包括晶圆级封装的微电子器件制造技术

本发明专利技术涉及包括晶圆级封装的微电子器件，其包括一中介层，具有一第一面及相对于第一面的第二面，其中所述中介层包括一重分布层，所述重分布层包括一位于所述第一面的第一钝化层与一位于所述第二面的第二钝化层；至少一芯片，通过多个贯穿所述第一钝化层的第一凸块安装在所述第一面的所述第一钝化层上；一模塑料，设置在所述第一面上，覆盖住所述芯片与所述第一钝化层的上表面；以及多个焊接凸块，设置在所述第二面的所述第二钝化层上。

【技术实现步骤摘要】
包括晶圆级封装的微电子器件分案申请信息本申请是申请日为2015年11月05日、申请号为201510744361.1、专利技术名称为“包括晶圆级封装的微电子器件”的专利技术专利申请的分案申请。
本专利技术涉及半导体封装领域，特别涉及一种具有无衬底(substrate-less)或无穿硅通孔(throughsiliconvia,TSV)中介层的晶圆级封装(waferlevelpackage,WLP)及其制作方法。
技术介绍
随着半导体制造技术的进步，微电子器件的尺寸变得更小，器件中的电路也变得更密集。为了得到更小尺寸的微电子器件，其封装与安装到电路板上的结构都必须变得更紧密。半导体封装领域中所熟知的扇出晶圆级封装(FOWLP)，是通过位于衬底上的重分布层(RDL)，例如位于具有穿硅通孔(TSV)的衬底，将原本半导体晶粒的接垫重新布线分配到一较大的区域。重分布层是在晶圆表面上形成介电层与金属导线的迭层，将芯片原本的输入/输出(I/O)接垫重新布线分配到一个间距较宽松的布局范围。上述重布线的制作通常使用薄膜高分子聚合物，例如苯并环丁稀(benzocyclobutene,BCB)、聚亚酰胺(polyimide,PI)，或其他有机高分子聚合物作为介电层材料，再以金属化工艺，例如铝或铜，形成金属导线，将芯片周围的接垫重新布线分配成阵列状连接垫。由于工艺繁复，具有穿硅通孔的中介层衬底成本较高，因此，使用具有穿硅通孔中介层的扇出晶圆级封装也会比较昂贵，并不利于特定的应用场合。专利
技术实现思路
根据本专利技术的一个实施例，提供了一种微电子器件，其包括：重分布层，其包括位于第一侧上的第一钝化材料及位于相对的第二侧上的第二钝化材料；凸块焊盘和附加凸块焊盘，所述凸块焊盘嵌入到所述重分布层内的所述第一侧上，所述附加凸块焊盘嵌入到所述重分布层内的相对的所述第二侧上；至少一个晶粒，其通过贯穿所述第一钝化材料的第一凸块安装在所述凸块焊盘上，所述第一凸块包括与所述至少一个晶粒及所述凸块焊盘直接接触的单个元件；介电覆盖材料，其直接位于所述附加凸块焊盘与所述第二钝化材料之间，所述附加凸块焊盘通过所述介电覆盖材料与所述第二钝化材料隔离；有机介电材料，其位于所述第二钝化材料上，所述有机介电材料的厚度大于所述介电覆盖材料和所述第二钝化材料中的每一者的厚度；以及第二凸块，其安装在所述附加凸块焊盘上，所述第二凸块贯穿所述介电覆盖材料、所述第二钝化材料和所述有机介电材料中的每一者，且所述第二凸块通过所述介电覆盖材料、所述第二钝化材料和所述有机介电材料中的每一者彼此分离，所述介电覆盖材料、所述第二钝化材料和所述有机介电材料中的每一者的横向侧表面彼此共面。根据本专利技术一实施例，提供了一种微电子器件，其包括：重分布层，其包括金属段，所述金属段嵌入到介电材料中，所述金属段和所述介电材料的外表面在所述重分布层的两个相对侧中的每一者上彼此共面；阻挡材料，所述阻挡材料在所述重分布层的所述两个相对侧上与所述金属段及所述介电材料直接接触；钝化材料，所述钝化材料与所述阻挡材料直接接触，所述阻挡材料在所述重分布层的所述两个相对侧上将所述金属段与所述钝化材料隔离；有机材料，所述有机材料在所述重分布层的所述两个相对侧中的一者上与所述钝化材料直接接触，所述有机材料的厚度大于所述阻挡材料与所述钝化材料的组合厚度；焊锡凸块，所述焊锡凸块安装在所述金属段的第一部分上，且贯穿所述有机材料、所述钝化材料和所述阻挡材料中的每一者；至少一个晶粒，所述至少一个晶粒位于所述重分布层的与所述有机物相对的一侧上；以及微凸块，其包括单一导电回流金属材料，所述单一导电回流金属材料直接位于所述至少一个晶粒与所述金属段的第二部分之间，所述微凸块贯穿所述钝化材料及所述阻挡材料中的每一者并与所述钝化材料及所述阻挡材料中的每一者直接接触。