一種扇出型晶圓級封裝結(jié)構(gòu)及制造工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種扇出型晶圓級封裝結(jié)構(gòu)及制造工藝，特征是，在扇出型晶圓級封裝結(jié)構(gòu)制作時，采用芯片正面朝下的工藝流程，通過在載體圓片（carrierwafer）上制作金屬層，然后按芯片的排列位置開通孔（或者直接將開好通孔的金屬層粘在載體圓片上）；將芯片正面朝下貼放于金屬層的開槽內(nèi)，再進行塑封工藝。從而改變扇出型晶圓級封裝（fanoutWLP）的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，增強其剛性和熱脹系數(shù)，使得整個晶圓（wafer）的翹曲（warpage）以及因塑封料（EMC）漲縮引起的滑移、錯位（shift）得到控制；并且金屬材料可起到更好的熱傳導(dǎo)及電磁屏蔽作用。
【專利說明】—種扇出型晶圓級封裝結(jié)構(gòu)及制造工藝
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種扇出型晶圓級封裝結(jié)構(gòu)及制造工藝，屬于半導(dǎo)體封裝【技術(shù)領(lǐng)域】?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]扇出型晶圓級封裝是一種晶圓級加工的嵌入式封裝，也是I/O數(shù)較多、集成靈活性好的主要先進封裝之一。扇出晶圓級封裝技術(shù)一般采用從晶圓切下單個微芯片，然后嵌到一個新的“人造”晶圓上。嵌入時，必須在微芯片之間為扇出再布線留出足夠大的間距。目前，采用塑封(molding)工藝的扇出型封裝在翅曲(warpage)控制方面非常困難,另外因塑封料(EMC)漲縮引起的滑移、錯位(shift)也很難得到控制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種扇出型晶圓級封裝結(jié)構(gòu)及制造工藝，有效改善翹曲和塑封材料漲縮引起的滑移錯位，簡單易行。
[0004]按照本發(fā)明提供的技術(shù)方案，所述扇出型晶圓級封裝結(jié)構(gòu)，包括帶有第一金屬電極和第二金屬電極的芯片和金屬層，其特征是:所述芯片和金屬層通過塑封材料塑封成一個整體，并且芯片的正面和金屬層的一表面與塑封材料的正面位于同一平面上；在所述塑封材料的正面設(shè)置介電層，介電層中布置再布線金屬走線層和凸點下金屬層，凸點下金屬層上置焊球，再布線金屬走線層連接第一金屬電極、第二金屬電極以及凸點下金屬層。
[0005]所述扇出型晶圓級封裝結(jié)構(gòu)的制造工藝，其特征是，采用以下工藝步驟:
(1)準(zhǔn)備載體圓片，在載體圓片上表面涂覆第一粘膠層，并制作金屬層，在金屬層上制作通孔，裸露出載體圓片的上表面；在金屬層的通孔底部涂覆第二粘膠層，將芯片的正面朝下粘貼于載體圓片上；
(2)將金屬層、芯片塑封于塑封材料中，并且保證芯片的正面和金屬層的一表面與塑封材料的正面位于同一平面上；
(3)去除載體圓片、第一粘膠層和第二粘膠層，裸露出芯片的正面，上下翻轉(zhuǎn)180度，使芯片的正面朝上；
(4)將步驟(3)得到的塑封材料的正面涂覆介電層，在介電層中制作再布線金屬走線層和凸點下金屬層，再布線金屬走線層連接第一金屬電極、第二金屬電極以及凸點下金屬層；
(5)在凸點下金屬層上植球回流，得到焊球凸點陣列；
(6)對步驟(5)重構(gòu)的圓片進行減薄、切割，形成單顆的扇出型芯片封裝結(jié)構(gòu)。
[0006]所述芯片由具有多個芯片的IC圓片減薄并切割而成。
[0007]所述金屬層采用濺射、沉積或電鍍的方法制作得到，或者采用直接粘貼金屬箔/片或金屬網(wǎng)板的方式制成。
[0008]所述步驟(I)的操作用以下操作代替:在載體圓片上表面涂覆第一粘膠層，粘貼預(yù)加工具有通孔的金屬層，再將芯片的正面朝下粘貼于載體圓片上。[0009]本發(fā)明所述的扇出型晶圓級封裝結(jié)構(gòu)及制造工藝可以有效改善翹曲和塑封材料漲縮引起的滑移錯位，并且簡單易行。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1a為所述IC圓片的示意圖。
[0011]圖1b為所述IC圓片的切割示意圖。
[0012]圖1c為所述IC圓片切割后的不意圖。
[0013]圖2為所述載體圓片上制作金屬層的示意圖。
[0014]圖3為在所述金屬層上制作通孔的示意圖。
