一种用于集成电路晶圆级封装的重构方法与流程

本发明属于半导体技术领域，涉及一种半导体封装的重构方法，具体地说是一种用于集成电路晶圆级封装的重构方法。

背景技术：

随着半导体技术的发展，进入深亚微米乃至更高工艺进程后，芯片集成晶体管数不断增加，功能集成越来越多，性能越来越好，同时，整体芯片体积也越来越小。但是，在如今复杂的应用场景下，高功率芯片通常需要多个功率引脚来保证功耗正常输出和散热，而soc等芯片需要很多的i/o接口为高速提供支持，所以需要引出越来越多的金属连接点。然而，外接电路连接件没有能够随着半导体生产工艺进步而进一步减小尺寸，因此，将芯片金属连接点重新排布和放大尺寸在实际应用中变得非常重要。

但是常规重构技术是在芯片裸片被切割后进行的，常常需要制作模具，而模具制作成本高昂。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种用于集成电路晶圆级封装的重构方法，解决现有技术中需要使用高成本的模具导致成本高的技术问题，以达到无须使用高成本模具、降低生产成本的技术效果。

本发明为实现上述目的，所采用的技术方案如下：

一种用于集成电路晶圆级封装的重构方法，所述方法包括如下步骤：

（1）对未进行切割工艺的芯片进行重新布局布线，形成重新布局布线层；

（2）对重新布局布线层表面进行钝化处理，然后执行化学机械抛光工艺至裸露出重新布局布线层的芯片外接引脚；

（3）将芯片顶层倒置于承载板上，在芯片底层浇注环氧树脂，形成第一塑封层；

（4）将芯片与第一塑封层整体翻转，使第一塑封层置于承载板上，对芯片外接引脚进行金属淀积工艺或电镀工艺形成金属外延层；

（5）对芯片与第一塑封层执行第一次切割工艺，切割宽度为l1，切割深度大于芯片厚度且小于芯片与第一塑封层厚度之和，形成第一切割沟道；

（6）在第一切割沟道填充环氧树脂至覆盖金属外延层焊接表面，形成第二塑封层；

（7）对第二塑封层进行化学机械抛光工艺至金属外延层露出焊接表面；

（8）在焊接表面进行电镀工艺或植球工艺，生长金属焊球；

（9）对第一塑封层和第二塑封层执行第二次切割工艺，切割宽度为l2（l1>l2），切割深度为完全切割至承载板表面。

作为对本发明的一种限定：所述步骤（1）中，重新布局布线层具有一层布线，所述重新布局布线工艺是将原芯片引脚外露面进行金属淀积，生长金属层，形成芯片外接引脚，并刻蚀多余金属，形成金属连接线。

作为对发明的另一种限定：所述步骤（2）中钝化处理是在重新布局布线层覆盖材料为固化剂、树脂或氮化硅的钝化层。

由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，所取得的有益效果是：

（1）本发明提供的一种用于集成电路晶圆级封装的重构方法，通过先对未进行切割的晶圆芯片进行重新布局布线，之后再进行切割工艺、注入塑封层、制作金属外延层等工艺步骤，工艺步骤简单，其中，制作金属外延层是为了引出焊接表面，为制作重新布局布线层打基础，防止重构塑封等工艺步骤对芯片电路产生不良影响，而且本发明无须使用高成本的模具，使生产成本大大地降低了；

（2）本发明通过金属淀积工艺和刻蚀工艺完成芯片的重新布局布线，工艺简单；

（3）本发明通过在重新布局布线层覆盖钝化层，将重新布局布线层的金属连接线隐藏，起到保护的作用。

综上所述，本发明工艺步骤简单，同时，保证了芯片电路不受影响，还起到了保护金属连接线的作用，并且无须使用高成本的模具，大大降低了生产成本。

附图说明

下面结合附图及具体实施例对本发明作更进一步详细说明。

图1是单颗待重构芯片俯视图；

图2是未切割的待重构晶圆局部俯视图；

图3是进行重新布局布线后单颗芯片局部俯视图；

图4是进行重新布局布线后晶圆局部俯视图；

图5是进行重新布局布线后俯视晶圆局部芯片外接引脚结构图（后续重构工艺以本图中虚线位置处剖面展示）；

图6-13是一种用于集成电路晶圆级封装的重构方法示意图；

图14是晶圆级重构的封装结构的流程图。

图中：101、原芯片引脚；301、金属连接线；302、芯片外接引脚；610、第一塑封层；620、芯片；621、芯片顶层；630、金属外延层；640、第二塑封层；641、焊接表面；650、金属焊球；660、承载板。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行说明。应当理解，此处所描述的实施例仅用于说明和理解本发明，并不用于限定本发明。

实施例一种用于集成电路晶圆级封装的重构方法

如图1-13所示，本实施例按照以下步骤顺序进行：

（1）如图1-4所示，对未进行切割工艺的芯片执行重新布局布线工艺；

将原芯片引脚101外露面进行金属淀积，生长金属层，形成芯片外接引脚302，并刻蚀多余金属，形成金属连接线301，使金属连接线301与芯片外接引脚302形成引脚重新排布的一层重新布局布线层；

