一种通过贴片工艺生产智能卡用的晶圆的制作方法
【专利摘要】一种通过贴片工艺生产智能卡用的晶圆，所说的晶圆上的PAD点为圆形或长方形或正方形PAD点，圆形PAD点直径不小于60um，不大于500um，长方形或正方形PAD点对角线长度不小于60um，不大于500um，PAD点两两之间中心点的距离不小于100um，不大于2mm；PAD点金属采用能够与锡或者锡合金连接的铜合金或铝合金或带有镀金面的金属；晶圆带有PAD点的面上，除了PAD点以外，设有绝缘覆盖层；晶圆上某个PAD点旁边设有标识点。本发明省掉了CSP及WLCSP的加工过程，大大提高了生产效率，降低了成本，每片芯片可以节省大约0.17元，对于生产量数以百万计的智能卡芯片，其经济效益和社会效益是十分巨大的。
【专利说明】一种通过贴片工艺生产智能卡用的晶圆
【技术领域】
[0001]本发明涉及智能卡生产领域，具体说是一种通过贴片工艺生产智能卡用的晶圆，这种晶圆可通过采用传统的贴片封装技术(SMT)来封装成智能卡，特别是指在把智能卡芯片颗粒(die)封装在智能卡电路板(载带或载片)过程中使用的一种新的晶圆。
【背景技术】
[0002]晶圆是指娃半导体积体电路制作所用之娃晶片，由于其形状为圆形，故称为晶圆；在硅晶片上可加工制作成各种电路元件结构，而成为有特定电性作用之IC产品，可用作智能卡芯片颗粒(die)。
[0003]按照现有的生产工艺，智能卡芯片颗粒(die)在封装成成品智能卡前，都会将智能卡芯片颗粒(die)封装到载带或载片上，然后再将带有智能卡芯片颗粒(die)的载带或载片，通过热熔胶或其他粘合剂将载带或载片的背面嵌入到已洗好对应大小的槽的智能卡的卡基上。载带或载片的正面是大片的镀金金属面，用于智能卡与外部进行通讯，载带或载片的背面则是和智能卡芯片颗粒(die)相连接的电路、智能卡芯片颗粒(die)贴装区域以及四周的空余区域，该空余区域可用于涂覆热熔胶或其他粘合剂并嵌入、固定于智能卡的卡基。
[0004]将智能卡芯片颗粒(die)封装到载带或载片上的过程一般称之为载带封装。这与电子行业通常的芯片封装不是一个概念，一般我们提到芯片封装都指的是芯片塑封封装。载带封装的一个重要要求就是被封装的芯片要处于晶圆颗粒状态。通常这种晶圆的外观尺寸图如图1，其PAD(102)点一般在晶圆的四边分布，对于这种晶圆一般采用如下两种工艺做载带封装:一种是引线键合工艺，一种是倒装焊工艺(FCOS)。下面分别就两种工艺做介绍。
[0005]目前智能卡的载带封装有两种方法。一种方法是采用引线键合工艺，首先将智能卡芯片的晶圆片(wafer)减薄,然后对智能卡芯片晶圆片(wafer)划片得到若干智能卡芯片晶圆颗粒(die)，接下来进行固晶(die bond)或装片，所谓固晶(die bond)是使用粘结剂或焊料将智能卡芯片晶圆颗粒(die)的背面紧密粘结在载带背面上(die bond)，然后使用引线键合工艺，一般都是使用金线绑定(wire bond)，最后使用热固化或紫外线照射固化(UV)对智能卡芯片晶圆颗粒(die)及绑线做封胶保护。其流程如下:
[0006]智能卡芯片晶圆片(Wafer)减薄一划片一固晶(die bond)—引线键合(wirebond)—封装(紫外线UV照射胶使其固化、热固工艺皆可)一测试；
[0007]热固和UV的区别:顾名思义，热固是通过加热实现保护胶固化，UV是通过紫外照射实现保护胶固化。
[0008]这种方法目前占据了市场的主流，随着目前黄金成本和保护用UV胶(紫外线胶)成本上升，封装成本也节节攀升。
[0009]另一种方法称之为FCOS (英飞凌公司申请专利的一种智能卡芯片封装方法，FlipChip on Substrate,板上倒装芯片)，该方法是通过倒装芯片技术(倒装焊技术)将智能卡芯片颗粒(die)通过导电胶或热压焊或热声焊粘到载带的背面。
[0010]倒装芯片技术并不是一种新工艺，它是指把半导体芯片颗粒直接与载带相连接的工艺流程。这个流程首先要对智能卡芯片晶圆片(wafer)上的每颗智能卡芯片颗粒(die)的有用的焊接点(PAD)植金球或其他导电凸点，然后把智能卡芯片颗粒(di e)倒装使它的焊接点(PAD)面向载带。载带电路上的焊接点(PAD)与长好凸点的智能卡芯片颗粒(die)的焊接点(PAD)位置一一对应，上述两者之间(即智能卡芯片颗粒di e和载带之间)的焊接点(PAD)可以由一种各向异性的导电性粘胶机械地粘合在一起。
[0011]倒装芯片技术可增加载带上器件的密度，并且相对于现行的引线键合技术(通过金线电连接方式)，它是一种可以省去金线绑定和保护胶、更加直接、稳定的电连接方式。其主要过程如下:
