一种改善晶圆级封装翘曲的芯片布局方法及系统与流程

本申请实施例涉及芯片布局，特别涉及一种改善晶圆级封装翘曲的芯片布局方法及系统。

背景技术：

1、晶圆级封装是一种先进封装技术，能够直接在晶圆上对芯片进行封装，具备尺寸小、效率高、成本低等优势。近年来晶圆级封装快速发展，已经成为电子封装领域必须掌握的关键技术之一，与其相关的技术研究也受到业内的广泛关注。

2、晶圆翘曲问题一直是晶圆级封装面临的重大可靠性挑战之一。对于晶圆级封装来说，过大的翘曲值极易造成界面分层、硅片破损、焊点断裂等可靠性问题。同时在实际工艺中，由于晶圆不同方向上的弯曲刚性差异，造成翘曲往往是非对称的。传统的芯片布局方法，通过对芯片进行规则的阵列，并通过经验或有限元仿真来研究芯片间距、芯片位置等参数对翘曲的影响，最终确定芯片的布局。

3、对于正方形的芯片，传统的布局方法与研究过程在大多数情况下较为有效。然而，近些年随着技术的发展，长度与宽度不一致的矩形芯片大量出现，采用传统的阵列式方法，往往会导致较大的翘曲。特别是，芯片的长度与宽度的不一致极易引发晶圆翘曲的非对称现象。晶圆的非对称翘曲往往会使得晶圆整体呈现出更大的翘曲值，对后续工艺流程造成的影响也会更加严重。

技术实现思路

1、本申请实施例提供一种改善晶圆级封装翘曲的芯片布局方法及系统，通过优化芯片布局的方式有效改善了晶圆的非对称翘曲程度，并最终优化了晶圆的整体翘曲。

2、为解决上述技术问题，第一方面，本申请实施例提供了一种改善晶圆级封装翘曲的芯片布局方法，该方法通过将在晶圆上布局的阵列分布的芯片中的部分芯片替换为假片；假片包括多个，假片位于相邻的芯片之间，且相邻的芯片之间至少设置一个假片；假片的面积和芯片的面积相等，且多个假片与芯片共同构成呈阵列分布的假片替换的芯片结构。

3、在一些示例性实施例中，多个假片均匀分布在所述芯片周围；多个假片沿芯片的长度方向的中轴线呈对称结构，且多个假片沿芯片的宽度方向的中轴线呈对称结构。

4、在一些示例性实施例中，假片的材料和芯片的材料相同。

5、在一些示例性实施例中，假片的厚度和芯片的厚度相同。

6、在一些示例性实施例中，假片的尺寸为6422μm×6422μm。

7、在一些示例性实施例中，芯片为硅芯片，所述芯片的尺寸为5500μm×7500μm。

8、在一些示例性实施例中，在得到假片替换的芯片结构之后，该方法包括：确定假片替换的芯片结构的关键参数；关键参数包括晶圆半径、芯片长度、芯片宽度以及芯片间隔；基于关键参数，进行有限元建模，得到有限元模型；对有限元模型依次进行材料属性赋予、装配部件、定义分析步、载荷添加、边界条件设置、网格划分、计算求解的步骤，得到有限元模型的翘曲仿真结果，并对所述翘曲仿真结果进行分析。

9、在一些示例性实施例中，采用影像测量仪测量得到有限元模型的翘曲仿真结果。

10、第二方面，本申请实施例还提供了一种改善晶圆级封装翘曲的芯片布局系统，包括假片替换模块；假片替换模块用于将晶圆上布局的阵列分布的芯片中的部分芯片替换为假片；假片包括多个，所述假片位于相邻的芯片之间，且相邻的芯片之间至少设置一个假片；假片的面积和芯片的面积相等，且多个假片与芯片共同构成呈阵列分布的假片替换的芯片结构。