（2）在重新布局布线层表面覆盖材料为固化剂、树脂或氮化硅的钝化层，然后对钝化层执行化学机械抛光工艺至裸露出重新布局布线层的芯片外接引脚302，俯视晶圆局部芯片外接引脚302结构图如图5所示；

（3）将芯片顶层621倒置于承载板660上，并涂胶固定，在芯片620底层浇注环氧树脂，形成对芯片620重构的封装结构的下表面起支撑和封合的作用的第一塑封层610；

本实施例中第一塑封层610的厚度与硅片的厚度相等；

（4）将芯片620与第一塑封层610整体翻转，使第一塑封层610置于承载板660上，并涂胶固定，对芯片外接引脚302进行金属淀积工艺或电镀工艺形成金属外延层630；

（5）从芯片620的顶层621向下切割，执行第一次切割工艺；

第一次切割工艺的切割宽度为l1，切割深度大于芯片620的厚度且小于芯片620与第一塑封层610厚度之和，最后形成第一切割沟道；

（6）在第一切割沟道中填充环氧树脂直至覆盖金属外延层焊接表面641，形成第二塑封层640；

（7）对第二塑封层640进行化学机械抛光工艺至金属外延层630露出焊接表面641；

（8）在焊接表面641进行电镀工艺或植球工艺，生长与外部测试电路或应用电路互联的金属焊球650；

（9）对第一塑封层610和第二塑封层640执行第二次切割工艺；

第二次切割工艺的切割宽度为l2（l1>l2），切割深度为完全切割至承载板660表面。

本实施例中，芯片620可以为cpu、dsp、fpga等逻辑芯片，也可以为通用的asic、dram等存储芯片；金属外延层630可以是铝、铜等常用金属或其组合物，亦或是其化合物。

技术特征：

1.一种用于集成电路晶圆级封装的重构方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

（1）对未进行切割工艺的芯片执行重新布局布线工艺，形成重新布局布线层；

（2）对重新布局布线层表面进行钝化处理，然后执行化学机械抛光工艺至裸露出重新布局布线层的芯片外接引脚；

（3）将芯片顶层倒置于承载板上，在芯片底层浇注环氧树脂，形成第一塑封层；

（4）将芯片与第一塑封层翻转，使第一塑封层置于承载板上，对芯片外接引脚进行金属淀积工艺或电镀工艺形成金属外延层；

（5）对芯片与第一塑封层执行第一次切割工艺，切割宽度为l1，切割深度大于芯片厚度且小于芯片与第一塑封层厚度之和，形成第一切割沟道；

（6）在第一切割沟道填充环氧树脂至覆盖金属外延层焊接表面，形成第二塑封层；

（7）对第二塑封层进行化学机械抛光工艺至金属外延层露出焊接表面；

（8）在焊接表面进行电镀工艺或植球工艺，生长金属焊球；

（9）对第一塑封层和第二塑封层执行第二次切割工艺，切割宽度为l2（l1>l2），切割深度为完全切割至承载板表面。

2.根据权利要求1所述一种用于集成电路晶圆级封装的重构方法，其特征在于，所述步骤（1）中重新布局布线层具有一层布线，所述重新布局布线工艺是将原芯片引脚外露面进行金属淀积，生长金属层，形成芯片外接引脚，并刻蚀多余金属，形成金属连接线。

3.根据权利要求1或2所述一种用于集成电路晶圆级封装的重构方法，其特征在于，所述步骤（2）中钝化处理是在重新布局布线层覆盖材料为固化剂、树脂或氮化硅的钝化层。

技术总结
本发明公开了一种用于集成电路晶圆级封装的重构方法，包括如下步骤：（1）原芯片重新布局布线工艺；（2）重新布局布线层表面做钝化处理；（3）芯片倒置后填涂第一塑封层；（4）芯片外接引脚淀积金属外延层；（5）执行第一次切割工艺；（6）填充第二塑封层；（7）进行化学机械抛光工艺至金属外延层露出焊接表面；（8）在金属外延层焊接表面生成金属焊球；（9）执行第二次切割工艺。本发明可以解决现有技术中需要使用高成本的模具导致成本高的技术问题，无须使用高成本模具，大大降低了生产成本。本发明属于半导体技术领域。

技术研发人员：徐开凯;刘炜恒;施宝球;曾德贵;赵建明;曾尚文;钱呈;钱津超;李建全;廖楠;徐银森;刘继芝;李洪贞;陈勇;黄平;李健儿
受保护的技术使用者：电子科技大学;广东气派科技有限公司;广安职业技术学院;四川晶辉半导体有限公司;四川遂宁市利普芯微电子有限公司;四川蓝彩电子科技有限公司;上海朕芯微电子科技有限公司;四川上特科技有限公司;重庆中科渝芯电子有限公司;四川芯合利诚科技有限公司
技术研发日：2019.09.02
技术公布日：2019.11.19