一种晶圆级封装结构及其制造方法_2

文档序号:9789172阅读:来源:国知局
方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例,也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。所属领域内的普通技术人员所熟知的是,本发明中的相连、连接或相接等表示直接或间接电性连接。
[0029]请参考图1所示,其为本发明中的晶圆级封装结构的制造方法500在一个实施例中的流程示意图。以下结合图2a-2j显示了图1所示的制造方法500的各个步骤实施之后的晶圆级封装结构的结构示意图。所述制造方法500包括如下步骤。
[0030]步骤510、如图2a所示,提供第一半导体圆片640和第二半导体圆片650。每个半导体圆片包括第一表面641、651、与该第一表面641、651相对的第二表面643、653、集成于该半导体圆片上的多个半导体模块,各个半导体模块在半导体圆片的第一表面641、651具有数个连接焊盘642、652。为了便于描述,第一半导体圆片640第一表面上的连接焊盘称为第一连接焊盘642,第二半导体圆片650第一表面上的连接焊盘称为第二连接焊盘652。此外,图2a-图2j中仅仅示意出了晶圆级封装结构的部分区域,也只是示例性的给出了两个第一连接焊盘642和两个第二连接焊盘652,实际上,第二连接焊盘652和第一连接焊盘642可以有很多个。
[0031]步骤520、如图213所不,通过adhesive layer(胶层)660将第一半导体圆片640的第一表面和第二半导体圆片650的第一表面键合,以形成包括第一半导体圆片640和第二半导体圆片650的堆叠圆片。键合后,堆叠圆片的第一表面之间形成至少一个密封腔(cavity)。
[0032]步骤530、自所述第二半导体圆片650的第二表面的与第一连接焊盘642和/或第二连接焊盘652对应的位置开设多个沟槽,所述沟槽自所述第二半导体圆片650的第二表面延伸至所述第二半导体圆片内。
[0033]在一个实施例中,所述开设多个沟槽的步骤530包括:
[0034]步骤A、在所述第二半导体圆片650的第二表面上对应第一连接焊盘和/或第二连接焊盘的位置开设第一沟槽部611,并在第一沟槽部611的底部保留一定厚度的第二半导体圆片650的本体材料,如图2c所示,该步骤可以通过切割或刻蚀等工艺实现;
[0035]步骤B、在第一沟槽部611的底部继续蚀刻以去除第一沟槽部611的底部剩余的第二半导体圆片650的本体材料,从而得到第二沟槽部612,第一沟槽部611和第二沟槽部612共同形成所述沟槽,如图2d,该步骤可以通过刻蚀等工艺实现。
[0036]在图2c_2d所示的实施例中,开设所述沟槽的位置都对应着对齐的第一连接焊盘642和第二连接焊盘652,此时此处开设的沟槽610底部暴露出对应的第二连接焊盘652。
[0037]步骤540、如图2e所示,在形成有所述沟槽610的第二半导体圆片650的第二表面和/或所述沟槽上覆盖第一钝化层670。
[0038]步骤550、如图2f所示的,开设自所述沟槽610的底部贯穿至所述第一半导体圆片640的第一表面的连接孔620 ο在图2f所示的实施例中,连接孔620自该沟槽610的底部依次贯穿下方的第二连接焊盘652、胶层660以暴露出对齐的第一连接焊盘642。所述连接孔可以通过激光打孔(Laser drill)工艺或蚀刻工艺形成。
[0039]步骤560、如图2g所示,在第二半导体圆片650的第二表面上方形成重分布层630,该重分布层630包括多个重分布区,每个重分布区包括一个焊垫部634和/或一个连接部632。每个重分布区对应一个沟槽610,所述连接部632可以填充于所述连接孔620中,并电性连接第一连接焊盘642和/或第二连接焊盘652。所述重分布层630采用导电性材料。
[0040]步骤570、如图2h所示,在所述重分布层630上方形成第二钝化层680,所述第二钝化层680覆盖所述连接部632且具有暴露焊垫部643的开口。
[0041 ]步骤580、如图2i和2 j所示,在所述第二半导体650第二表面暴露出的焊垫部634上布置焊球690,以形成引脚输出端口。在其他实施例中,也可以在暴露的焊垫部634不植球,以形成无引脚输出端口。图2j的610所指的区域为形成所述沟槽的区域。
[0042]随后对由图1所示的制造方法制得的晶圆级封装结构进划片切割,以得到单个芯片。请参考图2j所述,其为切割后所得芯片的俯视图。
