凹槽底部喷胶的埋入芯片封装方法与流程

文档序号:15563187发布日期:2018-09-29 02:43阅读:360来源:国知局
本发明涉及半导体封装
技术领域
,具体是涉及一种凹槽底部喷胶的埋入芯片封装方法。
背景技术
:晶圆级扇出型封装技术是目前延续和超越摩尔定律的重要集成技术,是国际封测领域技术竞争焦点,而芯片埋入基板技术是晶圆级扇出封装技术所应用的重要技术之一。晶圆级扇出技术由英飞凌发明,主要技术特征是借用模塑料的面积,使得芯片表面具有足够的空间布线,植球,使得焊球节距满足pcb互连要求。具体方式包括将芯片转移到基板,通过塑封将芯片嵌入模塑料重构成新的晶圆,再通过布线,植球等方式完成芯片封装。由该技术其具有多芯片、三维集成、超薄、灵活等突出优点,得到迅速发展。现有晶圆级扇出型封装工艺为:采用硅基晶圆作为扇出基板。通过高精度硅刻蚀,制备嵌入芯片的侧壁垂直的凹槽;通过高精度减薄,将芯片减薄到100微米以下,然后背面贴daf膜;通过高精度拿持,把带有daf膜的芯片粘贴到基板的凹槽内;通过真空,将芯片和凹槽之间20-30微米的空隙由聚合物材料填充,同时在整个晶圆重构了一个完全平整的覆盖有聚合物的扇出表面;在对嵌入芯片的焊盘进行开口,露出;进一步利用标准工艺,制备多层布线,植球,最后进行减薄,划片。硅基扇出型技术关键工艺之一就是贴片,这种封装工艺采用贴片机将切割后的带有daf膜的芯片粘贴到基板凹槽内,但是现有贴片机通过气体传感器来感应芯片,目前能够拿持带有daf膜的芯片的范围在0.5mm×0.5mm以上,对于更小尺寸芯片,需要采用更小的吸嘴,无法将带有daf膜的芯片从切割膜取下,因此无法埋入芯片。另外,这种封装工艺在基板凹槽中埋入芯片使用daf膜,由于daf膜是固态膜状结构,粘贴后加热容易产生气泡,并有空洞、溢胶等现象,且daf膜材料成本较高,作业效率较慢。此外,这种封装工艺,在基板上制作凹槽,为了使晶圆表面均一性较好,防止芯片凸起,要求凹槽底部水平度较高,然而,由于基板存在蚀刻均一性,蚀刻的外圈深度相对于蚀刻的内圈深度偏深,而daf膜厚度又是一致的,这样给蚀刻精度带来了巨大挑战。技术实现要素:为了解决上述技术问题,本发明提出一种能够更好的适应于小芯片尺寸的凹槽底部喷胶的埋入芯片封装方法。本发明的技术方案是这样实现的:一种凹槽底部喷胶的埋入芯片封装方法,包括如下步骤:a.在基板上通过刻蚀方法蚀刻出凹槽;b.采用喷胶设备在所述凹槽内喷涂uv胶,且控制所述喷胶设备的喷胶头以胶滴的形式将uv胶喷射到所述凹槽底部用于贴芯片的区域,并控制所述喷胶头在该区域内定点喷胶的厚度,在喷涂uv胶的同时,采用uv光源照射喷涂的uv胶,进行uv固化,固定形貌,形成粘接胶层;c.将单个或多个芯片粘贴到所述凹槽底部上的粘接胶层上。进一步的,所述基板为硅基晶圆,所述硅基晶圆具有第一表面和与其相对的第二表面,在所述硅基晶圆的第一表面刻蚀形成多个具有设定形状和深度的所述凹槽,在将芯片埋入凹槽内并完成晶圆级扇出封装后,对所述硅基晶圆进行切割,形成单颗封装体。进一步的,所述uv胶的喷涂厚度为1μm-20μm。进一步的,所述uv光源安装于所述喷胶头上,与所述喷胶头同时移动。进一步的,所述凹槽为异形槽,包括用于粘贴尺寸较大的第一芯片的区域a和用于粘贴尺寸较小的第二芯片的区域b。