晶圆级封装方法技术

一种晶圆级封装方法，包括：提供集成有第一芯片的器件晶圆，所述器件晶圆包括集成有所述第一芯片的第一正面以及与所述第一正面相背的第一背面，所述器件晶圆的第一正面上键合有第二芯片，所述第二芯片与所述器件晶圆通过熔融键合工艺实现键合，相邻所述第二芯片与所述器件晶圆之间围成塑封区；形成所述塑封区后，进行选择性喷涂处理，向所述塑封区喷洒塑封料，且对所述塑封料进行固化处理，形成位于所述塑封区的塑封层，所述塑封层覆盖所述器件晶圆，且覆盖所述第二芯片的侧壁。本发明专利技术采用选择性喷涂处理，提高了封装成品率。

Wafer level packaging method

【技术实现步骤摘要】
晶圆级封装方法
本专利技术实施例涉及半导体制造领域，尤其涉及一种晶圆级封装方法。
技术介绍
随着超大规模集成电路的发展趋势，集成电路特征尺寸持续减小，人们对集成电路的封装技术的要求相应也不断提高。现有的封装技术包括球栅阵列封装(BallGridArray，BGA)、芯片尺寸封装(ChipScalePackage，CSP)、晶圆级封装(WaferLevelPackage，WLP)、三维封装(3D)和系统封装(SysteminPackage，SiP)等。目前，为了满足集成电路封装的更低成本、更可靠、更快及更高密度的目标，先进的封装方法主要采用晶圆级系统封装(WaferLevelPackageSysteminPackage，WLPSiP)，与传统的系统封装相比，晶圆级系统封装是在晶圆上完成封装集成制程，具有大幅减小封装结构的面积、降低制造成本、优化电性能、批次制造等优势，可明显的降低工作量与设备的需求。晶圆级系统封装主要包括物理连接和电性连接这两个重要工艺，通常采用有机键合层(例如粘片膜)实现所述器件晶圆和待集成芯片之间的物理连接，并通过通孔刻蚀工艺(例如硅通孔刻蚀工艺)和电镀技术实现半导体器件之间的电性连接。
技术实现思路
本专利技术实施例解决的问题是提供一种晶圆级封装方法，提高封装成品率。为解决上述问题，本专利技术实施例提供一种晶圆级封装方法，包括：提供集成有第一芯片的器件晶圆，所述器件晶圆包括集成有所述第一芯片的第一正面以及与所述第一正面相背的第一背面，所述器件晶圆的第一正面上键合有第二芯片，所述第二芯片与所述器件晶圆通过熔融键合工艺实现键合，相邻所述第二芯片与所述器件晶圆之间围成塑封区；形成所述塑封区后，进行选择性喷涂处理，向所述塑封区喷洒塑封料，且对所述塑封料进行固化处理，形成位于所述塑封区的塑封层，所述塑封层覆盖所述器件晶圆，且覆盖所述第二芯片的侧壁。与现有技术相比，本专利技术实施例的技术方案具有以下优点：本专利技术实施例在实现第二芯片和器件晶圆的键合后，相邻第二芯片与器件晶圆之间围成塑封区，随后进行选择性喷涂处理，向塑封区喷洒塑封料，且对位于塑封区的塑封料进行固化处理，形成覆盖第二芯片侧壁的塑封层。本专利技术避免了现有形成塑封层中第二芯片受到注塑压力的问题，从而防止第二芯片发生变形或者破裂；并且，采用选择性喷涂处理的方式能够形成仅覆盖第二芯片侧壁的塑封层，因此塑封层内部应力小，相应的塑封层与所述第二芯片之间的界面性能好，二者之间的粘附性强，保证塑封层对第二芯片具有良好的密封效果。因此，本专利技术提供的系统级封装方法，能够提高形成的封装结构的性能。附图说明图1和图2是一种晶圆级封装方法中各步骤对应的结构示意图；图3至图12是本专利技术晶圆级封装方法一实施例中各步骤对应的结构示意图。具体实施方式由
技术介绍
可知，采用现有的晶圆级封装方法制造的封装结构的性能有待提高。现结合一种晶圆级封装方法进行分析。图1及图2为一种晶圆级封装方法中各步骤对应的结构示意图，通常的，晶圆级封装方法包括以下步骤：参考图1，提供器件晶圆20以及键合于所述器件晶圆20上的多个芯片10。参考图2，在所述器件晶圆20上形成塑封层(moldinglayer)30，所述塑封层30覆盖所述芯片10侧壁以及背向器件晶圆20的面。采用上述封装方法形成的封装结构性能有待提高。经分析发现，所述塑封层30的形成工艺是造成封装性能差的主要问题之一。