專利名稱：晶圓級封裝對象及其形成的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請涉及晶圓級封裝對象及其形成的方法。
背景技術(shù)：
晶圓級芯片尺寸封裝(Wafer Level Chip Size Packaging, WLCSP )技術(shù) 是對整片晶圓進行封裝測試后再切割得到單個成品芯片的技術(shù)，封裝后的芯 片尺寸與棵片 一致。晶圓級芯片尺寸封裝技術(shù)徹底顛覆了傳統(tǒng)封裝如陶瓷無 引線芯片載具(Ceramic Leadless Chip Carrier)、有機無引線芯片載具(Organic Leadless Chip Carrier)和數(shù)碼相機模塊式的模式，順應(yīng)了市場對微電子產(chǎn)品日 益輕、小、短、薄化和低價化要求。經(jīng)晶圓級芯片尺寸封裝技術(shù)封裝后的芯 片尺寸達(dá)到了高度微型化，芯片成本隨著芯片尺寸的減小和晶圓尺寸的增大 而顯著降低。晶圓級芯片尺寸封裝技術(shù)是可以將IC設(shè)計、晶圓制造、封裝測 試、基板制造整合為一體的技術(shù)，是當(dāng)前封裝領(lǐng)域的熱點和未來發(fā)展的趨勢。
隨著晶圓尺寸的增大，晶圓級封裝設(shè)備的機臺和其他部件要做相應(yīng)的放 大，或者更換全新的晶圓級封裝設(shè)備，這會大幅提高晶圓級封裝的設(shè)備更新 成本。
另外，晶圓在生產(chǎn)過程中難免會產(chǎn)生裂痕，如果用已有裂痕的晶圓進行 常規(guī)的晶圓級封裝，會出現(xiàn)裂痕延長等問題。

發(fā)明內(nèi)容
本申請所要解決的技術(shù)問題是如何將不同尺寸的芯片、晶圓、晶圓部件 或封裝半成品對象在同 一尺寸的封裝機臺上進行晶圓級封裝，以便延長設(shè)備 使用周期，大幅降低硬件升級的成本。
上述技術(shù)問題可以分成兩個方面，第一個方面是如何將較小尺寸的芯片、
晶圓部件或封裝半成品重組為較大尺寸的晶圓級封裝對象。
為解決上述技術(shù)問題的第 一個方面，本申請?zhí)峁┮环N形成晶圓級封裝對
象的方法，包括步驟提供兩個以上的重組單元和襯底；將所述重組單元有 電路一面的相對面粘接在所述襯底上，形成晶圓級封裝對象。
可選地，所述重組單元包括單個芯片、含有兩個以上芯片的晶圓部件或 經(jīng)過一道以上封裝步驟形成的芯片封裝半成品。
上述技術(shù)問題的第二個方面是如何將較大尺寸的晶圓進行較小尺寸的晶 圓級封裝。
為解決上述技術(shù)問題的第二個方面，本申請還提供另 一種形成晶圓級封 裝對象的方法，包括步驟提供晶圓切割或晶圓斷裂而形成的晶圓部件和粘 合用基底，所述晶圓部件上具有至少兩個芯片；將所述晶圓部件形成有電路 的一面與所述基底進行粘合，形成晶圓級封裝對象。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本申請將小尺寸的單個芯片、含有兩個以上芯片的晶 圓部件或經(jīng)過一道以上封裝步驟形成的芯片封裝半成品重組在一個襯底上， 或者用整個晶圓切割而形成的具有至少兩個芯片的晶圓部件與粘合用基底進 行粘合，都可以形成晶圓級封裝對象，在保留了晶圓級封裝優(yōu)點的同時，使 得較大尺寸的晶圓可以在較小尺寸的晶圓級封裝設(shè)備上進行晶圓級封裝，延 長了晶圓級封裝設(shè)備的使用壽命，降低了成本，并且能使企業(yè)在不進行大量 更新設(shè)備的情況下，能跟上市場的發(fā)展和晶圓不斷增大的趨勢
