一种降低翘曲的晶圆级封装方法及封装结构与流程

1.本发明属于半导体技术领域，具体涉及一种降低翘曲的晶圆级封装方法及封装结构。


背景技术：

2.现今电子产品的功能日趋丰富，终端产品的功能发展对芯片制造和芯片封装提出了更高要求。影像传感芯片行业，普遍使用低介电常数材料实现晶圆的高性能，广泛使用堆叠工艺实现晶圆的高集成度。晶圆制造技术的更新给晶圆级封装带来挑战。比如，在晶圆级封装过程中，切割振动或者制程翘曲极易造成微小裂纹，这些微小裂纹在后制程封装和后期使用过程中逐渐扩展，最终导致器件失效。
3.晶圆中芯片较多，比如有几万颗时，晶圆级封装的过程翘曲会非常大，不仅可能形成微小裂纹或分层，还可能无法完成后制程。
4.因此，本发明提供了一种降低翘曲的晶圆级封装方法及封装结构。


技术实现要素：

5.为解决现有技术中存在的技术问题，本发明的目的在于提供一种降低翘曲的晶圆级封装方法及封装结构。
6.为实现上述目的，达到上述技术效果，本发明采用的技术方案为：
7.一种降低翘曲的晶圆级封装方法，包括以下步骤：
8.对晶圆进行重布线路，将切割道位置的硅刻蚀槽打开，将功能层切开，再在切割道位置包裹上阻焊层；
9.随后，只对阻焊层进行预固化，针对阻焊剂的光刻分辨率高低情况同时或按照先后顺序打开阻焊层上用于长锡球的开口及用于降低翘曲的开口，再进行阻焊层的最终固化；
10.最后，长锡球，再将晶圆切割成单颗芯片。
11.进一步的，对晶圆进行重布线路前，先将晶圆进行键合、减薄和硅刻蚀，再在晶圆表面设置一层隔离层。
12.进一步的，所述隔离层采用钝化胶或绝缘胶通过旋涂或喷涂制成，厚度为1-20μm。
13.进一步的，所述隔离层采用氧化硅或氮化硅通过化学气相沉积制成，厚度为0.5-5μm。
14.进一步的，所述硅刻蚀槽为直孔或斜孔。
15.进一步的，针对阻焊剂的光刻分辨率比较高的情况，通过光刻曝光和显影同时打开阻焊层上用于长锡球的开口ⅰ及用于降低翘曲的开口ⅱ但是留包边，所述开口ⅱ为相邻晶圆之间的开口，所述阻焊层的最终固化是在烤箱中进行的，固化温度控制在120-200℃，固化时间控制在2-5h。
16.进一步的，针对阻焊剂的光刻分辨率不高的情况，则先通过光刻曝光和显影打开
用于长锡球的开口ⅰ，再使用刀片或者激光打开用于降低翘曲的开口ⅱ但是留包边，所述开口ⅱ为相邻晶圆之间的开口。
17.进一步的，针对阻焊剂的光刻分辨率不高的情况，所述阻焊层的预固化采用uv光照射或烤箱或烤板进行，所述烤箱的温度为50-100℃，时间为60-100min，所述烤板的温度为100-120℃，时间为5-10min。
18.进一步的，针对阻焊剂的光刻分辨率不高的情况，所述阻焊层的最终固化是在烤箱中进行的，固化温度控制在120-200℃，固化时间控制在2-5h。
19.本发明还公开了一种降低翘曲的晶圆级封装结构，采用如上所述的一种降低翘曲的晶圆级封装方法制备得到，包括：
20.玻璃基板；
21.围堰，间隔设置于玻璃基板上；
22.晶圆，设置于围堰上；
23.隔离层，设置于晶圆上；
24.线路层，设置于隔离层上；
25.阻焊层，包裹线路层，具有开口ⅰ和开口ⅱ，所述开口ⅰ用于长锡球，所述开口ⅱ为相邻晶圆之间的开口，用于释放应力、降低翘曲；
26.锡球，设置于开口ⅰ上。
27.与现有技术相比，本发明的有益效果为：
28.本发明公开了一种降低翘曲的晶圆级封装方法及封装结构，包括以下步骤：对晶圆进行重布线路，将切割道位置的硅刻蚀槽打开，将功能层切开，再在切割道位置包裹上阻焊层；随后，只对阻焊层进行预固化，针对阻焊剂的光刻分辨率高低情况同时或按照先后顺序打开阻焊层上用于长锡球的开口及用于降低翘曲的开口，再进行阻焊层的最终固化；最后，长锡球，再将晶圆切割成单颗芯片。本发明提供的降低翘曲的晶圆级封装方法及封装结构，解决了晶圆内部隐裂及分层导致失效的问题，降低了翘曲太大无法完成后制程的情况，同时解决了后面锡球制程的真空吸附超标、锡球掉球、锡球偏移及渗锡风险。
附图说明
29.图1为本发明实施例1的一种降低翘曲的晶圆级封装方法中步骤2)的结构示意图；
30.图2为本发明实施例1的一种降低翘曲的晶圆级封装方法中步骤3)的结构示意图；
31.图3-4分别为本发明实施例1的一种降低翘曲的晶圆级封装方法中步骤4)的结构示意图；
32.图5为本发明实施例2的一种降低翘曲的晶圆级封装方法中步骤2)的结构示意图；
33.图6为本发明实施例2的一种降低翘曲的晶圆级封装方法中步骤3)的结构示意图；
34.图7为本发明实施例2的一种降低翘曲的晶圆级封装方法中步骤4)的结构示意图。
具体实施方式
35.下面对本发明进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
36.以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是
所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或多个方面的一些概念以为稍后给出的更加详细的描述之序。
