一种扇出型圆片级芯片封装方法技术

本发明专利技术涉及一种扇出型圆片级芯片封装方法，属于半导体芯片封装技术领域。它包括芯片（1）、金属微结构（2）、高密度布线层（4）、硅腔体（5）、键合层（6）和焊球凸点（7），在芯片（1）上通过溅射、光刻、电镀等工艺形成金属微结构（2），将芯片（1）倒装在高密度布线层（4）上，用光学掩膜、刻蚀等方法在硅腔体（5）上形成下凹的硅腔（511），所述硅腔体（5）将芯片（1）扣置在硅腔（511）内，所述高密度布线层（4）与硅腔体（5）通过键合层（6）键合，加热使包封料层（52）和键合层（6）固化成形。本发明专利技术的封装成本低、扇出（Fanout）结构的支撑强度牢固、封装良率高、适用于薄型结构的扇出型圆片级芯片封装。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种圆片级芯片封装方法，属于半导体芯片封装

技术介绍
在当前的半导体行业中，电子封装已经成为行业发展的一个重要方面。几十年的封装技术的发展，使高密度、小尺寸的封装要求成为封装的主流方向。随着电子产品向更薄、更轻、更高引脚密度、更低成本方面发展，采用单颗芯片封装技术已经逐渐无法满足产业需求，一种新的封装技术——圆片级封装技术的出现为封装行业向低成本封装发展提供了契机。同时，制约着封装技术向高密度方向发展的另外一个重要原因是基板技术本身在细小电极节距方面的加工能力，必须通过载体，如塑料基板阵列封装(PBGA)中的有机基板载体和陶瓷载带球栅阵列(CBGA)中的陶瓷载体，对阵列节距的放大完成封装过程。圆片级扇出(Fanout)结构,其通过重构圆片和圆片级再布线的方式，实现芯片扇出结构的塑封，最终切割成单颗封装体。但其仍存在如下不足 1)、芯片外面包覆塑封料，塑封料为环氧类树脂材料，其强度偏低，使扇出(Fanout)结构的支撑强度不够，在薄型封装中难以应用； 2)、扇出(Fanout)结构在封装工艺中由于重构晶圆热膨胀系数较娃片大很多，工艺过程翘曲较大，设备可加工能力较低，良率损失较大； 3)、现有工艺为满足低的热膨胀系数，包封树脂较为昂贵，不利于产品的低成本化。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述不足，提供一种封装成本低、扇出(Fanout)结构的支撑强度高、封装良率高、适用于薄型结构的扇出型圆片级芯片封装结构。本专利技术的目的是这样实现的，它包括以下工艺过程 步骤一、准备载体圆片；步骤二、在载体圆片的上表面覆盖介电层，在所述介电层上形成设计的光刻图形开n ； 步骤三、通过电镀、化学镀或溅射的方式在所述介电层的图形开口及其上表面实现金属电极I、单层或多层再布线金属走线和金属电极Ii ； 步骤四、取带有芯片电极的IC圆片，在芯片电极上通过溅射、光刻、电镀等工艺实现金属柱和金属柱顶端的金属微凸点，并完成金属微结构阵列排布； 步骤五、将上述IC圆片减薄并切割成单颗的芯片； 步骤六、将上述芯片倒装在步骤三的金属电极I上，通过回流形成可靠连接； 步骤七、对完成倒装的芯片用填充料对金属微结构和金属微结构之间以及金属微结构的外围进行填充，填充满芯片和高密度布线层之间的空间，形成带有芯片的封装体；步骤八、取硅圆片，在硅本体上用光学掩膜、刻蚀等方法完成下凹的硅腔，形成带有硅腔的硅腔体； 步骤九、在上述硅本体的上表面覆盖键合层，在硅腔中点上液体包封胶，形成包封料层； 步骤十、将步骤七的带有芯片的封装体上下翻转180度与上述带有硅腔的硅腔体键合，挤压包封料和键合层，加热，使包封料和键合层固化成形； 步骤十一、通过减薄刻蚀的方法去除载体圆片； 步骤十二、在上述金属电极II上植球回流，形成焊球凸点阵列； 步骤十三、对上述重构的圆片进行减薄、切割，形成单颗的圆片级扇出芯片薄型封装结 构。所述硅腔的纵切面为梯形、长方形或正方形。所述介电层为具有光刻特征的树脂。所述金属电极I、再布线金属走线、金属电极II均为单层或多层金属。所述单层或多层金属为金属铜、钛/铜、钛钨/铜、铝/镍/金或铝/镍/钯/金。所述金属微凸点为锡/锡合金。所述金属柱的材料为铜或镍。所述包封料为液体包封胶。所述键合层材料为芯片键合胶。本专利技术的有益效果是 本专利技术的特点是在芯片的外层不仅包覆有包封树脂，而且还有一带有硅腔的硅本体，芯片扣置在带有包封树脂的娃腔内，质地坚硬的娃本体给扇出(Fanout)结构一牢固的支撑，有利于圆片级封装中的薄型封装的推进。硅本体取代原有结构的大部分包封树脂，只留一小部分填充在芯片与硅本体之间，克服了扇出(Fanout)结构在封装工艺中由于重构晶圆产生的不良翘曲，提高了产品的良率。同时，低热膨胀系数的硅取代较为昂贵的包封树脂的大部分，有利于降低产品生产成本，适合现代产业的发展需求。附图说明图I为本专利技术一种扇出型圆片级芯片封装结构的示意图。图2 图20为本专利技术示意图。图中 IC圆片Al 芯片I 芯片本体11 芯片电极111 金属微结构2 金属柱21 金属微凸点22填充料3 高密度布线层4 介电层41 图形开口 411 再布线金属走线42 金属电极I 421 金属电极II 422 硅腔体5 娃本体51 硅腔511 包封料层52 键合层6 焊球凸点7 载体圆片8。