一种半导体器件的制造方法及半导体器件与流程

本发明涉及半导体技术领域，具体而言涉及一种半导体器件的制造方法及半导体器件，尤其涉及一种晶圆级系统封装的方法及晶圆级系统封装结构。

背景技术：

在集成电路工艺中，半导体封装是指将晶圆按照产品型号及功能需求加工得到独立芯片的过程。电子产品的小型化和多功能化，特别是计算机、通讯等便携式产品持续不断的需求，对集成电路提出了新的要求，并要求在芯片上实现系统的功能。晶圆级系统封装(waferlevelsysteminapackage，wlsip)是将处理器、存储器等多种功能芯片以并排或者叠加的方式集成在一个封装内，通过晶圆级封装技术实现一个基本完整的功能。通过垂直集成，wlsip也可以缩短互连距离，缩短信号延迟时间、降低噪音并减少电容效应，使信号速度更快，功率消耗也较低。

在wlsip中，通常采用硅晶圆作为芯片固定的载体，在后续的硅通孔(throughsiliconvia，tsv)工艺中，需要将硅晶圆减薄、并对硅晶圆以及硅晶圆表面的芯片胶膜(dieattachfilm，daf)实施刻蚀工艺形成硅通孔，然后进行后续的互连工艺，如形成重布线层(redistributionlayer，rdl)和金属凸块(bump)等。这种封装方法的工艺成本和晶圆成本较高。

本发明的目的在于提供一种半导体器件的制造方法，以解决上述技术问题。

技术实现要素：

在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

针对现有技术的不足，本发明提供一种半导体器件的制造方法，所述方法包括：提供玻璃晶圆；在所述玻璃晶圆上形成芯片胶膜；将若干芯片固定在所述芯片胶膜上；在所述玻璃晶圆表面形成覆盖所述芯片以及所述芯片胶膜的塑封体；去除所述玻璃晶圆；对所述塑封体和所述芯片胶膜进行切割，以形成彼此分离的多个封装结构，所述封装结构包括至少一个所述芯片。

进一步，在所述玻璃晶圆表面与所述芯片胶膜之间还形成吸光分解材料层。

进一步，所述吸光分解材料层包括光热转换膜或锯齿层。

进一步，在所述形成塑封体的步骤之后，在所述去除玻璃晶圆的步骤之前，所述方法还包括在所述塑封体表面形成临时键合载体的步骤。

进一步，去除所述玻璃晶圆的方法包括：采用激光对所述吸光分解材料层进行处理，然后再移除所述玻璃晶圆。

进一步，在所述去除玻璃晶圆的步骤之后，在所述对塑封体和所述芯片胶膜进行切割的步骤之前，所述方法还包括在露出的所述芯片胶膜的表面形成与所述芯片电连接的若干金属凸块。

进一步，所述金属凸块通过贯穿所述芯片胶膜的硅通孔实现与所述芯片电连接。

进一步，形成所述硅通孔的方法包括：采用激光打孔工艺在所述芯片胶膜中形成通孔，然后在所述通孔中填充隔离层以及导电材料层。

进一步，在所述对塑封体和所述芯片胶膜进行切割的步骤之前，所述方法还包括去除所述临时键合载体的步骤。

本发明还提供一种半导体器件，所述半导体器件包括：芯片胶膜；在所述芯片胶膜表面上的芯片；覆盖所述芯片以及所述芯片胶膜的塑封体。

进一步，所述半导体器件还包括在所述芯片胶膜下表面的与所述芯片电连接的若干金属凸块。

进一步，所述半导体器件还包括通过贯穿所述芯片胶膜的硅通孔，以实现所述金属凸块与所述芯片的电连接。

综上所述，根据本发明的方法，采用玻璃晶圆代替硅晶圆作为芯片固定的载体，并在形成塑封体后去除所述玻璃晶圆，分离后的玻璃晶圆可以重复利用，节约了晶圆成本，同时，避免了对硅晶圆的减薄及刻蚀工艺，简化了工艺并节约了工艺成本。

