晶圆级嵌入式硅片晶圆支撑扇出封装结构的制作方法

1.本实用新型涉及晶圆级嵌入式硅片晶圆支撑扇出封装结构，属于半导体领域。


背景技术：

2.晶圆级芯片封装wlp(wafer level package)和平板级芯片封装plp(panel level package)，具有高产出、密集引脚、可重新布线(rdl)外扩引脚、小型化、薄型化、可靠性高等优点。
3.芯片含有线路的一面，称为正面，通过重新布线(rdl)、植球(bumping)等工艺实现连接和保护的功能；所对应的不含有线路称为背面。在wlp和plp的一部分结构中，为了避免裸芯片出现机械划伤、碰撞缺损、光电效应干扰等问题，以及为了更清晰地进行激光打码，需要在芯片背面即裸晶面添加一层胶层，简称背胶层，以取代传统封装中的塑封料的作用。但此层保护结构机械强度不足，无法起到保护封装结构的作用，与此同时wlp和plp封装结构多有散热性问题。


技术实现要素：

4.发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本实用新型提供一种晶圆级嵌入式硅片晶圆支撑扇出封装结构，作业过程中有效解决圆片翘曲度问题，提供更好的机械强度支撑的封装工艺方法，在单颗芯片封装结构中提供背面保护，提供更好的散热需求，并可以根据客户的封装需求灵活定制封装厚度的新型封装结构。
5.技术方案：为解决上述技术问题，本实用新型的晶圆级嵌入式硅片晶圆支撑扇出封装结构，包括芯片，所述芯片正面设有第一压区和第二压区，所述芯片背面贴合有绝缘介质胶膜，在绝缘介质胶膜外粘合有支撑层，使用支撑层可有效降低重构晶圆的翘曲度。
6.作为优选，所述芯片正面形成金属走线层、薄膜介质层、金属电极和焊球凸点，芯片背面通过绝缘介质胶膜完全包裹。
7.作为优选，所述支撑层为支撑硅层。
8.作为优选，所述第一压区和第二压区上设有正极和负极，正极和负极分别通过金属走线层连接，两个金属走线层分别与焊球凸点连接，金属走线层和正负极通过薄膜介质层支撑。
9.作为优选，所述支撑层厚度为0
‑
40mm。
10.作为优选，所述绝缘介质胶膜包括底部和侧面，芯片位于底部和侧面形成的凹槽内，底部的厚度为0
‑
20mm。
11.作为优选，所述支撑层外设有金属层。
12.作为优选，所述金属层为cu、al、ti、ni、ag多种金属的单层或多层结构，或为ti/ni/ag叠层结构。
13.作为优选，所述金属层外设有背胶层。
14.作为优选，所述背胶层为液体环氧树脂涂布、液态或粉末态环氧树脂模压成型或
单层的环氧树脂树脂膜。
15.有益效果：本实用新型的晶圆级嵌入式硅片晶圆支撑扇出封装结构，通过在芯片外设有绝缘介质胶膜和支撑层，能够大大的减小芯片的翘曲度，而且由于在芯片外设有支撑硅层，支撑硅层能有效的对芯片散热，提供更好的散热需求，并可以根据客户的封装需求灵活定制封装厚度的新型封装结构；根据客户需求提供定制化的芯片封装厚度需求；产品背面有支撑硅保护，可以提供更好的散热效果，更高的机械支撑效果，更好的保护主体芯片。
附图说明
16.图1为来料晶圆的结构示意图。
17.图2为来料圆片划片槽后的结构示意图。
18.图3为单颗芯片的结构示意图。
19.图4为芯片倒装在载体圆片上的示意图。
20.图5为重构晶圆的示意图。
21.图6为设置支撑层的重构晶圆示意图。
22.图7为将载片圆片和临时键合膜从重构晶圆上剥离后的示意图。
23.图8为印刷电极后封装结构的示意图。
24.图9为带支撑硅的扇出芯片结构的示意图。
25.图10为磨除部分支撑硅的扇出芯片结构的示意图。
26.图11为磨除全部支撑硅的扇出芯片结构的示意图。
27.图12为磨除全部支撑硅和部分abf膜的扇出芯片结构的示意图。
28.图13为磨除全部支撑硅和全部abf膜的扇出芯片结构的示意图。
29.图14为磨除全部支撑硅、全部abf膜4和芯片11部分背面硅的扇出芯片结构的示意图。
30.图15为背面支撑硅扇出多芯片封装结构的示意图。
31.图16为具有金属层的结构示意图。
具体实施方式
32.下面结合附图对本实用新型作更进一步的说明。
33.如图11所示，本发明一种晶圆级嵌入式硅片晶圆支撑扇出封装结构，该结构包括芯片，芯片背面贴合有abf膜4，在所述的abf膜4后面粘合有一定厚度的支撑硅层5，支撑硅层5未经过磨片处理，芯片11正面有第一压区111和第二压区112，在所述第一压区111和第二压区112正面会通过光刻、显影、溅射、电镀等工艺，形成金属走线层61、薄膜介质层62、金属电极63和焊球凸点64，所述支撑层外设有金属层，金属层为cu、al、ti、ni、ag多种金属的单层或多层结构，或为ti/ni/ag叠层结构。所述金属层外设有背胶层，所述背胶层为液体环氧树脂涂布、液态或粉末态环氧树脂模压成型或单层的环氧树脂树脂膜，如图16所示。
