一種扇出型晶圓級封裝件的製作方法

2023-10-20 14:46:07 2

本實用新型涉及半導體封裝技術領域，特別是涉及一種扇出型晶圓級封裝件。

背景技術：

由於智慧型手機等終端設備向輕薄短小化的發展越來越快，專門針對於小型化、薄膜化以及低成本化的晶圓級封裝技術的重要性不斷提高。扇出型晶圓級封裝(FOWLP：Fan-out WLP)技術目前最適合高要求的移動/無線市場，並且對其它關注高性能和小尺寸的市場，也具有很強的吸引力。採用該技術，端子數更多的晶片即使不縮小間距也可以進行封裝，即使晶片收縮也無需變更封裝尺寸。因此，FOWLP可以實現封裝尺寸的標準化，同時可以實現多個晶片，可以是不同品種晶片的混合封裝，使其在功能實現方面吸引了更多關注。

在嵌入式的晶圓級封裝製造工藝中，晶圓密封成型時裸晶片(Die)的位移是一個比較常見的問題。裸晶片的位移值範圍通常在20～100μm，這會導致光刻對準的錯位，電阻Rc性能變差，內部連接結構失效，並限制了器件的焊墊間距。

因此，如何提供一種扇出型晶圓級封裝技術，以減少在封裝過程中裸晶片的移位，成為本領域技術人員亟待解決的一個重要技術問題。

技術實現要素：

鑑於以上所述現有技術，本實用新型的目的在於提供一種扇出型晶圓級封裝件，用於解決現有技術中FOWLP封裝成型時的裸晶片移位問題。

為實現上述目的及其他相關目的，本實用新型提供一種扇出型晶圓級封裝件，包括：

裸晶片，所述裸晶片具有接觸焊盤；

載體，所述載體上設有溝槽，所述裸晶片卡持在所述溝槽中；

成型複合物，覆蓋所述裸晶片的背面並填充在所述溝槽中；

再布線層，位於所述裸晶片的正面之上，與所述裸晶片的接觸焊盤電連接；

金屬凸塊，位於所述再布線層上，通過所述再布線層與所述裸晶片的接觸焊盤電連接。

可選地，所述載體的材料為矽、氧化矽、金屬、玻璃或陶瓷中的一種或多種。

可選地，所述載體為平板型。

可選地，所述成型複合物的材料為固化封裝材料。

可選地，所述成型複合物的材料為環氧類樹脂、液體型熱固性環氧樹脂或塑料成型化合物。

可選地，所述再布線層包括金屬連線以及設於所述金屬連線周圍的介電層，所述金屬連線通過通孔與所述裸晶片的接觸焊盤電連接，並與所述金屬凸塊電連接。

進一步可選地，所述介電層覆蓋所述裸晶片的正面並填滿所述溝槽。

進一步可選地，所述介電層的材料為SiO2、Si3N4、SiON、Ta2O5、Al2O3、HfO2、聚醯亞胺(Polyimide，PI)、聚苯並噁唑(Polybenzoxazole，PBO)、苯並環丁烯(Benzocyclobutene，BCB)中的一種或多種。

進一步可選地，所述金屬連線的材料包括Cu、Al、Ag、Au、Sn、Ni、Ti、Ta中的一種或多種。

可選地，所述再布線層覆蓋所述裸晶片並在所述載體表面延伸。

可選地，所述扇出型封裝件還包括凸塊下金屬層，所述凸塊下金屬層通過所述再布線層與所述裸晶片的接觸焊盤電連接，所述金屬凸塊安裝在所述凸塊下金屬層上。

可選地，所述金屬凸塊為焊錫球、銅球或錫銅合金球。

如上所述，本實用新型的扇出型晶圓級封裝件，具有以下有益效果：

形成本實用新型的扇出型晶圓級封裝件的方法通過在載體上開設溝槽，將裸晶片嵌入溝槽中，從而可以利用溝槽的卡位作用固定裸晶片在載體上的位置，避免或減少了封裝過程中裸晶片的位移。由於解決了封裝成型時的裸晶片的移位問題，利用本實用新型方法的封裝件可以具有更窄的器件焊盤間距和更高的輸入輸出數(I/O counts)；並且可以提高後續光刻工藝的對準效率，從而可提高產品良率和產量；可以減小再布線層的線寬和線距(LW/LS)，進一步縮小封裝尺寸，降低成本。

