程长，同时带来工艺加工过程中管控点风险也随着增多，在工艺制作过程中不易管控，而且工艺成本也会随着工艺流程以及加工工艺时长的影响而呈现一定程度的增高；再则产品本身受工艺加工过程影响散热性也会有一定程度的降低；
[0005]为此，我们提出一种空腔结构晶圆级封装工艺方法。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种空腔结构晶圆级封装工艺方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题；
[0007]1、通过在整个基底晶圆的顶部加装凸点金属层，使得整个空腔结构晶圆级封装工艺简单化，相比较在整个基底晶圆的顶部涂覆多次封装胶体来实现整个芯片的封装，晶圆级封装方式工艺加工流程长，工艺加工过程中管控点风险也随着增多，且工艺成本也会随着工艺流程以及加工工艺时长增加而增高；
[0008]2、通过芯片载体的底部一侧通过涂胶粘合有散热座，使得整个空腔结构晶圆级封装工艺过程中产热及时排出，避免后期出现芯片散热低而损坏的问题；
[0009]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0010]一种空腔结构晶圆级封装工艺方法，包括以下步骤：
[0011]步骤一，晶圆来料：准备好整个芯片载体和基底晶圆，所述基底晶圆的顶部对称安装上凸点，且位于基底晶圆的顶部带有叉指结构；
[0012]步骤二，晶圆清洗：所述基底晶圆组合物进行清洗，准备好柠檬酸三钠、氯化钠、醋
酸钠和盐酸混合药剂来对整个基底晶圆组合物冲洗，配合超声波振动器来清洁，通过从超声波振动器向纯水施加超声波振动来加速水分子对基底晶圆的清洁；
[0013]步骤三，第一次贴膜与散热片的安装：等待整个基底晶圆清理烘干结束后，将整个晶圆底部涂胶处理，并再将垫有金属盖的散热座固定到基底晶圆的底部，再将第一封装胶体均匀涂覆到凸点、叉指结构和基底晶圆顶部；
[0014]步骤四，第一次曝光显影：利于曝光显影技术将凸点和叉指结构顶部的第一封装胶体去除；
[0015]步骤五，第二次贴膜：再将第二封装胶体均匀涂覆至第一封装胶体、凸点和叉指结构顶部；
[0016]步骤六，第二次曝光显影：再次利用曝光显影技术只对凸点顶部的第二封装胶体进行去除操作，使得整个凸点顶部与第二封装胶体形成凹槽；
[0017]步骤七，电镀：最终将整个基底晶圆和芯片载体放入到电镀液中，使得整个凸点的顶部形成电镀层，等待整个凸点位置的电镀层厚度大于第二封装胶体后，此时将整个基底晶圆拿出；
[0018]步骤八，晶圆植球：利用植锡专用模具卡接到凸点顶部的电镀层上，再将锡粉均匀覆盖到电镀层的顶部，最后通过高温加热，使得整个锡粉成功变为锡球；
[0019]步骤九，引脚芯片的安装：在整个步骤六第二次曝光显影操作结束后，将整个引脚芯片安装到第二封装胶体的凹槽中；
[0020]步骤十，三次贴膜与曝光：将第三封装胶体均匀涂至第二封装胶体、芯片本体和叉指结构的顶部，并通过曝光显影操作后，位于芯片本体顶部焊盘上形成凹槽，整个第三封装胶体对叉指结构进行密封；
[0021]步骤十一：引脚芯片顶部植锡操作：对整个焊盘顶部进行植锡工艺，完成整个基底晶圆接口拓展。
[0022]进一步的，所述芯片载体的顶部通过粘合连接有基底晶圆，所述芯片载体的底部涂覆上涂胶，并在芯片载体的涂胶上粘合有金属盖，所述金属盖的一侧安装有散热座；
[0023]所述基底晶圆的顶部两侧安装有凸点，且位于两个所述凸点的相对面安装有叉指结构，所述基底晶圆、凸点和叉指结构的顶部形成第一封装胶体，并采用曝光显影工艺使得叉指结构顶部的第一封装胶体消除；
[0024]所述第一封装胶体、凸点和叉指结构的顶部涂覆第二封装胶体，并采用曝光显影工艺使得第二封装胶体的两侧且位于凸点的顶部形成凹槽；
[0025]所述凸点和第二封装胶体的顶部进行电镀工艺，并在凸点的凹槽内形成电镀层；
[0026]所述电镀层的顶部进行覆锡工艺，并通过加热使得整个电镀层顶部形成锡球。
[0027]进一步的，所述凸点的底部且位于基底晶圆内安装有金属线路，且金属线路的一侧与凸点底部相连接，所述金属线路的另一侧与外部相连通。
[0028]进一步的，所述锡球的底部与电镀层相连接，且位于电镀层的一侧与凸点相连接。