[0012]智能卡芯片晶圆片(Wafer)减薄一划片一凸点和UBM(—种封装工艺,under bumpmetal，凸块底层金属层)加工一倒装焊(热压或热声焊，可加粘结剂配合)一测试；
[0013]在经历了较长的研发阶段后，英飞凌公司与德国智能卡制造商Giesecke&Devrient (G&D)成功合作推出了创新的FCOS封装工艺首次将倒装芯片技术应用于智能卡封装。FCOS技术将智能卡模块(带有智能卡芯片的电路板)中的智能卡芯片颗粒(die)以倒装方式封装。智能卡芯片颗粒(die)的功能衬面直接通过倒装焊与电路板连接，不再需要传统的金丝和保护胶(UV胶)封装，节省了这两个环节的封装成本。另外由于封装中省去了金属线，这一新的连接技术节约了模块空间，它可以在模块尺寸不变的情况下安置更大的智能卡芯片颗粒(die),使智能卡中加入更多的功能；也可以使智能卡的模块尺寸更小。此外，相比传统的金线绑定技术，采用FCOS的智能卡具有更强的机械稳定性和光学视觉效果、更小和更薄的模块尺寸、更强的防腐性和韧性，它采用了非卤素材料，符合绿色环保要求。
[0014]FCOS的缺点是倒装焊工艺的设备投资过高，而且对载带的镀层金属有特殊要求，要保证载带背面电路的镀层金属必须可以和晶圆凸点上的焊料材料焊接，如果载带上镀金，它的厚度必须要限制在l_2um(微米)，以限制脆弱的金锡化合物的形成，因此其整体的生产成本很高。
【发明内容】
[0015]本发明的目的在于克服采用现有晶圆制作智能卡时，技术、工艺难度大，设备投资高，生产成本高的缺点，给出一种结构简单，易于生产的适用于智能卡的晶圆，可以直接采用电路板(载带或载片)，通过贴片工艺(SMT)进行封装，完成智能卡的生产。
[0016]本发明技术方案如下:
[0017]一种通过贴片工艺生产智能卡用的晶圆，包括多层集成电路、绝缘层以及PAD点，其特征在于:所说的晶圆上的PAD点为圆形或长方形或正方形PAD点，所说的圆形PAD点直径不小于60um,不大于500um,所说的长方形或正方形PAD点对角线长度不小于60um,不大于500um,所说的PAD点两两之间中心点的距离不小于IOOum,不大于2mm ;所说的PAD点金属采用能够与锡或者锡合金连接的铜合金或铝合金或带有镀金面的金属，以便通过电镀方式，或者化学处理方式，或者丝印的方式，设置一层锡或锡合金；所说的晶圆带有PAD点的面上，除了 PAD点以外，设有绝缘覆盖层，用于保护晶圆在后期加工过程中不被短路或者磨损；所说的晶圆上某个PAD点旁边设有标识点。
[0018]本发明的晶圆有如下优点:
[0019]1.省去了对现有的晶圆颗粒PAD点的处理工序:
[0020]现有的晶圆颗粒101上下两边设有若干原始焊点102，由于这些焊点面积很小，相距很近，采用CSP或WLCSP工艺制作智能卡时，需要对现有的晶圆进行加工，设置与原始焊点102 —一对应的新增焊点202，然后用内部连接线将原始焊点102、新增焊点202 —一对应连接,延长了加工时间,增加了生产成本；本发明的产品,减少了成本,提高了加工效率。
[0021]2.将PAD点的面积和PAD点两两之间中心点的距离扩大，使得晶圆首次可以直接采用SMT (Surface Mounted Technology,表面贴装技术)来生产智能卡芯片。
[0022]3.本发明PAD点金属选用能够与锡或者锡合金连接的金属，如铜合金、铝合金，或镀金面，都可以与锡或者锡合金连接；在后续的生产中通过电镀方式，或者化学处理方式，或者丝印的方式，在PAD点上加上一层锡或锡合金，通过丝印的方式，可以长出锡球，有利于后续的SMT生产。
[0023]4.晶圆带有PAD点的面除了 PAD点以外，采用绝缘层覆盖，有力的保护了晶圆在后期加工过程中不被短路或者磨损。
[0024]5.本发明标记点的设置方便了后续的SMT生产。
[0025]本发明所说的CSP(Chip Scale Package)是芯片级尺寸封装；所说的WLCSP(WaferLevel Chip Scale Package)是晶圆级(WL)芯片尺寸封装(CSP);所说的 SMT (SurfaceMounted Technology)是用于贴片的表面组装技术(表面贴装技术)
[0026]采用公知的晶圆生产工艺就能生产本发明的通过贴片工艺生产智能卡用的晶圆，这里不再详述。本发明的晶圆可以直接采用现有的载带或载片，通过贴片工艺(SMT)进行载带封装，完成智能卡的生产，省掉了 CSP及WLCSP工艺(即省掉了通过CSP或WLCSP来重新生成PAD点的过程，直接采用晶圆工艺生成如图2所示的PAD点)。