附图说明

本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施例及其描述，用来解释本发明的原理。

附图中：

图1a-1e为根据目前的方法依次实施的步骤分别获得的半导体器件的示意性剖面图；

图2为本发明实施例的半导体器件的主要工艺流程示意图；

图3a-3f为根据本发明的实施例一的方法依次实施的步骤分别获得的半导体器件的示意性剖面图；

图4a-4f为根据本发明的实施例二的方法依次实施的步骤分别获得的半导体器件的示意性剖面图；

图5为根据本发明的实施例三的半导体器件的结构示意图。

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的步骤，以便阐释本发明提出的半导体器件的制造方法。显然，本发明的施行并不限定于半导体领域的技术人员所熟习的特殊细节。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。

应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或附加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组合。

图1a-图1e为根据目前的方法依次实施的步骤分别获得半导体器件的示意性剖面图，首先，如图1a所示，提供硅晶圆101，并在硅晶圆101表面粘贴芯片胶膜102，然后在芯片胶膜102表面粘贴第一芯片103和第二芯片104；其次，在图1b中，在硅晶圆101表面形成覆盖第一芯片103、第二芯片104、芯片胶膜102的塑封体105；然后，在图1c中，在塑封体105表面通过临时键合工艺形成临时键合载体106；接着，在图1d中，将硅晶圆101减薄、并对硅晶圆101以及芯片胶膜102实施刻蚀工艺形成硅通孔107，然后形成重布线层和金属凸块108；最后，在图1e中，进行解键合，使临时键合载体106与塑封体105分离，然后进行晶粒切割，形成半导体器件。根据目前的方法，工艺成本和晶圆成本较高。

鉴于上述问题的存在，本发明提出了一种半导体器件的制造方法，如图2所示，其包括以下主要步骤：在步骤s201中，提供玻璃晶圆；

在步骤s202中，在所述玻璃晶圆上形成芯片胶膜；

在步骤s203中，将若干芯片固定在所述芯片胶膜上；

在步骤s204中，在所述玻璃晶圆表面形成覆盖所述芯片以及所述芯片胶膜的塑封体；

在步骤s205中，去除所述玻璃晶圆；

在步骤s206中，对所述塑封体和所述芯片胶膜进行切割，以形成彼此分离的多个封装结构，所述封装结构包括至少一个所述芯片。

根据本发明的方法，采用玻璃晶圆代替硅晶圆作为芯片固定的载体，并在形成塑封体后去除所述玻璃晶圆，分离后的玻璃晶圆可以重复利用，节约了晶圆成本，同时，避免了对硅晶圆的减薄及刻蚀工艺，简化了工艺并节约了工艺成本。

实施例一

参照图3a-图3f，其中示出了根据本发明实施例一的方法依次实施的步骤分别获得的半导体器件的示意性剖面图。

首先，如图3a所示，提供玻璃晶圆301，并在所述玻璃晶圆301表面涂布一层吸光分解材料层。

可选地，所述玻璃晶圆301的直径为200mm-201mm，厚度为400μm-700μm。所述吸光分解材料层在光的作用下会发生分解，从而使该吸光分解材料两侧的结构分离。进一步，所述吸光分解材料层包括光热转换膜(lthc)或锯齿层(serrationslayer)。

接下来，如图3b所示，在所述玻璃晶圆301表面粘贴芯片胶膜302，将两组芯片固定在所述芯片胶膜302上，其中每组芯片包括第一芯片303和第二芯片304。

具体地，所述两组芯片以粘贴的方式固定在所述芯片胶膜302上。需要说明的是，粘贴芯片的组数还可以为三组、四组、五组等，每组芯片的数量还可以为三个、四个、五个等，芯片的组数以及每组芯片的数量不作为对本发明的限制，只要完成封装的每组芯片能够实现系统的功能即可。进一步，在本实施例中，所述芯片胶膜302的尺寸小于所述玻璃晶圆301的尺寸，如图3b所示。

