专利名称：具有自粘性保护层的半导体晶圆的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种半导体晶圆，特别是涉及一种具有自粘性保护层 的半导体晶圆。
背景技术：
通常半导体制造工艺由半导体芯片制作开始，例如叠层、图案化、 惨杂以及热处理。
一旦制作完成半导体芯片，半导体芯片需要额外的 工艺例如测试、封装以及芯片组装。之后，在芯片的封装工艺阶段， 不论导线架技术或球栅阵列技术皆需要通过粘着剂将芯片粘合于封装 基板上后，再以焊线电性连接封装基板。
以开窗型球栅阵列封装工艺为例，不论是先在芯片表面或封装基 板表面涂布粘着剂后，再将芯片与基板粘合，皆需要一在粘着层形成 开口以外露芯片的电性连接垫的加工程序。此外，由于芯片与封装基 板是通过粘着剂固定彼此，然而粘着剂与芯片表面的覆盖层以及基板 所形成的两个界面，往往因为的材料不同，使得层与层的分离发生在 芯片与粘着层之间或粘着层与基板之间，而造成制造良率不佳。
因此，业界急需一种简化晶圆粘合基板的程序的半导体晶圆或芯 片，以及改善层与层分离的问题的技术。
发明内容
鉴于上述现有技术的缺点，本发明的一目的是提供一种具有自粘 性保护层的半导体晶圆，从而简化制造工艺和降低制造成本。
本发明的另一目的是提供一种具有自粘性保护层的半导体晶圆， 并通过晶圆所含的保护层保护晶圆表面的线路和电性连接垫。
为达到上述目的及其他相关目的，本发明提供一种具有自粘性保 护层的半导体晶圆，包括具有第一表面和相对的第二表面的本体；多 个形成于该第二表面上的电性连接垫；以及形成于该本体第二表面及
4该多个电性连接垫上的保护层；其中，该保护层的材料包括感光性粘 着剂、热固化粘着剂以及介电材料，且用以通过该保护层使该经裁切 后的晶圆与封装载板结合。
本发明还提供一种具有自粘性保护层的半导体晶圆，包括具有第 一表面和相对的第二表面的本体；形成于该第一表面和该第二表面上 的多个电性连接垫；以及形成于该第一表面和该第二表面及该多个电 性连接垫上的保护层；其中，该保护层的材料包括感光性粘着剂、热 固化粘着剂以及介电材料，且用以通过该保护层使该经裁切后的晶圆 与封装载板结合。
如上所述，本发明的半导体晶圆可通过具有绝缘和粘着性质的保 护层阻绝晶圆表面电路与空气水尘，并可利用保护层的自粘性使晶圆 与后续工艺的电路基板结合，无须在晶圆的预定结合表面涂覆粘着剂， 大幅简化例如封装工艺期间与电路基板结合的工序，并同时降低制造 成本。
图1是显示本发明具有自粘性保护层的半导体晶圆的剖面示意图； 图2是显示本发明另一具有自粘性保护层的半导体晶圆的剖面示 意图3A至图3E是显示本发明具有开口及自粘性保护层的半导体晶 圆的剖面示意图3F是显示本发明具有自粘性保护层的半导体晶圆结合于封装载 板的剖面示意图4是显示本发明另一具有开口及自粘性保护层的半导体晶圆的 剖面示意图5A及图5B是显示本发明具有导电凸块及自粘性保护层的半导 体晶圆的剖面示意图。
主要元件符号说明
10、 20、 30、 40、 50 晶圆
11、 211、 311 第一表面312、 412 开口
318封装载板
13、 213、 313 第二表面
15、 215、 315 本体
17、 217、 317、 417、 517电性连接垫
19、 219、 319、 419 保护层
514导电凸块
具体实施例方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人 员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。
为达到本发明的目的，本发明提供一种制造具有自粘性保护层的 半导体晶圆的方法，包括提供一表面完成线路布局并形成有多个电性 连接垫的本体，在该本体表面形成保护层，该保护层包括感光性粘着 剂、热固性粘着剂以及介电材料。在本实施例的方法中，本发明的保 护层包括感光性粘着剂，因此，可视需要，对该保护层进行曝光显影 工艺以外露出该电性连接垫，并经由焊线电性连接至封装基板。
