芯片封装侧壁焊盘或凸点的制作工艺的制作方法

本发明涉及一种芯片封装侧壁焊盘或凸点的制作工艺，属于半导体技术领域。

背景技术：

随着半导体技术的发展，集成电路的特征尺寸不断缩小，器件互连密度不断提高，传统的二维封装已经不能满足业界的需求，因此基于TSV垂直互连的转接板封装方式以其短距离互连，高密度集成以及低成本的关键技术优势，逐渐引领了封装技术发展的趋势。但是一般的二维封装中芯片的四周侧壁没有焊垫或者凸点，而打线只能是芯片的正面焊盘（PAD）对应连接端的正面PAD或者金手指，因此这些芯片不能进行侧壁的布线或焊接。

在转接板芯片进行正面组装的过程中，往往需要在转接板芯片的侧壁进行打线焊接，以使其能够把信号导出转接板，或者直接在侧壁上进行打线或芯片贴装，针对这些要求，目前业界一般是做一个槽，槽内镀满金属，通过切割，把金属切成连段，则断面即成为焊接用的凸点。但是这种工艺会造成金属污染硅片侧壁，或者金属太厚会造成切刀的损伤，不利于大规模量产。

技术实现要素：

本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

鉴于上述和/或现有半导体封装中存在的二维封装芯片的侧壁没有焊垫或凸点的问题，提出了本发明。

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种芯片封装侧壁焊盘或凸点的制作工艺，能够得到各种需求的焊垫或焊球，方便后续的贴装，并且避免了金属离子对硅材质的污染。

按照本发明提供的技术方案，所述芯片封装侧壁焊盘或凸点的制作工艺，其特征是，包括以下步骤：

（1）在晶圆上制作TSV孔，在TSV孔中制作绝缘层和种子层，再在TSV孔中填充金属形成TSV孔金属；

（2）在晶圆上制作沟槽，露出TSV孔金属的侧面或侧面和底面，通过切割或背部减薄使芯片分离，得到侧壁带金属焊盘或凸点的单一芯片。

进一步的，所述TSV孔金属的高度为TSV孔深度的10%~90%。

进一步的，所述TSV孔金属露出的侧面或侧面和底面进行化镀工艺。

进一步的，在晶圆上制作TSV孔之前还包括制作RDL走线槽（1）的步骤，制作RDL走线槽后再在RDL走线槽的末端制作TSV孔。

进一步的，在晶圆上制作TSV孔之后还包括制作RDL走线层的步骤，具体为：在晶圆上制作TSV孔，在TSV孔中制作绝缘层和种子层，再经光刻和电镀制作RDL走线层，RDL走线层突出于晶圆表面设置。

进一步的，还包括将TSV孔下方的晶圆材质移除的步骤，使露出侧面或侧面和底面的TSV孔金属为悬空结构。

进一步的，所述沟槽深度方向上由TSV孔的顶部向下延伸；所述沟槽宽度方向上由TSV孔的侧壁向TSV孔内部方向延伸；或者，宽度方向上由一侧TSV孔的侧壁延伸至另一侧TSV孔的侧壁；或者，宽度方向上由一侧TSV孔的内部延伸至另一侧TSV孔的侧壁或内部。

进一步的，所述TSV孔金属电镀时，直接在种子层的基础上在TSV孔中电镀；或者分为两部电镀，先电镀一层或者几层金属得到第一部分金属，然后通过填充的电镀工艺在TSV孔中电镀出第二部分金属。

进一步的，所述TSV孔金属的材质是铜、钛、镍、金、银、钨、铝、锡的一种或者几种。

所述化镀金属是铜、钛、镍、钯、金、银、钨、铝、锡的一种或者几种；单层金属厚度为10nm~10µm，多层金属厚度为20nm~20µm。

本发明具有以下优点：

（1）本发明通过刻蚀工艺使金属焊垫露出，避免了金属离子对硅材质的污染；

（2）本发明通过电镀工艺在芯片的四周埋入不同种类和厚度的金属，可以得到各种需求的焊垫或焊球，方便后续的贴装。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：