毋庸置疑的，该领域的技术人士读完接下来本专利技术较优选施例的详细描述与附图后，均可了解本专利技术的目的。附图说明图1到图9为根据本专利技术实施例一使用无衬底或无穿硅通孔的中介层制作一晶圆级封装(WLP)的方法的示意性剖面图。图10为本专利技术实施例二的晶圆级封装的示意性剖面图。图11到图13为本专利技术实施例三的晶圆级封装的示意性剖面图。具体实施方式接下来的详细说明须参考相关附图所示内容，用来说明可依据本专利技术具体实行的实施例。这些实施例提供足够的细节，可使此领域中的技术人员充分了解并具体实行本专利技术。在不悖离本专利技术的范围内，可做结构、逻辑和电性上的修改应用在其他实施例上。因此，接下来的详细说明并非用来对本专利技术加以限制。本专利技术涵盖的范围由其权利要求界定。与本专利技术权利要求具同等意义者，也应属本专利技术涵盖的范围。下面的描述须参考相关附图以便彻底理解本专利技术，其中相同或类似的特征通常以相同的附图标记描述，而且描述的结构并不必然按比例绘制。在本说明书中，“晶粒”、“半导体芯片”与“半导体晶粒”具相同含意，可交替使用。在本说明书中，“晶圆”与“基板”意指任何包括一暴露面，可依据本专利技术实施例所示在其上沉积材料，制作集成电路结构的结构物，例如重分布层(RDL)。须了解的是“基板”包括半导体晶圆，但并不限于此。"基板"在工艺中也意指包括制作于其上的材料层的半导体结构物。请参考图1到图9，为根据本专利技术实施例一使用无衬底或无穿硅通孔中介层制作一晶圆级封装(WLP)的方法的示意性剖面图。如图1所示，预备一载板300。载板300例如可为一晶圆状玻璃基板，包括一黏着层或释放层302层迭在所述玻璃基板的上表面上。释放层302上包括至少一钝化层310。钝化层310可包括氮化硅、氧化硅、氮氧化硅中的至少一种。接着，在钝化层310上方全面性的沉积一介电盖层或介电阻挡层312。介电阻挡层312可包括具有防止铜扩散的功能的材料，例如氮化硅，但并不限于此。如图2所示，接着在介电阻挡层312上方设置一层间介电层(ILD)314。层间介电层314可包括氧化硅、硼硅酸玻璃、硼磷硅酸玻璃，或本领域现有的具有低介电系数的介电材料。接着，进行铜镶嵌工艺，在层间介电层314中形成镶嵌铜层402。然后，在层间介电层314与镶嵌铜层402上方沉积一介电阻挡层316。铜镶嵌工艺为本领域的现有技术。例如，在层间介电层314中形成镶嵌铜层402包括下列步骤。首先，进行光刻工艺与蚀刻工艺，在层间介电层314中形成沟槽。接着，在沟槽中沉积金属阻挡层与铜层。然后，利用化学机械抛光工艺，去除掉沉积的金属多余的部分。镶嵌铜层402成为所述具有重分布层的中介层的第一金属层(M1)。请参考图3。接着，进行如图2所描述的铜镶嵌工艺，在钝化层310上形成重分布层(RDL)410。例如，重分布层410可包括通过铜镶嵌工艺形成的四层金属(M1～M4/V1～V3)结构。须了解形成四层金属结构仅为说明目的，在一些实施例中，也可根据不同的设计需求，采用仅包括一层或两层金属的结构。重分布层410可包括一介电层迭层，其中包括钝化层310、介电阻挡层312、层间介本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微电子器件，包括:/n重分布层，其包括位于第一侧上的第一钝化材料及位于相对的第二侧上的第二钝化材料；/n凸块焊盘和附加凸块焊盘，所述凸块焊盘嵌入到所述重分布层内的所述第一侧上，所述附加凸块焊盘嵌入到所述重分布层内的相对的所述第二侧上；/n至少一个晶粒，其通过贯穿所述第一钝化材料的第一凸块安装在所述凸块焊盘上，所述第一凸块包括与所述至少一个晶粒及所述凸块焊盘直接接触的单个元件；/n介电覆盖材料，其直接位于所述附加凸块焊盘与所述第二钝化材料之间，所述附加凸块焊盘通过所述介电覆盖材料与所述第二钝化材料隔离；/n有机介电材料，其位于所述第二钝化材料上，所述有机介电材料的厚度大于所述介电覆盖材料和所述第二钝化材料中的每一者的厚度；以及/n第二凸块，其安装在所述附加凸块焊盘上，所述第二凸块贯穿所述介电覆盖材料、所述第二钝化材料和所述有机介电材料中的每一者，且所述第二凸块通过所述介电覆盖材料、所述第二钝化材料和所述有机介电材料中的每一者彼此分离，所述介电覆盖材料、所述第二钝化材料和所述有机介电材料中的每一者的横向侧表面彼此共面。/n