进一步的,多个芯片粘贴到所述凹槽内,所述凹槽内用于贴芯片的区域外的其他区域也被喷涂有uv胶,所述uv胶为导电胶或绝缘胶。进一步的,所述凹槽内用于贴芯片的区域外的其他区域也被喷涂有uv胶,所述uv胶为屏蔽材料。进一步的,所述芯片为不大于0.5mm×0.5mm的小尺寸芯片。本发明的有益效果是:本发明提供一种凹槽底部喷胶的埋入芯片封装方法,采用特殊喷胶设备以胶滴的形式将uv胶喷射到凹槽底部用于贴芯片的区域,并控制喷胶头在该区域内定点喷胶的厚度,且在喷涂uv胶的同时,采用uv光源照射喷涂的uv胶,进行uv固化,固定形貌,相比在芯片背面贴daf膜再粘贴到凹槽内,本发明贴片机只需要拾取减薄的裸芯片,能够适应于更小芯片尺寸,从而解决了现有封装设备无法拿持0.5mm×0.5mm及以下尺寸的带daf膜的芯片的问题。控制喷胶设备的喷胶头可以根据蚀刻形成的凹槽深度,定点喷胶,喷不同厚度的胶,比如,位于晶圆外圈的蚀刻凹槽深度相对于晶圆内部的偏深,可在外圈凹槽喷较厚的胶,从而解决基板上凹槽蚀刻均一性的问题,即喷涂胶均一性较好,且没有空洞,可靠性更好。喷胶过程中每喷完一个槽,并行的uv光源会同步固化,胶不容易产生气泡,在芯片贴上之后,不容易溢胶,即可解决daf膜在贴片过程中容易出现空洞,溢胶等不良的问题。另外,喷涂uv胶相对于daf膜成本更低,工艺更简单,作业效率更快,uph可达到70pcs/h。较佳的,以胶滴的形式喷涂uv胶并同时固化的方案还可以应用于异形槽,异型槽可以进一步缩小封装尺寸,芯片间距可以缩小到30μm。且以胶滴的形式喷涂uv胶并同时固化的方案还可用于在凹槽内涂布屏蔽材料,比如cis目前很多产品要求阻挡红外光,一般采取金属屏蔽方案,pvd铝来阻隔红外光,或者采用丝网印刷黑胶。喷胶方案可以直接在感光区喷涂屏蔽材料,该方案成本更低,相对金属屏蔽方案不需要光刻显影去除其它区域铝层;相对丝网印刷,工艺更简单,不用担心颗粒问题,胶厚容易控制。附图说明图1为本发明在基板凹槽内喷涂uv胶的示意图;图2为本发明凹槽为异形槽的结构示意图;图3为本发明多个芯片埋入凹槽的结构示意图;图4为本发明多个芯片埋入凹槽且喷涂有屏蔽材料的结构示意图;图5为本发明多个芯片埋入凹槽的扇出型封装结构示意图;图6a为本发明晶圆喷涂区域1和5的喷涂实验效果图;图6b为本发明晶圆喷涂区域2和4的喷涂实验效果图;图6c为本发明晶圆喷涂区域3的喷涂实验效果图。具体实施方式为了能够更清楚地理解本发明的技术内容,特举以下实施例详细说明,其目的仅在于更好理解本发明的内容而非限制本发明的保护范围。实施例附图的结构中各组成部分未按正常比例缩放,故不代表实施例中各结构的实际相对大小。如图1所示,一种凹槽底部喷胶的埋入芯片封装方法,按照如下步骤实施:a.在基板100上通过刻蚀方法蚀刻出凹槽101;b.采用喷胶设备在所述凹槽内喷涂uv胶,且控制所述喷胶设备的喷胶头102以胶滴103的形式将uv胶喷射到所述凹槽底部用于贴芯片的区域,并控制所述喷胶头在该区域内定点喷胶的厚度,在喷涂uv胶的同时,采用uv光源104照射喷涂的uv胶,进行uv固化,固定形貌,形成粘接胶层200;c.将单个或多个芯片300粘贴到所述凹槽底部上粘接胶层200上,优选的,所述芯片为不大于0.5mm×0.5mm的小尺寸芯片,可以解决0.5mm×0.5mm及以下尺寸的芯片埋入问题。