半导体封装结构及其封装方法与流程

文档序号:15097557发布日期:2018-08-04 14:56阅读:288来源:国知局

本发明涉及半导体封装的技术领域,具体为一种半导体封装结构,本发明还提供了该封装结构的对应封装方法。



背景技术:

电子产品的小型化正驱动对具有高电路密度和更多功能的较小大小的封装的需求。因而,需要更高的封装效率。现有的半导体封装技术在晶片的外露焊点处需要设置锡球时,当通过直接预制于塑封对应的厚度内凹槽时,锡球下凸于塑封层的厚度足够大才能确保锡球的位置稳固,故塑封厚度需要足够厚、但足够厚时,翘曲问题随之出现,且使得球径较大的产品的露球高度不够;当通过分离膜进行锡球放置时,露球高度由分离膜的厚度决定,越厚膜制造工艺复杂,其制作成本高;为此,急需要一种半导体封装结构,使得球径较大的产品的露球高度足够、且制作成本低。



技术实现要素:

针对上述问题,本发明提供了一种半导体封装结构,其解决了球径较大产品露球高度不够问题,且制作成本低,同时保证翘曲较小。

一种半导体封装结构,其特征在于:其包括芯片,所述芯片包括有第一表面、第二表面和外缘侧壁,所述芯片的第一表面的外部触点的远离所述第一表面的表面连接有金属层,所述芯片的第一表面、第二表面、外缘侧壁的外周分别包覆有塑封层,所述塑封层对应于所述第一表面的高度不高于所述金属层的高度,所述金属层的外露表面上焊接连接有锡球的对应位置。

其进一步特征在于:

所述金属层的上表面为平面时,所述塑封层对应于所述第一表面的高度和所述金属层的高度相平齐,所述金属层的外露表面上焊接连接有锡球的下表面;

所述金属层具体为镍层或金层;

所述锡球的焊接面和对应所述金属层的对应表面经过研磨后、匹配焊接形成牢固的焊接结构。

所述金属层的上表面为中心内凹结构时,此时所述金属层具体为UBM结构,此时所述塑封层对应于所述第一表面的高度不高于所述金属层的外侧高度,所述金属层的外露面用于焊接连接所述锡球的对应位置;

所述塑封层上设有连接所述金属层的导电线路,导电线路外露表面上焊接连接有锡球的对应位置。

一种半导体封装结构的封装方法,其特征在于:

其包括来料晶圆,所述来料晶圆包括第一主表面和第二主表面,所述来料晶圆的面域内布置有若干个芯片,每个芯片的对应于第一主表面的第一表面上设置有若干个外部触点;

所述来料晶圆的第一主表面上对应于外部触点的位置分别镀有金属层;

之后来料晶圆的第二主表面贴付于对应的切割膜上;

来料晶圆根据芯片的布局被切割形成独立的芯片区域,其中相邻的芯片区域之间通过间隙间隔分开;

之后将来料晶圆整体进行倒模,使得来料晶圆的第一主表面倒置后贴付于双面膜的载板上;

之后将整个来料晶圆进行晶圆级塑封,使得塑封层的下端面和所述双面膜的载板相平齐;

将整个来料晶圆再次翻转后,将双面膜和对应的塑封的端面解键合,将锡球对应植球至所述金属层的外露表面,使得锡球的露球高度足够;

最后终切,形成独立的芯片个体。

其进一步特征在于:

所述芯片的若干外部触点的外表面经过化学镀工艺镀有金属层;

所述外部触点的外表面经过化学镀镍/金形成金属层,所述金属层的外表面为平面结构,同一来料晶圆所对应的金属层的外表面相平齐,确保倒模时金属层的外表面和对应的双面膜的载板的对应表面贴合整齐可靠;

所述来料晶圆被切割形成独立的芯片区域后,根据需要将切割膜扩膜、使得相邻的芯片之间通过间隙增大到预定的数值,确保后续操作的顺利进行;

来料晶圆预先根据客户要求研磨第二主表面,直至研磨减薄到需求厚度;

在进行晶圆级塑封时,在来料晶圆的多个空缺处点胶,从而让塑封料更容易、充分、均匀包裹;

所述双面膜为切割膜和临时键合膜双重特性的膜,所述双面膜就是两边具有粘性的膜,其用来粘结晶圆或/和玻璃。

一种半导体封装结构的封装方法,其特征在于:其包括来料晶圆,所述来料晶圆包括第一主表面和第二主表面,所述来料晶圆的面域内布置有若干个芯片,每个芯片的对应于第一主表面的第一表面上设置有若干个外部触点;

所述来料晶圆先根据芯片的布局自第一主表面向下被预切形成对应的芯片区域,其中相邻的芯片区域之间通过内凹槽间隔分开,所述内凹槽为不贯穿槽;

之后将第一主表面进行单面塑封形成第一塑封层,使得塑封层填充至对应的内凹槽内,所述第一塑封层的外表覆盖住对应的外部触点;

