[发明专利]一种圆片级芯片扇出封装方法及其封装结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种圆片级芯片扇出封装方法及其封装结构，属于半导体封装技术领域。 

背景技术

圆片级芯片尺寸封装是在整个晶圆上进行再布线和焊锡球凸点制备，最后再切割为单颗芯片的一种制作方式。该种封装的最终封装尺寸与芯片尺寸相当，可以实现封装的小型化和轻量化，在便携式设备中有着广泛的应用。随着半导体硅工艺的发展，芯片的关键尺寸越来越小，为了降低成本，在进行芯片制作时倾向于选择较先进的集成度更高的芯片制作工艺，这就使得芯片的尺寸越来越小，芯片表面的I/O密度也越来越高。但是，与此同时印刷电路板的制造工艺和表面贴装技术并没有很大的提升。对于这种I/O密度比较高的芯片，如若进行圆片级封装，为了确保待封装芯片与印刷线路板能够形成互连必须将高密度的I/O扇出为低密度的封装引脚，亦即进行圆片级芯片扇出封装。 

目前，在圆片级芯片扇出封装中最主要的是由英飞凌公司开发的eWLP封装，此封装技术主要包含下述工艺过程：首先将芯片2正面通过胶带粘接在衬底晶圆上，进行晶圆级塑封，将衬底晶圆剥离，然后在芯片2正面进行再布线，形成再布线层3，并植焊锡球5，最后将封装体切成单颗。这种封装技术由于采用胶带进行粘接，在塑封的高温过程中其粘合力较难保证，这就导致芯片2在塑封过程中在塑封料模流的冲击下会产生位移，从而影响后续再布线工艺，因而封装工艺难管控且良率不高。另外，芯片2直接嵌入到塑封体1中，由于芯片2与塑封体1热膨胀系数不同，在封装过程中，温度的变化势必会产生应力，使圆片易出现较大的翘曲度，从而影响封装产品的可靠性以及到后续封装工艺，而在使用过程中，由于应力的存在，也易出现芯片2在塑封体1中脱落的失效，影响封装产品在使用过程中的可靠性。 

发明内容

承上所述，本发明的目的在于克服上述圆片级芯片扇出封装方法的不足，提供一种圆片级芯片扇出封装方法及其封装结构，以避免待封装芯片在塑封工艺中的偏移问题，并降低封装工艺过程中圆片的翘曲问题，从而降低工艺难度，提升封装产品在使用过程中的可靠性。 

本发明的目的是这样实现的： 

本发明一种圆片级芯片扇出封装方法，该方法包括：

取一硅晶圆，在所述硅晶圆上刻蚀若干个阵列排布的浅硅腔体；

在所述硅晶圆的上表面及浅硅腔体的表面设置介电层，再在所述介电层的表面选择性地设置再布线层Ⅰ；

在所述硅晶圆的上表面的再布线层Ⅰ上制备若干个金属凸块，所述金属凸块与再布线层Ⅰ固连；

将制备有芯片表面金属凸点的若干个待封装芯片倒装至所述浅硅腔体的底部，并与所述再布线层Ⅰ形成电气连接；

对制备有金属凸块和完成待封装芯片倒装的硅晶圆进行塑封，形成塑封体；

将所述塑封体的顶部进行研磨抛光，形成研磨面并露出金属凸块的上表面；

在塑封体的研磨面选择性地制备再布线层Ⅱ，所述再布线层Ⅱ与上述金属凸块的上表面固连；

在再布线层Ⅱ的表面设置钝化层，并形成若干个钝化层开口，所述钝化层开口内设置焊锡球；

 将硅晶圆的下表面进行研磨减薄；

 将上述完成封装的硅晶圆切割成单颗封装体。

本发明所述浅硅腔体的刻蚀深度为100微米到200微米。 

本发明对制备有金属凸块和完成待封装芯片倒装的硅晶圆进行塑封前还包括步骤：用底填料对待封装芯片与浅硅腔体之间的空间进行填充。 

本发明将所述塑封体的顶部进行研磨抛光，形成研磨面并露出金属凸块的上表面还包括步骤：通过激光烧蚀或刻蚀方法在金属凸块的上方开设塑封开口，露出金属凸块的上表面。 

本发明所述金属凸块和芯片表面金属凸点的材质为铜。 

本发明所述金属凸块呈阵列排布。 

本发明所述金属凸块的上表面高于待封装芯片的背面，其边界尺寸大于80微米。 

本发明所述金属凸块的高度为50到100微米。 

本发明所述芯片表面金属凸点的高度为15微米到35微米，其边界尺寸大于60微米。 

本发明所述芯片表面金属凸点呈阵列排布。 

本发明形成的封装结构背面有硅基体做支撑，并且刻蚀了浅硅腔体用于承载待封装芯片，浅硅腔体与金属凸块、芯片表面金属凸点的有机结合，有效地压缩了待封装芯片的占用空间，使塑封形成的塑封体比较薄，有利于减小待封装芯片与塑封体热膨胀系数不同的影响。 

本发明有益效果是：