一种散热增强的芯片背部引出扇出型封装方法与流程

本发明涉及半导体封装，特别涉及一种散热增强的芯片背部引出扇出型封装方法。

背景技术：

1、扇出型晶圆级封装（fowlp/ewlb）将裸芯片嵌入塑封料中，并在芯片正面制作再布线层（rdl）以实现i/o扇出，具有互连短、i/o密度高、封装薄型化等优点，已广泛应用于移动与高性能芯片。

2、然而，传统扇出封装通常仅能在芯片正面进行单层再布线，难以满足双面互连、双面散热及异质集成的需求。为实现芯片双面再布线，现有方案往往需要对晶圆两面分别实施临时键合与解键合，或引入载板置换、背面研磨对位等复杂工序，导致工艺流程冗长、对准难度高、制造成本与良率风险增大。此外，裸芯片被低导热的塑封料包覆，工作时热量主要依靠正面凸点散出，芯片背金面未能有效利用，散热路径长、热阻高，难以满足高功率芯片的散热要求；且背金面一般无法在扇出结构中直接向外引出。

3、因此，亟需提供一种能够在扇出封装中实现芯片背金背部引出、以简洁工艺完成双面再布线并显著提升散热能力的封装方法。

技术实现思路

1、本发明针对现有扇出型封装存在的以下不足：仅能在芯片正面进行单层再布线，难以满足双面互连需求；为实现双面再布线往往需对晶圆两面分别临时键合与解键合，或引入载板置换等复杂工序，工艺繁琐、对准困难、成本高；以及裸芯片被低导热塑封料包覆，背金面未被利用、散热路径长热阻高，难以适配高功率芯片。为此，本发明旨在提供一种散热增强的芯片背部引出扇出型封装方法，以简洁工艺实现双面再布线并显著提升散热能力。

2、为解决上述技术问题，本发明提供了一种散热增强的芯片背部引出扇出型封装方法，包括：

3、提供临时键合载板，在临时键合载板上涂覆临时键合胶，固化后形成临时键合层；

4、通过晶圆级布线工艺，在临时键合层上，依次形成金属布线层和超高铜柱；

5、通过将带有凸块的裸芯片的背金面经焊接材料与金属布线层连接；

6、通过采用晶圆级注塑工艺，使用塑封料对所述裸芯片和超高铜柱进行晶圆级注塑，固化后形成重构晶圆；

7、通过晶圆减薄工艺对所述重构晶圆的正面进行减薄，直至露出所述裸芯片上的凸块和超高铜柱；

8、通过晶圆级布线工艺，在所述重构晶圆的正面依次形成钝化层、金属层和焊盘层；

9、通过在所述焊盘层上形成凸点；去除所述临时键合载板和临时键合层，并划片得到单颗封装体，以实现芯片背金面的双面再布线引出封装。

10、优选的，所述临时键合载板的材料包括玻璃、硅、金属或陶瓷；其厚度为500μm~1000μm；所述临时键合胶为热塑性或热固性粘合胶、或热塑性或热固性粘合膜，其厚度为10μm~100μm。

11、优选的，所述金属布线层材质为铜，其厚度为0.1μm~50μm；所述超高铜柱高度为50μm~500μm。

12、优选的，所述将带有凸块的裸芯片的背金面经焊接材料与金属布线层连接，焊接温度为150℃~400℃；所述金属布线层包括单层或多层重布线金属线，其材料包括铜、铝或铜铝，单层厚度为1μm~10μm；所述焊接材料包括焊料、烧结银或导电胶；其中所述焊料为snag、sncu、ausn或sac系列合金；所述焊接材料的厚度为5μm~100μm。

13、优选的，所述塑封料包括环氧塑封料或模塑料；所述重构晶圆的直径为200mm或300mm，厚度为200μm~800μm。

14、优选的，所述超高铜柱的高度大于所述裸芯片厚度；所述晶圆减薄工艺采用机械研磨、化学机械抛光或湿法腐蚀中的一种或多种组合。

15、优选的，对所述重构晶圆的正面进行减薄后，所述裸芯片上凸块的剩余厚度为20μm~200μm，所述超高铜柱的剩余高度为100μm~600μm；所述塑封料的剩余厚度为100μm~600μm。

16、优选的，在所述重构晶圆的正面形成钝化层之前，还包括对露出的所述凸块和超高铜柱进行表面清洁和活化处理。

17、优选的，所述钝化层的材料包括聚酰亚胺、苯并环丁烯、二氧化硅或氮化硅；其厚度为2μm~15μm；所述金属层的材料包括铜、铝或铜铝，其厚度为1μm~10μm；所述焊盘层的直径为20μm~100μm，高度为30μm~150μm，节距为40μm~200μm。

