扇出型封装的结构和制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种扇出型封装(FOWLP)的结构和制作方法，属于集成电路芯片封装技术领域。
【背景技术】
[0002]随着电子产品多功能化和小型化的潮流，高密度微电子组装技术在新一代电子产品上逐渐成为主流。为了配合新一代电子产品的发展，尤其是智能手机、掌上电脑、超级本等产品的发展，芯片的尺寸向密度更高、速度更快、尺寸更小、成本更低等方向发展。扇出型晶圆级封装技术(Fanout Wafer Level Package, F0WLP)的出现，满足了芯片产品尺寸更薄、节省材料(封装基板)等特点，但是如何降低扇出型圆片级封装产品的成本成为需要研究的方向。
[0003](I)日本J-Devices公司在美国专利US 20110309503 Al中，给出了一种扇出型晶圆级封装的制作方法，如图1所示。该专利主要是一个半导体装置1000，里面包括半导体芯片1004，半导体芯片1004底部是一个基板1002，芯片1004通过粘结胶1018与基板1002结合在一起，芯片1004被第一绝缘层1012包裹。导线1008通过连接部1008A与芯片1004导通。在导线1008上面形成第二绝缘层1014，焊球或凸点1010通过第二绝缘层的1014开口与导线1008连接。主要工艺如下:
第一步:芯片1004通过粘结胶1018贴在基板1002上；
第三步:涂覆第一绝缘树脂层1012，并在树脂上开出窗口，露出芯片上的焊盘；
第四步:通过图形电镀与光刻的方法，制作重布线层(Redistribut1n Layer，RDL)，将芯片上的焊盘引出；
第五步:制作第二绝缘层1014，并做开口露出重布线层的导线1008 ;
第六步:在第二绝缘层上面制作焊球或凸点1010。
[0004]该技术的不足之处在于，工艺的第三步中涂覆第一绝缘树脂层，由于通常芯片厚度在50微米以上，所以涂覆绝缘树脂的厚度不易控制，不利于精细线路的制作。而且个别树脂(如ΡΒ0)价格较高，不利于成本控制。
[0005](2)台湾育霈科技股份有限公司在专利TW200805595A中，给出了一种扇出型晶圆级封装的结构，如图2所示。该封装体结构包括芯片110，芯片110底部有一个基底100，将芯片110贴在基底100上面。芯片周围覆盖第一介电层120，在第一介电层120上面覆盖第二介电层122，第二介电层122表面形成电路130，将芯片导电层126引出。第二介电层122表面形成第三介电层132，第三介电层132表面形成开口露出电路130，焊球136在开口处与电路130相连，也可以在第一介电层120内部埋入器件142，形成互联。
[0006]该技术的不足之处是需要一个基底作为载体，增加了工艺的复杂性，同时不利于芯片整体厚度的降低。
[0007](3)中国专利CN103681371A (陈海杰，等)介绍了一种FOWLP技术，其封装结构如图3所示。该技术采用Die First，但芯片200的主动面朝上。为保证芯片间介电质的填充、沉积及后步工艺，在FOWLP封装实施前，须在芯片主动面的焊盘210上制作Cu-Pillar (铜柱)300。并在介电质填充层410塑封完成后，采用Grinding (磨抛)对塑封层进行减薄直至各焊盘上的铜柱300均露出。最后再在介电质层上制作重布线结构520和凸块600。这种技术虽避免了第二片载板的使用，但铜柱的制作和对塑封层的磨抛减薄，铜柱露头的控制，使得该技术非常昂贵。
【发明内容】
[0008]本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种FOWLP封装方法，重点考虑低成本和制作超薄封装。
[0009]按照本发明提供的技术方案，所述扇出型封装的结构包括一个或多个带有电极的芯片，芯片主动面朝上，芯片周边填充第一绝缘树脂层，第一绝缘树脂层顶部比芯片上表面高；所述芯片和第一绝缘树脂层顶部覆盖有第二绝缘树脂层，第二绝缘树脂层表面有重布线层通过第二绝缘树脂层的开口与芯片的电极相连；所述第二绝缘树脂层和重布线层上覆盖有第三绝缘树脂层，第三绝缘树脂层有开口，露出重布线层的焊盘，重布线层的焊盘上连接有导电柱，所述导电柱通过重布线层与芯片主动面的电极形成电连接；所述芯片和第一绝缘树脂层的底部有保护层。
[0010]其中，所述第一绝缘树脂层顶部比芯片上表面高出0.5um以上。所述重布线层可以为单层或多层。
[0011]上述扇出型封装的制作方法包括以下步骤:
1.晶圆厂生产的晶圆上有阵列排布的芯片，对应芯片有电极的一面为晶圆的正面，将所述晶圆正面覆盖防护层，背面覆盖贴片膜，然后切割成单个芯片；
2.将切割好的芯片正贴到承载片上(之前可以先在承载片上制作对准标记，也可以寻边对位);
3.在承载片和芯片上覆盖第一绝缘树脂层，第一绝缘树脂层的高度高于芯片正面的防护层；
4.将第一绝缘树脂层的厚度减薄，减薄到防护层材料，而不破坏芯片和电极；