發(fā)明內(nèi)容
部分的描述僅僅是舉例說明，不應(yīng)該用于解釋或限制權(quán)利要求 的范圍。


圖1為形成晶圓級封裝對象的方法一個實施例的流程圖2為形成晶圓級封裝對象的方法另一個實施例中晶圓部件的示意圖3為形成晶圓級封裝對象的方法又一個實施例中基底的結(jié)構(gòu)示意圖4為形成晶圓級封裝對象的方法一個實施例中形成的晶圓級封裝對象 的結(jié)構(gòu)示意圖5為形成晶圓級封裝對象的方法再一個實施例中將晶圓部件與襯底粘 接后的結(jié)構(gòu)示意圖6為圖4中按ni-in，的剖面示意圖;
圖7為形成晶圓級封裝對象的方法又一個實施例的流程圖； 圖8至圖14為封裝晶圓級封裝對象的示意圖。
具體實施例方式
本實施例提供形成晶圓級封裝對象的方法，所要解決的技術(shù)問題是如何 將不同尺寸的芯片、晶圓、晶圓部件或封裝半成品對象在同一尺寸的基臺上 進行晶圓級封裝。
下面結(jié)合附圖進行詳細(xì)說明。
如圖1所示，為解決本申請所要解決的技術(shù)問題中的一個方面，即如何 將較大尺寸的晶圓進行較小尺寸的晶圓級封裝，根據(jù)本申請的一個實施例， 提供一種形成晶圓級封裝對象的方法，包括步驟
5601, 提供用整個晶圓切割或晶圓斷裂而形成的晶圓部件和粘合用基底， 所述晶圓部件上具有至少兩個芯片；
5602, 將所述晶圓部件有電路一面的相對面與襯底粘接；
5603, 去除所述晶圓部件露出所述襯底邊緣的部分； S604，將所述晶圓部件有電路的一面與所述基底進行粘合。
在步驟S601中提供如圖2所示的晶圓部件100,以及圖3所示的粘合用
基底IIO。由于是晶圓級封裝，不同于半導(dǎo)體封裝領(lǐng)域慣常使用的單個芯片的 封裝技術(shù)，晶圓級封裝的優(yōu)勢是將多個芯片在晶圓的尺寸上進行封裝，以提
高產(chǎn)率并降低成本。因此，晶圓部件100上具有至少兩個芯片101。
上述晶圓部件100可以用整個晶圓切割而成，或者是整個晶圓自身斷裂 而形成的。因此，晶圓部件100的形狀可以是規(guī)程的形狀，也可以是不規(guī)則
的形狀。將整個晶圓進行切割的方法已為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知，在此不再贅述。
在本申請的背景技術(shù)中已經(jīng)提到，晶圓在生產(chǎn)過程中難免會產(chǎn)生裂痕， 如果用已有裂痕的晶圓進行常規(guī)的晶圓級封裝，會出現(xiàn)裂痕延長等問題。為 了解決上述技術(shù)問題，可以在對晶圓進行切割時，根據(jù)晶圓表面的裂痕來進
行，從而去除晶圓表面有裂紋的部分而余下沒有裂紋的晶圓部件100。所以，
先利用切割來去除晶圓表面有裂紋的部分，再對剩余的沒有裂紋的晶圓部件
IOO進行晶圓級封裝，可以提高芯片生產(chǎn)的成品率。
步驟S601中提供的粘合用的基底110可以包括基板111和空腔壁112， 其結(jié)構(gòu)如圖3所示?；?11可以為圓形，以配合原有晶圓級封裝中的封裝 設(shè)備的基臺形狀。基板111可以用玻璃制造，形成平整透明的基板111。當(dāng)然， 本領(lǐng)域技術(shù)人員知道，基板111也可以用其他材料制造，例如硅?；?11 的一個側(cè)面上可以有多個環(huán)狀的空腔壁112?？涨槐?12的具體形狀與芯片 101的形狀相似?？涨槐?12所包圍的面積略大于芯片101的面積?？涨槐?112在基板111上的排布和間隔與芯片101在晶圓部件100上的排布和間隔相 對應(yīng)，使得在后續(xù)的晶圓部件100與基底110的粘合工藝步驟中，晶圓部件 100上的芯片101可以對應(yīng)落入空腔壁ll2所形成的空腔中。
