晶圆铜柱处理方法、桥连芯片及其制备方法、中介层封装结构及其制备方法与流程

本技术涉及半导体封装，具体而言，涉及一种晶圆铜柱处理方法、桥连芯片及其制备方法、中介层封装结构及其制备方法。

背景技术：

1、随着先进封装技术向高集成密度和高互连带宽方向发展，通常需要在桥连晶圆表面形成多个用于电气互连的铜柱。现有铜柱一般经过种子层沉积、光阻涂布、曝光显影和一次性电镀形成，并直接生长至预设目标高度。然而，受电镀液流动状态、电流密度分布、电极位置、电镀添加剂消耗梯度以及晶圆不同区域传质条件差异等因素影响，同一晶圆上不同铜柱的实际高度容易产生偏差。

2、现有技术主要通过调整整体电镀时间、电流密度或后续整体研磨量控制铜柱高度，难以获得每一铜柱的实际高度数据，也难以仅对偏高铜柱进行针对性修正；若对全部铜柱进行统一蚀刻或研磨，原本符合要求的铜柱也会被同步降低，甚至产生新的高度偏差。铜柱共面性不足会导致后续芯片拾取和贴装时受力不均、接触位置不稳定及键合精度下降，尤其对于厚度较小、抗压能力较弱的桥连芯片，个别铜柱偏高还可能形成局部应力集中并增加裂片风险。

技术实现思路

1、本技术的目的在于，针对上述现有技术中的不足，提供一种晶圆铜柱处理方法、桥连芯片及其制备方法、中介层封装结构及其制备方法，其能够有效改善多个铜柱之间的高度一致性。

2、为实现上述目的，本技术实施例采用的技术方案如下：

3、本技术实施例的第一方面，提供一种晶圆铜柱处理方法，包括：在晶圆的第一表面形成多个铜柱；分别获取多个铜柱的高度数据，并根据高度数据确定在补偿性蚀刻过程中需要保持高度的保护铜柱，以及高度高于预设目标高度范围上限的待减高铜柱；在保护铜柱背离晶圆的端面形成抗蚀保护部，并使待减高铜柱背离晶圆的端面保持外露；根据待减高铜柱相对于预设目标高度范围上限的高度偏差，对待减高铜柱进行补偿性蚀刻，以减小多个铜柱之间的高度差；去除抗蚀保护部；在第一表面形成包围多个铜柱的第一塑封体，并对第一塑封体进行减薄，以使多个铜柱背离晶圆的端面从第一塑封体露出。

4、可选地，根据待减高铜柱相对于预设目标高度范围上限的高度偏差，对待减高铜柱进行补偿性蚀刻，以减小多个铜柱之间的高度差包括：根据待减高铜柱相对于预设目标高度范围上限的高度偏差以及预设的铜蚀刻速率确定蚀刻时间；按照蚀刻时间对待减高铜柱进行补偿性蚀刻，以减小多个铜柱之间的高度差。

5、可选地，分别获取多个铜柱的高度数据，包括：采用高度测量设备对多个铜柱逐一进行单点高度测量，高度测量设备包括三维激光共焦显微镜和白光干涉仪中的至少一种。

6、可选地，将各铜柱的高度数据分别与对应铜柱在晶圆上的位置相关联，形成铜柱高度分布矩阵，铜柱高度分布矩阵中的各数据单元分别表征对应铜柱的位置和高度。

7、可选地，预设目标高度范围的下限为目标高度值的90%，预设目标高度范围的上限为目标高度值的110%。

8、可选地，抗蚀保护部通过点胶设备向保护铜柱施加抗蚀胶体形成，抗蚀保护部至少覆盖保护铜柱背离晶圆的端面。

9、本技术实施例的第二方面，提供一种桥连芯片的制备方法，包括：提供经上述晶圆铜柱处理方法处理后的桥连晶圆，其中，桥连晶圆包括晶圆、设置在晶圆的第一表面的由多个铜柱构成的第一铜柱组，以及包围第一铜柱组的第一塑封体，晶圆内设有与铜柱电连接并向晶圆的第二表面延伸的导电孔，第二表面与第一表面相对；将第一塑封体背离晶圆的一侧临时键合至第一载板；从第二表面一侧对晶圆进行减薄和表面处理，以使导电孔露出于第二表面；在第二表面形成介质层，并在介质层中形成露出导电孔的连接开口；在第二表面形成第二铜柱组，第二铜柱组经连接开口与导电孔电连接；在第二表面形成包围第二铜柱组的第二塑封体，并对第二塑封体进行减薄，以使第二铜柱组背离晶圆的端面从第二塑封体露出；解除桥连晶圆与第一载板之间的临时键合，并对桥连晶圆进行切割，以获得多个桥连芯片。

