一種通過(guò)貼片工藝生產(chǎn)智能卡用的晶圓的制作方法
【專利摘要】一種通過(guò)貼片工藝生產(chǎn)智能卡用的晶圓，所說(shuō)的晶圓上的PAD點(diǎn)為圓形或長(zhǎng)方形或正方形PAD點(diǎn)，圓形PAD點(diǎn)直徑不小于60um，不大于500um，長(zhǎng)方形或正方形PAD點(diǎn)對(duì)角線長(zhǎng)度不小于60um，不大于500um，PAD點(diǎn)兩兩之間中心點(diǎn)的距離不小于100um，不大于2mm；PAD點(diǎn)金屬采用能夠與錫或者錫合金連接的銅合金或鋁合金或帶有鍍金面的金屬；晶圓帶有PAD點(diǎn)的面上，除了PAD點(diǎn)以外，設(shè)有絕緣覆蓋層；晶圓上某個(gè)PAD點(diǎn)旁邊設(shè)有標(biāo)識(shí)點(diǎn)。本發(fā)明省掉了CSP及WLCSP的加工過(guò)程，大大提高了生產(chǎn)效率，降低了成本，每片芯片可以節(jié)省大約0.17元，對(duì)于生產(chǎn)量數(shù)以百萬(wàn)計(jì)的智能卡芯片，其經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益是十分巨大的。
【專利說(shuō)明】一種通過(guò)貼片工藝生產(chǎn)智能卡用的晶圓
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及智能卡生產(chǎn)領(lǐng)域，具體說(shuō)是一種通過(guò)貼片工藝生產(chǎn)智能卡用的晶圓，這種晶圓可通過(guò)采用傳統(tǒng)的貼片封裝技術(shù)(SMT)來(lái)封裝成智能卡，特別是指在把智能卡芯片顆粒(die)封裝在智能卡電路板(載帶或載片)過(guò)程中使用的一種新的晶圓。
【背景技術(shù)】
[0002]晶圓是指娃半導(dǎo)體積體電路制作所用之娃晶片，由于其形狀為圓形，故稱為晶圓；在硅晶片上可加工制作成各種電路元件結(jié)構(gòu)，而成為有特定電性作用之IC產(chǎn)品，可用作智能卡芯片顆粒(die)。
[0003]按照現(xiàn)有的生產(chǎn)工藝，智能卡芯片顆粒(die)在封裝成成品智能卡前，都會(huì)將智能卡芯片顆粒(die)封裝到載帶或載片上，然后再將帶有智能卡芯片顆粒(die)的載帶或載片，通過(guò)熱熔膠或其他粘合劑將載帶或載片的背面嵌入到已洗好對(duì)應(yīng)大小的槽的智能卡的卡基上。載帶或載片的正面是大片的鍍金金屬面，用于智能卡與外部進(jìn)行通訊，載帶或載片的背面則是和智能卡芯片顆粒(die)相連接的電路、智能卡芯片顆粒(die)貼裝區(qū)域以及四周的空余區(qū)域，該空余區(qū)域可用于涂覆熱熔膠或其他粘合劑并嵌入、固定于智能卡的卡基。
[0004]將智能卡芯片顆粒(die)封裝到載帶或載片上的過(guò)程一般稱之為載帶封裝。這與電子行業(yè)通常的芯片封裝不是一個(gè)概念，一般我們提到芯片封裝都指的是芯片塑封封裝。載帶封裝的一個(gè)重要要求就是被封裝的芯片要處于晶圓顆粒狀態(tài)。通常這種晶圓的外觀尺寸圖如圖1，其PAD(102)點(diǎn)一般在晶圓的四邊分布，對(duì)于這種晶圓一般采用如下兩種工藝做載帶封裝:一種是引線鍵合工藝，一種是倒裝焊工藝(FCOS)。下面分別就兩種工藝做介紹。
[0005]目前智能卡的載帶封裝有兩種方法。一種方法是采用引線鍵合工藝，首先將智能卡芯片的晶圓片(wafer)減薄,然后對(duì)智能卡芯片晶圓片(wafer)劃片得到若干智能卡芯片晶圓顆粒(die)，接下來(lái)進(jìn)行固晶(die bond)或裝片，所謂固晶(die bond)是使用粘結(jié)劑或焊料將智能卡芯片晶圓顆粒(die)的背面緊密粘結(jié)在載帶背面上(die bond)，然后使用引線鍵合工藝，一般都是使用金線綁定(wire bond)，最后使用熱固化或紫外線照射固化(UV)對(duì)智能卡芯片晶圓顆粒(die)及綁線做封膠保護(hù)。其流程如下:
