利用热压焊球在晶圆级塑封工艺中实现超薄芯片的方法技术

本发明专利技术一般涉及一种超薄芯片的制备方法，更确切的说，本发明专利技术旨在提供一种利用热压焊球技术以在晶圆级塑封工艺中实现超薄芯片的方法。本发明专利技术首先在晶圆上进行植球，将焊球植于设置在芯片正面的金属衬垫上，并对晶圆进行加热，将焊球软化；之后利用一个热压板同时于所有焊球的顶端进行施压，在焊球的顶端形成一个平面化的顶面；再进行晶圆级的塑封工艺，形成覆盖在晶圆的正面的一层塑封层，其中，任意一个焊球的的顶面均暴露于该塑封层之外；最后再减薄晶圆的厚度以获得超薄芯片。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般涉及一种超薄芯片的制备方法，更确切的说，本专利技术旨在提供一种利用热压焊球技术以在晶圆级塑封工艺中实现超薄芯片的方法。
技术介绍
晶圆级封装(Wafer Level Packaging, WLP)是IC封装方式的一种,是整片晶圆生产完成后，直接在晶圆上进行封装测试，之后才切割制成单颗1C，而封装之后的芯片尺寸几乎等同于原晶粒的大小，因此也称为芯片尺寸晶圆级封装。WLP具有较小封装尺寸与较佳的电性能等优势，所以较为容易实施组装制程和降低整体生产成本。此外，WLP集成了晶圆制造、芯片封装和测试，这简化了晶圆代工到产品出货的制造过程。专利号为US6107164的美国专利公开了一种晶圆级封装的半导体器件及半导体器件的制造方法，其制作流程参见本申请附图1A-1D，这种方法是制作晶圆级封装体的一个典型例子。晶圆10所包含的晶片原本设置有焊垫2，其中，凸点电极4通过铜互连线3与焊垫2连接，如图1A所示。带有凸点电极4的晶圆10的表面首先要覆盖一层树脂23，如图1B所示，必须说明的是，在该专利技术中初始状态的树脂23是完全将凸点电极4包封起来的；再参见图1C所示，之后对树脂23进行研磨抛光直至将凸点电极4从树脂23中暴露出来。此过程中，凸点电极4的顶端同时被研磨掉一部分，所以树脂23的厚度和凸点电极4的高度均有较大幅度的消减。如ID所示，然后再对晶圆10进行背部研磨以及在暴露的凸点电极4上植球。其缺陷是，树脂23和凸点电极4进行研磨的工艺过程中，凸点电极4的研磨容易造成各种工艺缺陷，磨轮24对金属材质(例如锡)的凸点电极4进行研磨时，凸点电极4的碎屑很容易粘连到磨轮24上，容易造成磨轮24粘附污染物并导致研磨无法继续。一个严重的后果是，针对所有的凸点电极4所露出树脂23的表面面积而言，单个凸点电极4的表面面积与其他凸点电极4的表面面积的一致性的控制变得非常困难。此外，还带来诸多其他难以克服的问题，例如浪费昂贵的塑封材料和工艺时间，额外增加了加工成本等。
技术实现思路
正是鉴于上述问题，本专利技术提出了一种，主要包括以下步骤:于一晶圆所包含的芯片上进行植球，将多个焊球相对应的植于设置在芯片正面的多个金属衬垫上；对晶圆进行加热，将所述焊球软化；利用一水平无倾斜的热压板同时于所有焊球的顶端进行施压，用于在任意一个焊球的顶端形成一个平面化的顶面，以保障所有焊球的顶面均位于同一水平面；进行晶圆级的塑封工艺，形成覆盖在所述晶圆的正面并围绕在所述焊球的侧壁周围的一层塑封层，并且，任意一个焊球的的顶面均暴露于所述塑封层之外；于所述晶圆的背面进行研磨，以减薄晶圆的厚度；对所述晶圆和塑封层进行切割，其中，晶圆被切割后形成多颗从晶圆上分离的芯片，塑封层被切割后形成覆盖在所述芯片正面的塑封体，并且任意一个植于芯片正面的金属衬垫上的焊球的顶面均暴露于该塑封体之外。上述的方法，在对晶圆进行加热过程中，所加热的温度低于焊球的熔点。上述的方法，在对晶圆进行加热过程中，所加热的温度低于焊球的熔点10°C至50。。。上述的方法，在对晶圆进行加热过程中，所加热的温度为150°C至250°C。上述的方法，在对所述焊球顶端进行施压之前，还包括对所述热压板进行加热的步骤。上述的方法，所述热压板为不锈钢板或铜板或陶瓷板或大理石板或金属镀特氟龙板。上述的方法，所述热压板在对焊球顶端进行施压的过程中，热压板由上至下的移动速度为 0.0lmm/min 至 2mm/min。上述的方法，所述热压板在对焊球顶端进行施压的过程中，热压板由上至下的移动速度为0.2mm/min。上述的方法，完成晶圆级的塑封工艺之后，任意一个焊球的顶面均与塑封层的顶面位于同一平面。上述的方法，完成晶圆级的塑封工艺之后，还包括在塑封层的顶面和焊球的顶面进行研磨的步骤，以进一步使焊球的顶面保持与塑封层的顶面位于同一平面。