為了提高晶圓級封裝的效率，降低成本，基底110的尺寸不宜過小，基 底110輪廓的外接球的直徑最好大于等于100mm,也就是說，基底110上的
圓形基板lll的直徑最好至少4英寸。
在后續(xù)的現(xiàn)有晶圓級封裝工藝中，要對晶圓部件上每個芯片進行晶圓級 切削或等離子刻蝕，形成沉積導(dǎo)電金屬層的傾斜的側(cè)壁。由于側(cè)壁是傾斜的，
而如果晶圓部件100的厚度較厚，將使得切削后的晶圓部件對應(yīng)形成凸點的 一個側(cè)面的面積過小，即供布置凸點的面積過小。為了避免該問題出現(xiàn)，還 需要將晶圓部件100進行減薄。減薄的工藝已為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知，在 此不再贅述。減薄的步驟可以緊接在步驟S601后執(zhí)行，也可以在具體實施方 式以下的內(nèi)容中提到的工藝流程位置執(zhí)行。
為了盡可能地提高晶圓級封裝的生產(chǎn)效率，降低封裝成本，如圖4所示， 可以將多個晶圓部件100拼湊成盡可能占據(jù)基底110更多面積的形狀，然后 再在后續(xù)步驟中將多個晶圓部件100與基底IIO進行粘合。
在一個實施例中，為了方便將多個晶圓部件100組合在一起，而在另一 個實施例中，為了給晶圓部件IOO提供支撐力，也方便在后續(xù)步驟中將晶圓 部件IOO與基底IIO進行粘合，可以執(zhí)行步驟S602,如圖5所示，用第一粘 接劑層121將晶圓部件100有電路102 —面的相對面與襯底120粘接。村底 的形狀可以是圓形，以利于在后續(xù)工藝中與基底110的配合。襯底120可以 是硅襯底。由于硅襯底的散熱能力強，有利于封裝過程中或封裝后的芯片使 用過程中的散熱需要。襯底120也可以用玻璃等既可以為晶圓部件100提供 一定支撐力，又提供一定透明度的材料制造。當(dāng)然，襯底120還可以用其他 能提供支持力的材料制造。
在又一個實施例中，需要執(zhí)行將晶圓部件100進行再次切割的步驟，以 適合重組的需要。
然后可以執(zhí)行步驟S603,去除晶圓部件100露出襯底120邊緣的部分。 在上述粘接步驟之后，單個晶圓部件100或經(jīng)過重組的多個晶圓部件100的
輪廓有可能會超出襯底120的外輪廓，這不利于后續(xù)封裝操作，可以執(zhí)行切
除晶圓部件100超出襯底120外輪廓部分的步驟。
然后執(zhí)行步驟S604,將晶圓部件100有電路102的一面與基底110進行 粘合，形成如圖6所示的結(jié)構(gòu)。粘合晶圓部件100及基底110所用的第二粘 接劑可以是環(huán)氧樹脂、聚酰亞胺、BCB樹脂或BT樹脂。第二粘接劑既可以 實現(xiàn)粘接的作用，又可以起到絕緣和密封的作用。在進行粘合時，晶圓部件 100上的芯片101對應(yīng)落入基底110上的空腔壁112所形成的空腔中，佳:得晶 圓部件100與基底110夾合形成密閉芯片101上的電路102的封閉結(jié)構(gòu)。
