一種進行圓片級電互連與引出的裝置及其加工方法

2023-08-02 22:27:11 1

專利名稱：一種進行圓片級電互連與引出的裝置及其加工方法
技術領域：
本發明涉及微電子機械，尤其涉及一種通過微機系統(簡稱MEMQ加工技術製造 的具有斜倒角的晶片裝置，以及實現該晶片裝置的高可靠性電互連和引出的加工方法。
背景技術：
引線鍵合就是用非常細小的線把晶片上焊盤和引線框架(或者基板)連接起來的 過程。引線鍵合是微電子封裝中一種非常關鍵的工藝，引線鍵合質量的好壞直接關係到整 個器件的性能和可靠性，引線鍵合技術也直接影響到封裝的總厚度。傳統引線鍵合的缺點在於線弧高度比較高，一般在150 250um之間。線弧高度 是引線鍵合的一個重要的指標，線弧高度和引線鍵合參數、引線性能、引線框架的設計都有 關係。為了實現在更小的封裝體積內提高封裝密度，實現更多的功能，就需要控制引線鍵合 的線弧高度。在自動引線鍵合技術中，半導體器件鍵合點脫落是最常見的失效模式。這種 失效模式用常規篩選和測試很難剔除，只有在強烈振動下才可能暴露出來，因此對半導體 器件的可靠性危害極大。此外，引線鍵合還會存在鍵合位置不當、鍵合絲損傷、鍵合絲長尾、 鍵合絲頸部損傷、鍵合變形過大或過小、金屬化表面有擦傷、鍵合引線與管芯夾角太小、殘 留的鍵絲頭在管芯上或管殼內等影響器件可靠性的問題。PI與銅互連技術的優點在於，其解決了標準CSP工藝中鈍化層開口過大或過小以 及金屬焊盤過小的問題。一般用PI與銅互連技術來實現晶片表面的電互連，通常用於表面 為平面的圓片上，並未應用到晶片與基板之間的互連。

發明內容
發明目的為了克服現有技術中存在的不足，本發明提供一種具有斜倒角的晶片 裝置及其加工方法，該裝置結構簡單、實現方法容易，並能夠達到高可靠性的要求，能夠克 服傳統引線鍵合線弧高度過高、鍵合點易脫落及鍵合導致的晶片面積增大等缺陷。技術方案為實現上述目的，本發明採用的技術方案為一種進行圓片級電互連與引出的裝置，包括矽圓片和基板，在矽圓片上加工有一 個以上帶斜坡邊緣的微電子晶片、隔離槽和連接梁，所述隔離槽為微電子晶片之間的鏤空 部位，矽圓片上的微電子晶片、隔離槽和連接梁以外的其他實體部位為外圍框架，微電子芯 片通過連接梁與外圍框架相連接；所述矽圓片固定在基板上；所述微電子晶片上設置有芯 片焊盤，所述基板上設置有基板焊盤，所述基板焊盤位於基板與隔離槽相對應的位置處，所 述晶片焊盤和基板焊盤通過圓片級PI和銅互連工藝連接形成電互連和電引出。所述連接 梁主要用於固定和連接微電子晶片與外圍框架。每一個微電子晶片優選通過四個連接梁與外圍框架相連接。上述進行圓片級電互連與引出的裝置的一種加工方法，具體包括如下步驟(al)在襯底矽圓片上製作一個以上微電子晶片，利用標準光刻和矽的各向異性腐 蝕的方法刻蝕出微電子晶片的斜坡面、隔離槽和連接梁，矽圓片上的微電子晶片、隔離槽和連接梁以外的其他實體部位為外圍框架；在微電子晶片上製作晶片焊盤；(a2)製作基板以及基板焊盤，使基板焊盤位於基板上與隔離槽相對應的位置處；(a3)將矽圓片與基板進行鍵合；(a4)通過圓片級PI與銅互連工藝，在晶片焊盤和基板焊盤之間形成電互連和電 引出，具體包括如下步驟(a41)在微電子晶片表面塗覆一層PI層後，圖形化PI層；(a42)在PI外側濺射兩層UMB (Ti/Cu)後，圖形化UBM ；(a43)在UBM外側鍍銅層，實現微電子晶片與基板的電互連；(a5)對電互連結構的區域進行劃片，形成具有帶斜坡邊緣的微電子晶片裝置。上述加工方法中，使用的基板優選為玻璃基板或者矽基板。