本发明还提供一种制造具有自粘性保护层的半导体晶圆的方法， 包括提供一表面完成线路布局的本体，在该本体表面形成保护层，该 保护层包括感光性粘着剂、热固性粘着剂以及介电材料，接着，以所 属技术领域的现有方法对该保护层进行曝光显影工艺以形成多个外露 部分线路的开口后，在该开口形成多个电性连接垫，以及，视需要地 在该保护层及电性连接垫上形成如本发明的保护层。
本发明的保护层包括感光性粘着剂，因此，在完成曝光显影后， 该保护层对该晶圆的粘着强度也更加提升。此外，本发明是先曝光该 保护层至感光性粘着剂可曝光显影的程度并接着完成曝光显影后，视 需要地，再对该保护层进行照光，使该感光性粘着剂全硬化(c-stage); 或者，由于本发明的保护层还包括热固性粘着剂，故可视需要地在任 何阶段对该保护层进行热处理，使该热固性粘着剂转为半硬化阶段 (b-stage)粘着剂或使该整个保护层转为半硬化阶段(b-stage)，从而更加 提升保护层的粘着强度。当然，也可对该保护层皆进行照光和热处理以使该整个保护层转为半硬化阶段(b-stage)。再者，本发明的保护层包 含介电材料，该介电材料是选自与晶圆本身或与封装基板较为相容的 材料，是以，可一定程度地提升保护层与晶圆或封装基板的结合强度。
本文中的"半硬化阶段"或"b-stage"是指材料或粘着剂的反应转化 率未达80至100%。较佳地，反应转化率为35至80%。反应转化率是 指，例如，化合物中35至80%的可交联的官能基产生交联反应，使得 材料或粘着剂产生粘性。"保护层转为半硬化阶段"是指保护层所含的 可交联的官能基的35至80%产生交联反应。本文中的"全硬化"或 "c-stage"是指材料或粘着剂的反应转化率达到80至100n/。，较佳地，反 应转化率达到90至100%。
图1是显示本发明具有自粘性保护层的半导体晶圆的剖面示意图。 该半导体晶圆IO包括具有第一表面11和相对的第二表面13的本体15; 形成于该第二表面13上的多个电性连接垫17;以及形成于该第二表面 13及该多个电性连接垫17上的保护层19;其中，该保护层19的材料 包括感光性粘着剂、热固化粘着剂以及介电材料。
于另一具体实例，本发朋又提供一种具有自粘性保护层的半导体 晶圆。如图2所示的半导体晶圆的剖面示意图，该半导体晶圆20包括 具有第一表面211和相对的第二表面213的本体215;形成于该第一表 面211和该第二表面上213的多个电性连接垫217;以及形成于该第一 表面211和该第二表面213及该多个电性连接垫217上的保护层219; 其中，该保护层219的材料包括感光性粘着剂、热固化粘着剂以及介 电材料。在本具体实施例中，可通过如前述的方法制作具有自粘性保 护层的半导体晶圆。
在本发明中，该电性连接垫的材料的实例包括，但不限于铝或铜， 也可使用其他适合的导电金属材料。又，本发明的保护层的材料包括， 但不限于感光性粘着剂、热固化粘着剂以及介电材料。其中，感光性 粘着剂可为适合用于微影工艺的光阻材料，例如，可吸收紫外光波长 的聚丙烯酸酯系的光阻剂或其他光固性的光阻材料。热固化粘着剂的 材料实例则包括环氧树脂或其他可热交联且与感光性粘着剂相容的材 料。本发明的介电材料是选自聚亚酰胺、二氧化硅、氮硅化物或其组本发明的半导体晶圆为一例如硅(silicon)晶圆或砷化镓(AsGa)晶圆 等，该晶圆的本体已完成线路布局且该本体的第一表面为非作用表面， 而该第二表面可为布设有多个电子元件及电路(未图示)的作用表面。或 者，在本发明的另一实施例中，为多芯片堆叠应用，该第一表面和该 第二表面皆为完成线路布局而具有电子元件及电路的作用表面。
图2是显示本发明的一具体实施例，本发明的半导体晶圆20还包 括形成于该第一表面211上的多个电性连接垫217及形成于该第一表 面211及该多个电性连接垫217上的保护层219。
