晶圆级芯片封装中背面互连的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及晶圆级芯片封装的方法，尤其涉及一种晶圆级芯片封装中形成暴露焊垫的开口以实现背面互连的方法。
【背景技术】
[0002]如图1所示，晶圆的一般结构包括若干个芯片单元，每个芯片单元包括基底I和位于所述基底的正面的介质层4，基底的正面设有元件区8，所述元件区周边设有若干焊垫2，且焊垫位于介质层内，元件区与其周边的焊垫电性相连；在此结构中，焊垫与基底之间有介质材料相隔。目前，晶圆级芯片的TSV封装步骤包括，在晶圆基底的背面上做开口，该开口从晶圆的背面延伸到晶圆的正面，并暴露出正面的焊垫，在开口内壁铺设金属线路，将焊垫的电性引到晶圆的背面，实现晶圆级芯片的背部互连。
[0003]然而，晶圆基底背面的开口暴露出焊垫的步骤中，需要去除焊垫上的阻挡材料，如硅、介质层、绝缘层或前述的组合材料。去除焊垫上的阻挡材料通常采用刻蚀方法或激光打孔或机械切割，但是，使用刻蚀方法必须掩膜，即增加了光刻工艺；使用激光打孔(如图2示)或机械切割形成贯穿焊垫的开口时，该开口只能暴露出焊垫的侧面，可连接线路的面积较小，电导通性能不够可靠，焊垫与金属线路之间的结构强度也较弱。
【发明内容】
[0004]为了解决上述技术问题，本发明提出一种晶圆级芯片封装中形成暴露焊垫表面的开口以实现背面互连的方法，能够增大焊垫与电性导出线路的接触面积，提高电导通性能的可靠性。
[0005]本发明的技术方案是这样实现的:
[0006]一种晶圆级芯片封装中背面互连的方法，包括以下步骤:
[0007]a、提供一具有若干个芯片单元的晶圆，所述芯片单元包括基底和位于所述基底的正面的介质层，所述基底的正面设有元件区，所述元件区周边设有若干焊垫，且所述焊垫位于所述介质层内，所述元件区与其周边的焊垫电性相连；
[0008]b、在所述基底的背面形成与所述焊垫相对的第一开口，且所述第一开口由基底的背面延伸至对应焊垫的上方；
[0009]C、在步骤b形成的所述第一开口内和所述基底的背面上铺设绝缘层；
[0010]d、利用激光辐射所述第一开口的底部，使激光光束刻蚀去除所述焊垫上的阻挡材料，暴露出设定面积的焊垫表面；
[0011]e、在所述第一开口内的绝缘层上和暴露出的焊垫表面上铺设金属布线层；
[0012]作为本发明的进一步改进，步骤b中，所述第一开口由基底的背面延伸至对应焊垫的上方的结构为:暴露出焊垫表面或暴露出所述焊垫上的介质层或未暴露出所述焊垫上的介质层。
[0013]作为本发明的进一步改进，步骤d中，通过改变所述激光光束的聚焦位置或光斑面积或单脉冲能量大小或作用脉冲个数，来控制暴露出所述焊垫表面的面积大小。
[0014]作为本发明的进一步改进，所述激光光束聚焦于所述焊垫上方O?3mm处。
[0015]作为本发明的进一步改进，所述激光光束的聚焦光斑直径为ΙΟμπι?1000 μm。
[0016]作为本发明的进一步改进，所述激光光束的功率为0.1ff?50W。
[0017]作为本发明的进一步改进，所述激光光束的作用脉冲数为I个?500个。
[0018]作为本发明的进一步改进，所述激光光束在所述焊垫上的刻蚀深度为O?5 μ m。
[0019]作为本发明的进一步改进，在步骤a和步骤b之间，在基底的正面的介质层外侧设置保护层。
[0020]作为本发明的进一步改进，还包括以下步骤:
[0021]f、在步骤e形成的金属布线层上铺设防护层；
[0022]g、在步骤f形成的防护层上对应金属布线层预设焊盘的位置开设第二开口 ；
[0023]h、在步骤g形成的第二开口处形成焊料凸点；