上述進行圓片級電互連與引出的裝置的另一種加工方法，具體包括如下步驟(bl)在襯底矽圓片上製作一個以上微電子晶片，利用標準光刻和矽的各向異性腐 蝕的方法刻蝕出微電子晶片的斜坡面、隔離槽和連接梁，矽圓片上的微電子晶片、隔離槽和 連接梁以外的其他實體部位為外圍框架；在微電子晶片上製作晶片焊盤；(b2)製作基板以及基板焊盤，使基板焊盤位於基板上與隔離槽相對應的位置處；(b3)將矽圓片粘到基板上；(b4)通過圓片級PI與銅互連工藝，在晶片焊盤和基板焊盤之間形成電互連和電 引出，具體包括如下步驟(b41)在微電子晶片表面塗覆一層PI層後，圖形化PI層；(b42)在PI外側濺射兩層UMB (Ti/Cu)後，圖形化UBM ；(b43)在UBM外側鍍銅層，實現微電子晶片與基板的電互連；(b5)對電互連結構的區域進行劃片，形成具有帶斜坡邊緣的微電子晶片裝置。上述加工方法中，使用的基板優選為陶瓷基板或者PCB板。有益效果本發明提供的一種具有斜倒角的晶片裝置，在加工微電子器件結構的 同時可以一起加工，無須專門製作；與傳統微電子器件的製作過程類似，僅需增加形成斜坡 形狀的微電子晶片邊緣以及位於微電子晶片與外圍框架之間的連接梁的步驟；本發明提供 的實現高可靠性電互連和引出的方法，簡單易行，銅互連線一端連接在晶片上，另一端連接 在要安裝晶片的基板上；由於標準的圓片級PI與銅互連工藝已經相當成熟，所以實現起來 非常容易，並能夠達到高可靠性的要求。


圖1為本發明裝置的俯視結構示意圖；圖2為本發明裝置的正視方向的剖面結構示意圖；圖3為本發明方法的工藝流程圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明作更進一步的說明。如圖1、圖2所示為一種進行圓片級電互連與引出的裝置，包括矽圓片1和基板4， 在矽圓片1上加工有一個以上帶斜坡邊緣的微電子晶片2、隔離槽和連接梁，所述隔離槽為微電子晶片2之間的鏤空部位，矽圓片1上的微電子晶片2、隔離槽和連接梁以外的其他實 體部位為外圍框架8，微電子晶片2通過連接梁與外圍框架8相連接；所述矽圓片1固定在 基板4上；所述微電子晶片2上設置有晶片焊盤52，所述基板4上設置有基板焊盤51，所述 基板焊盤51位於基板4與隔離槽相對應的位置處，所述晶片焊盤52和基板焊盤51通過圓 片級PI和銅互連工藝連接形成電互連和電引出。所述連接梁主要用於固定和連接微電子 晶片2與外圍框架8，每一個微電子晶片通過四個連接梁(連接梁31、連接梁32、連接梁33 和連接梁34)與外圍框架8相連接。圖3所示為上述裝置的加工方法的工藝流程圖，包括如下步驟①準備襯底矽圓片1，在該襯底矽圓片1上製作微電子晶片2及晶片焊盤52 ；②利用標準光刻和矽的各向異性腐蝕的方法刻蝕出微電子晶片2的斜坡面、隔離 槽和連接梁(連接梁31、連接梁32、連接梁33和連接梁34)，矽圓片1上的微電子晶片2、 隔離槽和連接梁以外的其他實體部位為外圍框架8 ；在微電子晶片上製作晶片焊盤52 ；③設計基板4以及基板焊盤51，使基板焊盤51位於基板4上與隔離槽相對應的位 置處；④將矽圓片1與基板4進行鍵合，或者將矽圓片1粘到基板4上；⑤在微電子晶片2表面塗覆一層PI層6 ；⑥圖形化PI層6;⑦濺射兩層UBM(Ti/Cu)；⑧圖形化UBM;⑨鍍Cu層7，實現微電子晶片2與基板4的電互連；⑩對包含上述電互連結構的區域進行劃片，形成具有帶斜坡邊緣的微電子晶片裝置。以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出對於本技術領域的普通技術人 員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應 視為本發明的保護範圍。
權利要求
1.一種進行圓片級電互連與引出的裝置，其特徵在於所述裝置包括矽圓片(1)和基 板G)，在矽圓片(1)上加工有一個以上帶斜坡邊緣的微電子晶片O)、隔離槽和連接梁，所 述隔離槽為微電子晶片(2)之間的鏤空部位，矽圓片(1)上的微電子晶片O)、隔離槽和連 接梁以外的其他實體部位為外圍框架(8)，微電子晶片( 通過連接梁與外圍框架(8)相連 接；所述矽圓片(1)固定在基板(4)上；所述微電子晶片( 上設置有晶片焊盤(52)，所述 基板(4)上設置有基板焊盤(51)，所述基板焊盤(51)位於基板(4)與隔離槽相對應的位置 處，所述晶片焊盤(5 和基板焊盤(51)通過圓片級PI和銅互連工藝連接形成電互連和電 引出。