附圖說明

圖1顯示為本實用新型提供的扇出型晶圓級封裝件形成方法的示意圖。

圖2a-2h顯示為本實用新型實施例提供的扇出型晶圓級封裝件形成方法的工藝流程示意圖，其中圖2h顯示為本實用新型實施例提供的扇出型晶圓級封裝件的結構示意圖。

圖3顯示為本實用新型實施例中開設了溝槽的載體正面結構示意圖。

圖4顯示為本實用新型實施例中嵌入裸晶片的載體正面結構示意圖。

元件標號說明

101 載體

201 裸晶片

2011 接觸焊盤

202 保護層

301 成型複合物

400 再布線層

401 介電層

402 金屬連線

501 金屬凸塊

502 凸塊下金屬

S1～S7 步驟

具體實施方式

以下通過特定的具體實例說明本實用新型的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所揭露的內容輕易地了解本實用新型的其他優點與功效。本實用新型還可以通過另外不同的具體實施方式加以實施或應用，本說明書中的各項細節也可以基於不同觀點與應用，在沒有背離本實用新型的精神下進行各種修飾或改變。需說明的是，在不衝突的情況下，以下實施例及實施例中的特徵可以相互組合。

需要說明的是，以下實施例中所提供的圖示僅以示意方式說明本實用新型的基本構想，遂圖式中僅顯示與本實用新型中有關的組件而非按照實際實施時的組件數目、形狀及尺寸繪製，其實際實施時各組件的型態、數量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態也可能更為複雜。

請參閱圖1，本實施例提供一種扇出型晶圓級封裝件的形成方法，包括以下步驟：

S1提供一載體；

S2在所述載體正面開設溝槽；

S3提供具有接觸焊盤的裸晶片，將所述裸晶片正面朝下放入所述溝槽中；

S4在裸晶片背面形成覆蓋所述裸晶片的成型複合物；

S5研磨所述載體的背面，露出所述裸晶片的正面；

S6形成再布線層，使所述再布線層與所述裸晶片的接觸焊盤電連接；

S7安裝金屬凸塊，使所述金屬凸塊通過所述再布線層與所述裸晶片的接觸焊盤電連接。

該封裝方法通過在載體上開設溝槽，將裸晶片嵌入溝槽中，從而可以利用溝槽的卡位作用固定裸晶片在載體上的位置，避免或減少了封裝過程中裸晶片的位移。

下面通過具體的實例來詳細說明本實用新型的技術方案。

請參閱圖2a-2h，本實施例提供一種扇出型晶圓級封裝件的形成方法。

首先，提供一載體101，如圖2a所示。所述載體101的材料可以選自矽、氧化矽、金屬、玻璃或陶瓷中的一種或多種，或其他類似物，優選為矽。所述載體101可以為平板型。本實施例中所述載體101為具有一定厚度的矽基圓形平板。

如圖2b所示，在所述載體101正面開設溝槽。開設溝槽的方法可以為雷射鑽孔、機械鑽孔、深度反應離子刻蝕或其他適合的開槽方法。開設溝槽的寬度與需要封裝的裸晶片的寬度或長度一致，使裸晶片能恰好卡持固定在所述溝槽中，即溝槽能限制裸晶片在其寬度或長度方向上的位置，使裸晶片在至少在一個方向上不能移位。所述溝槽的深度大於所述裸晶片的厚度。例如，所述溝槽深度可以為50～200μm。開設溝槽後的載體正面結構如圖3所示，溝槽的數量可以是一條或多條，溝槽在載體101上的排布位置可以根據實際需要進行設計，本實用新型對此不作限制。

如圖2c所示，提供具有接觸焊盤2011的裸晶片201，將所述裸晶片201正面朝下放入所述溝槽中。裸晶片201即需要封裝的晶片裸芯(Die)，可以是具有多個半導體器件和電路的IC晶片或分立半導體器件等。將所述裸晶片201正面朝下放入所述溝槽中時，所述裸晶片201完全嵌入所述溝槽中，在裸晶片201嵌入溝槽後溝槽內還有一定空間。嵌入裸晶片201後的載體正面結構如圖4所示，裸晶片201的數量可以是一個或多個，裸晶片201在溝槽中排布的位置可以根據實際需要進行設計，本實用新型對此不作限制。