为使晶圆与如电路基板或晶圆等其他电子元件电性连接，可在半 导体晶圆的本体上的保护层以各种不同方法形成开口以外露电性连接 垫。在本发明的一具体实例中，本发明的保护层的材料包括，但不限 于感光性粘着剂、热固化粘着剂以及介电材料。其中，感光性粘着剂 可为适合用于微影工艺的光阻材料，例如，可吸收紫外光波长的聚丙 烯酸酯系的光阻剂或其他光固性的光阻材料。是以，可经由微影工艺 得到所欲形成的开口。具体而言，以包含具有负型光阻材料的感光性 粘着剂的保护层为例，通常，是使用光罩遮住预定形成开口的区域， 接着依序进行曝光和显影等工艺，即可得到所欲的开口。本发明的保 护层含有感光性粘着剂，是以，经过微影工艺后也可提升保护层的粘 着力以固接于该晶圆的表面。另一方面，形成开口的方法也不限于微 影方法，也可使用激光技术或等离子蚀刻方式得到开口。
于具有开口的半导体晶圆的具体实例，并未特定限制开口的形状、 面积或开口高度，例如，若该保护层的厚度等于或约略大于该电性连 接垫的高度时，则该开口的高度即接近于零。另一方面，为了保护该 电性连接垫或为使该电性连接垫固接于该晶圆表面，该半导体晶圆的 保护层所包括的多个开口仅外露各该电性连接垫的至少一部分。如图 3A所示，该保护层219具有多个外露各该电性连接垫317的至少一部 分表面的开口 312。图3B则显示该半导体晶圆30的第一表面311和 第二表面313上的保护层319皆具有多个外露各该电性连接垫317的 部分表面的开口 312。
举例而言，若该半导体晶圆是用于后续的开窗型半导体封装工艺， 例如开窗型球栅阵歹U(Window-Type Ball Grid Array, WBGA)半导体封装，则如图3C、图3D或图3E所示，该半导体晶圆的保护层319可包 括至少一个开口 312以外露各该电性连接垫317的全部表面，从而使 多个焊线连接于该电性连接垫并通过电路基板预设的穿孔电性连接至 电路基板的焊垫。同样地，图3A和图3B或其他本发明所示的半导体 晶圆也适用于开窗型球栅阵列半导体封装。此外，进一步地以图3F说 明本发明的目的，但不意欲限制本发明的范畴，以图3E所示例的本发 明的半导体晶圆的保护层为例，是通过该保护层319使该经裁切后的 晶圆与封装载板318结合。再者，除用于开窗型球栅阵列封装方面外， 当本发明的晶圆用于多芯片堆叠时，该保护层还可用于粘合另一裁切 后的晶圆(芯片)。
于本发明的另一实施例，如图4所示的半导体晶圆40，利用现有 的方法于该保护层形成开口 412，该保护层419的开口 412外露各该电 性连接垫417的表面及侧面。
此外，本发明的半导体晶圆可视需要还包括设于该保护层上的离 型层，设有该离型层的半导体晶圆将更便于在包装运送及维持该保护 层的粘着强度，且只要移除该离型层，即可进行下一阶段工艺。又， 由于本发明的保护层还包括感光性粘着剂和热固性粘着剂，故可视需 要地于任何阶段对该保护层进行热处理或曝光，使该热固性粘着剂或 感光性粘着剂转为半硬化阶段(b-stage)粘着剂，或甚至使该整个保护层 转为半硬化阶段(b-stage)。但是该半硬化的程度则依材料本身而定或可 视需要作调整。此外，也可于感光性粘着剂曝光之前、期间或之后处 理该保护层，使该保护层或该保护层中的热固化粘着剂或感光性粘着 剂转为半硬化阶段(b-stage)的粘着剂。当然，视需要地，也可对该保护 层进行照光，使该感光性粘着剂全硬化(c-stage)。由此，除了提升保护 层的粘着强度外，更加维持该保护层的开口的结构。