2.根據權利要求1所述的進行圓片級電互連與引出的裝置，其特徵在於每一個微電 子晶片( 通過四個連接梁與外圍框架(8)相連接。
3.根據權利要求1所述的進行圓片級電互連與引出的裝置的加工方法，其特徵在於 所述加工方法包括如下步驟(al)在襯底矽圓片⑴上製作一個以上微電子晶片O)，利用標準光刻和矽的各向異 性腐蝕的方法刻蝕出微電子晶片(2)的斜坡面、隔離槽和連接梁，矽圓片(1)上的微電子芯 片O)、隔離槽和連接梁以外的其他實體部位為外圍框架⑶；在微電子晶片⑵上製作芯 片焊盤(52)；(a2)製作基板⑷以及基板焊盤(51)，使基板焊盤(51)位於基板⑷上與隔離槽相 對應的位置處；(a3)將矽圓片(1)與基板(4)進行鍵合；(a4)通過圓片級PI與銅互連工藝，在晶片焊盤(5 和基板焊盤(51)之間形成電互連 和電引出，具體包括如下步驟(a41)在微電子晶片(2)表面塗覆一層PI層(6)後，圖形化PI層(6)； (a42)在PI外側濺射兩層UMB後，圖形化UBM ；(a43)在UBM外側鍍銅層(7)，實現微電子晶片(2)與基板的電互連； (a5)對電互連結構的區域進行劃片，形成具有帶斜坡邊緣的微電子晶片裝置。
4.根據權利要求3所述的進行圓片級電互連與引出的裝置的加工方法，其特徵在於 所述基板(4)為玻璃基板或者矽基板。
5.根據權利要求1所述的進行圓片級電互連與引出的裝置的加工方法，其特徵在於 所述加工方法包括如下步驟(bl)在襯底矽圓片(1)上製作一個以上微電子晶片O)，利用標準光刻和矽的各向異 性腐蝕的方法刻蝕出微電子晶片(2)的斜坡面、隔離槽和連接梁，矽圓片(1)上的微電子芯 片O)、隔離槽和連接梁以外的其他實體部位為外圍框架⑶；在微電子晶片⑵上製作芯 片焊盤(52)；(b2)製作基板⑷以及基板焊盤(51)，使基板焊盤(51)位於基板⑷上與隔離槽相 對應的位置處；(b3)將矽圓片(1)粘到基板(4)上；(b4)通過圓片級PI與銅互連工藝，在晶片焊盤(5 和基板焊盤(51)之間形成電互連 和電引出，具體包括如下步驟(b41)在微電子晶片(2)表面塗覆一層PI層(6)後，圖形化PI層(6)；(b42)在PI外側濺射兩層UMB後，圖形化UBM ；(b43)在UBM外側鍍銅層(7)，實現微電子晶片(2)與基板的電互連； (b5)對電互連結構的區域進行劃片，形成具有帶斜坡邊緣的微電子晶片裝置。
6.根據權利要求5所述的具有斜倒角的晶片裝置的加工方法，其特徵在於所述基板 (4)為陶瓷基板或者PCB板。
全文摘要
本發明公開了一種進行圓片級電互連與引出的裝置及其加工方法，所述裝置包括矽圓片和基板，在矽圓片上加工有一個以上帶斜坡邊緣的微電子晶片、隔離槽和連接梁，所述隔離槽為微電子晶片之間的鏤空部位，矽圓片上的其他實體部位為外圍框架，微電子晶片通過連接梁與外圍框架相連接；矽圓片固定在基板上；微電子晶片上設置有晶片焊盤，基板上設置有基板焊盤，基板焊盤位於基板與隔離槽相對應的位置處，晶片焊盤和基板焊盤通過圓片級PI和銅互連工藝連接形成電互連和電引出。本發明提供的裝置，加工簡單，無須專門製作；本發明提供加工方法，簡單易行，由於標準的圓片級PI與銅互連工藝已經相當成熟，實現容易，並能夠達到高可靠性的要求。
文檔編號H01L23/495GK102110667SQ20101060300
公開日2011年6月29日 申請日期2010年12月23日 優先權日2010年12月23日
發明者唐潔影, 王珍, 王磊, 黃慶安 申請人:東南大學