由于不同芯片的封裝需要，有時需要將襯底120去除，即步驟S604之后 還可以包括去除襯底120的步驟。如果需要在后續(xù)工藝步驟中去除村底120, 則粘接晶圓部件100和襯底120所使用的粘接劑層121為粘接性能可降低或 消除的粘接劑，例如UV膠或蠟粘合劑。所述UV膠被UV光照射之后，其粘 接性能大幅降低或消失。而蠟粘合劑在被加熱至一定溫度后，其粘接性能也 會大幅降低。
根據(jù)不同封裝的需要，還可以在去除襯底120之后，執(zhí)行對晶圓部件IOO 進行減薄的步驟。
在本申請中，芯片101包含一個廣義的范圍，包括例如處理器、存儲器 以及控制器等集成電路芯片，也包括例如CCD、 COMS圖1象傳感器等光學(xué)傳 感器芯片或者熱傳感器芯片、運動傳感器芯片等其他傳感器芯片，還包括微 機電元件(MEMS)芯片等。也就是說，芯片101中的電路102可以包含光 學(xué)、熱力、運動傳感器或微機電元件。
如圖7所示，為解決本申請所要解決的技術(shù)問題中的另一個方面，即如 何將較小尺寸的芯片、晶圓部件或封裝半成品重組為較大尺寸的晶圓級封裝 對象，根據(jù)本申請的一個實施例，提供一種形成晶圓級封裝對象的方法，包 括步驟
5701, 提供兩個以上的重組單元和襯底，所述重組單元包括單個芯片、 含有兩個以上芯片的晶圓部件或經(jīng)過一道以上封裝步驟形成的芯片封裝半成
口 ，
口cr 9
5702, 將所述重組單元有電路一面的相對面粘接在所述襯底上，形成晶 圓級封裝對象。
在本申請的一個實施例中，形成步驟S701中的封裝半成品的步驟可以至 少包括兩步將晶圓與基底粘合形成雙層結(jié)構(gòu)；將雙層結(jié)構(gòu)切割成封裝半成 品。與晶圓進行粘合的基底的結(jié)構(gòu)和材料可以參考步驟S601中對基底的結(jié)構(gòu) 和材料的描述。將粘合形成的雙層結(jié)構(gòu)進行切割的步驟中，可以切割成包括 一個芯片的封裝半成品，也可以切割成包括多個芯片的封裝半成品。
當(dāng)然，形成封裝半成品的方法并不限于此，本領(lǐng)域技術(shù)人員知道，在晶 圓級封裝過程中的任何一步所形成的封裝半成品，無論該封裝半成品經(jīng)過切 割與否，也無論該封裝半成品包括單個芯片或多個芯片以及其尺寸的大小， 都可以成為重組單元。
然后執(zhí)行步驟S702,將所述重組單元有電路一面的相對面粘接在所述襯 底上，形成晶圓級封裝對象。本領(lǐng)域技術(shù)人員知道，在晶圓級封裝中，芯片 的陣列式排布有利于后續(xù)封裝步驟的執(zhí)行，因此在步驟S702中，可以將重組 單元在村底上排布形成陣列。在執(zhí)行步驟S702之后，實際上是將單個芯片重 組為一個類似完整的晶圓。因而上述實施例所要解決的技術(shù)問題是如何將兩 個以上由晶圓切割而形成的芯片進行晶圓級封裝。
當(dāng)重組單元是單個芯片、含有兩個以上芯片的晶圓部件或者是并未經(jīng)過 與基底粘合的封裝半成品時，在步驟S702之后，還可以包括步驟將重組單 元與基底進行粘合。該步驟的執(zhí)行方法以及基底的結(jié)構(gòu)和材料等細(xì)節(jié)可以參 考對步驟S601的相應(yīng)具體描述，在此不再贅述。
步驟S701-S702中關(guān)于晶圓部件的形成、芯片的種類、襯底的尺寸、粘 接劑以及可以額外包括的例如去除襯底和減薄等步驟，均可以參考對步驟 S601-S604的相關(guān)描述。
當(dāng)然，本領(lǐng)域技術(shù)人員知道，在步驟S701之前增加將晶圓切割為多個芯 片的步驟所形成的技術(shù)方案，也可以用來解決如何將較大尺寸的晶圓進行較 小尺寸的晶圓級封裝的技術(shù)問題。