[0043]需要特别说明的是,在形成堆叠圆片后,第一连接焊盘642和第二连接焊盘652的排布情况分为三种,第一种排布情况是:第一连接焊盘642和第二连接焊盘652对齐,第二种排布情况是:有第一连接焊盘且无第二连接焊盘与之对齐,第三种排布情况是:有第二连接焊盘且无第一连接焊盘与之对齐。上文以及图2b至图2i中,都是以第一种排布情况(第一连接焊盘642和第二连接焊盘652对齐)为例,进行介绍。这里再次介绍一下其他排布情况下的制造方法。
[0044]如图3a所示的,在第一连接焊盘642和第二连接焊盘652的第二种排布情况下,SP有第一连接焊盘642且无第二连接焊盘652与之对齐,此时步骤530中开设的沟槽610会贯穿所述第二半导体圆片直到所述胶层660,步骤550中开设的连接孔620会自该沟槽610的底部依次贯穿胶层660以暴露出对应的第一连接焊盘642。其余步骤可以第一种排布情况相同。
[0045]如图3b所示的,在第一连接焊盘642和第二连接焊盘652的第三种排布情况下,有第二连接焊盘652且无第一连接焊盘642与之对齐,此时在步骤530开设的沟槽610的底部暴露出对应的第二连接焊盘652,在步骤550中开设的连接孔620会自该沟槽610的底部依次贯穿下方的第二连接焊盘652、胶层660。其余步骤可以第一种排布情况相同。在图3a、3b中,都未示出所述第二钝化层680。
[0046]在图2g、图3a和图3b所示的实施例中,所述重分布层630的每个重分布区均包括有与第一连接焊盘642和/或第二连接焊盘652连接的连接部632和焊接部634。然而,在有些实施例中,如图4所示的,对应于每个沟槽610的部分重分布区可以不包括焊接部634,而只是包括连接部632,此时第一连接焊盘642和/或第二连接焊盘652都不需要与外部电性连接。
[0047]在上文中,图2c_2d示意出了步骤530在一个实施例的实现方式。在另一个实施例中,也可以如图5a所示的,所述开设多个沟槽的步骤530可以为在所述第二半导体圆片650的第二表面上对应第一连接焊盘和/或第二连接焊盘的位置直接刻蚀到第二连接焊盘652或胶层660,以得到所述沟槽610,该步骤可以通过刻蚀等工艺实现。
[0048]图5b为在图5a所示的沟槽开设方式的基础上经过步骤540形成第一钝化层670后的晶圆级封装结构的状态示意图;图5c为在图5a所示的沟槽开设方式的基础上经过步骤550形成连接孔620后的晶圆级封装结构的状态示意图;图5d为在图5a所示的沟槽开设方式的基础上经过步骤560形成重分布层630后的晶圆级封装结构的状态示意图;图5d为在图5a所示的沟槽开设方式的基础上经过步骤570形成第二钝化层680后的晶圆级封装结构的状态示意图。
[0049]根据本发明的另一个方面,本发明提供一种晶圆级封装结构。
[0050]请参考图2i所示的,所述晶圆级封装结构包括堆叠圆片、沟槽610、连接孔620和重分布层630。
[0051]所述堆叠圆片包括第一半导体圆片640和第二半导体圆片650,每个半导体圆片包括第一表面、与该第一表面相对的第二表面、集成于该半导体圆片上的多个半导体模块(未图示,即半导体晶片),各个半导体模块在半导体圆片的第一表面具有数个连接焊盘,第一半导体圆片640的第一表面和第二半导体圆片650的第一表面通过胶层(adhesive layer)660键合,以形成第一半导体圆片和第二半导体圆片间的堆叠。
[0052]所述沟槽610与第一连接焊盘642和/或第二连接焊盘652对应,并自所述第二半导体圆片650的第二表面延伸至所述第二半导体圆片650内。所述连接孔620自所述沟槽610的底部贯穿至所述第一半导体圆片140的第一表面。所述重分布层130形成于所述第二半导体圆片650的第二表面和所述沟槽610上方且填充所述连接孔620,该重分布层630包括多个重分布区,每个重分布区包括多个焊垫部和/或多个连接部。
[0053]如图2i所示的,其示意出了部分第一连接焊盘642与部分第二连接焊盘652对齐的示例。与对齐的第一连接焊盘642和第二连接焊盘652对应的沟槽610的底部暴露出对应的第二连接焊盘652 ;与对齐的第一连接焊盘642和第二连接焊盘652对应的连接孔620自该沟槽610的底部依次贯穿下方的第二连接焊盘652、胶层660以暴露出对齐的第一连接焊盘642;该重分布区的连接部632将所述焊垫部634以及对齐的第一连接焊盘642和第二连接焊盘652电连接。
[0054]图2i所示的
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