半導體封裝件及其製法與製作系統的製作方法
2023-10-08 06:22:04
專利名稱：半導體封裝件及其製法與製作系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種半導體封裝件，尤指一種半導體封裝件及其製法與製作系統。
背景技術：
隨著電子產業的蓬勃發展，電子產品的功能需求隨之增加，而為滿足多功能的使用需求，電子產品中的電路板上需布設多樣功能的半導體封裝件與電子組件。然而，半導體封裝件與電子組件的數量增加，勢必增加電路板的布設空間，因而增加電子產品的體積，導致電子產品無法滿足微小化的需求。因此，為了滿足微小化的需求，現有技術為提高整合度，也就是將半導體封裝件整合電子組件以成為微機電系統(Micro Electro MechanicalSystem, MEMS)封裝件，不僅可減少電路板的布設空間從而減少電子產品的體積，而且能維持多功能的需求。
圖1A至圖1B為現有半導體封裝件I的製法。如圖1A所示，其於一具有電性連接墊100的基板10上設置一第一晶圓11，並將一第二晶圓12結合於該第一晶圓11上，再於該第二晶圓12上形成通孔12a。接著，形成膠層13於該第二晶圓12上，以封蓋該通孔12a。如圖1B所示，通過刀具(圖未示)沿切割線L (如圖1A所示)切割移除該膠層13與第二晶圓12，以外露該電性連接墊100。在後續製程中，先固化該膠層13以移除該膠層13，再將電子組件(圖未示)置納於該通孔12a中，且該電性連接墊100並以打線方式電性連接其它電子裝置(圖未示)。
但，上述現有切割製程中，該刀具必需切經膠層13，往往會因該膠層13粘著於刀具上而造成刀具於切割時的阻力，因而不利於切割，且於切割後，該刀具上往往會殘留膠材，導致刀具不易清理，也使刀具容易損壞。
此外，因該膠層13具有粘性，所以於切割製程完成後，難以清除落於該電性連接墊100上的膠層13的餘屑13a，導致該電性連接墊100的電性易受影響。
因此，如何克服上述現有技術中的種種問題，實已成目前亟欲解決的課題。發明內容
為克服上述現有技術的問題，本發明的主要目的在於提供一種半導體封裝件及其製法與製作系統，可避免膠材粘著於刀具上。
本發明的半導體封裝件的製法，包括:於一具有電性連接墊的基板上設置第一晶圓；於該第一晶圓上堆棧第二晶圓，且該第二晶圓上具有對應該電性連接墊的預開口區；形成保護層於該第二晶圓上；脆化位於該預開口區上的保護層；以及移除該預開口區上的經脆化的保護層、第二晶圓與第一晶圓，以形成用以外露該電性連接墊的開口。
此外，因該保護層不具有粘性，所以於切割製程後，易於清除落於該電性連接墊上的保護層上的餘屑。
本發明還提供一種製作半導體封裝件的系統，包括:承載裝置，其用以承載半導體封裝件，該半導體封裝件於一具有電性連接墊的基板上依序設置第一晶圓與第二晶圓，且該第二晶圓上具有對應該電性連接墊的預開口區；封模裝置，其用以形成保護層於該第二晶圓上；脆化裝置，其用以脆化位於該預開口區上的保護層；以及切割裝置，其用以沿該預開口區切割該基板上的第一與第二晶圓，以移除經脆化的保護層、部分第二晶圓與部分第一晶圓，以形成用以外露該電性連接墊的開口。
本發明還提供一種半導體封裝件，包括:基板，其具有置晶區與位於該置晶區外圍的電性連接墊；第一晶片，其設於該基板的置晶區上；第二晶片，其設於該第一晶片上，且其側面對應該置晶區，以外露該電性連接墊；第一保護層，其形成於該第二晶片的部分表面上且延伸至鄰近該電性連接墊的側邊；以及第二保護層，其形成於該第二晶片的部分表面上並連接該第一保護層，且該第一保護層的脆性大於該第二保護層的脆性。
圖1A至圖1B為現有半導體封裝件的製法的剖面示意圖2A至圖2D為本發明半導體封裝件的製法的剖面示意圖；以及