如圖8至圖14所示，封裝上述實施例所形成的晶圓級封裝對象的方法包 括步驟
如圖8所示，切削晶圓級封裝對象中芯片801有電路一面的相對面，使 芯片801上形成與有電路的一面傾斜的側(cè)壁，并暴露芯片焊墊802;
如圖9所示，在晶圓級封裝對象的芯片801 —側(cè)涂覆絕緣層803至封閉 所述芯片801;
在絕緣層上形成支撐層804和焊料屏障層805;
如圖IO所示，在芯片801交界處刻蝕所述支撐層804、絕緣層803、焊 墊802及空腔壁806至暴露基板807,形成溝槽；
如圖ll所示，于焊料屏障層805上和溝槽內(nèi)覆蓋中介金屬層808,并使 中介金屬層808與所述焊墊802電連通；
圖形化支撐層上的中介金屬層808;
如圖12所示，于中介金屬層808上形成掩膜層809;
圖形化掩膜層809至部分暴露中介金屬層808,從而形成掩膜通孔；
如圖13所示，在掩膜通孔內(nèi)形成金屬凸點810;
如圖14所示，以凹槽底部中心為界切割基板，形成完整的單個芯片封裝 結(jié)構(gòu)。雖然本發(fā)明已以較佳實施例披露如上，但本發(fā)明并非限定于此。任何本 領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，均可作各種更動與修改， 因此本發(fā)明的保護范圍應(yīng)當(dāng)以權(quán)利要求所限定的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種形成晶圓級封裝對象的方法，其特征在于，包括步驟提供兩個以上的重組單元和襯底；將所述重組單元有電路一面的相對面粘接在所述襯底上，形成晶圓級封裝對象。
2. 如權(quán)利要求1所述的形成晶圓級封裝對象的方法，其特征在于將所 述重組單元按陣列排布粘接在所述襯底上。
3. 如權(quán)利要求1所述的形成晶圓級封裝對象的方法，其特征在于，還包 括步驟將重組單元與基底進行粘合。
4. 如權(quán)利要求3所述的形成晶圓級封裝對象的方法，其特征在于，還包 括步驟在所述基底上形成與所述芯片對應(yīng)的空腔壁。
5. 如權(quán)利要求3所述的形成晶圓級封裝對象的方法，其特征在于，還包 括步驟去除所述襯底。
6. 如權(quán)利要求5所述的形成晶圓級封裝對象的方法，其特征在于，還包 括步驟對所述重組單元形成有電路一面的相對面進行減薄。
7. 如權(quán)利要求3所述的形成晶圓級封裝對象的方法，其特征在于制造 所述基底的材料包括玻璃或硅。 -
8. 如權(quán)利要求1所述的形成晶圓級封裝對象的方法，其特征在于所述 重組單元包括單個芯片、含有兩個以上芯片的晶圓部件或封裝半成品。
9. 如權(quán)利要求8所述的形成晶圓級封裝對象的方法，其特征在于，所述 封裝半成品經(jīng)過下述步驟形成將晶圓與基底粘合形成雙層結(jié)構(gòu)； 將所述雙層結(jié)構(gòu)切割成封裝半成品。
10. 如權(quán)利要求8所述的形成晶圓級封裝對象的方法，其特征在于所 述晶圓部件由晶圓切割或晶圓斷裂而形成。
11. 如權(quán)利要求10所述的形成晶圓級封裝對象的方法，其特征在于 所述晶圓切割去除晶圓表面有裂紋的部分。
12. 如權(quán)利要求8或9所述的形成晶圓級封裝對象的方法，其特征在于 所述封裝半成品內(nèi)封裝有單個芯片或含有兩個以上芯片的晶圓部件。