图1-1为实施例一中在晶圆上得到RDL走线槽的示意图。

图1-2为图1-1的俯视图。

图1-3为实施例一中得到TSV孔的示意图。

图1-4为图1-3的俯视图。

图1-5为实施例一中制作得到绝缘层的示意图。

图1-6为实施例一中制作得到电镀金属层的示意图。

图1-7为实施例一中去除晶圆表面电镀金属层的示意图。

图1-8为图1-7的俯视图。

图1-9为实施例一中制作得到沟槽的示意图。

图1-10为图1-9的俯视图。

图1-11为实施例一中通过切割得到侧壁具有金属焊盘的芯片的示意图。

图1-12为实施例一中通过减薄得到侧壁具有金属焊盘的芯片的示意图。

图2-1为实施例二中在晶圆上制作TSV孔的示意图。

图2-2为实施例二中在TSV孔中制作TSV孔金属的示意图。

图3-1为实施例三中得到RDL走线槽的示意图。

图3-2为实施例三中得到侧壁金属为悬空的结构示意图。

图4为实施例四得到的侧壁金属为悬空的结构示意图。

图5为实施例五得到的TSV孔金属下方晶圆材质移除的示意图。

图6为实施例六得到的RDL走线槽嵌入晶圆表面的结构示意图。

图7为实施例七中RDL走线槽的填充金属位于晶圆表面的示意图。

图8为实施例八中只有TSV孔的结构示意图。

图9-1为实施例九中在TSV孔中制作填充金属的示意图。

图9-2为实施例九中去除TSV孔侧部和底部的晶圆材质的示意图。

图9-3为实施例九中去除TSV孔侧部和底部绝缘层的示意图。

图9-4为实施例九中去除TSV孔侧部和底部种子层的示意图。

图9-5为实施例九中露出TSV孔中部分金属的示意图。

图9-6为实施例九中金属凸点回流得到焊球的示意图。

图中标号：RDL走线槽101、晶圆102、TSV孔103、绝缘层104、表面电镀金属层105、TSV孔金属106、沟槽107、种子层108、第一部分金属201、第二部分金属202、焊球203。

具体实施方式

为了使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合具体附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施例，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

其次，本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实施制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。

实施例一：

本发明所述芯片封装侧壁焊盘或凸点的制作工艺，包括以下步骤：

A：在晶圆表面通过光刻和刻蚀工艺做出RDL走线槽，在有RDL走线槽的基础上，通过光刻工艺定义出TSV区域，然后通过干法刻蚀的方式做出TSV孔；

如图1-1所示，以晶圆102做底材，通过光刻工艺在晶圆102的表面定义出RDL走线槽101；此处晶圆102可以是转接板也可以是功能芯片；晶圆102的厚度为100µm~775µm，晶圆102的直径为150mm~300mm；晶圆102的材质可以是硅片、也可以是蓝宝石片、碳化硅片、或者石英片、玻璃片等。通过干法或者湿法刻蚀工艺做出RDL走线槽101，RDL走线槽101的宽度为1µm~100µm，深度为1µm~100µm，其功能是连接晶圆102上有源区域的导电体（如图1-2所示为RDL走线槽101的俯视图）；

如图1-3所示，通过光刻工艺在RDL走线槽101的末端定义出TSV区域，通过干法刻蚀工艺做出TSV孔103，TSV孔103可以是圆柱形的，也可以是方块形的或者扁平形、椭圆柱形或倒梯形的，TSV孔103的一边和RDL走线槽101相连接（如图1-4所示），其形状跟后续的打线或者贴片工艺有关；TSV孔103的深度为10µm~500µm；

B：在晶圆表面制作绝缘层，在绝缘层上沉积种子层；

如图1-5所示，在晶圆102的表面通过气相沉积工艺或者旋涂工艺或者电镀有机物工艺制作出绝缘层104，也可以通过热氧法直接长出一层绝缘层104；该绝缘层104的材质可以是氧化硅、氮化硅、氧化铝、碳化硅或者有机薄膜等，其作用是阻止后续金属离子或者金属膜跟晶圆导通或者污染晶圆；绝缘层104的厚度为10nm~100µm；

