[发明专利]用于带有厚背面金属化的模压芯片级封装的晶圆工艺

说明书

技术领域

本发明是关于半导体器件的封装方法。确切地说，本发明旨在提供一种模压芯片级封装（MCSP）的改良晶圆工艺，以获得带有厚背面金属的薄芯片封装，以及在器件的正面和/或背面上的成型化合物。

背景技术

在晶圆级芯片规模封装（WLCSP）的技术中，在晶圆上全部完成半导体芯片，从晶圆上分离单独的芯片封装后，半导体芯片直接封装在晶圆级上。因此，芯片封装的尺寸与原始的半导体芯片的尺寸相同。通常来说，WLCSP技术广泛应用于半导体器件。在本领域中众所周知，垂直功率器件，例如共漏MOSFET等具有较大的Rdson。因此，需要减薄晶圆，以减小衬底电阻，从而达到减小Rdson的目的。然而，由于晶圆较薄，缺少机械保护，因此薄的晶圆很难处理。另外，为了减小垂直功率器件中的Rdson，需要很厚的背面金属减小扩散电阻。传统工艺通常使用很厚的引线框，将半导体芯片贴装在厚引线框上。然而，这种方法无法实现100%的芯片规模封装。

另外，在传统的芯片规模封装技术中，沿晶圆正面的划线直接切割晶圆，从晶圆上分离单独的芯片封装。然而，在减薄晶圆之前，封装的晶圆正面通常带有成型化合物，以提高对晶圆的机械支持，防止减薄晶圆开裂。因此，划线被成型化合物覆盖。很难沿晶圆正面的划线切割晶圆。

因此，基于上述相关现有技术的说明，必须制备在被WLCSP的器件正面和/或背面上带有厚背面金属以及的成型化合物的超薄芯片。

发明内容

本发明的目的在于提出一种用于制备带有厚背面金属化的模压芯片级封装的晶圆工艺，以改善现有技术中的一个或多个问题。

本发明中，每个半导体芯片都包括多个金属焊接垫，分别形成在所述的每个半导体芯片的正面上；所述的晶圆工艺包括以下步骤：在多个金属焊接垫上都制备一个相应的金属凸块；在半导体晶圆的正面制备一个第一封装层，以覆盖金属凸块，其中第一封装层的半径小于半导体晶圆的半径，从而在半导体晶圆的边缘形成一个未覆盖环，其中多个划线中每个划线的两端都位于两个邻近的半导体芯片之间，并且延伸到未覆盖环的正面；减薄第一封装层，使金属凸块从第一封装层裸露出来；通过沿着连接在未覆盖环的正面裸露出来的所述每个划线两端的直线，切割第一封装层，沿所述的每个划线，在减薄第一封装层的正面，制备一个相应的切割槽；在半导体晶圆的背面研磨，以便在半导体晶圆的背面形成一个凹陷空间，在半导体晶圆的边缘处形成一个支撑环；在凹陷空间中半导体晶圆的底面，沉积一个金属种子层；切除半导体晶圆的边缘部分；翻转并安装半导体晶圆在衬底上，减薄的第一封装层直接连接到衬底的顶面；沉积一个金属层，覆盖金属种子层；从半导体晶圆上除去衬底；并且通过沿切割槽，切割第一封装层、半导体晶圆、金属种子层以及金属层，将单独的半导体芯片从半导体晶圆切割分离，其中将第一封装层切割成多个顶部封装层，其中多个顶部封装层中各自的顶部封装层都覆盖着所述的每个半导体芯片的正面，其中各自的金属凸块都从所述的每个半导体芯片各自的顶部封装层裸露出来，其中金属层切割成多个底部金属层，其中多个底部金属层各自的底部金属层都覆盖着所述的每个半导体芯片的背面。

优选的，切割槽延伸到半导体晶圆的正面。

优选的，切除半导体晶圆的边缘部分包括切除支撑环。

优选的，凹陷空间的半径小于第一封装层的半径，以至于一部分第一封装层与一部分支撑环重叠，其中切除半导体晶圆的边缘部分包括切除支撑环和第一封装层的重叠部分。

优选的，在沉积金属种子层之前，还包括在凹陷空间中的半导体晶圆底面上沉积另一个用于欧姆接触的金属层，从而使为金属种子层形成的势垒不会扩散到半导体晶圆中。

优选的，凹陷空间由研磨轮制成，研磨轮的半径小于半导体晶圆的半径。

优选的，在沉积金属层覆盖金属种子层之后，还包括在金属层上制备一个第二封装层，其中从半导体晶圆上分离单独的半导体芯片包括沿切割槽切割第一封装层、半导体晶圆、种子层、金属层和第二封装层，其中将第二封装层切割成多个底部封装层，其中多个底部封装层各自的底部封装层覆盖着所述的每个半导体芯片各自的底部金属层。

优选的，通过蒸发或溅射沉积种子层。

优选的，种子层的材料从含有TiNiAg、TiNi和TiNiAl的组别中选取。

优选的，通过电镀和/或化学镀层沉积金属层。

优选的，金属层的材料从含有Ag、Cu和Ni的组别中选取。

优选的，研磨半导体晶圆的背面之后，减薄的第一封装层比半导体晶圆更厚。