晶圆扇出型倒置封装结构及其制造方法与流程

1.本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种晶圆扇出型倒置封装结构及其制造方法。


背景技术：

2.随着目前电子产品功能越来越丰富，扇入型封装结构i/o数量已无法满足产品需求，扇出型封装结构作为晶圆级封装的一种，它的出现极大地增加了封装体的i/o数量，契合了芯片多功能化的发展方向。硅基扇出封装结构，以硅基作为载体，进行晶圆级封装加工。相较于以塑封材料作为载体的扇出封装具有工艺成熟、散热好、精细布线等诸多优点。
3.在硅基扇出封装结构中，芯片封装fan
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out(fo)工艺具有精度高等优点，即把芯片埋进硅基载体后，芯片四周间隙需要用绝缘材料填充并需保证芯片上焊垫裸露在外，以方便后续布线等工艺的顺利进行。
4.目前，常用的fo工艺中通过压膜方式将干膜填充在芯片四周的间隙及芯片上表面，然后通过曝光、显影的方式实现焊垫的精准开口。该工艺的优点是工艺简单、开口精准；但该工艺的不足是所采用的干膜价格昂贵，致使该工艺加工成本较高，对大规模量产具有一定的阻碍性。
5.因此，针对上述问题，有必要提出进一步地解决方案。