接着，如图3c所示，在所述玻璃晶圆301表面形成覆盖所述两组芯片以及所述芯片胶膜302的塑封体305。

所述塑封体305对所述芯片组和所述玻璃晶圆起到保护和支撑作用。进一步，所述塑封体的厚度为200μm-500μm，在本实施例中为200μm-400um。可选的，形成塑封体所用的塑封料的线膨胀系数不大于1，粘度不小于8000cp，流动性的范围为80cm～120cm。形成塑封体的具体工艺参照现有技术，在此不再赘述。

然后，如图3d所示，通过临时键合工艺，在所述塑封体305表面形成临时键合载体306，然后去除所述玻璃晶圆301。

进一步，形成所述临时键合载体306的工艺为临时键合工艺，通过临时键合材料层进行临时键合工艺，可选地，所述临时键合材料层为胶粘层。可选地，所述临时键合的键合温度为100℃-400℃，时间为3min-20min，但是并不局限于该示例。

进一步，去除所述玻璃晶圆的方法为将所述玻璃晶圆301与所述塑封体305解键合，具体地，将所述玻璃晶圆301与所述塑封体305解键合的方法为激光法，在解键合过程中，首先采用激光对所述吸光分解材料层进行处理，然后再移除所述玻璃晶圆301。在激光的作用下，吸光分解材料层会发生分解，从而使该吸光分解材料两侧的玻璃晶圆301和塑封体305分离。分离后的玻璃晶圆301经过清洗后可以循环利用，大大节约了晶圆成本。

然后，如图3e所示，在露出的所述芯片胶膜302的表面形成与所述多组芯片电连接的若干金属凸块308。具体地，在所述芯片胶膜302中形成贯穿所述芯片胶膜302的硅通孔307，然后在所述芯片胶膜302的下表面形成重布线层，在所述重布线层的下表面形成金属凸块308，以形成内部电路互连。

进一步，形成所述硅通孔的方法为：首先采用激光打孔工艺在所述芯片胶膜中形成通孔，然后填充隔离层以及导电材料层，以形成硅通孔。具体工艺参照现有技术，在此不再赘述。所述重布线层至少包括若干金属层，以连接所述硅通孔，其中所述重布线层在图3e中未示出。

需要说明的是，上述硅通孔、重布线层和金属凸块均为示例性的，还可以形成其他封装元件。

最后，如图3f所示，进行解键合，使所述临时键合载体306与所述塑封体305分离，然后对所述塑封体305和所述芯片胶膜302进行切割，以形成彼此分离的多个封装结构，所述封装结构包括至少一个芯片。

进一步，选用化学解键合的方法进行解键合，可选地，将所述临时键合载体306与所述塑封体305浸入化学溶剂中，将所述临时键合材料层溶解，以使所述临时键合载体306与所述塑封体305分离。

在切割步骤中，将所述塑封体安装于切割框架中，其中所述塑封体的正面(具有硅通孔、重布线层或金属凸块的一面)朝上。其中，所述切割框架可以选用本领域中常用的各种切割框架，其作用是为了保护所述塑封体的正面。具体工艺参照现有技术，在此不再赘述。

综上所述，根据本发明的方法，采用玻璃晶圆代替硅晶圆作为芯片固定的载体，并在形成塑封体后去除所述玻璃晶圆，分离后的玻璃晶圆可以重复利用，节约了晶圆成本，同时，避免了对硅晶圆的减薄及刻蚀工艺，简化了工艺并节约了工艺成本。

实施例二

参照图4a-图4f，其中示出了根据本发明实施例二的方法依次实施的步骤分别获得的半导体器件的示意性剖面图。

首先，如图4a所示，提供玻璃晶圆401，并在所述玻璃晶圆401表面涂布一层吸光分解材料层。

可选地，所述玻璃晶圆401的直径为200mm-201mm，厚度为400μm-700μm。所述吸光分解材料层在光的作用下会发生分解，从而使该吸光分解材料两侧的结构分离。进一步，所述吸光分解材料层包括光热转换膜(lthc)或锯齿层(serrationslayer)。