然后将来料晶圆的第二主表面减薄至露出内凹槽内对应的所述第一塑封层,将第二主表面进行单面塑封形成第二塑封层,第二塑封层和第一塑封层通过内凹槽内的塑封材料连接形成整体的塑封层;

通过激光打开第一塑封层覆盖于所述外部触点的部分、形成连接凹槽、使得外部触点外露;

在连接凹槽内形成UBM,之后植球,最后终切形成独立的芯片个体。

其进一步特征在于:所述UBM具体通过PVD/光刻/电镀的工艺形成;

在进行塑封时,在来料晶圆对应位置的多个空缺处点胶,从而让塑封料更容易、充分、均匀包裹。

一种整个晶圆切割排列形成半导体封装结构的封装方法,其特征在于:其包括来料晶圆,所述来料晶圆包括第一主表面和第二主表面,所述来料晶圆的面域内布置有若干个芯片,每个芯片的对应于第一主表面的第一表面上设置有若干个外部触点;

所述来料晶圆所对应的外部触点上分别预先做完球栅阵列,之后将做完球栅阵列的来料晶圆的第二主表面通过双面膜和基板进行键合,然后根据芯片的布局自第一主表面向下被预切形成对应的芯片区域,其中相邻的芯片区域之间通过切割道间隔分开,切割道切穿来料晶圆层停在双面膜上,切完的来料晶圆直接拿去自第一主表面进行晶圆级塑封,其中锡球的表面外露于塑封后的塑封层,之后清理完锡球表面残余,再切成单颗产品。

采用本发明的结构后,由于芯片的第一表面的外部触点的远离所述第一表面的表面连接有金属层,所述芯片的第一表面、第二表面、外缘侧壁的外周分别包覆有塑封层,所述塑封层对应于所述第一表面的高度不高于所述金属层的高度,所述金属层的外露表面上焊接连接有锡球的对应位置,使得锡球和金属层焊接后直接外露,其解决了球径较大产品露球高度不够问题,且制作成本低,同时由于塑封层的厚度只要不高于金属层的对应外露表面即可,塑封层的厚度无需太厚,保证翘曲较小。

附图说明

图1为本发明的半导体封装结构的具体实施例一的剖视图;

图2为本发明的半导体封装结构的具体实施例二的剖视图;

图3为本发明的具体实施例一的封装方法流程图;

图4为本发明的具体实施例二的封装方法流程图;

图5为一种整个晶圆切割排列形成半导体封装结构的封装方法的流程图;

图中序号所对应的名称如下:

芯片1、第一表面2、第二表面3、外缘侧壁4、外部触点5、金属层6、塑封层7、第一塑封层71、第二塑封层72、锡球8、内凹结构9、来料晶圆10、第一主表面11、第二主表面12、切割道13、切割膜14、间隙15、双面膜16、内凹槽17、连接凹槽18、UBM19、基板20。

具体实施方式

一种半导体封装结构,见图1、图2:其包括芯片1,芯片1包括有第一表面2、第二表面3和外缘侧壁4,芯片1的第一表面2的外部触点5的远离第一表面2的表面连接有金属层6,芯片1的第一表面2、第二表面3、外缘侧壁4的外周分别包覆有塑封层7,塑封层7对应于第一表面2的高度不高于金属层6的高度,金属层6的外露表面上焊接连接锡球8的对应位置;

塑封层6上设有连接金属层7的导电线路(图中未画出、属于现有成熟结构),导电线路外露表面上焊接连接有锡球的对应位置。

具体实施例一、见图1:金属层6的上表面为平面时,塑封层7对应于第一表面2的高度和金属层6的高度相平齐,金属层6的外露表面上焊接连接有锡球8的下表面;

金属层6具体为镍层或金层;

锡球8的焊接面和对应金属层6的对应表面经过研磨后、匹配焊接形成牢固的焊接结构。

具体实施例二、见图2:金属层6的上表面为中心内凹结构9时,此时金属层6具体为UBM结构,此时塑封层7对应于第一表面2的高度不高于金属层6的外侧高度,金属层6的外露面用于焊接连接锡球8的对应位置。

一种半导体封装结构的封装方法(对应于图1的半导体封装结构)、见图3:其包括来料晶圆10,来料晶圆10包括第一主表面11和第二主表面12,来料晶圆10的面域内布置有若干个芯片,每个芯片的对应于第一主表面11的第一表面上设置有若干个外部触点5;

来料晶圆10的第一主表面11上对应于外部触点5的位置分别镀有金属层6;

之后来料晶圆10的第二主表面12贴付于对应的切割膜14上;

来料晶圆10根据芯片的布局被切割形成独立的芯片区域,其中相邻的芯片区域之间通过间隙15间隔分开;

之后将来料晶圆10整体进行倒模,使得来料晶圆10的第一主表面11倒置后贴付于双面膜16的载板上;

之后将整个来料晶圆10进行晶圆级塑封,使得塑封层7的下端面和双面膜16的载板相平齐;

