[发明专利]晶圆级封装方法及其封装结构

说明书

技术领域

本发明涉及半导体封装技术，尤其涉及一种晶圆级封装方法及其封装结构。

背景技术

随着半导体技术的发展，半导体芯片的功能日益强大，致使半导体芯片信号的传输量不断增加，对芯片单元的高密度输入输出端口的要求越来越高。另一方面，信息科技的发展日渐趋向于轻薄短小的形式，既要求缩小芯片封装尺寸，又要求保证芯片单元的高可靠性和稳定性。

不管是BGA(Ball Grid Array的简称，球栅阵列)封装还是QFN(Quad Flat Non-leaded的简称，方形扁平无引脚)封装得到的产品结构组件，传统的芯片级封装已渐渐不能满足市场要求。以传统的BGA封装为例，其基本工艺步骤依次包括背面打磨、晶圆切割、芯片黏贴、金线键合、注塑、小球黏贴以及单一化切割；其存在以下两个缺陷，首先是采用金丝键合的结构已经越来越不能满足高密度输入输出端口的产品要求，其次是它的晶圆切割是先将各芯片单元分离，再以一个接一个的方式将芯片单元定位并黏着在基板之上，也就是说，在晶圆切割之后的所有工序都需要重复与芯片单元个数同样多的次数，这必然导致高成本和低产能。

近年来，针对上述问题，业内衍生出一种新的封装方法，具体来说，先对晶圆进行凸块工艺处理，然后在晶圆切割之后，通过引申使芯片单元之间形成一定距离的宽度，再通过晶圆级注塑(但不限于此种方法包覆)、单一化切割等步骤最终完成产品的封装。公开日为2009年3月18日，公开号为CN101388367A的中国发明专利申请公布说明书揭示了这样一种晶圆级封装方法及其封装结构。尽管该封装方法解决了输入输出端口不足的问题，也省去了晶圆切割之后的所有芯片级工序，但是它又存在以下两个缺陷，其一是产品的厚度较传统的封装无大的改观，其二是引申后做注塑只适合封装尺寸比较大，且对芯片偏移无精确要求的产品。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服现有封装产品存在着的输入输出端口密度低、可靠性差、产能低、以及封装体积大等缺陷。本发明旨在提供一种晶圆级封装方法及其封装结构，其通过晶圆凸块工艺、晶圆级部分开槽和晶圆级包覆材料填充，实现产品的高密度输入输出端口、高可靠性，轻薄短小、高产能以及低成本的要求。

为了解决上述技术问题，本发明所提出的技术方案是：一种晶圆级封装方法，其包括以下步骤：

提供包含芯片单元的晶圆；

在晶圆正面进行第一次凸块工艺处理；

在晶圆正面的相邻芯片单元的相邻凸块之间进行两次开槽，第一槽的宽度大于第二槽的宽度，第一槽的深度小于第二槽的深度，且小于芯片单元的厚度，并且第二槽的中心与第一槽的中心在同一条垂直于晶圆表面的直线上；

往第一槽和第二槽内填充包覆材料；

对晶圆背面进行包覆，包覆材料的高度高于晶圆背表面；和

单一化切割，以第一槽和第二槽的中心为切割中心进行切割。

进一步的，在不同实施方式中，所述晶圆级封装方法在第一次凸块工艺处理之后，晶圆正面开槽之前，还进一步包括对晶圆正面进行二次钝化处理。

进一步的，在不同实施方式中，其中往第一槽和第二槽内填充包覆材料的步骤中，填充后，第一槽和第二槽内包覆材料的表面与芯片单元表面平齐。

进一步的，在不同实施方式中，其中往第一槽和第二槽内填充包覆材料的步骤中，填充后，第一槽和第二槽内包覆材料的表面高于凸块表面。

进一步的，在不同实施方式中，其中往第一槽和第二槽内填充包覆材料的步骤之后，还进一步包括打磨晶圆正面，使凸块露出；并且在对晶圆背面进行包覆的步骤之后，还进一步包括在晶圆正面进行第二次凸块工艺处理。

进一步的，在不同实施方式中，所述晶圆级封装方法在包覆晶圆背面之前，还进一步包括打磨晶圆背面。

进一步的，在不同实施方式中，所述打磨晶圆背面的步骤中，打磨厚度为露出包覆材料为限。

进一步的，在不同实施方式中，所述打磨晶圆背面的步骤之前，还包括在晶圆正面贴膜。

进一步的，在不同实施方式中，所述晶圆正面开槽的步骤中，第一槽和第二槽可以通过台阶式切割一次性完成。

进一步的，在不同实施方式中，所述往第一槽和第二槽内填充包覆材料的步骤中，填充方式可以是光刻胶填充、注塑、涂布、或丝网印刷。

进一步的，在不同实施方式中，所述往第一槽和第二槽内填充包覆材料的步骤中，以及包覆晶圆背面的步骤中，包覆材料为黏性弹性材料，可以选择热环氧树脂、阻焊剂、光刻胶、高分子固体材料、硅橡胶、弹性PU、多孔PU、炳烯酸橡胶、蓝胶或UV胶中的一种或几种。