10、可选地，将第一塑封体背离晶圆的一侧临时键合至第一载板之前，方法还包括：对晶圆进行边缘环切，以释放晶圆的边缘应力。

11、可选地，从第二表面一侧对晶圆进行减薄和表面处理包括：从第二表面一侧对晶圆进行机械研磨，使导电孔接近第二表面；对研磨后的第二表面进行化学机械抛光；对第二表面进行干法刻蚀，以使导电孔露出。

12、可选地，介质层为通过等离子体增强化学气相沉积形成的氧化物层；在形成介质层后，对介质层进行化学机械抛光，以形成露出导电孔的连接开口。

13、本技术实施例的第三方面，提供一种桥连芯片，包括：晶圆，具有相对设置的第一表面和第二表面，晶圆内设有贯穿晶圆的导电孔；第一铜柱组，设置于第一表面，并与导电孔的一端电连接；第二铜柱组，设置于第二表面，并与导电孔的另一端电连接；第一塑封体，设置于第一表面，并包围第一铜柱组中的铜柱；第二塑封体，设置于第二表面，并包围第二铜柱组中的铜柱；其中，第一铜柱组和第二铜柱组各自背离晶圆的端面分别从第一塑封体和第二塑封体露出；晶圆的至少部分侧壁位于第一塑封体和第二塑封体之间并露出。

14、可选地，第二表面与第二塑封体之间设有介质层，介质层设有与导电孔对应的连接开口，第二铜柱组中的铜柱经连接开口与导电孔电连接。

15、本技术实施例的第四方面，提供一种中介层封装结构的制备方法，包括：提供第二载板，并在第二载板上形成多个互连柱；提供如上所述的桥连芯片，通过粘接层将桥连芯片的一侧贴装于第二载板，其中，第一铜柱组和第二铜柱组中的一者为朝向第二载板的载板侧铜柱组，另一者为背离第二载板的外侧铜柱组；形成第一中介塑封体，第一中介塑封体包覆桥连芯片和多个互连柱的侧面；在第一中介塑封体背离第二载板的一侧形成第一重布线层，第一重布线层分别与至少部分互连柱和外侧铜柱组电连接；将至少一个功能芯片倒装连接于第一重布线层，并在功能芯片与第一重布线层之间形成底部填充层；形成包覆功能芯片的第二中介塑封体；解除第二载板的临时键合，以使多个互连柱朝向第二载板的端面露出，并去除粘接层，以使载板侧铜柱组背离晶圆的端面露出；在解除第二载板的一侧形成第二重布线层，第二重布线层分别与至少部分互连柱和载板侧铜柱组电连接；对所得封装体进行减薄和切割，以获得多个中介层封装结构。

16、本技术实施例的第五方面，提供一种中介层封装结构，包括：第一中介塑封体、如上的桥连芯片、多个互连柱、第一重布线层、第二重布线层、至少一个功能芯片、底部填充层和第二中介塑封体；桥连芯片嵌设于第一中介塑封体内，多个互连柱位于桥连芯片的侧方，并沿第一中介塑封体的厚度方向贯穿第一中介塑封体；第一重布线层和第二重布线层分别设置于第一中介塑封体的相对两侧，至少部分互连柱的相对两端分别与第一重布线层和第二重布线层电连接；桥连芯片的第一铜柱组和第二铜柱组中的一者为朝向第一重布线层的外侧铜柱组，另一者为朝向第二重布线层的载板侧铜柱组；外侧铜柱组和载板侧铜柱组各自背离桥连芯片的晶圆的端面分别从第一中介塑封体的相对两侧露出，并分别与第一重布线层和第二重布线层电连接；功能芯片设置于第一重布线层背离第一中介塑封体的一侧，并与第一重布线层电连接，底部填充层填充于功能芯片与第一重布线层之间，第二中介塑封体设置于第一重布线层背离第一中介塑封体的一侧，并至少包覆功能芯片的侧面。

17、本技术的有益效果包括：

18、本技术提供了一种晶圆铜柱处理方法，包括：在晶圆的第一表面形成多个铜柱；分别获取多个铜柱的高度数据，并根据高度数据确定在补偿性蚀刻过程中需要保持高度的保护铜柱，以及高度高于预设目标高度范围上限的待减高铜柱；在保护铜柱背离晶圆的端面形成抗蚀保护部，并使待减高铜柱背离晶圆的端面保持外露；根据待减高铜柱相对于预设目标高度范围上限的高度偏差，对待减高铜柱进行补偿性蚀刻，以减小多个铜柱之间的高度差；去除抗蚀保护部；在第一表面形成包围多个铜柱的第一塑封体，并对第一塑封体进行减薄，以使多个铜柱背离晶圆的端面从第一塑封体露出。该晶圆铜柱处理方法通过收集每个铜柱的高度数据来进行精准的蚀刻量补偿，使得铜柱高度均一性趋于一致，这一改进扩大了后续da（die attach，固晶/装片）拾取和贴装的工艺窗口，减小个别铜柱高度偏差造成的局部先接触、贴装倾斜和应力集中，进而提高了键合精度及后制程良率。