上述结构中,采用特殊喷胶设备以胶滴的形式将uv胶喷射到凹槽底部用于贴芯片的区域,并控制喷胶头在该区域内定点喷胶的厚度,且在喷涂uv胶的同时,采用uv光源照射喷涂的uv胶,进行uv固化,固定形貌,相比在芯片背面贴daf膜再粘贴到凹槽内,本发明贴片机只需要拾取减薄的裸芯片,能够适应于更小芯片尺寸,从而解决了现有封装设备无法拿持0.5mm×0.5mm及以下尺寸的带daf膜的芯片的问题。控制喷胶设备的喷胶头可以根据蚀刻形成的凹槽深度,定点喷胶,喷不同厚度的胶,比如,蚀刻凹槽外圈深度相对于内圈偏深,可在外圈喷较厚的胶,从而解决基板上凹槽蚀刻均一性的问题,即喷涂胶均一性较好,且没有空洞,可靠性更好。喷胶过程中每喷完一个槽,并行的uv光源会同步固化,胶不容易产生气泡,在芯片贴上之后,不容易溢胶,即可解决daf膜在贴片过程中容易出现空洞,溢胶等不良的问题。另外,喷涂uv胶相对于daf膜成本更低,工艺更简单,作业效率更快,uph可达到70pcs/h。优选的,所述基板为硅基晶圆,所述硅基晶圆具有第一表面和与其相对的第二表面,在所述硅基晶圆的第一表面刻蚀形成多个具有设定形状和深度的所述凹槽,在将芯片埋入凹槽内并完成晶圆级扇出封装后,对所述硅基晶圆进行切割,形成单颗封装体。具体实施时,来料晶圆首先完成研磨减薄切割制程;然后在硅基晶圆上通过干法刻蚀蚀刻出多个凹槽,然后通过喷胶设备喷涂uv胶,如图1所示,每喷完一个槽,并行的uv光源会同步固化。然后埋入小芯片,固化,并将此重构的晶圆完成扇出型封装标准制程。优选的,晶圆级扇出封装制程包括如下步骤:1、通过涂布工艺,在凹槽的侧壁与芯片之间的间隙内填充胶体,固化后形成一层绝缘的第一介质层;2.在芯片的焊盘面上以及硅基晶圆的第一表面上,形成一层绝缘的第二介质层;3.打开芯片的焊盘上面的第二介质层,并在第二介质层上面制作连接芯片的焊盘的金属布线;4.在金属布线上面制作一层钝化层,在该金属布线上需要植焊球的位置打开钝化层,在露出的金属布线上制备所需的凸点下金属层,然后进行凸点制备或植焊球,最后切片,形成一单颗扇出型封装体结构。优选的,上述涂布工艺采用聚合物胶,第二介质层与第一介质层可为同一种聚合物胶,以提高封装体的可靠性。优选的,在凸点制备或植焊球前后,将硅基晶圆的第二表面减薄到所需厚度。较佳的,减薄后,凹槽底部到硅基晶圆的第二表面之间的厚度大于1微米。优选的,在凹槽的侧壁与芯片之间的空隙内填充胶体在真空环境下实施,可以减少气泡,确保间隙填充效果。优选的,所述第二介质层为可光刻材料,钝化层为可光刻材料。以便使用光刻制程形成开口,暴露出芯片的焊盘,使金属布线连接焊盘。优选的,所述uv胶的喷涂厚度为1μm-20μm,所述胶滴的尺寸为30纳米-60纳米。可以保证喷涂厚度的均匀性控制在2μm以内,同时可以保证喷涂在凹槽底部的区域与相对应凹槽底部贴芯片目标区域的单边偏移值控制在5μm以内。为了验证本发明凹槽底部喷胶的埋入芯片封装方法的喷涂效果,在两片晶圆的5个区域(区域1-5自外向内对称划分)分别喷涂目标厚度20um、15um、10um、15um和20um,喷涂实验结果如下表1、图6a、图6b和图6c所示。表1喷涂实验结果区域目标厚度实际厚度(晶圆1)实际厚度(晶圆2)120um19.2-20.5um18.9-20.6um215um13.3-15.1um13.2-15.0um310um8.8-10.2um8.5-10.0um415um13.2-15.2um13.3-15.1um520um19.1-20.3um19.4-20.5um从表1、图6a、图6b和图6c中喷涂实验结果可知:5个区域凹槽内的厚度的均匀性均在2μm以内,因此,本发明凹槽底部喷胶的埋入芯片封装方法的喷涂胶均一性较好,从而解决了基板上凹槽蚀刻均一性的问题。