37.如图1-7所示，一种降低翘曲的晶圆级封装方法，特别是用于降低翘曲变化较大的制程，比如钝化层和阻焊层制程。以降低阻焊层的制程翘曲的方案为例，该降低翘曲的晶圆级封装方法包括以下步骤：
38.1)，将晶圆1进行键合、减薄和硅刻蚀；
39.2)，在晶圆1表面设置一层隔离层2，并完成重布线路层3，然后通过干法刻蚀的方法将切割道位置的硅刻蚀槽打开，硅刻蚀槽为直孔或斜孔，且用激光将晶圆1底部的功能层切开，再在切割道位置包裹上阻焊层4；其中，隔离层2采用钝化胶或绝缘胶通过旋涂或喷涂制成时，厚度为1-20μm；当隔离层2采用氧化硅或氮化硅通过化学气相沉积制成时，厚度为0.5-5μm；
40.3)，先只对阻焊层4进行预固化，针对阻焊剂的光刻分辨率比较高的情况，通过光刻曝光和显影打开开口ⅰ5和开口ⅱ6但是留包边，而针对阻焊剂的光刻分辨率不高的情况，则先打开开口ⅰ5，再用刀片或者激光打开开口ⅱ6但是留包边，之后进行阻焊层4的最终固化；通过设计开口ⅱ6有助于降低翘曲；
41.4)，完成在开口ⅰ5上长锡球7，再将晶圆1切割成单颗芯片。
42.步骤3)中，针对阻焊剂的光刻分辨率比较高的情况，先只对阻焊层4采用uv光照射或烤箱或烤板进行预固化，烤箱的温度为50-100℃，时间为60-100min，烤板的温度为100-120℃，时间为5-10min，再通过光刻曝光和显影同时打开开口ⅰ5和开口ⅱ6但是留包边，其中，开口ⅱ6为相邻芯片之间的开口，用于释放应力降低翘曲，包边用于保护功能层避免水汽渗透进入；阻焊层4的最终固化是在烤箱中进行，固化温度控制在120-200℃，固化时间控制在2-5h；
43.针对阻焊剂的光刻分辨率不高的情况，则先通过光刻曝光和显影打开开口ⅰ5，再对阻焊层4采用uv光照射或烤箱或烤板进行预固化，烤箱的温度为50-100℃，时间为60-100min，烤板的温度为100-120℃，时间为5-10min，，随后使用刀片或者激光打开开口ⅱ6但是留包边，之后进行阻焊层4的最终固化，最终固化也是在烤箱中进行，固化温度控制在120-200℃，固化时间控制在2-5h。因为阻焊剂原材是液态胶，本发明先进行预固化之后才可以用刀切或者激光切割打开开口ⅱ6，如果没有预固化，刀切时会裹住刀片使其无法切割，激光切割时会难以汽化使其难以切割。
44.本发明还公开了一种降低翘曲的晶圆级封装结构，包括：
45.玻璃基板9；
46.围堰8，间隔设置于玻璃基板9上；
47.晶圆1，设置于围堰8上；
48.隔离层2，设置于晶圆1上；
49.线路层3，设置于隔离层2上；
50.阻焊层4，包裹线路层3，具有开口ⅰ5和开口ⅱ6，所述开口ⅰ5用于长锡球7，所述开口ⅱ6为相邻晶圆1之间的开口，用于释放应力、降低翘曲；
51.锡球，设置于开口ⅰ上。
52.实施例1
53.如图1-4所示，一种降低翘曲的晶圆级封装方法，用于降低阻焊层的制程翘曲，包括以下步骤：
54.1)，将晶圆1进行键合、减薄和硅刻蚀；
55.2)，在晶圆1表面设置一层隔离层2，并完成重布线路层3，然后通过干法刻蚀的方法将切割道位置的硅刻蚀槽打开，硅刻蚀槽为直孔，且用激光将晶圆1底部的功能层切开，再在切割道位置包裹上阻焊层4；其中，隔离层2采用绝缘胶通过旋涂或喷涂制成，厚度为3μm；
56.3)，针对阻焊剂的光刻分辨率比较高的情况，先只对阻焊层4采用烤箱进行预固化，烤箱的温度为100℃，时间为60min，再通过光刻曝光和显影同时打开开口ⅰ5和开口ⅱ6但是留包边，其中，开口ⅱ6为相邻芯片之间的开口，用于释放应力降低翘曲，包边用于保护功能层避免水汽渗透进入；之后进行阻焊层4的最终固化，阻焊层4的最终固化是在烤箱中进行，固化温度控制在120℃，固化时间控制在5h；
57.4)，完成在开口ⅰ5上长锡球7，再将晶圆1切割成单颗芯片。
58.一种降低翘曲的晶圆级封装结构，包括：
59.玻璃基板9；
60.围堰8，间隔设置于玻璃基板9上；
61.晶圆1，设置于围堰8上；
62.隔离层2，设置于晶圆1上；
63.线路层3，设置于隔离层2上；
64.阻焊层4，包裹线路层3，具有开口ⅰ5和开口ⅱ6，所述开口ⅰ5用于长锡球7，所述开口ⅱ6为相邻晶圆1之间的开口，用于释放应力、降低翘曲；
65.锡球，设置于开口ⅰ上。
66.实施例2
67.如图5-7所示，一种降低翘曲的晶圆级封装方法，包括以下步骤：
68.1)，将晶圆1进行键合，减薄和硅刻蚀；
69.2)，在晶圆1表面设置一层隔离层2，并完成重布线路层3，然后通过干法刻蚀的方法将切割道位置的硅刻蚀槽打开，硅刻蚀槽为斜孔，且用激光将功能层切开，再在切割道位置包裹上阻焊层4；
70.3)，针对阻焊剂的光刻分辨率不高的情况，则先通过光刻曝光和显影打开开口ⅰ5，再对阻焊层4采用烤箱进行预固化，烤箱的温度为100℃，时间为60min，再用刀片或者激光打开开口ⅱ6但是留包边，之后进行阻焊层4的最终固化，在烤箱中进行，固化温度控制在120℃，固化时间控制在5h；
71.4)，完成在开口ⅰ5上长锡球7，再将晶圆1切割成单颗芯片。
72.余同实施例1。
73.本发明未具体描述的部分或结构采用现有技术或现有产品即可，在此不做赘述。
74.以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