[0006]智能卡芯片晶圓片(Wafer)減薄一劃片一固晶(die bond)—引線鍵合(wirebond)—封裝(紫外線UV照射膠使其固化、熱固工藝皆可)一測(cè)試；
[0007]熱固和UV的區(qū)別:顧名思義，熱固是通過(guò)加熱實(shí)現(xiàn)保護(hù)膠固化，UV是通過(guò)紫外照射實(shí)現(xiàn)保護(hù)膠固化。
[0008]這種方法目前占據(jù)了市場(chǎng)的主流，隨著目前黃金成本和保護(hù)用UV膠(紫外線膠)成本上升，封裝成本也節(jié)節(jié)攀升。
[0009]另一種方法稱之為FCOS (英飛凌公司申請(qǐng)專利的一種智能卡芯片封裝方法，F(xiàn)lipChip on Substrate,板上倒裝芯片)，該方法是通過(guò)倒裝芯片技術(shù)(倒裝焊技術(shù))將智能卡芯片顆粒(die)通過(guò)導(dǎo)電膠或熱壓焊或熱聲焊粘到載帶的背面。
[0010]倒裝芯片技術(shù)并不是一種新工藝，它是指把半導(dǎo)體芯片顆粒直接與載帶相連接的工藝流程。這個(gè)流程首先要對(duì)智能卡芯片晶圓片(wafer)上的每顆智能卡芯片顆粒(die)的有用的焊接點(diǎn)(PAD)植金球或其他導(dǎo)電凸點(diǎn)，然后把智能卡芯片顆粒(di e)倒裝使它的焊接點(diǎn)(PAD)面向載帶。載帶電路上的焊接點(diǎn)(PAD)與長(zhǎng)好凸點(diǎn)的智能卡芯片顆粒(die)的焊接點(diǎn)(PAD)位置一一對(duì)應(yīng)，上述兩者之間(即智能卡芯片顆粒di e和載帶之間)的焊接點(diǎn)(PAD)可以由一種各向異性的導(dǎo)電性粘膠機(jī)械地粘合在一起。
[0011]倒裝芯片技術(shù)可增加載帶上器件的密度，并且相對(duì)于現(xiàn)行的引線鍵合技術(shù)(通過(guò)金線電連接方式)，它是一種可以省去金線綁定和保護(hù)膠、更加直接、穩(wěn)定的電連接方式。其主要過(guò)程如下:
[0012]智能卡芯片晶圓片(Wafer)減薄一劃片一凸點(diǎn)和UBM(—種封裝工藝,under bumpmetal，凸塊底層金屬層)加工一倒裝焊(熱壓或熱聲焊，可加粘結(jié)劑配合)一測(cè)試；
[0013]在經(jīng)歷了較長(zhǎng)的研發(fā)階段后，英飛凌公司與德國(guó)智能卡制造商Giesecke&Devrient (G&D)成功合作推出了創(chuàng)新的FCOS封裝工藝首次將倒裝芯片技術(shù)應(yīng)用于智能卡封裝。FCOS技術(shù)將智能卡模塊(帶有智能卡芯片的電路板)中的智能卡芯片顆粒(die)以倒裝方式封裝。智能卡芯片顆粒(die)的功能襯面直接通過(guò)倒裝焊與電路板連接，不再需要傳統(tǒng)的金絲和保護(hù)膠(UV膠)封裝，節(jié)省了這兩個(gè)環(huán)節(jié)的封裝成本。另外由于封裝中省去了金屬線，這一新的連接技術(shù)節(jié)約了模塊空間，它可以在模塊尺寸不變的情況下安置更大的智能卡芯片顆粒(die),使智能卡中加入更多的功能；也可以使智能卡的模塊尺寸更小。此外，相比傳統(tǒng)的金線綁定技術(shù)，采用FCOS的智能卡具有更強(qiáng)的機(jī)械穩(wěn)定性和光學(xué)視覺(jué)效果、更小和更薄的模塊尺寸、更強(qiáng)的防腐性和韌性，它采用了非鹵素材料，符合綠色環(huán)保要求。