本實施例優選地，將所述裸晶片201正面朝下放入所述溝槽中時，在所述裸晶片201正面形成有保護層202。所述保護層202一方面可以保護裸晶片201的正面表面避免在嵌入過程中損壞或汙染，另一方面保護層201可以幫助裸晶片201粘附在溝槽內，進一步避免裸晶片201的移位。所述保護層202可以為糊狀或膠狀，或為固態薄膜，或為紫外線釋放膠帶或熱釋放膠帶。形成所述保護層202的方法可以為旋塗、印刷、化學氣相沉積、層壓或其他適合的方法。所述保護層202的厚度較薄，例如可以為5～10μm。

然後，如圖2d所示，在裸晶片201背面形成覆蓋所述裸晶片201的成型複合物301，將所述裸晶片201封裝成型。本實施例中所述成型複合物301填充在所述溝槽中，覆蓋所述裸晶片201的背面和側面，使裸晶片201封裝在載體101的溝槽內。優選地，成型複合物301可以將所述溝槽填滿。形成所述成型複合物301的材料可以為固化封裝材料，例如可以為環氧類樹脂、液體型熱固性環氧樹脂、塑料成型化合物或類似物。形成所述成型複合物301的方法可以為壓縮成型、傳遞模塑、液封成型、真空層壓、旋塗或其他適合的方法。

接下來，研磨所述載體101的背面，使所述裸晶片201的正面露出。本實施例中所述裸晶片201的正面設有保護層202，研磨載體101的背面會露出覆蓋所述裸晶片201的保護層202，如圖2e所示。因此，還需要去除所述保護層202以露出所述裸晶片201的正面，如圖2f所示。去除所述保護層202的方法可以為雷射消融、剝離、幹法或溼法刻蝕、化學劑溶解、紫外線釋放、熱釋放或其他適合的方法。研磨所述載體101背面的方法可以包括機械研磨、化學拋光、刻蝕中的一種或多種的組合，或為其他適合的研磨方法。

如圖2g所示，形成再布線層(RDL)400，使所述再布線層400與所述裸晶片201的接觸焊盤2011電連接，以實現晶片焊盤的再分布。本實施例中，所述再布線層400覆蓋所述裸晶片201並在所述載體101背面表面延伸。具體地，所述再布線層400可以包括金屬連線402以及設於所述金屬連線402周圍的介電層401，所述金屬連線402通過通孔與所述裸晶片201的接觸焊盤2011電連接，並與後續安裝的金屬凸塊電連接。本實施例中，優選地，在形成再布線層400時，所述介電層401覆蓋所述裸晶片201的正面並填滿所述溝槽，從而可以補滿所述裸晶片201與載體101之間的厚度差距。

其中，所述金屬連線402可以包括一層或者多層互連金屬層，所述介電層401也可以包括一層或多層介電材料。優選地，當所述金屬連線402包含多層互連金屬層時，所述介電材料可以設置於所述多層互連金屬層之間，從而可將每層互連金屬層隔開。在所述多層互連金屬層之間可以通過形成通孔的方式實現電連接。

具體地，所述介電層401的材料可以為SiO2、Si3N4、SiON、Ta2O5、Al2O3、HfO2、聚醯亞胺(Polyimide，PI)、聚苯並噁唑(Polybenzoxazole，PBO)、苯並環丁烯(Benzocyclobutene，BCB)中的一種或多種，或其他適合的絕緣材料。形成所述介電層401的方法可以為物理氣相沉積、化學氣相沉積、印刷、旋塗、噴塗、燒結、熱氧化或其他適合的介質沉積工藝。所述金屬連線402的材料可以包括Cu、Al、Ag、Au、Sn、Ni、Ti、Ta中的一種或多種，或其他適合的導電金屬材料。例如，金屬連線402可以為Cu線，製作Cu線的種子層可以為Ti/Cu層。形成所述金屬連線402的方法可以包括電解鍍、化學鍍、絲網印刷中的一種或多種，或其他適合的金屬沉積工藝。

最後，如圖2h所示，安裝金屬凸塊501，使所述金屬凸塊501通過所述再布線層400與所述裸晶片201的接觸焊盤2011電連接。具體地，可以在所述再布線層400上形成凸塊下金屬層(UBM)502，所述凸塊下金屬層502通過所述再布線層400與所述裸晶片201的接觸焊盤2011電連接，所述金屬凸塊501安裝在所述凸塊下金屬層502上。具體地，所述金屬凸塊501的材料可以選自Al、Sn、Ni、Au、Ag、Pb、Bi、Cu中的一種或多種，例如，所述金屬凸塊501可以為焊錫球、銅球或錫銅合金球。所述金屬凸塊501的形成方法可以為電鍍或植球。