技术实现要素：

6.本发明旨在提供一种晶圆扇出型倒置封装结构及其制造方法，以克服现有技术中存在的不足。
7.为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
8.一种晶圆扇出型倒置封装结构的制造方法，其包括如下步骤：
9.s1、在硅基载体的正面开设第一槽结构；
10.s2、将芯片倒置埋入固定于所述第一槽结构中，并保持所述芯片的背面朝上；
11.s3、通过压干膜方式将非感光胶水填充于芯片与硅基载体之间的空隙中，并涂覆于所述硅基载体正面和芯片背面，涂覆于所述硅基载体正面和芯片背面的非感光胶水形成非感光膜层；
12.s4、对硅基载体的背面进行减薄，直至露出芯片的焊垫；
13.s5、对露出的焊垫进行布线、植球。
14.作为本发明晶圆扇出型倒置封装结构的制造方法的改进，所述第一槽结构为直槽结构，所述直槽结构的宽度略大于所述芯片的宽度。
15.作为本发明晶圆扇出型倒置封装结构的制造方法的改进，所述步骤s1包括：在背面减薄后的硅基载体的正面进行涂布、曝光、显影定义直槽图案，通过干法刻蚀，得到直槽结构。
16.作为本发明晶圆扇出型倒置封装结构的制造方法的改进，所述步骤s2包括：通过
粘性膜将芯片倒置粘附在所述硅基载体的直槽结构内。
17.作为本发明晶圆扇出型倒置封装结构的制造方法的改进，所述芯片的背面与所述硅基载体的正面持平，或者具有误差范围内的高度差。
18.作为本发明晶圆扇出型倒置封装结构的制造方法的改进，所述步骤s2还包括：在将芯片倒置埋入固定于所述第一槽结构之前，将芯片的焊垫增高。
19.作为本发明晶圆扇出型倒置封装结构的制造方法的改进，将所述芯片的焊垫增高包括如下步骤：
20.s21、对所述芯片具有焊垫的一面覆盖金属层；
21.s22、在所述金属层上覆盖光阻层，并在所述光阻层上开设与所述芯片上焊垫相对应的第三槽结构；
22.s23、在所述第三槽结构中制作金属柱；
23.s24、去掉所述光阻层以及焊垫对应区域之外的金属层，在所述芯片上形成增高的焊垫。
24.作为本发明晶圆扇出型倒置封装结构的制造方法的改进，所述步骤s3还包括：对涂覆于所述硅基载体正面和芯片背面的非感光胶水进行烘烤，固化之后的非感光胶水形成非感光膜层。
25.作为本发明晶圆扇出型倒置封装结构的制造方法的改进，所述步骤s5中，通过光刻、pvd和电镀工艺，在焊垫上进行再布线以形成线路层。
26.作为本发明晶圆扇出型倒置封装结构的制造方法的改进，所述步骤s5中，通过光刻工艺在所述线路层上形成一光阻膜层，并通过曝光、显影工艺在所述光阻膜层上开口，形成露出焊垫上线路层的第二槽结构，通过pvd、光刻工艺在各第二槽结构处制作锡球焊盘，在所述各锡球焊盘上植球。
27.为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
28.一种晶圆扇出型倒置封装结构，其包括：硅基载体、芯片、非感光膜层、线路层、光阻膜层以及锡球；
29.所述芯片埋入固定在开口于所述硅基载体背面上的槽结构中，所述非感光膜层形成于所述芯片的背面和硅基载体的正面，且填充于所述芯片与所述硅基载体之间的间隙中，所述芯片正面的焊垫自所述槽结构露出，且所述焊垫经所述线路层与所述锡球相连接，所述光阻膜层形成于所述线路层上。
30.与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明中，采用非感光胶水替代干膜能在极大程度上降低工艺成本。同时，本发明采用倒装减薄的工艺，配合非感光胶水实现芯片的封装互联。且为了减薄工艺的顺利进行，本发明在芯片埋进硅基载体之前，将芯片上焊垫的高度增加，然后再完成芯片在硅基载体内的贴片。
附图说明
31.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
32.图1为本发明晶圆扇出型倒置封装结构的制造方法一实施例中步骤一的示意图；
33.图2为本发明晶圆扇出型倒置封装结构的制造方法一实施例中步骤二的示意图；
34.图3为本发明晶圆扇出型倒置封装结构的制造方法一实施例中步骤三的示意图；
35.图4为本发明晶圆扇出型倒置封装结构的制造方法一实施例中步骤四的示意图；
36.图5
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8为本发明晶圆扇出型倒置封装结构的制造方法一实施例中步骤五的示意图；
37.图9
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15为本发明晶圆扇出型倒置封装结构的制造方法一实施例中将芯片上焊垫高度增加的工艺示意图。
具体实施方式
38.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
39.本发明一实施例提供一种晶圆扇出型倒置封装结构的制造方法，其包括如下步骤：
40.s1、在硅基载体10的正面开设第一槽结构102。
41.如图1所示，具体地，步骤s1包括：在背面减薄后的硅基载体10的正面101进行涂布、曝光、显影定义直槽图案，通过干法刻蚀，得到直槽结构102。为了便于后续芯片的顺利埋入，第一槽结构102为直槽结构时，直槽结构的宽度略大于芯片的宽度。此时，埋入于直槽结构中的芯片12与硅基载体10之间具有间隙。
42.s2、将芯片12倒置埋入固定于第一槽结构102中，并保持芯片12的背面朝上。
43.如图2所示，本实施例中，通过粘性膜11将芯片12倒置粘附在硅基载体的直槽结构102内。具体地，通过粘性膜11将芯片12倒置粘附在硅基载体10的直槽结构102内。将预先研磨并切割好芯片12埋入直槽结构102中，且保持芯片12背面103朝上。此时，芯片12正面上的焊垫13与直槽底部通过daf膜11连接，芯片12与直槽结构102之间留有空隙104，芯片12背面与硅基载体正面保持大致持平。其中，大致持平是指芯片12背面硅基载体10正面持平，或者在误差范围内具有一定的高度差。
44.此外，为了后续减薄工艺的顺利进行，本发明在芯片埋进硅基载体之前，将芯片上焊垫13的高度增加，然后再完成芯片在硅基载体10内的贴片。一个实施方式中，在芯片12埋进硅基载体10之前可以先通过pvd、黄光光刻和电镀等工艺将芯片12上焊垫13的高度增加。
45.将芯片上焊垫13的高度增加具体包括如下步骤：
46.s21、如图9所述，对芯片12进行清洁处理，保持芯片12、芯片12的上表面121以及芯片12上焊垫13的洁净度。
47.s22、如图10所述，通过pvd工艺在芯片12的上表面121上覆盖一层金属层22(通常为ti/cu组合层)，其中金属层22的上表面为202；
48.s23、如图11所述，通过光刻工艺在金属层22的上表面202上覆盖一层光阻层23，并通过光刻工艺在光阻层23上形成与焊垫13相对应的第三槽结构203；
49.s24、如图12所述，通过电镀工艺在第三槽结构203中形成金属柱24；
50.s25、如图13所述，通过去胶工艺将金属层22上表面的光阻层23去掉并形成结构204；
51.s26、如图14所述，通过湿法刻蚀将结构204处的金属层去掉并形成结构205，此时芯片12的侧面被显露出来；
52.s27、如图15所述，沿着切割道(虚线)位置将芯片12进行切割，以进行后续的倒装贴片过程。
53.s3、通过压干膜方式将非感光胶水填充于芯片与硅基载体10之间的空隙中，并涂覆于硅基载体10正面和芯片12背面，涂覆于硅基载体10正面和芯片12背面的非感光胶水形成非感光膜层14。
54.如图3所示，具体地，步骤s3中，对涂覆于硅基载体10正面和芯片12背面的非感光胶水进行烘烤，固化之后的非感光胶水形成非感光膜层14。如此，本发明采用非感光胶水替代干膜能在极大程度上降低工艺成本。
55.s4、对硅基载体10的背面进行减薄，直至露出芯片12的焊垫13。
56.如图4所示，步骤s4采用倒装减薄的工艺，配合非感光胶水实现芯片的封装互联，以降低芯片封装的工艺成本。具体地，步骤s4包括：将上步获得的器件倒置，通过减薄工艺将硅基载体背面减薄至芯片的焊垫暴露而出，此时器件的上表面为。其中，减薄可以为研磨减薄和/或整面刻蚀减薄。研磨减薄时，可根据需求选择粗磨、精磨或者细磨。
57.s5、对露出的焊垫进行布线、植球。
58.如图5～8所示，具体地，步骤s5包括：通过黄光光刻、pvd和电镀等工艺在器件上表面105上进行再布线工艺形成线路层15。再通过黄光光刻工艺在线路层15上面覆盖一次可以阻隔水氧并起到绝缘作用的有机光阻膜层16，并通过曝光、显影等工艺形成能够露出焊垫13上线路层15的第二槽结构106。通过pvd、黄光光刻等工艺在各第二槽结构106处制作锡球焊盘17。最后，在各焊盘17上面植球18。
59.如图8所示，本发明另一实施例还提供一种晶圆扇出型倒置封装结构，其包括：硅基载体10、芯片12、非感光膜层14、线路层15、光阻膜层16以及锡球18。
60.其中，芯片12埋入固定在开设于硅基载体10背面的槽结构中。非感光膜层14形成于芯片12的背面和硅基载体10的正面，且填充于芯片12与硅基载体10之间的间隙中。芯片12正面的焊垫自槽结构露出，且焊垫经线路层15与锡球18相连接。光阻膜层16形成于线路层15上。
61.综上所述，本发明中，采用非感光胶水替代干膜能在极大程度上降低工艺成本。同时，本发明采用倒装减薄的工艺，配合非感光胶水实现芯片的封装互联。且为了减薄工艺的顺利进行，本发明在芯片埋进硅基载体之前，将芯片上焊垫的高度增加，然后再完成芯片在硅基载体内的贴片。
62.对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
63.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包
含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。