【技术特征摘要】
20150622 US 14/745,4731.一种微电子器件，包括:
重分布层，其包括位于第一侧上的第一钝化材料及位于相对的第二侧上的第二钝化材料；
凸块焊盘和附加凸块焊盘，所述凸块焊盘嵌入到所述重分布层内的所述第一侧上，所述附加凸块焊盘嵌入到所述重分布层内的相对的所述第二侧上；
至少一个晶粒，其通过贯穿所述第一钝化材料的第一凸块安装在所述凸块焊盘上，所述第一凸块包括与所述至少一个晶粒及所述凸块焊盘直接接触的单个元件；
介电覆盖材料，其直接位于所述附加凸块焊盘与所述第二钝化材料之间，所述附加凸块焊盘通过所述介电覆盖材料与所述第二钝化材料隔离；
有机介电材料，其位于所述第二钝化材料上，所述有机介电材料的厚度大于所述介电覆盖材料和所述第二钝化材料中的每一者的厚度；以及
第二凸块，其安装在所述附加凸块焊盘上，所述第二凸块贯穿所述介电覆盖材料、所述第二钝化材料和所述有机介电材料中的每一者，且所述第二凸块通过所述介电覆盖材料、所述第二钝化材料和所述有机介电材料中的每一者彼此分离，所述介电覆盖材料、所述第二钝化材料和所述有机介电材料中的每一者的横向侧表面彼此共面。


2.根据权利要求1所述的微电子器件，其进一步包括模塑料，所述模塑料在所述重分布层的所述第一侧上与所述至少一个晶粒的侧壁及所述第一钝化材料的外表面接触。


3.根据权利要求1所述的微电子器件，其中所述凸块焊盘和所述附加凸块焊盘包括金属段，所述金属段嵌入到所述重分布层的介电材料内，所述金属段与所述介电材料的外表面彼此共面。


4.根据权利要求3所述的微电子器件，其中，所述金属段中的每一者的厚度与所述重分布层的最靠近所述有机介电材料的所述介电材料的厚度实质上彼此相等。


5.根据权利要求1所述的微电子器件，其进一步包括附加介电覆盖材料，所述附加介电覆盖材料使所述凸块焊盘与所述第一钝化材料分离，其中所述第一凸块与所述附加介电覆盖材料和所述第一钝化材料中的每一者直接接触。


6.根据权利要求1所述的微电子器件，其中所述第二凸块相对地大于个别第一凸块，所述第二凸块具有等于或大于约200微米的直径。


7.根据权利要求1所述的微电子器件，其中所述第二凸块仅通过所述重分布层可操作性地连接到所述至少一个晶粒。


8.根据权利要求1所述的微电子器件，其中所述至少一个晶粒的有源侧朝向所述重分布层。


9.根据权利要求1所述的微电子器件，其中所述凸块焊盘中的至少一些与所述附加凸块焊盘垂直对齐。


10.根据权利要求1所述的微电子器件，其进一步包括临近所述第二凸块的凸块下金属层UBM，所述介电覆盖材料、所述第二钝化材料和所述有机介电材料中的每一者与所述UBM的表面直接接触。


11.一种微电子器...

【专利技术属性】
技术研发人员：施信益，施能泰，姜序，
申请(专利权)人：美光科技公司，
类型：发明
国别省市：美国;US