晶圆级芯片焊接方法与流程

本公开实施例属于半导体封装，具体涉及一种晶圆级芯片焊接方法。

背景技术：

1、功率模块的装片方式为共晶装片、焊料装片等。其中，共晶装片：利用芯片背面金属层（通常是较厚的合金层，如au-si、au-sn）与基板上的对偶金属（如镀金层、镀银层）在加热条件下直接接触，通过原子扩散或熔融形成共晶合金。该合金作为连接芯片和基板的主要材料来源，实现机械连接和良好的热、电通路。焊料装片：使用预成型的焊料片或印刷的焊料膏作为中间连接材料，通过回流焊工艺将芯片焊接在基板上。

2、现有的装片方式存在如下问题：1）共晶装片的问题：其背面金属化层通常是较厚的贵金属合金，材料成本高昂。2）焊料装片(焊膏工艺)的问题：焊膏中含有大量助焊剂，回流焊接过程中，溶剂挥发和助焊剂反应产生的气体易被熔融焊料包裹，易形成空洞。3）焊料装片(焊片工艺)的问题：相比于焊膏，焊片是致密的固态金属，挥发性物质总量极少，且在预热阶段不塌落，能保留气体逃逸路径；熔化后由中心向四周铺展，有助于将气泡推向边缘排出，因此能有效降低焊接空洞率。然而，相比于焊膏可通过一次印刷完成整板涂覆，焊片需要在贴片前逐个拾取和放置，生产效率较低。

3、针对上述问题，有必要提出一种设计合理且有效解决上述问题的晶圆级芯片焊接方法。

技术实现思路

1、本公开实施例旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种晶圆级芯片焊接方法。

2、本公开实施例提供一种晶圆级芯片焊接方法，所述方法包括：

3、提供载体，在所述载体上形成相对间隔设置的多个可触发释放层，并在相邻两个所述可触发释放层之间间隙处的所述载体上形成抗粘结剂层，其中，所述可触发释放层的高度大于所述抗粘结剂层的高度；

4、形成焊料片阵列，所述焊料片阵列包括相对间隔设置的多个焊料片；

5、将所述焊料片阵列中的各焊料片固定于与其对应的所述可触发释放层上，其中，相邻两个所述焊料片之间存在镂空区域；

6、提供晶圆，并在所述晶圆的背面涂覆助焊剂层；

7、将所述晶圆背面的各芯片区域固定于与其对应的所述焊料片上；

8、进行回流焊，以将各所述焊料片焊接固定于所述晶圆的背面；

9、使所述可触发释放层失效，并移除所述载体；

10、对所述晶圆进行切割，以形成多个独立的芯片。

11、可选的，在所述载体上形成相对间隔设置的多个可触发释放层，包括：

12、在所述载体的表面涂覆形成整层所述可触发释放层；

13、采用激光烧蚀去除非焊接区域的所述可触发释放层，以形成相对间隔设置的多个所述可触发释放层。

14、可选的，在相邻两个所述可触发释放层之间间隙处的所述载体上形成抗粘结剂层，包括：

15、在相邻两个所述可触发释放层之间间隙处的所述载体上设置热固性有机硅涂层，以形成所述抗粘结剂层；其中，所述抗粘结剂层用于消除大面积粘附力，使剥离集中于焊料片连接处。

16、可选的，形成焊料片阵列，包括：

17、对焊料合金箔进行冲压或刻蚀，形成独立的所述焊料片阵列，所述焊料片阵列包括多个所述焊料片以及连接相邻两个所述焊料片的连接片；其中，所述焊料片的尺寸略小于芯片的尺寸；