将整个来料晶圆10再次翻转后,将双面膜16和对应的塑封的端面解键合,将锡球8对应植球至金属层6的外露表面,使得锡球8的露球高度足够;

最后终切,形成独立的芯片个体。

该方法有如下有益效果:

1解决了球径较大产品露球高度不够问题,因为露球高度由分离膜厚度决定,越厚膜制造工艺复杂,成本高;

2解决了翘曲较大问题,塑封厚度,无需太厚,比如原来200μm,球,露球100μm,塑封厚度有100μm,这种方案塑封厚度可以做20-30μm,翘曲更小。

具体实施方法:

来料晶圆10预先根据客户要求研磨第二主表面12,直至研磨减薄到需求厚度;

芯片的若干外部触点5的外表面经过化学镀工艺镀有金属层6;

外部触点5的外表面经过化学镀镍/金形成金属层6,金属层6的外表面为平面结构,同一来料晶圆10所对应的金属层6的外表面相平齐,确保倒模时金属层6的外表面和对应的双面膜16的载板的对应表面贴合整齐可靠;

之后来料晶圆10的第二主表面12贴付于对应的切割膜14上;

来料晶圆10根据芯片的布局被切割形成独立的芯片区域,其中相邻的芯片区域之间通过间隙15间隔分开;

来料晶圆10被切割形成独立的芯片区域后,根据需要将切割膜14扩膜、使得相邻的芯片之间通过间隙增大到预定的数值,确保后续操作的顺利进行;

之后将来料晶圆10整体进行倒模,使得来料晶圆10的第一主表面11倒置后贴付于双面膜16的载板上;

之后将整个来料晶圆10进行晶圆级塑封,使得塑封层7的下端面和双面膜16的载板相平齐,在进行晶圆级塑封时,在来料晶圆10的多个空缺处点胶,从而让塑封料更容易、充分、均匀包裹;

将整个来料晶圆10再次翻转后,将双面膜16和对应的塑封的端面解键合,将锡球8对应植球至金属层6的外露表面,使得锡球8的露球高度足够;

最后终切,形成独立的芯片个体。

其中双面膜16为切割膜和临时键合膜双重特性的膜,双面膜就是两边具有粘性的膜,其用来粘结晶圆或/和玻璃。

一种半导体封装结构的封装方法(对应于图2的半导体封装结构)、见图4:其包括来料晶圆10,来料晶圆10包括第一主表面11和第二主表面12,来料晶圆10的面域内布置有若干个芯片,每个芯片的对应于第一主表面的第一表面上设置有若干个外部触点5;

来料晶圆10先根据芯片的布局自第一主表面向下被预切形成对应的芯片区域,其中相邻的芯片区域之间通过内凹槽17间隔分开,内凹槽17为不贯穿槽;

之后将第一主表面11进行单面塑封形成第一塑封层71,使得塑封层填充至对应的内凹槽17内,第一塑封层71的外表覆盖住对应的外部触点5;

然后将来料晶圆10的第二主表面12减薄至露出内凹槽17内对应的第一塑封层71,将第二主表面12进行单面塑封形成第二塑封层72,第二塑封层72和第一塑封层71通过内凹槽17内的塑封材料连接形成整体的塑封层7;

通过激光打开第一塑封层71覆盖于外部触点5的部分、形成连接凹槽18、使得外部触点外露;

在连接凹槽18内形成UBM19,UBM19具体通过PVD/光刻/电镀的工艺形成之后植球,最后终切形成独立的芯片个体;

在进行塑封时,在来料晶圆10对应位置的多个空缺处点胶,从而让塑封料更容易、充分、均匀包裹;

该方法省略了锡球表面清理的过程,节约成本。

本发明还提供一种整个晶圆切割排列形成半导体封装结构的封装方法、见图5:其包括来料晶圆10,来料晶圆10包括第一主表面11和第二主表面12,来料晶圆10的面域内布置有若干个芯片,每个芯片的对应于第一主表面的第一表面上设置有若干个外部触点5;

来料晶圆10所对应的外部触点5上分别预先做完球栅阵列,之后将做完球栅阵列的来料晶圆10的第二主表面12通过双面膜16和基板20进行键合,然后根据芯片的布局自第一主表面11向下被预切形成对应的芯片区域,其中相邻的芯片区域之间通过切割道13间隔分开,切割道13切穿来料晶圆10停在双面膜16上,切完的来料晶圆10直接拿去自第一主表面11进行晶圆级塑封,其中锡球8的表面外露于塑封后的塑封层7,之后清理完锡球8表面残余,再切成单颗产品。

其无需将晶圆的单个芯片切割排列,直接整个晶圆切割后排列。

文中UBM所对应的英文全称为Under Bump Metallurgy,翻译成中文为凸块底部金属;

PVD翻译成中文为物理气相沉积。

以上对本发明的具体实施例进行了详细说明,但内容仅为本发明创造的较佳实施例,不能被认为用于限定本发明创造的实施范围。凡依本发明创造申请范围所作的均等变化与改进等,均应仍归属于本专利涵盖范围之内。

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