11、在一些示例性实施例中，上述改善晶圆级封装翘曲的芯片布局系统还包括：依次与所述假片替换模块连接的参数确认模块、模型生成模块以及分析模块；其中，参数确认模块用于确定假片替换的芯片结构的关键参数；所述关键参数包括晶圆半径、芯片长度、芯片宽度以及芯片间隔；模型生成模块用于根据所述关键参数，进行有限元建模，得到有限元模型；分析模块用于对所述有限元模型依次进行材料属性赋予、装配部件、定义分析步、载荷添加、边界条件设置、网格划分、计算求解的步骤，得到有限元模型的翘曲仿真结果，并对所述翘曲仿真结果进行分析。

12、本申请实施例提供的技术方案至少具有以下优点：

13、本申请实施例提供一种改善晶圆级封装翘曲的芯片布局方法及系统，该方法通过将在晶圆上布局的阵列分布的芯片中的部分芯片替换为假片；假片包括多个，假片位于相邻的芯片之间，且相邻的芯片之间至少设置一个假片；假片的面积和芯片的面积相等，且多个假片与芯片共同构成呈阵列分布的假片替换的芯片结构。

14、本申请使用假片替换的方法对晶圆芯片布局进行优化，通过使用长宽与芯片一致，假片面积和材料与芯片一致的方法，保证扇出比不变。在得到假片替换的芯片结构后，采用有限元仿真方法评估“假片替换”新型芯片布局的翘曲收益。最终通过实验方式对“假片替换”新型芯片布局晶圆翘曲效果进行验证。结果表明，本申请的芯片布局方法有效改善了扇出型晶圆级封装的非对称翘曲形态，从而降低晶圆整体翘曲。此外，本申请保证了芯片优化布局与传统的阵列排布芯片的方案的扇出比一致，排除了扇出比对晶圆翘曲的影响。

技术特征：

1.一种改善晶圆级封装翘曲的芯片布局方法，其中在晶圆上布局有阵列分布的芯片，其特征在于，将部分芯片替换为假片；

2.根据权利要求1所述的改善晶圆级封装翘曲的芯片布局方法，其特征在于，多个假片均匀分布在所述芯片周围；

3.根据权利要求1所述的改善晶圆级封装翘曲的芯片布局方法，其特征在于，所述假片的材料和芯片的材料相同。

4.根据权利要求1所述的改善晶圆级封装翘曲的芯片布局方法，其特征在于，所述假片的厚度和芯片的厚度相同。

5.根据权利要求1所述的改善晶圆级封装翘曲的芯片布局方法，其特征在于，所述假片的尺寸为6422μm×6422μm。

6.根据权利要求1所述的改善晶圆级封装翘曲的芯片布局方法，其特征在于，所述芯片为硅芯片；所述芯片的尺寸为5500μm×7500μm。

7.根据权利要求1所述的改善晶圆级封装翘曲的芯片布局方法，其特征在于，在得到假片替换的芯片结构之后，包括：

8.根据权利要求7所述的改善晶圆级封装翘曲的芯片布局方法，其特征在于，采用影像测量仪测量得到有限元模型的翘曲仿真结果。

9.一种改善晶圆级封装翘曲的芯片布局系统，其特征在于，包括：假片替换模块；

10.根据权利要求9所述的改善晶圆级封装翘曲的芯片布局系统，其特征在于，还包括依次与所述假片替换模块连接的参数确认模块、模型生成模块以及分析模块；其中，所述参数确认模块用于确定假片替换的芯片结构的关键参数；所述关键参数包括晶圆半径、芯片长度、芯片宽度以及芯片间隔；

技术总结
本申请涉及芯片布局技术领域，特别涉及一种改善晶圆级封装翘曲的芯片布局方法及系统。该方法通过将在晶圆上布局的阵列分布的芯片中的部分芯片替换为假片；假片包括多个，假片位于相邻的芯片之间，且相邻的芯片之间至少设置一个假片；假片的面积和芯片的面积相等，且多个假片与芯片共同构成呈阵列分布的假片替换的芯片结构。本申请提供的改善晶圆级封装翘曲的芯片布局方法，通过优化芯片布局的方式有效改善了晶圆的非对称翘曲程度，并最终优化了晶圆的整体翘曲。

技术研发人员：钟诚,胡正勋,严郑瀚,张琦蔚,孙蓉
受保护的技术使用者：深圳先进电子材料国际创新研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15