[发明专利]圆片级封装结构及其制备方法

说明书

本发明提供一种圆片级封装结构及其制备方法，所述圆片级封装结构的制备方法包括如下步骤：1）提供一晶圆，晶圆内形成有半导体结构；2）于晶圆的上表面形成重新布线层，并在形成重新布线层的过程中或形成重新布线层后将得到的结构进行低温处理预设时间后恢复至室温；3）于重新布线层的上表面形成凸点下金属层及焊球。本发明的晶圆级封装结构的制备方法通过形成重新布线层的过程中或形成重新布线层后将得到的结构进行低温处理，可以释放封装过程中产生的应力，有效降低晶圆由高温固化等带来的翘曲，在仅以提高极小的成本为代价的前提下，提高了制备过程中的精度和可操作性，进而提高了元器件的可靠性；同时，允许在封装结构中内嵌其他无源器件。

技术领域

本发明涉及半导体封装技术领域，涉及一种封装过程中低温处理方法，特别是涉及一种圆片级封装结构及其制备方法。

背景技术

在半导体工业中，圆片级封装(WLP)是近年来迅速发展起来的一种全新的先进封装技术，圆片级封装区别于其他封装技术之处在于其工艺是在切片前的半导体晶圆上完成的。这种技术是电子系统高密度、小型化和低成本的体现。近年来，圆片级封装应用广泛，其生产效率、制造成本等相较于传统封装都表现出非常明显的优势。

圆片级封装将IC封装的大多数甚至全部工艺过程都在晶圆上完成，是一种典型的片上封装技术。该技术涉及很多特殊制程如重布线(RDL)、凸点制备等，这些制程涉及多种有机材料、金属薄/厚膜和多种焊料。作为布线层的金属通常为铜。作为介质层的有机材料主要有聚酰亚胺(PI)、聚苯并恶(PBO)等。这些聚合物虽然具有较好的电学、力学特性，然而其制作过程需要经历较高温度的固化过程。以PI为例，其固化需要在370℃恒温一个小时。焊球制作也需要经历较高温度的回流过程，且温变速率非常高。以目前锡银铜基无铅焊球为例，回流温度在260℃左右，最高温变速率为60℃/min。PI、铜、焊球的热膨胀系数分别为34ppm/℃、16ppm/℃、25ppm/℃，远比衬底硅(2.8ppm/℃)的热膨胀系数要大。因而在经历温度变化过程后会产生很大的热应力。此外，PI在固化过程中会发生很大的体积收缩。铜布线时，种子层溅射、电镀等过程也会引入较大应力。在这些因素的综合作用下，经历封装工艺后晶圆会产生严重的翘曲变形，并对后续工艺带来严重影响：

(1)影响后续的工艺精度。如果重布线层制作完成之后晶圆产生较大翘曲，在凸点制作中很难进行光刻对准，从而影响精度。

(2)影响机械手的自动化操作。

(3)使光刻、键合等工艺中真空吸盘无法对晶圆进行紧密吸附，严重时可致晶圆碎裂。

(4)较大的应力和翘曲会造成重布线层的分层、断裂或焊球的脱落，对器件的后续应用带来严重的可靠性问题。

因此需要一种能够降低晶圆翘曲的方法，降低圆片在工艺过程中的翘曲，以提高芯片的良率和可靠性。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种圆片级封装结构及其制备方法，用于解决现有的晶圆级封装工艺后晶圆会产生严重的翘曲变形，进而影响芯片的良率及可靠性的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种圆片级封装结构的制备方法，所述圆片级封装结构的制备方法包括如下步骤：

1)提供一晶圆，所述晶圆内形成有半导体结构；

2)于所述晶圆的上表面形成重新布线层，所述重新布线层与所述半导体结构电连接；并在形成所述重新布线层的过程中或形成所述重新布线层后将得到的结构进行低温处理预设时间后恢复至室温；

3)于所述重新布线层的上表面形成凸点下金属层及焊球，所述焊球经由所述凸点下金属层与所述重新布线层电连接。

优选地，步骤1)中，所述晶圆内形成的半导体结构包括CMOS电路及覆盖于所述晶圆上表面的第一钝化层，所述晶圆的上表面裸露出与所述CMOS电路电连接的连接焊垫。