通过溅射或者蒸镀工艺在绝缘层104表面沉积金属层作为种子层（种子层图中未示出），种子层的材质可以是铜、钛、镍、金、银、钨、铝、锡等的一种或者几种；单层金属厚度为10nm~10µm，多层金属厚度为20nm~20µm；

C：通过电镀工艺对晶圆102进行正面电镀，使TSV孔103和RDL走线槽101内都镀满金属，通过CMP工艺使晶圆表面RDL走线槽之外的金属都被去除；

如图1-6所示，通过电镀工艺，在种子层表面整面电镀金属，使RDL走线槽101和TSV孔103内都填满金属，在种子层表面形成表面电镀金属层105，在TSV孔103内填充形成TSV孔金属106，其中，种子层表面的表面电镀金属层105厚度为100nm~100µm；通过CMP工艺将晶圆102表面的表面电镀金属层105进行去除，得到RDL走线槽101和TSV孔103中填充金属的结构（如图1-7所示，俯视图如图1-8所示）；

D：通过光刻工艺定义出沟槽，沟槽位于TSV孔的一侧，通过刻蚀工艺使TSV孔的金属露出来，通过化镀工艺使露出的金属表面沉积其它金属膜以利于焊接；

如图1-9所示，通过光刻工艺在晶圆102上定义出沟槽107；所述沟槽107深度方向上由TSV孔103的顶部向下延伸，宽度方向上由TSV孔103的侧壁向TSV孔103内部方向延伸；或者，宽度方向上由一侧TSV孔103的侧壁延伸至另一侧TSV孔103的侧壁；或者，宽度方向上由一侧TSV孔103的内部延伸至另一侧TSV孔103的侧壁或内部；干法或者湿法刻蚀工艺对该沟槽107区域的晶圆材质进行移除，移除深度可以比TSV孔103深，也可以只移除TSV孔103上面的一部分，其最终结果是露出TSV孔103的侧面；

如图1-9、图1-10所示，沟槽107由一侧TSV孔103的侧壁延伸至另一侧TSV孔103的侧壁，此处露出的TSV孔金属106如果不适合打线后者后续焊接工艺，则对晶圆102正面进行化镀工艺，化镀金属可以是铜、钛、镍、钯、金、银、钨、铝、锡等的一种或者几种；单层金属厚度为10nm~10µm，多层金属厚度为20nm~20µm；

以上工艺露出的TSV孔金属106的侧壁作为侧壁焊盘金属；

E：通过切割工艺或者背部减薄工艺使芯片分离，得到侧壁带金属焊盘的单一芯片；

如图1-11所示，通过切割工艺切除两个TSV孔金属106之间的晶圆材质，得到侧壁具有金属焊盘的单一芯片；

如图1-12所示，也可以通过减薄晶圆102背部的工艺，直接将晶圆102减薄到沟槽107的位置，到侧壁具有金属焊盘的单一芯片。

实施例二：

对于简单的工艺来说，有时候不需要做RDL走线槽，只需要在晶圆102上定义出TSV区域、制作TSV孔103就可以，如图2-1所示，在晶圆102表面制作绝缘层104和种子层（图中未示出）；通过电镀工艺对晶圆102进行正面电镀，使TSV孔103内镀满金属形成TSV孔金属106；如图2-2所示，通过CMP工艺使晶圆102表面除TSV孔金属106之外的金属都被去除，TSV孔金属106的材质可以是铜、钛、镍、金、银、钨、铝、锡等的一种或者几种；单层金属厚度在10nm~1000µm，多层金属厚度在20nm~2000µm；

再按照实施例一中步骤D、步骤E，制作得到侧壁具有金属焊盘的单一芯片。

实施例三：

还有些工艺先不做RDL走线槽，按照实施例二在晶圆102上制作TSV孔103，然后在TSV孔103中制作绝缘层104、种子层108；如图3-1所示，通过光刻和电镀的工艺来制作RDL走线层，此时RDL走线层是在晶圆102表面突出来的）；