圖3為本發明製作半導體封裝件的系統的示意圖。
附圖中符號的簡單說明如下:
1，2:半導體封裝件;10，20:基板；100, 200:電性連接墊；11,21:第一晶圓；12，22:第二晶圓；12a，22a:通孔；13:膠層；13a:餘屑;21，:第一晶片；21a:第一開口 ；210:止蝕層；211:陀螺儀；212:凸塊；22』:第二晶片；22c:側面；220:第二開口 ；23:保護層；23a:第一保護層；23b:第二保護層；230:第三開口 ；S31:承載裝置；S32:成孔裝置；S33:封模裝置；S34:脆化裝置；S35:切割裝置；A:預開口區；W:置晶區；L:切割線。
具體實施方式
以下通過特定的具體實施例說明本發明的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所揭示的內容輕易地了解本發明的其它優點及功效。
須知，本說明書所附圖式所繪示的結構、比例、大小等，均僅用以配合說明書所揭示的內容，以供本領域技術人員的了解與閱讀，並非用以限定本發明可實施的限定條件，所以不具有技術上的實質意義，任何結構的修飾、比例關係的改變或大小的調整，在不影響本發明所能產生的功效及所能達成的目的下，均應仍落在本發明所揭示的技術內容能涵蓋的範圍內。同時，本說明書中所引用的如「一」、「上」等用語，也僅為便於敘述的明了，而非用以限定本發明可實施的範圍，其相對關係的改變或調整，在無實質變更技術內容下，當也視為本發明可實施的範疇。
在本發明中，半導體封裝件可應用於，例如各種微機電系統(Micro ElectroMechanical System;MEMS),尤其是利用電性或電容變化來測量的影像傳感器。特別是可選擇使用晶圓級封裝(wafer scale package;WSP)製程對影像感測組件、射頻組件(RFcircuits)、加速計(accelerators)、陀螺儀(gyroscopes)、微制動器(micro actuators)或壓力傳感器(process sensors)等半導體封裝件。
請參閱圖2A至圖2D，其為本發明的半導體封裝件2的製法。
如圖2A所示，提供表面上具有至少一電性連接墊200的一基板20，且於該基板20上通過多個凸塊212設置一第一晶圓21，並於該第一晶圓21上形成一止蝕層210，以將一第二晶圓22結合於該止蝕層210上，該第二晶圓22上具有對應該電性連接墊200的預開口區A ;再於該第二晶圓22的外露表面上蝕刻形成一通孔22a,令該第一晶圓21的部分表面外露出該通孔22a。
接著，形成保護層23於該第二晶圓22上，以封蓋該通孔22a。
於本實施例中，該基板20為互補式金屬氧化物半導體(ComplementaryMetal-Oxide-Semiconductor, CMOS)的晶圓結構，但該基板20的結構也可為陶瓷線路板、金屬板等，並無特別限制。該第一晶圓21電性連接該基板20，且該第一晶圓21上設有如陀螺儀211的電子組件，使該第一晶圓21具有微機電系統(MEMS)，而該第二晶圓22作為覆蓋件。該保護層23的材質為感旋光性膠材，例如紫外光硬化膠帶(UV tape)。
此外，該基板20、第一晶圓21與第二晶圓22形成堆棧晶圓組，且於各晶圓結構中，其內部線路可依需求作設計，又該內部線路並非本案的技術特徵，所以不詳述及圖標。另夕卜，可選擇性地，於該第一晶圓21位於該電性連接墊200上方形成第一開口 21a。
如圖2B所示，通過圖案化光阻(圖未示)，以光線(如紫外光)照射位於該預開口區A及其周圍上的保護層23，令該感旋光性膠材脆化，也就是固化膠材，以作為第一保護層23a，而其餘的保護層23作為第二保護層23b。