[0029]进一步的，所述第一封装胶体的两侧且位于凸点顶部形成的凹槽内安装有芯片本体，且位于芯片本体的顶部对称安装有焊盘，所述第二封装胶体、芯片本体和叉指结构的顶部均匀涂覆有第三封装胶体。
[0030]进一步的，所述第三封装胶体的顶部采用曝光显影工艺使得叉指结构和焊盘顶部
的第一封装胶体消除，并在整个焊盘的顶部形成凹槽。
[0031]进一步的，所述焊盘的顶部的凹槽内通过植锡固定有锡球，且位于锡球的底部与焊盘相连接，所述芯片本体的底部与凸点顶部相连接。
[0032]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0033]1、本专利技术中，在整个基底晶圆的顶部加装凸点金属层，在倒装芯片互连方式中，金属层是IC上金属焊盘和金凸点或焊料凸点之间的关键界面层，该层是倒装芯片封装技术的关键因素之一，并为芯片的电路和焊料凸点两方面提供高可靠性的电学和机械连接，凸点和I/O焊盘之间的金属层需要与金属焊盘和晶圆钝化层具有足够好的粘结性，在后续工艺步骤中保护金属焊盘，在金属焊盘和凸点之间保持低接触电阻，可以作为金属焊盘和凸点之间有效地扩散阻挡层；并且可以作为焊料凸点或者金凸点沉积的种子层；
[0034]2、本专利技术中，通过芯片载体的底部一侧通过涂胶粘合有散热座，使得整个空腔结构晶圆级封装工艺过程中产热及时排出，避免基底晶圆顶部的叉指结构封装时温度较高，导致基底晶圆与芯片载体出现变本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种空腔结构晶圆级封装工艺方法，包括以下步骤：步骤一，晶圆来料：准备好整个芯片载体(1)和基底晶圆(2)，所述基底晶圆(2)的顶部对称安装上凸点(3)，且位于基底晶圆(2)的顶部带有叉指结构(4)；步骤二，晶圆清洗：所述基底晶圆(2)组合物进行清洗，准备好柠檬酸三钠、氯化钠、醋酸钠和盐酸混合药剂来对整个基底晶圆(2)组合物冲洗，配合超声波振动器来清洁，通过从超声波振动器向纯水施加超声波振动来加速水分子对基底晶圆(2)的清洁；步骤三，第一次贴膜与散热片的安装：等待整个基底晶圆(2)清理烘干结束后，将整个晶圆底部涂胶(5)处理，并再将垫有金属盖(6)的散热座(7)固定到基底晶圆(2)的底部，再将第一封装胶体(8)均匀涂覆到凸点(3)、叉指结构(4)和基底晶圆(2)顶部；步骤四，第一次曝光显影：利于曝光显影技术将凸点(3)和叉指结构(4)顶部的第一封装胶体(8)去除；步骤五，第二次贴膜：再将第二封装胶体(9)均匀涂覆至第一封装胶体(8)、凸点(3)和叉指结构(4)顶部；步骤六，第二次曝光显影：再次利用曝光显影技术只对凸点(3)顶部的第二封装胶体(9)进行去除操作，使得整个凸点(3)顶部与第二封装胶体(9)形成凹槽；步骤七，电镀：最终将整个基底晶圆(2)和芯片载体(1)放入到电镀液中，使得整个凸点(3)的顶部形成电镀层(10)，等待整个凸点(3)位置的电镀层(10)厚度大于第二封装胶体(9)后，此时将整个基底晶圆(2)拿出；步骤八，晶圆植球：利用植锡专用模具卡接到凸点(3)顶部的电镀层(10)上，再将锡粉均匀覆盖到电镀层(10)的顶部，最后通过高温加热，使得整个锡粉成功变为锡球(11)；步骤九，引脚芯片的安装：在整个步骤六第二次曝光显影操作结束后，将整个引脚芯片安装到第二封装胶体(9)的凹槽中；步骤十，三次贴膜与曝光：将第三封装胶体(15)均匀涂至第二封装胶体(9)、芯片本体(13)和叉指结构(4)的顶部，并通过曝光显影操作后，位于芯片本体(13)顶部焊盘(14)上形成凹槽，整个第三封装胶体(15)对叉指结构(4)进行密封；步骤十一：引脚芯片顶部植锡操作：对整个焊盘(14)顶部进行植锡工艺，完成整个基底晶圆(2)接口拓展。2.一种空腔结构晶圆级封装工艺方法，其特征在于：如权利要求1中所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：任飞，刘建平，张敏强，林龙，郝自强，
申请(专利权)人：浙江嘉辰半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：