如图3-2所示，在按照实施例一步骤D做侧壁金属露出工艺的时候，将TSV孔金属106下方的晶圆材质进行移除，从而最终得到侧壁金属为悬空的结构。

根据不同的刻蚀工艺，可以得到如下几种结构：

实施例四：如图4所示，为RDL走线槽101嵌入晶圆表面，在做侧壁金属露出工艺的时候，对TSV孔金属106下面的晶圆材质进行了移除，因此最终得到的结构为侧壁金属为悬空的结构。

实施例五：如图5所示，为只有TSV孔的结构，在做侧壁金属露出工艺的时候，对TSV孔金属106下面的晶圆材质进行了移除，因此最终得到的结构为侧壁金属为悬空的结构。

实施例六：如图6所示，为RDL走线槽101嵌入晶圆102表面，在做侧壁金属露出工艺的时候，对金属下面的晶圆材质没有进行移除，因此最终得到的结构为侧壁金属嵌入芯片侧壁的结构。

实施例七：如图7所示，为RDL走线槽101的填充金属位于晶圆102表面，此处RDL走线槽101的填充金属通过光刻和电镀工艺制作，在做侧壁金属露出工艺的时候，对金属下面的晶圆材质没有进行移除，因此最终得到的结构为侧壁金属嵌入芯片侧壁的结构。

实施例八：如图8所示，为只有TSV孔的结构，在做侧壁金属露出工艺的时候，对金属下面的晶圆材质没有进行移除，因此最终得到的结构为侧壁金属嵌入芯片侧壁的结构。

实施例九：

A：在电镀TSV孔的时候，TSV孔内金属电镀一半，其高度根据后续打线或者焊接工艺要求；

在晶圆102上制作RDL走线槽101和TSV孔103，在RDL走线槽101和TSV孔103表面制作绝缘层104和种子层108；

如图9-1所示，在种子层108的基础上在RDL走线槽101和TSV孔103中电镀金属，其中TSV孔103填充金属的高度为TSV孔103深度的10%~90%；电镀工艺可以直接在种子层108的基础上在TSV孔103中电镀出金属，或者电镀分为两部分，第一部分先电镀一层或者几层金属，该第一部分金属201作为RDL走线槽101的填充金属，然后通过填充的电镀工艺在TSV孔103中电镀出第二部分金属202；所述种子层108、RDL走线槽101中的填充金属和TSV孔103的填孔金属可以是铜、钛、镍、金、银、钨、铝、锡等的一种或者几种；单层金属厚度为10nm~10µm，多层金属厚度为20nm~20µm；

B：通过光刻工艺定义出沟槽，沟槽位于TSV孔的一侧，通过刻蚀工艺制作沟槽，去除TSV侧部或者侧部加底部的晶圆材质，如图9-2所示；

C：通过湿法刻蚀工艺露出TSV孔103内镀了部分的金属，通过化镀工艺或者回流工艺使该金属凸点表面沉积其他金属，或者直接回流成焊球；

如图9-3所示，采用湿法刻蚀工艺去除TSV孔103侧部和底部的绝缘层104，如图9-4所示，去除TSV孔103侧部和底部的种子层108，最后如果有做RDL走线层，则还要去除侧壁RDL走线层，最终使TSV孔103内金属露出外面（如图9-4所示、图9-5）；

此处露出的金属如果是锡或者锡银，则通过回流焊使其成为焊球203（如图9-6所示）（焊球在没有定义焊盘的情况下，会在侧壁整面金属上平铺成一个矮矮的焊球，但是此处锡金属凸点最大定义为1000µm，因此此处即使平铺在侧壁金属表面，也能形成较大的焊球）；

此处露出的金属如果不适合打线后者后续焊接工艺，则对晶圆正面进行化镀工艺，化镀金属可以是铜、钛、镍、金、银、钨、铝等的一种或者几种；单层金属厚度为10nm~10µm，多层金属厚度为20nm~20µm；最终金属成为可以直接打线或者焊接的金属凸块；

D：通过切割工艺或者背部减薄工艺使芯片分离，得到侧壁带金属凸点的单一芯片。

应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。