13. 如權(quán)利要求8所述的形成晶圓級封裝對象的方法，其特征在于所 述芯片包括集成電路芯片、傳感器芯片或微機電元件。
14. 如權(quán)利要求1所述的形成晶圓級封裝對象的方法，其特征在于粘 接所述重組單元和襯底的粘接劑為UV膠或蠟粘合劑。
15. 如權(quán)利要求1所述的形成晶圓級封裝對象的方法，其特征在于所 述襯底輪廓的外接球的直徑大于等于100mm。
16. 由權(quán)利要求1至15中的任一項所述方法形成的晶圓級封裝對象。
17. —種形成晶圓級封裝對象的方法，其特征在于，包括步驟 提供晶圓切割或晶圓斷裂而形成的晶圓部件和粘合用的基底，所述晶圓部件上具有至少兩個芯片；將所述晶圓部件形成有電路的一面與所述基底進行粘合，形成晶圓級封 裝對象。
18. 如權(quán)利要求17所述的形成晶圓級封裝對象的方法，其特征在于， 還包括步驟將所述晶圓部件形成有電路一面的相對面與襯底粘接。
19. 如權(quán)利要求18所述的形成晶圓級封裝對象的方法，其特征在于， 還包括步驟去除所述晶圓部件露出所述襯底邊緣的部分。
20. 如權(quán)利要求18所述的形成晶圓級封裝對象的方法，其特征在于， 還包括步驟去除所述襯底。
21. 如權(quán)利要求17或20所述的形成晶圓級封裝對象的方法，其特征在 于，還包括步驟對所述晶圓部件形成有電路一面的相對面進行減薄。
22. 如權(quán)利要求20所述的形成晶圓級封裝對象的方法，其特征在于 所述晶圓部件有兩個以上。
23. 如權(quán)利要求20所述的形成晶圓級封裝對象的方法，其特征在于: 粘接所述晶圓部件和襯底的粘接劑為UV膠或蠟粘合劑。二
24. 如權(quán)利要求17所述的形成晶圓級封裝對象的方法，其特征在于， 還包括步驟在所述基底上形成與所述芯片對應(yīng)的空腔壁。
25. 如權(quán)利要求17所述的形成晶圓級封裝對象的方法，其特征在于: 制造所述基底的材料包括玻璃或硅。
26. 如權(quán)利要求17所述的形成晶圓級封裝對象的方法，其特征在于: 所述基底輪廓的外接球的直徑大于等于100mm。
27. 如權(quán)利要求17所述的形成晶圓級封裝對象的方法，其特征在于: 所述晶圓切割去除晶圓表面有裂紋的部分。
28. 如權(quán)利要求17所述的形成晶圓級封裝對象的方法，其特征在于: 所述芯片包括集成電路芯片、傳感器芯片或微機電元件。
29. 由權(quán)利要求17至28中的任一項所述方法形成的晶圓級封裝對象。
全文摘要
本申請?zhí)峁┚A級封裝對象及其形成的方法。在形成晶圓級封裝對象的方法中，將小尺寸的單個芯片、含有兩個以上芯片的晶圓部件或經(jīng)過一道以上封裝步驟形成的芯片封裝半成品重組在一個襯底上；或者用整個晶圓切割而形成的具有至少兩個芯片的晶圓部件與粘合用基底進行粘合，用以形成晶圓級封裝對象，使得較大尺寸的晶圓可以在較小尺寸的晶圓級封裝設(shè)備上進行晶圓級封裝，延長了晶圓級封裝設(shè)備的使用壽命，降低了成本，并且能使企業(yè)在不進行大量更新設(shè)備的情況下，能跟上市場的發(fā)展和晶圓不斷增大的趨勢。
文檔編號B81C3/00GK101350320SQ20081004198
公開日2009年1月21日 申請日期2008年8月20日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月20日
發(fā)明者俞國慶, 李瀚宇, 蔚 王, 邵鳴達(dá), 黃小花 申請人:晶方半導(dǎo)體科技(蘇州)有限公司