上述的方法，完成对晶圆的背面进行研磨之后，还包括在减薄后的晶圆的背面进行离子注入的步骤；以及在减薄后的晶圆的背面沉积覆盖一层金属层的步骤，并且在对晶圆和塑封层进行切割的过程中，所述金属层同时被切割成位于芯片背面的底部金属层。上述的方法，在晶圆级的塑封工艺过程中，利用一平铺的热释膜同时覆盖在所有的焊球的顶面上，并且热释膜与所有的焊球进行挤压从而使得任意一个焊球的顶面均与热释膜保持紧密接触；之后在热释膜与晶圆的正面之间填充塑封材料，从而形成所述塑封层；以及完成塑封工艺之后，将所述热释膜从塑封层的顶面及焊球的顶面剥离。上述的方法，设置在芯片正面的多个金属衬垫中包括面积大小不同的金属衬垫，面积较大的金属衬底上所植的焊球的体积大于面积较小的金属衬底上所植的焊球的体积。上述的方法，设置在芯片正面的多个金属衬垫中包括面积大小不同的金属衬垫，面积较大的金属衬底上所植的焊球的数量多于面积较小的金属衬底上所植的焊球的数量。上述的方法，其中，设置在芯片正面的多个金属衬垫中，一个金属衬垫上相对应的植一个焊球，并且任意一个金属衬底上所植的焊球的尺寸与另一个金属衬垫上所植的焊球的尺寸相同。上述的方法，所述芯片为MOSFET。本领域的技术人员阅读以下较佳实施例的详细说明，并参照附图之后，本专利技术的这些和其他方面的优势无疑将显而易见。附图说明参考所附附图，以更加充分的描述本专利技术的实施例。然而，所附附图仅用于说明和阐述，并不构成对本专利技术范围的限制。图1A-1D是
技术介绍
中晶圆级封装的半导体器件的制造方法的流程示意图。图2A-2J是本专利技术所提供的晶圆级封装的方法的流程示意图。图3A-3B是实施例一中晶圆级封装的方法的流程示意图。图4A-4C是实施例二中晶圆级封装的方法的流程示意图。图5A-5B是实施例二中晶圆级封装的方法的流程不意图。具体实施例方式参见图2A，晶圆100通常包含有大量铸造连接在一起的芯片，并以切割线(Scribeline)界定相邻的芯片之间的边界，最终可以沿着切割线将芯片从晶圆100上切割分离，由于这些技术特征已经为本领域的技术人员所熟知，所以本专利技术不再在图2A中特意对芯片进行额外标记。参见图2B所示,先在晶圆100的正面进行植球,具体而言,是在晶圆100所包含的芯片上进行植球(Solder Ball attach)，将多个焊球相对应的植于设置在芯片正面的多个金属衬垫(Pad)上，金属衬垫通常作为芯片的电极或与外界进行信号传输的端子。值得一提的是，本专利技术仅以焊球为例进行一般性阐释，所以这里所提及的焊球并不局限于严格的球状焊锡，它还可以是其它形状的焊锡或金属凸块。在图2B中，焊球110和焊球111即为植于设置在芯片正面的金属衬垫上的焊球，可以较为明显的看出，焊球110和焊球111的体积大小并不相同，这是因为在一些芯片的类型中，对于设置在芯片正面的多个金属衬垫而言，某一些金属衬底的尺寸大小或形状与其他金属衬垫的尺寸大小或形状存在着一些差异。所以作为一种选择，可以在面积较大的金属衬底上的焊接一些体积较大的焊球，而在面积较小的金属衬底上的焊接一些体积小一些的焊球，例如于设置在芯片正面的金属衬垫上刷焊锡膏并进行回流处理，那么粘附在面积较大的金属衬底上的焊球(譬如焊球111)的体积自然是比粘附在面积较小的金属衬底上的焊球(譬如焊球110)的体积要大。而在另一些方案中，甚至可以在面积较大的金属衬底上的焊接多个焊本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用热压焊球在晶圆级塑封工艺中实现超薄芯片的方法，其特征在于，包括以下步骤：于一晶圆所包含的芯片上进行植球，将多个焊球相对应的植于设置在芯片正面的多个金属衬垫上；对晶圆进行加热，将所述焊球软化；利用一水平无倾斜的热压板同时于所有焊球的顶端进行施压，用于在任意一个焊球的顶端形成一个平面化的顶面，以保障所有焊球的顶面均位于同一水平面；进行晶圆级的塑封工艺，形成覆盖在所述晶圆的正面并围绕在所述焊球的侧壁周围的一层塑封层，并且，任意一个焊球的的顶面均暴露于所述塑封层之外；于所述晶圆的背面进行研磨，以减薄晶圆的厚度；对所述晶圆和塑封层进行切割，其中，晶圆被切割后形成多颗从晶圆上分离的芯片，塑封层被切割后形成覆盖在所述芯片正面的塑封体，并且任意一个植于芯片正面的金属衬垫上的焊球的顶面均暴露于该塑封体之外。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：鲁军，牛志强，何约瑟，黄平，龚玉平，薛彦迅，张晓天，鲁明联，
申请(专利权)人：万国半导体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：