[0014]FCOS的缺點(diǎn)是倒裝焊工藝的設(shè)備投資過(guò)高，而且對(duì)載帶的鍍層金屬有特殊要求，要保證載帶背面電路的鍍層金屬必須可以和晶圓凸點(diǎn)上的焊料材料焊接，如果載帶上鍍金，它的厚度必須要限制在l_2um(微米)，以限制脆弱的金錫化合物的形成，因此其整體的生產(chǎn)成本很高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0015]本發(fā)明的目的在于克服采用現(xiàn)有晶圓制作智能卡時(shí)，技術(shù)、工藝難度大，設(shè)備投資高，生產(chǎn)成本高的缺點(diǎn)，給出一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于生產(chǎn)的適用于智能卡的晶圓，可以直接采用電路板(載帶或載片)，通過(guò)貼片工藝(SMT)進(jìn)行封裝，完成智能卡的生產(chǎn)。
[0016]本發(fā)明技術(shù)方案如下:
[0017]一種通過(guò)貼片工藝生產(chǎn)智能卡用的晶圓，包括多層集成電路、絕緣層以及PAD點(diǎn)，其特征在于:所說(shuō)的晶圓上的PAD點(diǎn)為圓形或長(zhǎng)方形或正方形PAD點(diǎn)，所說(shuō)的圓形PAD點(diǎn)直徑不小于60um,不大于500um,所說(shuō)的長(zhǎng)方形或正方形PAD點(diǎn)對(duì)角線長(zhǎng)度不小于60um,不大于500um,所說(shuō)的PAD點(diǎn)兩兩之間中心點(diǎn)的距離不小于IOOum,不大于2mm ;所說(shuō)的PAD點(diǎn)金屬采用能夠與錫或者錫合金連接的銅合金或鋁合金或帶有鍍金面的金屬，以便通過(guò)電鍍方式，或者化學(xué)處理方式，或者絲印的方式，設(shè)置一層錫或錫合金；所說(shuō)的晶圓帶有PAD點(diǎn)的面上，除了 PAD點(diǎn)以外，設(shè)有絕緣覆蓋層，用于保護(hù)晶圓在后期加工過(guò)程中不被短路或者磨損；所說(shuō)的晶圓上某個(gè)PAD點(diǎn)旁邊設(shè)有標(biāo)識(shí)點(diǎn)。
[0018]本發(fā)明的晶圓有如下優(yōu)點(diǎn):
[0019]1.省去了對(duì)現(xiàn)有的晶圓顆粒PAD點(diǎn)的處理工序:
[0020]現(xiàn)有的晶圓顆粒101上下兩邊設(shè)有若干原始焊點(diǎn)102，由于這些焊點(diǎn)面積很小，相距很近，采用CSP或WLCSP工藝制作智能卡時(shí)，需要對(duì)現(xiàn)有的晶圓進(jìn)行加工，設(shè)置與原始焊點(diǎn)102 —一對(duì)應(yīng)的新增焊點(diǎn)202，然后用內(nèi)部連接線將原始焊點(diǎn)102、新增焊點(diǎn)202 —一對(duì)應(yīng)連接,延長(zhǎng)了加工時(shí)間,增加了生產(chǎn)成本；本發(fā)明的產(chǎn)品,減少了成本,提高了加工效率。
[0021]2.將PAD點(diǎn)的面積和PAD點(diǎn)兩兩之間中心點(diǎn)的距離擴(kuò)大，使得晶圓首次可以直接采用SMT (Surface Mounted Technology,表面貼裝技術(shù))來(lái)生產(chǎn)智能卡芯片。
[0022]3.本發(fā)明PAD點(diǎn)金屬選用能夠與錫或者錫合金連接的金屬，如銅合金、鋁合金，或鍍金面，都可以與錫或者錫合金連接；在后續(xù)的生產(chǎn)中通過(guò)電鍍方式，或者化學(xué)處理方式，或者絲印的方式，在PAD點(diǎn)上加上一層錫或錫合金，通過(guò)絲印的方式，可以長(zhǎng)出錫球，有利于后續(xù)的SMT生產(chǎn)。
[0023]4.晶圓帶有PAD點(diǎn)的面除了 PAD點(diǎn)以外，采用絕緣層覆蓋，有力的保護(hù)了晶圓在后期加工過(guò)程中不被短路或者磨損。