18、将所述焊料片阵列中的各焊料片固定于与其对应的所述可触发释放层上之后，所述方法还包括：去除所述连接片。

19、可选的，将所述焊料片阵列中的各焊料片固定于与其对应的所述可触发释放层上，包括：

20、将所述焊料片阵列中的各焊料片对准所述载体上的与其对应的所述可触发释放层；

21、采用热压键合方式将所述焊料片固定于与其对应的所述可触发释放层。

22、可选的，将所述晶圆背面的各芯片区域固定于与其对应的所述焊料片上，包括：

23、将所述晶圆背面的各芯片区域对准与其对应的各所述焊料片；

24、采用热压键合方式将所述晶圆背面各芯片区域固定于与其对应的所述焊料片。

25、可选的，进行回流焊，以将各所述焊料片焊接固定于所述晶圆的背面，包括：

26、使得所述载体位于所述晶圆的上部，进行回流焊，所述焊料片融化形成均匀、致密的连接层；其中，在回流焊过程中，所述可触发释放层稳定不触发，所述抗粘结剂层保持固态；

27、熔融状态的所述焊料片冷却至室温，在所述载体的压制下凝固，形成与芯片区域相匹配的形状。

28、可选的，使所述可触发释放层失效，包括：

29、透过所述载体照射uv，使得所述可触发释放层分解或者失去粘性；

30、采用溶液浸泡选择性溶解所述可触发释放层。

31、可选的，提供晶圆，包括：在所述晶圆的正面粘贴切割膜，在所述晶圆的背面形成背金层，所述助焊剂层位于所述背金层之上；

32、对所述晶圆进行切割，包括：

33、沿切割道对所述晶圆的背面进行切割，以切断所述背金层和所述晶圆，不切割所述切割膜；

34、对所述切割膜进行固化以降低其粘性；

35、对所述切割膜进行扩展断裂，以形成多个所述芯片。

36、可选的，形成多个独立的芯片之后，所述方法还包括：将所述芯片进行装片。

37、本公开实施例的晶圆级芯片焊接方法，通过形成包括多个焊料片的焊料片矩阵，然后将焊料片阵列中的各焊料片固定于与其对应的可触发释放层上，再将晶圆背面的各芯片区域固定于与其对应的焊料片上，进行回流焊将各焊料片焊接固定于晶圆的背面，实现晶圆级的焊料片的批量转移，提升焊接效率；保留了焊料片低空洞率的优点；晶圆级工艺确保了焊料量精确一致，提升焊接质量。

38、本公开实施例的晶圆级芯片焊接方法，通过在载体上形成高度不同的可触发释放层和抗粘结剂层，调控不同区域的粘附力，可触发释放层确保了焊料片在转移前定位精确不偏移，在转移时又能按需失效，实现焊料片从载体到晶圆的完美转移，抗粘结剂层在热压过程中提供润滑，防止载体与晶圆粘连，抗粘结剂层消除大面积粘附力，使剥离集中于焊料片连接处，实现类似拉链的定向分离，确保焊料片完整转移，同时避免载体接触损伤晶圆表面；由于可触发释放层的高度大于抗粘结剂层的高度，将焊料片阵列中的各焊料片固定于与其对应的可触发释放层上时相邻两个焊料片之间存在镂空区域，镂空区域直接与外部大气连通，彻底消除了因大面积紧密贴合而产生的真空吸附效应，进一步提高焊接质量。

1.一种晶圆级芯片焊接方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述载体上形成相对间隔设置的多个可触发释放层，包括：

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在相邻两个所述可触发释放层之间间隙处的所述载体上形成抗粘结剂层，包括：

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，形成焊料片阵列，包括：

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述焊料片阵列中的各焊料片固定于与其对应的所述可触发释放层上，包括：

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述晶圆背面的各芯片区域固定于与其对应的所述焊料片上，包括：

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进行回流焊，以将各所述焊料片焊接固定于所述晶圆的背面，包括：

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，使所述可触发释放层失效，包括：

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，提供晶圆，包括：在所述晶圆的正面粘贴切割膜，在所述晶圆的背面形成背金层，所述助焊剂层位于所述背金层之上；

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，形成多个独立的芯片之后，所述方法还包括：将所述芯片进行装片。