如圖2C所示，移除該光阻之後，通過刀具(圖未示)切割移除該預開口區A上的第一保護層23a與其下的第二晶圓22，以形成連通該第一開口 21a的第二及第三開口 220、230，令該電性連接墊200外露於該第一、第二及第三開口 21a、220、230。
於本實施例中，通過該第一開口 21a的設計，以省去切割移除該第一晶圓21。
如圖2D所示，進行切割製程。於經切割後的後續應用中，可先固化該第二保護層23b，再移除該第一及第二保護層23a，23b，以將電子組件(圖未示)收納於該通孔22a中，且該電性連接墊200可以如打線方式電性連接其它電子裝置(如電路板)。
本發明通過先將預開口區A上的保護層23脆化，使該第一保護層23a不具有粘性，以於切割移除該第一保護層23a時，該刀具因不會受到膠材的阻力而利於切割，且於切割後該刀具上不會殘留膠材。
此外，因該第一保護層23a不具有粘性，所以於切割製程後，易於清除落於該電性連接墊200上的第一保護層23a的餘屑，以確保該電性連接墊200的電性效果正常。
又，若通過雷射切割移除該預開口區A上的第一保護層23a，也可避免膠材掉落於該電性連接墊200上而導致難以清除該電性連接墊200的問題。
請參閱圖3，通過所述的製法，本發明還提供一種製作半導體封裝件的系統，其包括:承載半導體封裝件2的承載裝置S31、用以形成通孔22a的成孔裝置S32、用以形成保護層23的封模裝置S33、用以對保護層23進行脆化的脆化裝置S34、以及用以進行切割的切割裝置S35。其中，該半導體封裝件2通過於一具有電性連接墊200的基板20上依序設置第一晶圓21與第二晶圓22，且該第二晶圓22上具有對應該電性連接墊200的預開口區A。
所述的成孔裝置S32用以於該第二晶圓22上形成通孔22a。
所述的封模裝置S33用以形成保護層23於該第二晶圓22上，以封蓋該通孔22a。
所述的脆化裝置S34具有光源(圖未示)，以提供光線照射該預開口區A上的保護層23而進行脆化。
所述的切割裝置S35可選用刀具式(圖未示)或雷射式(圖未示)，以沿該預開口區A進行切割，以移除經脆化的第一保護層23a、第二晶圓22與第一晶圓21而形成開口，令該電性連接墊200外露於該開口，再進行切割製程。
另外，本發明還提供一種半導體封裝件2，包括:基板20、設於該基板20上的第一晶片21』、設於該第一晶片21』上的第二晶片22』、形成該第二晶片22』的部分表面上的第一與第二保護層23a、23b。
所述的基板20為CMOS晶片結構，其表面具有置晶區W與位於該置晶區W外圍的電性連接墊200。
所述的第一晶片21』通過凸塊212設於該基板20的置晶區W上，且具有陀螺儀211。
所述的第二晶片22』，其一側面22c對應該置晶區W，以外露該電性連接墊200，且該第二晶片22』具有通孔22a，以外露出部分的第一晶片21』。
所述的第一保護層23a形成於該第二晶片22』的部分表面上且延伸至鄰近該電性連接墊200的側面22c邊緣，又該第一保護層23a的材質為脆性材質。
所述的第二保護層23b形成於該第二晶片22』的部分表面上並連接該第一保護層23a，又該第二保護層23b的材質為膠材，使該第一保護層23a的脆性大於該第二保護層23b的脆性。
綜上所述，本發明半導體封裝件及其製法與製作該半導體封裝件的系統，主要通過脆化預開口區上的膠材，使其失去粘性，以利於後續切割，且避免損壞刀具。
以上所述僅為本發明較佳實施例以例示性說明本發明的原理及其功效，然其並非用以限定本發明的範圍，任何熟悉本項技術的人員，在不脫離本發明的精神和範圍內，可在此基礎上做進一步的改進和變化，因此本發明的保護範圍當以本申請的權利要求書所界定的範圍為準。
權利要求