优选的,所述uv光源安装于所述喷胶头上,与所述喷胶头同时移动。这样,可实现喷射uv胶的同时,进行uv固化。优选的,参见图2,所述凹槽为异形槽,包括用于粘贴尺寸较大的第一芯片301的区域a和用于粘贴尺寸较小的第二芯片302的区域b。这样,通过喷射uv胶并固化可以实现异形槽,应用时,在基板可以蚀刻出异型槽,喷胶时候可以全部喷,也可以只在贴片位置喷胶,所喷材料可以是绝缘胶也可以是导电胶。异形槽可以进一步缩小封装尺寸,芯片间距可以缩小到30μm。优选的,参见图3,多个芯片粘贴到所述凹槽内,所述凹槽内用于贴芯片的区域外的其他区域也被喷涂有uv胶,所述uv胶为导电胶或绝缘胶。喷射uv胶并固化还可以应用到多芯片埋入单一凹槽,应用时,可以在凹槽内全部喷上uv胶,再贴片,也可以只喷需要贴片的位置,所喷材料可以根据需求选择绝缘胶和导电胶。优选的,参见图4,所述凹槽内用于贴芯片的区域外的其他区域也被喷涂有uv胶,所述uv胶为屏蔽材料。这样,该喷胶方案还可以用于涂布屏蔽材料,比如cis目前很多产品要求阻挡红外光,一般采取金属方案,pvd铝来阻隔红外光,或者采用丝网印刷黑胶。喷胶方案可以直接在感光区喷涂屏蔽材料,该喷胶方案成本更低,相对金属屏蔽方案不需要光刻显影去除其它区域铝层;相对丝网印刷,工艺更简单,不用担心颗粒问题,胶厚容易控制。优选的,参见图5,所述的喷涂uv胶200的凹槽内粘贴多个芯片300的扇出型封装,在芯片300与凹槽的空隙通过真空填满胶体10,在胶体表面布线11,进一步在布线表面形成钝化层12,打开钝化层露出开口并进行植球13,最后在基板形成线路的相对面形成包封层14,该喷胶方案相对扇出型封装现有的daf膜粘贴方案,能拿持尺寸更小的芯片,且制作效率提高,uph可达到70pcs/h,解决芯片与凹槽粘接处的空洞问题,从而提高产品的可靠性。综上,本发明提出能够更好的适应于小芯片尺寸的一种凹槽底部喷胶的埋入芯片封装方法。相比在芯片背面贴daf膜再粘贴到凹槽内的方案,本发明贴片机只需要拾取减薄的裸芯片,能够适应于更小芯片尺寸,从而解决了现有封装设备无法拿持0.5mm×0.5mm及以下尺寸的带daf膜的芯片的问题。通过控制喷胶设备的喷胶头,可以根据蚀刻形成的凹槽深度,实现定点喷胶,喷不同厚度的胶,比如,蚀刻凹槽外圈深度相对于内圈偏深,可在外圈喷较厚的胶,从而解决基板上凹槽蚀刻均一性的问题,即喷涂胶均一性较好,且没有空洞,可靠性更好。喷胶过程中每喷完一个槽,并行的uv光源会同步固化,胶不容易产生气泡,在芯片贴上之后,不容易溢胶,即可解决daf膜在贴片过程中容易出现空洞,溢胶等不良的问题。另外,喷涂uv胶相对于daf膜成本更低,工艺更简单,作业效率更快,uph可达到70pcs/h。以上实施例是参照附图,对本发明的优选实施例进行详细说明。本领域的技术人员通过对上述实施例进行各种形式上的修改或变更,但不背离本发明的实质的情况下,都落在本发明的保护范围之内。当前第1页12
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