34.参见图10，本发明一种硅片晶圆支撑扇出结构71，本结构包括芯片11，芯片背面贴合有abf膜4，abf膜4后面粘合有一定厚度的支撑硅层5，支撑硅层5经过部分磨片处理，芯片11正面有第一压区111和第二压区112，第一压区111和第二压区112正面会通过光刻、显影、
溅射、电镀等工艺，形成金属走线层61、薄膜介质层62、金属电极63和焊球凸点64。
35.参见图11，本发明一种硅片晶圆支撑扇出结构72，本结构包括芯片11，芯片背面贴合有abf膜4，所述的abf膜背后原有一层支撑硅层5被完全磨除，所述的芯片11正面有第一压区111和第二压区112，在第一压区111和第二压区112正面会通过光刻、显影、溅射、电镀等工艺，形成金属走线层61、薄膜介质层62、金属电极63和焊球凸点64。
36.参见图12，本发明一种硅片晶圆支撑扇出结构73，本结构包括芯片11，芯片背面贴合有abf膜4，所述的abf膜4经过磨片处理，所述所述的芯片11正面有第一压区111和第二压区112，在第一压区111和第二压区112正面会通过光刻、显影、溅射、电镀等工艺，形成金属走线层61、薄膜介质层62、金属电极63和焊球凸点64。
37.参见图13，本发明一种硅片晶圆支撑扇出结构74，本结构包括芯片11，所述的芯片11背面原有贴合的abf膜和支撑硅被完全磨除，所述所述的芯片11正面有压区111和压区112，在所述的压区111和压区112正面会通过光刻、显影、溅射、电镀等工艺，形成金属走线层61、薄膜介质层62、金属电极63和焊球凸点64。
38.参见图14，本发明一种硅片晶圆支撑扇出结构74，本结构包括芯片11，所述的芯片11背面原有贴合的abf膜和支撑硅被完全磨除且芯片11背面被经过磨片减薄处理，芯片11正面有压区111和压区112，在所述的第一压区111和第二压区112正面会通过光刻、显影、溅射、电镀等工艺，形成金属走线层61、薄膜介质层62、金属电极63和焊球凸点64。
39.本发明的硅片晶圆支撑扇出结构实现的过程如下：
40.步骤一：如图1
‑
2所示，将来料晶圆1磨片至指定厚度；
41.步骤二：如图3所示，将磨到指定厚度的来料圆片1沿着划片槽10切割成单颗，如芯片11和芯片12；
42.步骤三：在载片圆片3上贴上临时键合膜2，并使用倒装设备，将来料晶圆上的芯片逐个倒装在载体圆片3上，如图4所示；也可以将单颗或多颗芯片倒装在载体圆片3上，以实现多芯片带支撑硅的扇出结构（如图16所示）；
43.步骤四：在载体圆片3使用压膜机将abf膜4压合在倒装后的芯片上，形成重构晶圆31，如图5所示；
44.步骤五：在重构晶圆31上设置支撑晶圆5，用于给整个结构提供机械支撑，为后续加工工艺提供便利，如图6所示；
45.步骤六：将载体晶圆3和临时键合膜2从重构晶圆31上剥离出来，如图7所示；
46.步骤七：重构晶圆31的芯片11上涂上光刻胶，用掩膜版进行光刻或激光工艺，开出图形开口，形成再钝化层；
47.步骤八：再次涂上光阻层，采用掩膜版进行光刻或激光工艺，开出金属层图形开口；
48.步骤九：在金属层图形开口内电镀，形成再布线金属层61或者金属电极63；
49.重复七和八步骤可实现多层金属结构，直至形成最终的金属电极63作为输入输出；
50.步骤十：在金属电极63上可以做焊球凸点64并回流（可选），焊点凸球64可以为锡基合金或纯锡焊料，如图8所示；
51.步骤十一：将重构晶圆31进行背面磨片至指定的厚度（可以选择多种磨片厚度，且
磨到不同的封装材料）；
52.步骤十二：将重构晶圆31进行通过溅射或蒸镀长出金属层82，金属层为cu、al、ti、ni、ag等多种金属的单层或多层结构，可以为ti/ni/ag这种叠层结构；
53.步骤十三：完成金属层后，可以通过旋涂或贴膜的方式将背胶包覆在金属层表面，达到保护的效果。
54.步骤十四：对磨片完成后的重构晶圆进行单片切割，可以形成带支撑硅的背金扇出芯片结构、带支撑硅的背胶扇出芯片结构、带支撑硅的先背金在背胶扇出芯片结构、在abf膜上背金扇出芯片结构、在abf膜上先背金再背胶扇出芯片结构、在主体芯片上背金的扇出芯片结构、在主体芯片上先背金背胶的扇出芯片结构。
55.在步骤十一中，对磨片完成后的重构晶圆进行单片切割，可以形成带支撑硅的扇出芯片结构7（如图9所示）、磨除部分支撑硅的扇出芯片结构71（如图10所示）、磨除全部支撑硅的扇出芯片结构72（如图11所示）、磨除全部支撑硅和部分abf膜4的扇出芯片结构73（如图12所示）、磨除全部支撑硅和全部abf膜4的扇出芯片结构74（如图13所示）、磨除全部支撑硅、全部abf膜4和芯片11部分背面硅的扇出芯片结构75（如图14所示）。
56.以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。