5.去掉芯片上的防护层，露出芯片的正面和电极；
6.在上一步所得结构的正面涂覆第二绝缘树脂层，并在第二绝缘树脂层表面形成开口，露出芯片的电极；
7.在第二绝缘树脂层和芯片电极表面形成重布线层；
8.在第二绝缘树脂层和重布线层表面涂覆第三绝缘树脂层，并在第三绝缘树脂层表面开口，露出重布线层的焊盘；
9.在重布线层的焊盘表面形成导电柱；
10.去除承载片和贴片膜，然后在第一绝缘树脂层和芯片背面形成保护层。
[0012]所述防护层可通过喷涂、印刷、旋涂、层压、热压、浸泡、溅射、沉积、电镀、化学镀、蒸镀、键合或焊接方式制作。
[0013]所述贴片膜可使用滚压、旋涂、喷涂、印刷、非旋转涂覆、热压、真空压合、浸泡或压力贴合方式涂覆在芯片上。
[0014]所述将第一绝缘树脂层的厚度减薄采用机械减薄、化学减薄或两者相结合的减薄方法，减薄后芯片表面防护层的厚度多0.5微米。
[0015]具体的，所述在第二绝缘树脂层和芯片电极表面形成重布线层的方法为:在第二绝缘树脂层和芯片电极表面形成一层导电的种子层，在种子层表面涂覆光刻胶，通过曝光、显影工艺在光刻胶表面形成图形开口 ；使用电镀方法，在光刻胶的开口处形成重布线层112;再去除光刻胶和光刻胶底部的种子层，保留重布线层和重布线层底部的种子层。
[0016]所述在重布线层的焊盘表面形成导电柱的方法为:在重布线层的焊盘表面形成凸点下金属化层，在凸点下金属化层上面形成导电柱。所述导电柱可通过印刷、植球、刷球、放球、电镀、化学镀、溅射或蒸镀工艺制作。
[0017]所述去除承载片和贴片膜，可通过加热、机械、化学、激光或冷冻方式拆除。
[0018]本发明的优点是:本发明的封装结构中不带承载片，有利于降低封装厚度，可以使用超薄芯片，适于制作超薄封装，同时也扩大了技术的应用范围；而且，与现有技术(3)相比，本发明芯片中未制作铜柱，有利于成本的降低。本发明可以使用低成本绝缘树脂作为芯片间填充材料，也有利于降低产品成本。
【附图说明】
[0019]图1是现有技术I封装结构示意图。
[0020]图2是现有技术2封装结构示意图。
[0021 ] 图3是现有技术3封装结构示意图。
[0022]图4是本发明的封装结构示意图。
[0023]图5A是晶圆平面图。
[0024]图5B是晶圆正面覆盖防护层，背面覆盖贴片膜的剖面图。
[0025]图5C是晶圆分割成单个独立芯片。
[0026]图6是承载片平面图。
[0027]图7是芯片正贴到承载片上。
[0028]图8是在承载片上涂覆第一绝缘树脂层。
[0029]图9是将第一绝缘树脂层减薄到防护层材料。
[0030]图10是去除防护层露出芯片正面和电极。
[0031 ] 图11是在承载片正面涂覆第二绝缘树脂层并形成开口。
[0032]图12是在第二绝缘树脂层和电极表面形成种子层再涂覆光刻胶，在光刻胶开口处形成重布线层。
[0033]图13是去除光刻胶及光刻胶底部的种子层，再涂覆第三绝缘树脂层并形成开口，在重布线层的焊盘表面形成凸点下金属化层。
[0034]图14是在凸点下金属化层上面形成导电柱。
[0035]图15是去除承载片和贴片膜，在第一绝缘树脂层和芯片背面涂覆保护层。
【具体实施方式】
[0036]下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
[0037]如图4所示，本发明的封装产品的结构包括芯片102，芯片102正面有电极105。芯片102可以为单个芯片，也可以是多个芯片，可以是有源芯片，也可以是无源芯片。
[0038]芯片102主动面朝上，芯片102周边填充第一绝缘树脂层108，第一绝缘树脂层108顶部比芯片102上表面高；所述芯片102和第一绝缘树脂层108顶部覆盖有第二绝缘树脂层109，第二绝缘树脂层109表面有重布线层112通过第二绝缘树脂层109的开口与芯片的电极105相连，电极105通过重布线层112引出。重布线层112可以为一层，也可以是多层，重布线层112在第二绝缘树脂层109表面。所述第二绝缘树脂层109和重布线层112上覆盖有第三绝缘树脂层113，第三绝缘树脂层113有开口，露出重布线层112的焊盘114，导电柱116通过焊盘114与重布线层112相连。导电柱116通过重布线层112与芯片102主动面的电极105形成电连接。所述芯片102和第一绝缘树脂层108的底部有保护层117。
[0039]本发明的扇出型封装的制作方法的基本工艺流程如下:
1、图5A为从晶圆厂生产出来的晶圆101，晶圆101上有阵列排布的芯片102。
[0040]图5B为晶圆101的剖面图，在晶圆101正面覆盖防护层103，在晶圆101背面覆盖贝占片膜(Die Attach Film , DAF) 104。
[0041]防护层103可以通过喷涂、印刷、旋涂、层压、热压、浸泡、溅射、沉积、电镀、化学镀、蒸镀、键合、焊接等方式制作。防护层103可以是金属、有机化合物，如铜、含铬合金、丙烯酸树脂、聚酰亚胺、含氟化合物、含氮化合物、含硫化合物、三唑化合物等。