参考图5A和图5B的本发明的又一半导体晶圆50，还通过众所周 知的方法于各该电性连接垫517上形成多个导电凸块514以保护该电 性连接垫或提供更大的电性连接面积。是以，如图5B所示，该多个导 电凸块514也可包覆该电性连接垫517的侧面。在该具体实例中，该 导电凸块的材料是选自铝、铜、钛、锡、铅、金、铋、锌、镍、锆、 镁、铟、锑、碲或其所组成群组的一者。本发明的半导体晶圆通过包含感光性粘着剂、热固化粘着剂以及 介电材料的保护层，除可保护晶圆表面的电路和电性连接垫外，还可 方便地进行微影工艺曝露出预定进行电性连接的位置，以供后续的粘 着和电性连接等工艺。无需在晶圆的预定结合表面涂覆粘着剂，大幅 简化例如封装工艺期间与电路基板结合的工序，并同时降低制造成本。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制 本发明。任何本领域技术人员均可在不违背本发明的精神及范畴下， 对上述实施例进行修饰与改变。因此，举凡所属技术领域中的技术人 员在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰 或改变，仍应由权利要求书的范围所涵盖。
权利要求
1、一种具有自粘性保护层的半导体晶圆，其特征在于，包括本体，具有第一表面和相对的第二表面；多个形成于该第二表面上的电性连接垫；以及形成于该本体的第二表面及该多个电性连接垫上的保护层；其中，该保护层的材料包括感光性粘着剂、热固化粘着剂以及介电材料，且用以通过该保护层使该经裁切后的晶圆与封装载板结合。
2、 根据权利要求l所述的半导体晶圆，其特征在于该第一表面 为非作用表面，且该第二表面为完成线路布局的作用表面。
3、 根据权利要求l所述的半导体晶圆，其特征在于该第一表面 和该第二表面皆为完成线路布局的作用表面。
4、 根据权利要求3所述的半导体晶圆，其特征在于还包括形成 于该第一表面上的多个电性连接垫及形成于该第一表面及该多个电性 连接垫上的保护层。
5、 根据权利要求1或4所述的半导体晶圆，其特征在于该保护 层还包括多个开口以外露各该电性连接垫的至少一部分。
6、 根据权利要求1或4所述的半导体晶圆，其特征在于该保护 层还包括至少一个开口以外露各该电性连接垫的全部表面。
7、 根据权利要求6所述的半导体晶圆，其特征在于该保护层的 开口外露各该电性连接垫的表面及侧面。
8、 根据权利要求l所述的半导体晶圆，其特征在于该晶圆为硅 晶圆或砷化镓晶圆。
9、 根据权利要求1或4所述的半导体晶圆，其特征在于该电性连接垫的材料是选自铝或铜。
10、 根据权利要求1所述的半导体晶圆，其特征在于该介电材 料是选自聚亚酰胺、二氧化硅、氮硅化物或其组合。
11、 根据权利要求5所述的半导体晶圆，其特征在于还包括多 个导电凸块形成于该电性连接垫上。
12、 根据权利要求7所述的半导体晶圆，其特征在于还包括多 个导电凸块形成于该电性连接垫上并包覆该电性连接垫的侧面。
13、 根据权利要求5所述的半导体晶圆，其特征在于该保护层 的感光性粘着剂为经硬化的感光性粘着剂。
14、 根据权利要求1或4所述的半导体晶圆，其特征在于还包 括离型层设于该保护层上。
15、 根据权利要求ll所述的半导体晶圆，其特征在于该导电凸 块的材料是选自铝、铜、钛、锡、铅、金、铋、锌、镍、锆、镁、铟、 锑、碲或其所组成群组的一者。
全文摘要
一种具有自粘性保护层的半导体晶圆，包括具有第一表面和相对的第二表面的本体；多个形成于该第二表面上的电性连接垫；以及形成于该本体的第二表面及该多个电性连接垫上的保护层；其中，该保护层的材料包括感光性粘着剂、热固化粘着剂以及介电材料。本发明的半导体晶圆的保护层除了可阻绝晶圆表面电路与空气水尘接触外更具有可图案化和粘着的性质，并可利用保护层的自粘性便于使晶圆与后续工艺的电路基板结合，无须在晶圆的预定结合表面涂覆粘着剂，大幅简化例如封装工艺期间与电路基板结合的工序。
文档编号H01L23/48GK101685804SQ20081016134
公开日2010年3月31日 申请日期2008年9月23日 优先权日2008年9月23日
发明者蔡宪聪 申请人:联测科技股份有限公司