接下来，如图4b所示，在所述玻璃晶圆401表面粘贴芯片胶膜402，然后将两组芯片固定在所述芯片胶膜402上，其中每组芯片包括第一芯片403和第二芯片404。

具体地，所述两组芯片以粘贴的方式固定在所述芯片胶膜402上。需要说明的是，粘贴芯片的组数还可以为三组、四组、五组等，每组芯片的数量还可以为三个、四个、五个等，芯片的组数以及每组芯片的数量不作为对本发明的限制，只要完成封装的每组芯片能够实现系统的功能即可。进一步，在本实施例中，所述芯片胶膜402的尺寸小于所述玻璃晶圆401的尺寸，如图4b所示。

接着，如图4c所示，在所述玻璃晶圆401表面形成覆盖所述两组芯片以及所述芯片胶膜402的塑封体405。

所述塑封体405对所述芯片组和所述玻璃晶圆起到保护和支撑作用。进一步，所述塑封体的厚度为200μm-500μm，在本实施例中为400μm-500um。可选的，形成塑封体所用的塑封料的线膨胀系数不大于1，粘度不小于8000cp，流动性的范围为80cm～120cm。形成塑封体的具体工艺参照现有技术，在此不再赘述。

然后，如图4d所示，去除所述玻璃晶圆401。

进一步，去除所述玻璃晶圆的方法为将所述玻璃晶圆401与所述塑封体405解键合。具体地，将所述玻璃晶圆401与所述塑封体405解键合的方法为激光法，在解键合过程中，首先采用激光对所述吸光分解材料层进行处理，然后再移除所述玻璃晶圆401。在激光的作用下，吸光分解材料会发生分解，从而使该吸光分解材料两侧的玻璃晶圆401和塑封体405分离。分离后的玻璃晶圆401经过清洗后可以循环利用，大大节约了晶圆成本。

然后，如图4e所示，在露出的所述芯片胶膜402的表面形成与所述多组芯片电连接的若干金属凸块408。具体地，在所述芯片胶膜402中形成贯穿所述芯片胶膜402的硅通孔407，然后在所述芯片胶膜402的下表面形成重布线层，在所述重布线层的下表面形成金属凸块408，以形成内部电路互连。

进一步，形成所述硅通孔的方法为：首先采用激光打孔工艺在所述芯片胶膜中形成通孔，然后填充隔离层以及导电材料层，以形成硅通孔。具体工艺参照现有技术，在此不再赘述。所述重布线层至少包括若干金属层，以连接所述硅通孔，其中所述重布线层在图4e中未示出。具体工艺参照现有技术，在此不再赘述。

需要说明的是，上述硅通孔、重布线层和金属凸块均为示例性的，还可以形成其他封装元件。

最后，如图4f所示，对所述塑封体405和所述芯片胶膜402进行切割，以形成彼此分离的多个封装结构，所述封装结构包括至少一个芯片。

进一步，在切割步骤中，将所述塑封体安装于切割框架中，其中所述塑封体的正面(具有硅通孔、重布线层或金属凸块的一面)朝上。其中，所述切割框架可以选用本领域中常用的各种切割框架，其作用是为了保护所述塑封体的正面。具体工艺参照现有技术，在此不再赘述。

综上所述，根据本发明的方法，采用玻璃晶圆代替硅晶圆作为芯片固定的载体，并在形成塑封体后去除所述玻璃晶圆，分离后的玻璃晶圆可以重复利用，节约了晶圆成本，同时，避免了对硅晶圆的减薄及刻蚀工艺，简化了工艺并节约了工艺成本。

实施例三

本发明还提供一种半导体器件，如图5所示，所述半导体器件包括：芯片胶膜502；在所述芯片胶膜502表面上的第一芯片503和第二芯片504；覆盖所述第一芯片503和第二芯片504以及所述芯片胶膜502的塑封体505。其中，所述塑封体505的尺寸大于所述芯片胶膜502的尺寸。

进一步，所述半导体器件还包括在所述芯片胶膜502下表面的与所述芯片电连接的若干金属凸块508。

进一步，所述半导体器件还包括通过贯穿所述芯片胶膜502的硅通孔507，以实现所述金属凸块508与所述芯片的电连接。

根据本发明的半导体器件，在塑封体背面不再形成有硅晶圆，节约了晶圆成本。

本发明已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本发明并不局限于上述实施例，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。本发明的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。