[0015]圖4為在所述金屬層的通孔底部粘貼芯片的示意圖。
[0016]圖5為將金屬層、芯片塑封于塑封材料中的示意圖。
[0017]圖6為去除載體圓片和粘膠層的示意圖。
[0018]圖7為得到介電層的示意圖。
[0019]圖8為在介電層上得到圖形開口的示意圖。
[0020]圖9為得到再布線金屬走線層的示意圖。
[0021]圖10為得到凸點下金屬層的示意圖。
[0022]圖11為所述扇出型晶圓級封裝結(jié)構(gòu)的第一種實施例的示意圖。
[0023]圖12為所述扇出型晶圓級封裝結(jié)構(gòu)的第二種實施例的示意圖。
[0024]圖中序號為:芯片100、IC圓片101、第一金屬電極102a、第二金屬電極102b、載片圓片201、第一粘膠層202、第二粘膠層202a、金屬層203、塑封材料501、介電層901、圖形開口 1001、再布線金屬走線層1101、凸點下金屬層1201、焊球1301。
【具體實施方式】
[0025]下面結(jié)合具體附圖對本發(fā)明作進一步說明。
[0026]如圖11、圖12所示:所述扇出型晶圓級封裝結(jié)構(gòu)包括帶有第一金屬電極102a和第二金屬電極102b的芯片100和金屬層203，芯片100和金屬層203通過塑封材料501塑封成一個整體，并且芯片100的正面IOOa和金屬層203的一表面203a與塑封材料501的正面501a位于同一平面上；在所述塑封材料501的正面501a設(shè)置介電層901，介電層901中布置再布線金屬走線層1101和凸點下金屬層1201，在凸點下金屬層1201上置焊球1301，再布線金屬走線層1101連接第一金屬電極102a、第二金屬電極102b以及凸點下金屬層1201。
[0027]所述扇出型晶圓級封裝結(jié)構(gòu)的制造工藝，采用以下工藝步驟:
(I)如圖la、圖lb、圖1c所示，提供IC圓片101，IC圓片101包括多個芯片100，將上述IC圓片101減薄并切割成單顆的芯片100 ；
(2 )如圖2所示，準(zhǔn)備載體圓片201，載體圓片201可以為金屬、晶圓、玻璃、有機材料等，在載體圓片201的上表面涂覆第一粘膠層202，并制作金屬層203 ;所述金屬層203可以采用濺射、沉積或電鍍等方法制作得到，或者采用直接粘貼金屬箔/片或金屬網(wǎng)板的方式制成；
(3)如圖3所示，在步驟(2)得到的金屬層203上制作通孔，通孔形狀為方形或圓形，尺寸大小與芯片100的尺寸相關(guān)，裸露出載體圓片201的上表面；
(4)如圖4所示，在步驟(3)得到的金屬層203的通孔底部涂覆第二粘膠層202a，將芯片100的正面IOOa朝下粘貼于載體圓片201上；(當(dāng)采用整板制作的金屬層203時需要進行步驟(3)的刻蝕通孔操作，并涂覆第二粘膠層202a，用以粘貼芯片100 ;當(dāng)采用預(yù)加工空的金屬板/片作為金屬層203時，不需要進行步驟(3)的刻蝕通孔操作，涂覆第一粘膠層202后，依次粘貼金屬層203和芯片100即可)；
(5)如圖5所示，將步驟(4)中的金屬層203、芯片100通過塑封材料501塑封為一個整體，并且保證芯片100的正面IOOa和金屬層203的一表面203a與塑封材料501的正面501a位于同一平面上；
(6)如圖6所示，在步驟(5)得到的塑封材料501通過減薄、刻蝕等方法去除載體圓片201，清洗去除粘膠層，裸露出芯片100的正面IOOa ;將塑封材料501上下翻轉(zhuǎn)180度，使芯片100的正面IOOa朝上；
(7)如圖7所示，在步驟(6)得到的塑封材料501的正面501a涂覆介電層901;如圖8所示，在介電層901上開設(shè)圖形開口 1001 ;如圖9所示，通過電鍍、化學(xué)鍍或濺射的方式在介電層901的圖形開口 1001及其上表面制作單層或多層再布線金屬走線層1101，再布線金屬走線層1101用于連接第一金屬電極102a、第二金屬電極102b及凸點下金屬層1201 ；
(8)如圖10所示，在步驟(7)得到的再布線金屬走線層1101的上表面涂覆介電層，并用光學(xué)掩膜、刻蝕等方法得到凸點下金屬層(UBM) 1201 ；
(9)如圖11、圖12所示，在步驟(8)得到的凸點下金屬層1201上植球回流，形成焊球1301凸點陣列；
其中，步驟(3)在金屬層203上制作通孔時，在金屬層203上制作不同的通孔以形成圖11和圖12不同的金屬層203結(jié)構(gòu)；
或者，當(dāng)步驟(3)采用預(yù)加工空的金屬板/片作為金屬層203時，根據(jù)不同的預(yù)加工的金屬板/片的形狀，得到圖11、圖12不同的金屬層203結(jié)構(gòu)；