[0024]1、切割晶圆，形成单个芯片单元的封装结构。
[0025]本发明的有益效果是:本发明提供一种晶圆级芯片封装中形成暴露焊垫表面的开口以实现背面互连的方法，采用激光直接刻蚀去除焊垫上的阻挡材料的方法，避免了光刻胶涂布、光刻曝光、显影和去胶等工艺步骤。通过调节激光聚焦位置及作用到第一开口底部的激光能量、激光聚焦光斑面积、激光作用脉冲数等参数，能够精确控制激光刻蚀到焊垫表面或焊垫内部而不穿透焊垫，从而暴露出较大的焊垫面积，在与第一开口内壁的电性导出线路连接时，能够增大焊垫与电性导出线路的接触面积，提高电路导通性能。
【附图说明】
[0026]图1为公知的晶圆结构示意图；
[0027]图2为现有技术中激光打孔形成贯穿焊垫的开口结构示意图；
[0028]图3为本发明于直孔状第一开口底部以激光停留方式暴露焊垫表面的结构示意图；
[0029]图4为本发明于凹槽状第一开口底部以激光停留方式暴露焊垫表面的结构示意图；
[0030]图5为本发明形成的单个芯片单元封装结构示意图。
[0031]结合附图，作以下说明:
[0032]I——基底2——焊垫
[0033]3一一第一开口4一一介质层
[0034]5——绝缘层6——围堰
[0035]7——激光光束8——元件区
[0036]9 金属布线层10 防护层
[0037]11——玻璃12——焊料凸点
【具体实施方式】
[0038]如图3、图4和图5所示，一种晶圆级芯片封装中形成暴露焊垫2的开口的方法，包括以下步骤:
[0039]a、提供一具有若干个芯片单元的晶圆，所述芯片单元包括基底I和位于所述基底I的正面的介质层4，所述基底I的正面设有元件区8，所述元件区8周边设有若干焊垫2，且所述焊垫2位于所述介质层4内，所述元件区8与其周边的焊垫2电性相连；
[0040]b、在所述基底I的背面形成与所述焊垫2相对的第一开口 3，且所述第一开口 3由基底I的背面延伸至对应焊垫2的上方；
[0041]C、在步骤b形成的所述第一开口 3内和所述基底I的背面上铺设绝缘层5 ;
[0042]d、利用激光辐射所述第一开口 3底部的绝缘层5，使激光光束7刻蚀去除所述焊垫2上的绝缘层5，暴露出设定面积的焊垫2表面；
[0043]e、在所述第一开口 3内的绝缘层5上和暴露出的焊垫2表面上铺设金属布线层9 ;金属布线层9用于将焊垫2的电性引到基底I的背面；
[0044]f、在步骤e形成的金属布线层9上铺设防护层10 ;防护层10用于使金属布线层9与空气隔离，防止金属被氧化，并确保金属布线层9导电性能良好；
[0045]g、在步骤f形成的防护层10上对应金属布线层9预设焊盘的位置开设第二开口 ；
[0046]h、在步骤g形成的第二开口处形成焊料凸点12 ;焊料凸点12用来与外电路电性连接；
[0047]1、切割晶圆，形成单个芯片单元的封装结构。
[0048]其中，可选的，介质层4的材料为二氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或前述的组合物。可选的，元件区8为晶圆上能实现功能的核心元件区域，核心元件如光、热、力等感应元件、微机电系统、集成电路电子元件等，但不以此为限。焊垫2为与外界电信号连接的导电垫，作为元件区8电信号的输入/输出口。可选的，第一开口 3的结构为孔、槽或其组合，其中孔包含直孔和侧壁有一定倾斜角度的孔，即上下孔径不相等的孔；槽包含直槽和侧壁有一定倾斜角度的槽，即上下截面尺寸不相等的斜槽；孔、槽的组合包括孔与孔、槽与槽，及孔与槽的组合。
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