通常采用注塑工艺(molding)形成所述塑封层30，具体地，包括以下步骤：先将器件晶圆20以及芯片10放置在下模模腔内，并在下模模腔内注入液态塑封料；接着合上上模，在采用注射器推动上模的同时并对模具整体加热，位于下模模腔内的塑封料将芯片10包裹；塑封料冷却后固化成型，并与芯片10结合在一起以形成所述塑封层30，对芯片10形成保护。然而，在上述注塑工艺中，芯片10会受到较大的注塑压力，所述注塑压力使芯片10易发生变形甚至断裂，从而造成封装结构性能失效，封装失败。将所述器件晶圆20和芯片10放入注塑模腔时，器件晶圆20背面与注塑模腔平整的表面之间的贴合度差，这将进一步的导致器件晶圆20在注塑压力的作用下更容易发生变形甚至断裂。采用注塑工艺形成的塑封层30通常以全覆盖的方式包裹芯片10，即塑封层30覆盖器件晶圆20表面、芯片10侧壁以及芯片10背向器件晶圆20的面，使得塑封层30内部具有较大的内应力(stress)，所述内应力也会致使芯片10发生变形甚至破裂，造成封装失效。为了解决所述技术问题，在实现第二芯片和器件晶圆的键合后，相邻第二芯片与器件晶圆之间围成塑封区，进行选择性喷涂处理，向塑封区喷洒塑封料，且对位于塑封区的塑封料进行固化处理，形成覆盖第二芯片侧壁的塑封层。本专利技术避免了现有形成塑封层中第二芯片受到注塑压力的问题，从而防止第二芯片发生变形或者破裂；并且，采用选择性喷涂处理的方式能够形成仅覆盖第二芯片侧壁的塑封层，因此塑封层内部应力小，相应的塑封层与第二芯片之间的界面性能好，二者之间的粘附性强，保证塑封层对第二芯片具有良好的密封效果。因此，本专利技术提供的系统级封装方法，能够提高形成的封装结构的性能。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施例做详细的说明。图3至图12是本专利技术晶圆级封装方法一实施例中各步骤对应的结构示意图。参考图3，提供集成有第一芯片310的器件晶圆(CMOSWafer)300，所述器件晶圆300包括集成有所述第一芯片310的第一正面301以及与所述第一正面301相背的第一背面302。本实施例中，所述晶圆级封装方法用于实现晶圆级系统封装，所述器件晶圆300用于在后续工艺中与待集成芯片进行键合。所述器件晶圆300为完成器件制作的晶圆，可以采用集成电路制作技术所制成，例如在半导体衬底上通过沉积、刻蚀等工艺形成N型金属氧化物半导体(N-Metal-Oxide-Semiconductor，NMOS)器件和P型金属氧化物半导体(P-Metal-Oxide-Semiconductor，PMOS)器件等器件，在器件上形成介质层、金属互连结构以及与金属互连结电连接的焊盘等结构，从而使器件晶圆300中集成至少一个第一芯片310，且第一芯片310中形成有第一焊盘(Pad)320。需要说明的是，当第一芯片310为多个时，所述多个第一芯片310可以为同一类型或不同类型的芯片。还需要说明的是，为了便于图示，本实施例中，以器件晶圆300中集成有三个第一芯片310为例进行说明。但所述第一芯片310的数量不仅限于三个。本实施例中，器件晶圆300的半导体衬底为硅衬底。在其他实施例中，所述半导体衬底的材料还可以为锗、锗化硅、碳化硅、砷化镓或镓化铟等其他材料，所述半导体衬底还能够为绝缘体上的硅衬底或者绝缘体上的锗衬底等其他类型的衬底。所述半导体衬底的材料可以是适宜于工艺需要或易于集成的材料。本实施例中，器件晶圆300包括集成有本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种晶圆级封装方法，其特征在于，包括：/n提供集成有第一芯片的器件晶圆，所述器件晶圆包括集成有所述第一芯片的第一正面以及与所述第一正面相背的第一背面，所述器件晶圆的第一正面上键合有第二芯片，所述第二芯片与所述器件晶圆通过熔融键合工艺实现键合，相邻所述第二芯片与所述器件晶圆之间围成塑封区；/n形成所述塑封区后，进行选择性喷涂处理，向所述塑封区喷洒塑封料，且对所述塑封料进行固化处理，形成位于所述塑封区的塑封层，所述塑封层覆盖所述器件晶圆，且覆盖所述第二芯片的侧壁。/n

