[发明专利]叠层芯片的晶圆级凸块圆片级封装方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体封装技术领域中的晶圆级封装技术，特别是涉及一种叠层芯片的晶圆级凸块圆片级封装方法。

背景技术

目前的晶圆级铜凸块技术大量运用了晶圆厂前道工艺，在实现凸块的过程中运用金属溅镀沉积作为电镀的种子层，运用光刻工艺实现图形的转移，并且使用厚光刻胶作为凸块的限位及帮扶层，最后用电镀生长凸块。在作业的过程中运用了大量的化学药剂来进行显影，金属去除，光刻胶剥离，工艺步骤复杂，并且因为各种酸碱、有机溶液的使用，对环境带来一定的潜在污染，或者是花大量的资金用于三废的处理。在工艺控制上，因为进行了多道工艺的作业，造成工艺控制非常困难，工艺窗口狭窄，一旦控制不严，将对产品良率造成影响。在凸块结构上，因为凸块结构由电镀方式实现，不可避免的，在电镀过程中将产生金属内空洞，或者金属致密性不均等问题。

随着微电子行业的飞速发展，晶圆尺寸也随着逐步增大，已经由原来的4寸、6寸、8寸到现在的12寸，甚至国际半导体巨头已经提出了18寸的构想，而且配套产业也在快速发展。相应的，随着晶圆尺寸的增大，整个晶圆封装均一性的要求也在随着提高，包括加工均一性及性能均一性。而利用目前的凸块制造方法，晶圆尺寸增大，相应的投资也将成倍增长，投资巨大，但凸块结构的整体均一性并不能随着线性增长。

发明内容

为弥补以上凸块结构的性能不足及投资巨大的问题，并且解决生产成本较高，且对环境存在潜在风险的缺点，本发明提供了叠层芯片的晶圆级凸块圆片级封装方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种叠层芯片的晶圆级凸块圆片级封装方法，包括以下步骤：

（1）选择作业芯片，所述作业芯片表面有多个表层焊垫；

（2）在每个表层焊垫上用引线键合技术进行金属线键合，在金属线键合过程中，在金属线一端进行烧球形成金属球结构，将金属球结构共晶在表层焊垫上，实现结合；对金属线的线弧进行设置，使得金属线的线弧与所述表层焊垫相互垂直，线弧达到设定高度后直接将金属线熔断形成不规则的金属端部；

（3）在作业芯片上涂覆环氧树脂胶，使得环氧树脂胶完全覆盖金属端部，并对环氧树脂胶进行烘烤固化；

（4）对烘烤固化后的环氧树脂胶进行研磨，将不规则的金属端部去除，形成圆形的金属截面；

（5）在金属截面上进行植球工艺，生成标准的金属球阵列作为对外电性或者信号的连接层。

所述步骤（1）中还包括对所述作业芯片进行电浆清洗用以去除作业芯片表层有机污染和表层焊垫上的金属氧化层的步骤。

所述步骤（4）和步骤（5）之间还包括通过去胶液去除环氧树脂胶的步骤。

所述通过去胶液去除环氧树脂胶的步骤后还包括对露出的金属线的表面进行化镀处理和/或镀覆扩散阻挡层的步骤。

所述金属线采用金、铜或合金材料制成。

所述金属球阵列为锡球阵列。

有益效果

由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本发明可以实现和通用做法完全一样的凸块分布；性能上本发明的结构可以达成和现在的通用做法同样的效果，并且凸块高度均一性更好，对外连接方式更灵活；成本上，因为本发明的结构运用的凸块实现方式为传统的引线键合（简称“wirebond”）工艺，取消了晶圆级封装通用做法中的光刻、金属薄膜沉积、电镀等工艺，材料成本更低，设备投入更低，铜凸块的尺寸涵盖范围更广；并且因为引入了铜凸块底部的金属球结构用于支撑，可以使运用本发明的结构的芯片抗机械力冲击能力更高，可靠性更为突出。本发明的制作过程中环氧树脂胶由于经过高温固化后将具有一定硬度，可以作为金属线的保护材料层及横向力支撑层。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明中作业晶圆的结构示意图；

图3是本发明中金属线键合后的结构示意图；

图4是本发明中金属线键合环氧树脂胶涂覆后的结构示意图；

图5是本发明中金属线键合环氧树脂胶涂覆后的剖面结构示意图；

图6是本发明中减薄后的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。