1.一種半導體封裝件，其特徵在於，包括: 基板，其具有置晶區與位於該置晶區外圍的電性連接墊； 第一晶片，其設於該基板的置晶區上； 第二晶片，其設於該第一晶片上，且其側面對應該置晶區，以外露該電性連接墊； 第一保護層，其形成於該第二晶片的部分表面上且延伸至鄰近該電性連接墊的側邊；以及 第二保護層，其形成於該第二晶片的部分表面上並連接該第一保護層，且該第一保護層的脆性大於該第二保護層的脆性。
2.根據權利要求1所述的半導體封裝件，其特徵在於，該基板為晶片結構。
3.根據權利要求1所述的半導體封裝件，其特徵在於，該第一晶片或該第二晶片具有微機電系統。
4.根據權利要求1所述的半導體封裝件，其特徵在於，該第一晶片通過凸塊設於該基板上。
5.根據權利要求1所述的半導體封裝件，其特徵在於，該第二晶片具有通孔，以外露出部分的該第一晶片。
6.根據權利要求5所述的半導體封裝件，其特徵在於，該第二保護層還封蓋該通孔。
7.根據權利要求1所述的半導體封裝件，其特徵在於，該第一保護層的材質為脆性材質。
8.根據權利要求1所述的半導體封裝件，其特徵在於，該第二保護層的材質為膠材。
9.一種半導體封裝件的製法，其特徵在於，包括: 於一具有電性連接墊的基板上設置第一晶圓； 於該第一晶圓上堆棧第二晶圓，且該第二晶圓上具有對應該電性連接墊的預開口區； 形成保護層於該第二晶圓上； 脆化位於該預開口區上的保護層；以及 移除該預開口區上的經脆化的保護層、第二晶圓與第一晶圓，以形成用以外露該電性連接墊的開口。
10.根據權利要求9所述的半導體封裝件的製法，其特徵在於，該基板為晶圓結構。
11.根據權利要求9所述的半導體封裝件的製法，其特徵在於，該保護層的材質為感旋光性材質。
12.根據權利要求11所述的半導體封裝件的製法，其特徵在於，該脆化製程以光線照射該預開口區上的保護層而令該感旋光性材質脆化。
13.根據權利要求9所述的半導體封裝件的製法，其特徵在於，通過切割方式，移除該預開口區的第二晶圓與該經脆化的保護層。
14.根據權利要求9所述的半導體封裝件的製法，其特徵在於，該製法還包括先蝕刻該第二晶圓以形成通孔，再形成該保護層，以封蓋該通孔。
15.一種製作半導體封裝件的系統，其特徵在於，包括: 承載裝置，其用以承載半導體封裝件，該半導體封裝件於一具有電性連接墊的基板上依序設置第一晶圓與第二晶圓，且該第二晶圓上具有對應該電性連接墊的預開口區； 封模裝置，其用以形成保護層於該第二晶圓上；脆化裝置，其用以脆化位於該預開口區上的保護層；以及 切割裝置，其用以沿該預開口區切割該基板上的第一與第二晶圓，以移除經脆化的保護層、部分第二晶圓與部分第一晶圓，以形成用以外露該電性連接墊的開口。
16.根據權利要求15所述的製作半導體封裝件的系統，其特徵在於，該脆化裝置具有光源，以提供光線照射該預開口區上的保護層。
17.根據權利要求15所述的製作半導體封裝件的系統，其特徵在於，該切割裝置為雷射式或刀具式切割裝置。
18.根據權利要求1 5所述的製作半導體封裝件的系統，其特徵在於，該系統還包括成孔裝置，其用以於該第二晶圓上形成通孔，再通過該封模裝置形成該保護層，以封蓋該通孔。
全文摘要
一種半導體封裝件及其製法與製作系統，該半導體封裝件的製法通過先對晶圓預開口區上的膠層進行脆化，再沿該經脆化的膠層切割晶圓，以避免膠材粘著於刀具上。該半導體封裝件的製法包括於一具有電性連接墊的基板上設置第一晶圓；於該第一晶圓上堆棧第二晶圓，且該第二晶圓上具有對應該電性連接墊的預開口區；形成保護層於該第二晶圓上；脆化位於該預開口區上的保護層；以及移除該預開口區上的經脆化的保護層、該第二晶圓與該第一晶圓，以形成用以外露該電性連接墊的開口。
文檔編號B81B7/00GK103213937SQ20131002001
公開日2013年7月24日 申請日期2013年1月18日 優先權日2012年1月18日
發明者黃玉龍 申請人:精材科技股份有限公司