(10)對步驟(9)重構(gòu)的圓片進行減薄、切割，形成單顆的扇出型芯片封裝結(jié)構(gòu)。
[0028]本發(fā)明在扇出型晶圓級封裝結(jié)構(gòu)制作時，采用芯片正面朝下的工藝流程，通過在載體圓片(carrier wafer)上制作金屬層，然后按芯片的排列位置開通孔(或者直接將開好通孔的金屬層粘在載體圓片上)；將芯片正面朝下貼放于金屬層的開槽內(nèi)，再進行塑封工藝。從而改變扇出型晶圓級封裝(fan out WLP)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，增強其剛性和熱脹系數(shù)，使得整個晶圓(wafer)的翅曲(warpage)以及因塑封料(EMC)漲縮引起的滑移、錯位(shift)得到控制；并且，金屬材料可起到更好的熱傳導(dǎo)及電磁屏蔽作用。
【權(quán)利要求】
1.一種扇出型晶圓級封裝結(jié)構(gòu)，包括帶有第一金屬電極(102a)和第二金屬電極(102b)的芯片(100)和金屬層(203)，其特征是:所述芯片(100)和金屬層(203)通過塑封材料(501)塑封成一個整體，并且芯片(100)的正面(IOOa)和金屬層(203)的一表面(203a)與塑封材料(501)的正面(501a)位于同一平面上；在所述塑封材料(501)的正面(501a)設(shè)置介電層(901)，介電層(901)中布置再布線金屬走線層(1101)和凸點下金屬層(1201)，凸點下金屬層(1201)上置焊球(1301)，再布線金屬走線層(1101)連接第一金屬電極(102a)、第二金屬電極(102b)以及凸點下金屬層(1201)。
2.一種扇出型晶圓級封裝結(jié)構(gòu)的制造工藝，其特征是，采用以下工藝步驟: (I)準(zhǔn)備載體圓片(201)，在載體圓片(201)上表面涂覆第一粘膠層(202)，并制作金屬層(203)，在金屬層(203)上制作通孔，裸露出載體圓片(201)的上表面；在金屬層(203)的通孔底部涂覆第二粘膠層(202a)，將芯片(100)的正面(100a)朝下粘貼于載體圓片(201)上； (2 )將金屬層(203 )、芯片(100 )塑封于塑封材料(501)中，并且保證芯片(100 )的正面(1OOa)和金屬層(203)的一表面(203a)與塑封材料(501)的正面(501a)位于同一平面上； (3)去除載體圓片(201)、第一粘膠層(202)和第二粘膠層(202a)，裸露出芯片(100)的正面(100a)，上下翻轉(zhuǎn)180度，使芯片(100)的正面(100a)朝上； (4)將步驟(3)得到的塑封材料(501)的正面(501a)涂覆介電層(901)，在介電層(901)中制作再布線金屬走線層(1101)和凸點下金屬層(1201)，再布線金屬走線層(1101)連接第一金屬電極(102a)、第二金屬電極(102b)以及凸點下金屬層(1201)； (5)在凸點下金屬層(1201)上植球回流，得到焊球(1301)凸點陣列； (6)對步驟(5)重構(gòu)的圓片進行減薄、切割，形成單顆的扇出型芯片封裝結(jié)構(gòu)。
3.如權(quán)利要求2所述的扇出型晶圓級封裝結(jié)構(gòu)的制造工藝，其特征是:所述芯片(100)由具有多個芯片(100)的IC圓片(101)減薄并切割而成。
4.如權(quán)利要求2所述的扇出型晶圓級封裝結(jié)構(gòu)的制造工藝，其特征是:所述金屬層(203)采用濺射、沉積或電鍍的方法制作得到，或者采用直接粘貼金屬箔/片或金屬網(wǎng)板的方式制成。
5.如權(quán)利要求2所述的扇出型晶圓級封裝結(jié)構(gòu)的制造工藝，其特征是:所述步驟(1)的操作用以下操作代替:在載體圓片(201)上表面涂覆第一粘膠層(202)，粘貼預(yù)加工具有通孔的金屬層(203)，再將芯片(100)的正面(100a)朝下粘貼于載體圓片(201)上。
【文檔編號】H01L23/31GK103904044SQ201410130602
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2014年4月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月2日
【發(fā)明者】王宏杰, 陳南南 申請人:華進半導(dǎo)體封裝先導(dǎo)技術(shù)研發(fā)中心有限公司