請參閱圖2h，本實施例還提供一種採用上述方法製備得到的封裝件。該封裝件，包括：裸晶片201，所述裸晶片201具有接觸焊盤2011；載體101，所述載體101上設有溝槽，所述裸晶片201卡持在所述溝槽中；成型複合物301，覆蓋所述裸晶片201的背面並填充在所述溝槽中；再布線層400，位於所述裸晶片201的正面之上，與所述裸晶片201的接觸焊盤2011電連接；金屬凸塊501，位於所述再布線層400上，通過所述再布線層400與所述裸晶片201的接觸焊盤電2011連接。

具體地，所述載體101的材料可以為矽、氧化矽、金屬、玻璃或陶瓷中的一種或多種，或其他類似物，本實施例優選為矽。所述載體101可以為平板型。如圓形平板。所述裸晶片201可以是具有多個半導體器件和電路的IC晶片或分立半導體器件等。

具體地，所述成型複合物301的材料可以為固化封裝材料，例如可以為環氧類樹脂、液體型熱固性環氧樹脂、塑料成型化合物或類似物。

具體地，所述再布線層400可以包括金屬連線402以及設於所述金屬連線402周圍的介電層401，所述金屬連線402通過通孔與所述裸晶片201的接觸焊盤2011電連接，並與所述金屬凸塊501電連接。其中，所述介電層401覆蓋所述裸晶片201的正面並填滿所述溝槽，從而可以補滿所述裸晶片201與載體101之間的厚度差距。作為本實用新型的優選方案，所述再布線層400覆蓋所述裸晶片201並在所述載體101表面延伸。

優選地，所述金屬連線402可以包括一層或者多層互連金屬層，所述介電層401也可以包括一層或多層介電材料。其中，當所述金屬連線402包含多層互連金屬層時，所述介電材料可以設置於所述多層互連金屬層之間，從而可將每層互連金屬層隔開。在所述多層互連金屬層之間可以通過形成通孔的方式實現電連接。

具體地，所述介電層401的材料可以為SiO2、Si3N4、SiON、Ta2O5、Al2O3、HfO2、聚醯亞胺(Polyimide，PI)、聚苯並噁唑(Polybenzoxazole，PBO)、苯並環丁烯(Benzocyclobutene，BCB)中的一種或多種，或其他適合的絕緣材料。所述金屬連線402的材料可以包括Cu、Al、Ag、Au、Sn、Ni、Ti、Ta中的一種或多種，或其他適合的導電金屬材料。例如，金屬連線402可以為Cu線，製作Cu線的種子層可以為Ti/Cu層。

具體地，所述扇出型封裝件還可以包括凸塊下金屬層502，所述凸塊下金屬層502通過所述再布線層400與所述裸晶片201的接觸焊盤2011電連接，所述金屬凸塊501安裝在所述凸塊下金屬層502上。

具體地，所述金屬凸塊501的材料可以為Al、Sn、Ni、Au、Ag、Pb、Bi、Cu中的一種或多種，例如，所述金屬凸塊501可以為焊錫球、銅球或錫銅合金球。

綜上所述，本實用新型的扇出型晶圓級封裝件的形成方法通過在載體上開設溝槽，將裸晶片嵌入溝槽中，從而可以利用溝槽的卡位作用固定裸晶片在載體上的位置，避免或減少了封裝過程中裸晶片的位移。由於解決了封裝成型時的裸晶片的移位問題，本實用新型的封裝件可以具有更窄的器件焊盤間距和更高的輸入輸出數(I/O counts)。採用本實用新型的技術方案可以提高後續光刻工藝的對準效率，從而可提高產品良率和產量，可以減小再布線層的線寬和線距(LW/LS)，進一步縮小封裝尺寸，降低了成本。所以，本實用新型有效克服了現有技術中的種種缺點而具高度產業利用價值。

上述實施例僅例示性說明本實用新型的原理及其功效，而非用於限制本實用新型。任何熟悉此技術的人士皆可在不違背本實用新型的精神及範疇下，對上述實施例進行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術領域中具有通常知識者在未脫離本實用新型所揭示的精神與技術思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應由本實用新型的權利要求所涵蓋。