[发明专利]利用热压焊球在晶圆级塑封工艺中实现超薄芯片的方法

说明书

技术领域

本发明一般涉及一种超薄芯片的制备方法，更确切的说，本发明旨在提供一种利用热压焊球技术以在晶圆级塑封工艺中实现超薄芯片的方法。

背景技术

晶圆级封装(Wafer Level Packaging，WLP)是IC封装方式的一种，是整片晶圆生产完成后，直接在晶圆上进行封装测试，之后才切割制成单颗IC，而封装之后的芯片尺寸几乎等同于原晶粒的大小，因此也称为芯片尺寸晶圆级封装。WLP具有较小封装尺寸与较佳的电性能等优势，所以较为容易实施组装制程和降低整体生产成本。此外，WLP集成了晶圆制造、芯片封装和测试，这简化了晶圆代工到产品出货的制造过程。

专利号为US6107164的美国专利公开了一种晶圆级封装的半导体器件及半导体器件的制造方法，其制作流程参见本申请附图1A-1D，这种方法是制作晶圆级封装体的一个典型例子。晶圆10所包含的晶片原本设置有焊垫2，其中，凸点电极4通过铜互连线3与焊垫2连接，如图1A所示。带有凸点电极4的晶圆10的表面首先要覆盖一层树脂23，如图1B所示，必须说明的是，在该发明中初始状态的树脂23是完全将凸点电极4包封起来的；再参见图1C所示，之后对树脂23进行研磨抛光直至将凸点电极4从树脂23中暴露出来。此过程中，凸点电极4的顶端同时被研磨掉一部分，所以树脂23的厚度和凸点电极4的高度均有较大幅度的消减。如1D所示，然后再对晶圆10进行背部研磨以及在暴露的凸点电极4上植球。

其缺陷是，树脂23和凸点电极4进行研磨的工艺过程中，凸点电极4的研磨容易造成各种工艺缺陷，磨轮24对金属材质(例如锡)的凸点电极4进行研磨时，凸点电极4的碎屑很容易粘连到磨轮24上，容易造成磨轮24粘附污染物并导致研磨无法继续。一个严重的后果是，针对所有的凸点电极4所露出树脂23的表面面积而言，单个凸点电极4的表面面积与其他凸点电极4的表面面积的一致性的控制变得非常困难。此外，还带来诸多其他难以克服的问题，例如浪费昂贵的塑封材料和工艺时间，额外增加了加工成本等。

发明内容

正是鉴于上述问题，本发明提出了一种利用热压焊球在晶圆级塑封工艺中实现超薄芯片的方法，主要包括以下步骤：

于一晶圆所包含的芯片上进行植球，将多个焊球相对应的植于设置在芯片正面的多个金属衬垫上；

对晶圆进行加热，将所述焊球软化；

利用一水平无倾斜的热压板同时于所有焊球的顶端进行施压，用于在任意一个焊球的顶端形成一个平面化的顶面，以保障所有焊球的顶面均位于同一水平面；

进行晶圆级的塑封工艺，形成覆盖在所述晶圆的正面并围绕在所述焊球的侧壁周围的一层塑封层，并且，任意一个焊球的的顶面均暴露于所述塑封层之外；

于所述晶圆的背面进行研磨，以减薄晶圆的厚度；

对所述晶圆和塑封层进行切割，其中，晶圆被切割后形成多颗从晶圆上分离的芯片，塑封层被切割后形成覆盖在所述芯片正面的塑封体，并且任意一个植于芯片正面的金属衬垫上的焊球的顶面均暴露于该塑封体之外。

上述的方法，在对晶圆进行加热过程中，所加热的温度低于焊球的熔点。

上述的方法，在对晶圆进行加热过程中，所加热的温度低于焊球的熔点10℃至50℃。

上述的方法，在对晶圆进行加热过程中，所加热的温度为150℃至250℃。

上述的方法，在对所述焊球顶端进行施压之前，还包括对所述热压板进行加热的步骤。

上述的方法，所述热压板为不锈钢板或铜板或陶瓷板或大理石板或金属镀特氟龙板。

上述的方法，所述热压板在对焊球顶端进行施压的过程中，热压板由上至下的移动速度为0.01mm/min至2mm/min。

上述的方法，所述热压板在对焊球顶端进行施压的过程中，热压板由上至下的移动速度为0.2mm/min。

上述的方法，完成晶圆级的塑封工艺之后，任意一个焊球的顶面均与塑封层的顶面位于同一平面。

上述的方法，完成晶圆级的塑封工艺之后，还包括在塑封层的顶面和焊球的顶面进行研磨的步骤，以进一步使焊球的顶面保持与塑封层的顶面位于同一平面。

上述的方法，完成对晶圆的背面进行研磨之后，还包括在减薄后的晶圆的背面进行离子注入的步骤；以及

在减薄后的晶圆的背面沉积覆盖一层金属层的步骤，并且在对晶圆和塑封层进行切割的过程中，所述金属层同时被切割成位于芯片背面的底部金属层。