[0024]5.本發(fā)明標(biāo)記點(diǎn)的設(shè)置方便了后續(xù)的SMT生產(chǎn)。
[0025]本發(fā)明所說(shuō)的CSP(Chip Scale Package)是芯片級(jí)尺寸封裝；所說(shuō)的WLCSP(WaferLevel Chip Scale Package)是晶圓級(jí)(WL)芯片尺寸封裝(CSP);所說(shuō)的 SMT (SurfaceMounted Technology)是用于貼片的表面組裝技術(shù)(表面貼裝技術(shù))
[0026]采用公知的晶圓生產(chǎn)工藝就能生產(chǎn)本發(fā)明的通過(guò)貼片工藝生產(chǎn)智能卡用的晶圓，這里不再詳述。本發(fā)明的晶圓可以直接采用現(xiàn)有的載帶或載片，通過(guò)貼片工藝(SMT)進(jìn)行載帶封裝，完成智能卡的生產(chǎn)，省掉了 CSP及WLCSP工藝(即省掉了通過(guò)CSP或WLCSP來(lái)重新生成PAD點(diǎn)的過(guò)程，直接采用晶圓工藝生成如圖2所示的PAD點(diǎn))。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0027]本發(fā)明有如下附圖(以ISSI的IS23SC55160晶圓為例):
[0028]圖1公知的智能卡芯片晶圓焊點(diǎn)不意圖
[0029]圖2本發(fā)明的晶圓焊點(diǎn)不意圖
[0030]圖3本發(fā)明的晶圓剖面示意圖
[0031]附圖編號(hào)說(shuō)明:
[0032]101為公知的智能卡芯片晶圓
[0033]102為公知晶圓上的焊點(diǎn)PAD點(diǎn)
[0034]201:為本發(fā)明的晶圓
[0035]202:為本發(fā)明晶圓的焊點(diǎn)PAD點(diǎn)
[0036]203:為本發(fā)明的晶圓表面的絕緣覆蓋層
[0037]204:為本發(fā)明的晶圓焊點(diǎn)的起始標(biāo)識(shí)點(diǎn)
[0038]以下以晶圓ISSI的IS23SC55160晶圓為例，對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0039]圖1為傳統(tǒng)的ISSI的IS23SC55160晶圓101，其PAD點(diǎn)102分布在上下兩邊，PAD點(diǎn)的形狀為方形，該方形PAD點(diǎn)的對(duì)角線距離為113.14um，PAD點(diǎn)之間的最小間距為40um，這種傳統(tǒng)的晶圓只能采用引線鍵合工藝或FCOS工藝封裝成智能卡，工藝復(fù)雜，設(shè)備昂貴，成本高。
[0040]圖2為本發(fā)明的晶圓焊點(diǎn)不意圖，圖3為本發(fā)明的晶圓首I]面不意圖。
[0041]本發(fā)明晶圓201上的PAD點(diǎn)202設(shè)計(jì)為圓形或長(zhǎng)方形或正方形，圓形PAD點(diǎn)直徑不小于 60um，不大于 50011111，其中，60、70、90、120、150、200、250、300、350、400、450、50011111都是可以選擇的尺寸；長(zhǎng)方形或正方形PAD點(diǎn)對(duì)角線長(zhǎng)度不小于60um，不大于500um，其中，60、70、90、120、150、200、250、300、350、400、450、500um 都是可以選擇的尺寸；所說(shuō)的 PAD 點(diǎn)兩兩之間中心點(diǎn)的距離不小于lOOum，不大于2mm，其中，100、120、150、200、250、300、350、400、450、500、700、900um，以及1、1.2、1.5、1.8、2mm都是可以選擇的尺寸。這種設(shè)計(jì)方案充分利用了晶圓表面的空間，使晶圓可以直接通過(guò)成熟的貼片工藝生產(chǎn)智能卡，大大簡(jiǎn)化了生產(chǎn)工藝，減少了設(shè)備投資，降低了成本，提高了企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)能力。
