[发明专利]一种扇出型圆片级芯片封装方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种圆片级芯片封装方法，属于半导体芯片封装技术领域。

背景技术

在当前的半导体行业中，电子封装已经成为行业发展的一个重要方面。几十年的封装技术的发展，使高密度、小尺寸的封装要求成为封装的主流方向。

随着电子产品向更薄、更轻、更高引脚密度、更低成本方面发展，采用单颗芯片封装技术已经逐渐无法满足产业需求，一种新的封装技术——圆片级封装技术的出现为封装行业向低成本封装发展提供了契机。同时，制约着封装技术向高密度方向发展的另外一个重要原因是基板技术本身在细小电极节距方面的加工能力，必须通过载体，如塑料基板阵列封装（PBGA）中的有机基板载体和陶瓷载带球栅阵列（CBGA）中的陶瓷载体，对阵列节距的放大完成封装过程。

圆片级扇出（Fanout）结构，其通过重构圆片和圆片级再布线的方式，实现芯片扇出结构的塑封，最终切割成单颗封装体。但其仍存在如下不足：

1）、芯片外面包覆塑封料，塑封料为环氧类树脂材料，其强度偏低，使扇出（Fanout）结构的支撑强度不够，在薄型封装中难以应用；

2）、扇出（Fanout）结构在封装工艺中由于重构晶圆热膨胀系数较硅片大很多，工艺过程翘曲较大，设备可加工能力较低，良率损失较大；

3）、现有工艺为满足低的热膨胀系数，包封树脂较为昂贵，不利于产品的低成本化。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种封装成本低、扇出（Fanout）结构的支撑强度高、封装良率高、适用于薄型结构的扇出型圆片级芯片封装结构。

本发明的目的是这样实现的：一种扇出型圆片级芯片封装方法，它包括以下工艺过程：

步骤一、准备载体圆片；

步骤二、在载体圆片的上表面覆盖介电层，在所述介电层上形成设计的光刻图形开口；

步骤三、通过电镀、化学镀或溅射的方式在所述介电层的图形开口及其上表面实现金属电极Ⅰ、单层或多层再布线金属走线和金属电极Ⅱ；

步骤四、取带有芯片电极的IC圆片，在芯片电极上通过溅射、光刻、电镀等工艺实现金属柱和金属柱顶端的金属微凸点，并完成金属微结构阵列排布；

步骤五、将上述IC圆片减薄并切割成单颗的芯片；

步骤六、将上述芯片倒装在步骤三的金属电极Ⅰ上，通过回流形成可靠连接；

步骤七、对完成倒装的芯片用填充料对金属微结构和金属微结构之间以及金属微结构的外围进行填充，填充满芯片和高密度布线层之间的空间，形成带有芯片的封装体；

步骤八、取硅圆片，在硅本体上用光学掩膜、刻蚀等方法完成下凹的硅腔，形成带有硅腔的硅腔体；

步骤九、在上述硅本体的上表面覆盖键合层，在硅腔中点上液体包封胶，形成包封料层；

步骤十、将步骤七的带有芯片的封装体上下翻转180度与上述带有硅腔的硅腔体键合，挤压包封料和键合层，加热，使包封料和键合层固化成形；

步骤十一、通过减薄刻蚀的方法去除载体圆片；

步骤十二、在上述金属电极Ⅱ上植球回流，形成焊球凸点阵列；

步骤十三、对上述重构的圆片进行减薄、切割，形成单颗的圆片级扇出芯片薄型封装结构。

所述硅腔的纵切面为梯形、长方形或正方形。

所述介电层为具有光刻特征的树脂。

所述金属电极Ⅰ、再布线金属走线、金属电极Ⅱ均为单层或多层金属。

所述单层或多层金属为金属铜、钛/铜、钛钨/铜、铝/镍/金或铝/镍/钯/金。

所述金属微凸点为锡/锡合金。

所述金属柱的材料为铜或镍。

所述包封料为液体包封胶。

所述键合层材料为芯片键合胶。

本发明的有益效果是：

本发明的特点是在芯片的外层不仅包覆有包封树脂，而且还有一带有硅腔的硅本体，芯片扣置在带有包封树脂的硅腔内，质地坚硬的硅本体给扇出（Fanout）结构一牢固的支撑，有利于圆片级封装中的薄型封装的推进。

硅本体取代原有结构的大部分包封树脂，只留一小部分填充在芯片与硅本体之间，克服了扇出（Fanout）结构在封装工艺中由于重构晶圆产生的不良翘曲，提高了产品的良率。

同时，低热膨胀系数的硅取代较为昂贵的包封树脂的大部分，有利于降低产品生产成本，适合现代产业的发展需求。

附图说明

图1为本发明一种扇出型圆片级芯片封装结构的示意图。

图2～图20为本发明一种扇出型圆片级芯片封装方法示意图。

图中：