具体实施例方式参见图1，一种扇出型圆片级芯片封装结构，它包括芯片I、金属微结构2、填充料3、高密度布线层4、硅腔体5、键合层6和焊球凸点7。所述芯片I包括芯片本体11，所述芯片本体11的上表面设置数个芯片电极111。所述高密度布线层4包括介电层41和再布线金属走线42，所述再布线金属走线42的两端分别设置金属电极I 421和金属电极II 422。所述金属微结构2包括金属柱21和设置在金属柱21 —端的金属微凸点22，所述金属柱21另一端与芯片电极111连接。所述金属微结构2成阵列排布。所述金属电极I 421的上端面与金属微凸点22连接，所述金属电极II 422的下端面与焊球凸点7连接，所述芯片I通过金属微结构2倒装在高密度布线层4上表面的金属电极I 421上。所述填充料3设置在金属微结构2和金属微结构2之间以及金属微结构2的外围空间，充满芯片I和高密度布线层4之间的空间。所述娃腔体5包括娃本体51,所述娃本体51上设有娃腔511。所述娃腔体5将芯片I扣置在硅腔511内，所述高密度布线层4与硅腔体5通过键合层6键合，所述键合层6为键合胶。所述芯片I和硅腔511之间设置包封料层52。，它包括以下工艺过程 步骤一、准备载体圆片8。如图2。步骤二、在载体圆片8的上表面覆盖介电层41，所述介电层41为具有光刻特征的树脂，在所述介电层41上形成设计的光刻图形开口 411。如图3。步骤三、通过电镀、化学镀或溅射的方式在所述介电层41的图形开口 411及其上表面实现金属电极I 221、单层或多层再布线金属走线42和金属电极II 422，所述金属电极I 221、再布线金属走线42、金属电极II 422均为单层或多层金属，所述单层或多层金属为金属铜、钛/铜、钛钨/铜、铝/镍/金或铝/镍/钯/金。如图4。步骤四、取带有芯片电极111的IC圆片Al，在芯片电极111上通过溅射、光刻、电镀等工艺实现金属柱21和金属柱21顶端的金属微凸点22，并完成金属微结构2阵列排布。所述金属柱21的材料为铜或镍，所述金属微凸点22为锡/锡合金。如图5、图6、图7。步骤五、将上述IC圆片Al减薄并切割成单颗的芯片I。如图8、图9。步骤六、将上述芯片I倒装在步骤三的金属电极I 221上，通过回流形成可靠连接。如图10。步骤七、对完成倒装的芯片I用填充料3对金属微结构2和金属微结构2之间以及金属微结构2的外围进行填充，填充满芯片I和高密度布线层4之间的空间，形成带有芯片I的封装体。如图11。步骤八、取硅圆片，在硅本体51上用光学掩膜、刻蚀等方法完成下凹的硅腔511，所述硅腔511的纵切面为梯形、长方形或正方形，形成带有硅腔511的硅腔体5。如图12、 图13。步骤九、在上述硅本体51的上表面覆盖键合层6，在硅腔511中点上液体包封胶，形本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种扇出型圆片级芯片封装方法，其特征在于所述方法包括以下工艺过程：步骤一、准备载体圆片（8）；步骤二、在载体圆片（8）的上表面覆盖介电层（41），在所述介电层（41）上形成设计的光刻图形开口（411）；步骤三、通过电镀、化学镀或溅射的方式在所述介电层（41）的图形开口（411）及其上表面实现金属电极Ⅰ（421）、单层或多层再布线金属走线（42）和金属电极Ⅱ（422）；步骤四、取带有芯片电极（111）的IC圆片（A1），在芯片电极（111）上通过溅射、光刻、电镀等工艺实现金属柱（21）和金属柱（21）顶端的金属微凸点（22），并完成金属微结构（2）阵列排布；步骤五、将上述IC圆片（A1）减薄并切割成单颗的芯片（1）；步骤六、将上述芯片（1）倒装在步骤三的金属电极Ⅰ（421）上，通过回流形成可靠连接；步骤七、对完成倒装的芯片（1）用填充料（3）对金属微结构（2）和金属微结构（2）之间以及金属微结构（2）的外围进行填充，填充满芯片（1）和高密度布线层（4）之间的空间，形成带有芯片（1）的封装体；步骤八、取硅圆片，在硅本体（51）上用光学掩膜、刻蚀等方法完成下凹的硅腔（511），形成带有硅腔（511）的硅腔体（5）；步骤九、在上述硅本体（51）的上表面覆盖键合层（6），在硅腔（511）中点上液体包封胶，形成包封料层（52）；步骤十、将步骤七的带有芯片（1）的封装体上下翻转180度与上述带有硅腔（511）的硅腔体（5）键合，挤压包封料层（52）和键合层（6），加热，使包封料层（52）和键合层（6）固化成形；步骤十一、通过减薄刻蚀的方法去除载体圆片（8）；步骤十二、在上述金属电极Ⅱ（422）上植球回流，形成焊球凸点（7）阵列；步骤十三、对上述重构的圆片进行减薄、切割，形成单颗的扇出型圆片级芯片封装结构。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张黎，陈栋，赖志明，陈锦辉，徐虹，
申请(专利权)人：江阴长电先进封装有限公司，
类型：发明
国别省市：