[0042]為了盡可能地方便后續(xù)的SMT (Surface Mounted Technology表面貼裝技術(shù))生產(chǎn)工序，本發(fā)明有如下特征=PAD點(diǎn)金屬采用能夠與錫或者錫合金連接的銅合金或鋁合金或帶有鍍金面的金屬，以便通過(guò)電鍍方式，或者化學(xué)處理方式，或者絲印的方式，設(shè)置一層錫或錫合金；晶圓帶有PAD點(diǎn)的面上，除了 PAD點(diǎn)以外，設(shè)有絕緣覆蓋層203，用于保護(hù)晶圓在后期加工過(guò)程中不被短路或者磨損；晶圓上某個(gè)PAD點(diǎn)旁邊設(shè)有標(biāo)識(shí)點(diǎn)204,或者其相對(duì)位置很特殊，很容易辨認(rèn)，以便于后續(xù)的SMT生產(chǎn)中定位。
[0043]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，省掉了 CSP及WLCSP的加工過(guò)程，大大提高了生產(chǎn)效率，降低了成本，具有巨大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值及社會(huì)價(jià)值。經(jīng)過(guò)成本核算，本發(fā)明相對(duì)于傳統(tǒng)的引線鍵合工藝，每片可以省掉金線0.028元、固晶膠水0.018元、封裝UV膠水0.025元；另外，由于傳統(tǒng)的引線鍵合工藝使用的長(zhǎng)條狀載帶只有少數(shù)幾個(gè)國(guó)外廠商能生產(chǎn)，現(xiàn)在基本被某些公司壟斷，采用新工藝后，國(guó)內(nèi)很多公司可以生產(chǎn)這種片狀載帶，費(fèi)用可以再省掉0.10元；每片芯片可以節(jié)省大約0.17元，對(duì)于生產(chǎn)量數(shù)以百萬(wàn)計(jì)的智能卡芯片，其經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益是十分巨大的。
【權(quán)利要求】
1.一種通過(guò)貼片工藝生產(chǎn)智能卡用的晶圓，包括多層集成電路、絕緣層以及PAD點(diǎn)，其特征在于:所說(shuō)的晶圓上的PAD點(diǎn)為圓形或長(zhǎng)方形或正方形PAD點(diǎn)，所說(shuō)的圓形PAD點(diǎn)直徑不小于60um,不大于500um,所說(shuō)的長(zhǎng)方形或正方形PAD點(diǎn)對(duì)角線長(zhǎng)度不小于60um,不大于500um,所說(shuō)的PAD點(diǎn)兩兩之間中心點(diǎn)的距離不小于IOOum,不大于2mm ;所說(shuō)的PAD點(diǎn)金屬采用能夠與錫或者錫合金連接的銅合金或鋁合金或帶有鍍金面的金屬，以便通過(guò)電鍍方式，或者化學(xué)處理方式，或者絲印的方式，設(shè)置一層錫或錫合金；所說(shuō)的晶圓帶有PAD點(diǎn)的面上，除了 PAD點(diǎn)以外，設(shè)有絕緣覆蓋層，用于保護(hù)晶圓在后期加工過(guò)程中不被短路或者磨損；所說(shuō)的晶圓上某個(gè)PAD點(diǎn)旁邊設(shè)有標(biāo)識(shí)點(diǎn)。
【文檔編號(hào)】H01L23/488GK103811445SQ201210445166
【公開(kāi)日】2014年5月21日 申請(qǐng)日期:2012年11月9日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月9日
【發(fā)明者】王海泉, 姜鳳明 申請(qǐng)人:王海泉, 姜鳳明