【专利附图】
【附图说明】
[0027]本发明有如下附图(以ISSI的IS23SC55160晶圆为例):
[0028]图1公知的智能卡芯片晶圆焊点不意图
[0029]图2本发明的晶圆焊点不意图
[0030]图3本发明的晶圆剖面示意图
[0031]附图编号说明:
[0032]101为公知的智能卡芯片晶圆
[0033]102为公知晶圆上的焊点PAD点
[0034]201:为本发明的晶圆
[0035]202:为本发明晶圆的焊点PAD点
[0036]203:为本发明的晶圆表面的绝缘覆盖层
[0037]204:为本发明的晶圆焊点的起始标识点
[0038]以下以晶圆ISSI的IS23SC55160晶圆为例，对本发明做进一步详细说明。
[0039]图1为传统的ISSI的IS23SC55160晶圆101，其PAD点102分布在上下两边，PAD点的形状为方形，该方形PAD点的对角线距离为113.14um，PAD点之间的最小间距为40um，这种传统的晶圆只能采用引线键合工艺或FCOS工艺封装成智能卡，工艺复杂，设备昂贵，成本高。
[0040]图2为本发明的晶圆焊点不意图，图3为本发明的晶圆首I]面不意图。
[0041]本发明晶圆201上的PAD点202设计为圆形或长方形或正方形，圆形PAD点直径不小于 60um，不大于 50011111，其中，60、70、90、120、150、200、250、300、350、400、450、50011111都是可以选择的尺寸；长方形或正方形PAD点对角线长度不小于60um，不大于500um，其中，60、70、90、120、150、200、250、300、350、400、450、500um 都是可以选择的尺寸；所说的 PAD 点两两之间中心点的距离不小于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都是可以选择的尺寸。这种设计方案充分利用了晶圆表面的空间，使晶圆可以直接通过成熟的贴片工艺生产智能卡，大大简化了生产工艺，减少了设备投资，降低了成本，提高了企业的竞争能力。
[0042]为了尽可能地方便后续的SMT (Surface Mounted Technology表面贴装技术)生产工序，本发明有如下特征=PAD点金属采用能够与锡或者锡合金连接的铜合金或铝合金或带有镀金面的金属，以便通过电镀方式，或者化学处理方式，或者丝印的方式，设置一层锡或锡合金；晶圆带有PAD点的面上，除了 PAD点以外，设有绝缘覆盖层203，用于保护晶圆在后期加工过程中不被短路或者磨损；晶圆上某个PAD点旁边设有标识点204,或者其相对位置很特殊，很容易辨认，以便于后续的SMT生产中定位。
[0043]本发明与现有技术相比，省掉了 CSP及WLCSP的加工过程，大大提高了生产效率，降低了成本，具有巨大的经济价值及社会价值。经过成本核算，本发明相对于传统的引线键合工艺，每片可以省掉金线0.028元、固晶胶水0.018元、封装UV胶水0.025元；另外，由于传统的引线键合工艺使用的长条状载带只有少数几个国外厂商能生产，现在基本被某些公司垄断，采用新工艺后，国内很多公司可以生产这种片状载带，费用可以再省掉0.10元；每片芯片可以节省大约0.17元，对于生产量数以百万计的智能卡芯片，其经济效益和社会效益是十分巨大的。
【权利要求】
1.一种通过贴片工艺生产智能卡用的晶圆，包括多层集成电路、绝缘层以及PAD点，其特征在于:所说的晶圆上的PAD点为圆形或长方形或正方形PAD点，所说的圆形PAD点直径不小于60um,不大于500um,所说的长方形或正方形PAD点对角线长度不小于60um,不大于500um,所说的PAD点两两之间中心点的距离不小于IOOum,不大于2mm ;所说的PAD点金属采用能够与锡或者锡合金连接的铜合金或铝合金或带有镀金面的金属，以便通过电镀方式，或者化学处理方式，或者丝印的方式，设置一层锡或锡合金；所说的晶圆带有PAD点的面上，除了 PAD点以外，设有绝缘覆盖层，用于保护晶圆在后期加工过程中不被短路或者磨损；所说的晶圆上某个PAD点旁边设有标识点。
【文档编号】H01L23/488GK103811445SQ201210445166
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2012年11月9日 优先权日:2012年11月9日
【发明者】王海泉, 姜凤明 申请人:王海泉, 姜凤明