【技术特征摘要】
1.一种晶圆级封装方法，其特征在于，包括：
提供集成有第一芯片的器件晶圆，所述器件晶圆包括集成有所述第一芯片的第一正面以及与所述第一正面相背的第一背面，所述器件晶圆的第一正面上键合有第二芯片，所述第二芯片与所述器件晶圆通过熔融键合工艺实现键合，相邻所述第二芯片与所述器件晶圆之间围成塑封区；
形成所述塑封区后，进行选择性喷涂处理，向所述塑封区喷洒塑封料，且对所述塑封料进行固化处理，形成位于所述塑封区的塑封层，所述塑封层覆盖所述器件晶圆，且覆盖所述第二芯片的侧壁。


2.如权利要求1所述的封装方法，其特征在于，所述选择性喷涂处理的步骤包括：提供可移动喷头；
使所述喷头在所述器件晶圆上方移动，当所述喷头移动经过所述塑封区上方时，所述喷头向所述塑封区喷洒塑封料。


3.如权利要求2所述的封装方法，其特征在于，所述喷头移动经过同一塑封区上方至少两次，以形成所述塑封层；且所述喷头前一次移动经过所述塑封区上方时的移动路径具有第一方向，所述喷头后一次移动经过同一塑封区上方时的移动路径具有第二方向，所述第二方向与第一方向不同。


4.如权利要求2或3所述的封装方法，其特征在于，所述第二芯片在所述器件晶圆上呈沿X方向和Y方向的阵列式分布，所述阵列式分布的第二芯片与器件晶圆之间围成若干行塑封区和若干列塑封区；所述喷头的移动路径具有的方向包括：+X方向、-X方向、+Y方向或者-Y方向中的一种或多种。


5.如权利要求4所述的封装方法，其特征在于，所述喷头的移动路径具有的方向还包括：与X方向呈45°的倾斜方向或者与Y方向呈45°的倾斜方向。


6.如权利要求1所述的封装方法，其特征在于，在进行所述选择性喷涂处理之前，获取所述器件晶圆上的塑封区的位置信息；基于获取的所述位置信息，进行所述选择性喷涂处理。


7.如权利要求6所述封装方法，其特征在于，获取所述器件晶圆上的塑封区的位置信息的方法包括：基于预设位置信息将所述第二芯片置于所述器件晶圆上，将所述预设位置信息作为所述塑封区的位置信息；或者，在将所述第二芯片置于所述器件晶圆上后，对所述器件晶圆表面进行光照射，采集经器件晶圆表面反射的光信息，获取所述塑封区的位置信息。


8.如权利要求6所述封装方法，其特征在于，基于获取的所述位置信息，进行所述选择性喷涂处理的方法包括：所述喷头在所述器件晶圆上方移动的同时，即时获取所述喷头在所述器件晶圆上的实时位置；基于所述实时位置和获取的位置信息，控制所述喷头在所述器件晶圆上移动的过程中向所述塑封区喷洒塑封料。


9.如权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦晓珊，
申请(专利权)人：中芯集成电路宁波有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33