18、优选的，所述凸点的材料包括锡、锡银、铜锡银或镍金；所述凸点的直径为80μm~300μm，高度为50μm~250μm，节距为40μm~200μm。

19、本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：

20、1、本发明实现背金芯片的背部引出；本发明通过焊接材料将裸芯片背金面与金属布线层连接，经正面减薄使裸芯片上凸块与超高铜柱共同暴露后制作再布线层，从而将芯片背金面由封装正面向外引出，突破传统扇出封装仅能正面互连的限制，为背面i/o、背面供电及异质集成提供结构基础。

21、2、本发明双面再布线工艺简化；本发明仅需一次临时键合，即可在重构晶圆正、背面分别制作再布线层以实现双面再布线，省去现有方案所需的多次临时键合/解键合循环及载板置换、背面研磨对位等复杂工序，工艺流程缩短，对准难度、制造成本与良率风险均降低。

22、3、本发明散热能力显著提高；本发明中裸芯片背金面经焊接材料连接金属布线，构成芯片背面直达外部的导热通道；正面再布线层同时与铜柱及金属块电连接并参与散热。焊接材料与背面再布线层协同缩短散热路径、降低封装热阻，有效提高了芯片扇出型封装的散热能力，更适用于高功率芯片。

23、4、本发明在扇出封装中同步实现背金背部引出、双面再布线工艺简化与散热增强，兼顾互连密度、工艺可行性与热管理水平。

1.一种散热增强的芯片背部引出扇出型封装方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的一种散热增强的芯片背部引出扇出型封装方法，其特征在于，所述临时键合载板的材料包括玻璃、硅、金属或陶瓷；其厚度为500μm~1000μm；所述临时键合胶为热塑性或热固性粘合胶、或热塑性或热固性粘合膜，其厚度为10μm~100μm。

3.如权利要求1所述的一种散热增强的芯片背部引出扇出型封装方法，其特征在于，所述金属布线层材质为铜，其厚度为0.1μm~50μm；所述超高铜柱高度为50μm~500μm。

4.如权利要求1所述的一种散热增强的芯片背部引出扇出型封装方法，其特征在于，所述将带有凸块的裸芯片的背金面经焊接材料与金属布线层连接，焊接温度为150℃~400℃；所述金属布线层包括单层或多层重布线金属线，其材料包括铜、铝或铜铝，单层厚度为1μm~10μm；所述焊接材料包括焊料、烧结银或导电胶；其中所述焊料为snag、sncu、ausn或sac系列合金；所述焊接材料的厚度为5μm~100μm。

5.如权利要求1所述的一种散热增强的芯片背部引出扇出型封装方法，其特征在于，所述塑封料包括环氧塑封料或模塑料；所述重构晶圆的直径为200mm或300mm，厚度为200μm~800μm。

6.如权利要求1所述的一种散热增强的芯片背部引出扇出型封装方法，其特征在于，所述超高铜柱的高度大于所述裸芯片厚度；所述晶圆减薄工艺采用机械研磨、化学机械抛光或湿法腐蚀中的一种或多种组合。

7.如权利要求1所述的一种散热增强的芯片背部引出扇出型封装方法，其特征在于，对所述重构晶圆的正面进行减薄后，所述裸芯片上凸块的剩余厚度为20μm~200μm，所述超高铜柱的剩余高度为100μm~600μm；所述塑封料的剩余厚度为100μm~600μm。

8.如权利要求1所述的一种散热增强的芯片背部引出扇出型封装方法，其特征在于，在所述重构晶圆的正面形成钝化层之前，还包括对露出的所述凸块和超高铜柱进行表面清洁和活化处理。

9.如权利要求1所述的一种散热增强的芯片背部引出扇出型封装方法，其特征在于，所述钝化层的材料包括聚酰亚胺、苯并环丁烯、二氧化硅或氮化硅；其厚度为2μm~15μm；所述金属层的材料包括铜、铝或铜铝，其厚度为1μm~10μm；所述焊盘层的直径为20μm~100μm，高度为30μm~150μm，节距为40μm~200μm。

10.如权利要求1所述的一种散热增强的芯片背部引出扇出型封装方法，其特征在于，所述凸点的材料包括锡、锡银、铜锡银或镍金；所述凸点的直径为80μm~300μm，高度为50μm~250μm，节距为40μm~200μm。