技术特征：
1.一种降低翘曲的晶圆级封装方法，其特征在于，包括以下步骤：对晶圆进行重布线路，将切割道位置的硅刻蚀槽打开，将功能层切开，再在切割道位置包裹上阻焊层；随后，只对阻焊层进行预固化，针对阻焊剂的光刻分辨率高低情况同时或按照先后顺序打开阻焊层上用于长锡球的开口及用于降低翘曲的开口，再进行阻焊层的最终固化；最后，长锡球，再将晶圆切割成单颗芯片。2.根据权利要求1所述的一种降低翘曲的晶圆级封装方法，其特征在于，对晶圆进行重布线路前，先将晶圆进行键合、减薄和硅刻蚀，再在晶圆表面设置一层隔离层。3.根据权利要求2所述的一种降低翘曲的晶圆级封装方法，其特征在于，所述隔离层采用钝化胶或绝缘胶通过旋涂或喷涂制成，厚度为1-20μm。4.根据权利要求2所述的一种降低翘曲的晶圆级封装方法，其特征在于，所述隔离层采用氧化硅或氮化硅通过化学气相沉积制成，厚度为0.5-5μm。5.根据权利要求1所述的一种降低翘曲的晶圆级封装方法，其特征在于，所述硅刻蚀槽为直孔或斜孔。6.根据权利要求1所述的一种降低翘曲的晶圆级封装方法，其特征在于，针对阻焊剂的光刻分辨率比较高的情况，通过光刻曝光和显影同时打开阻焊层上用于长锡球的开口ⅰ及用于降低翘曲的开口ⅱ但是留包边，所述开口ⅱ为相邻晶圆之间的开口，所述阻焊层的最终固化是在烤箱中进行的，固化温度控制在120-200℃，固化时间控制在2-5h。7.根据权利要求1所述的一种降低翘曲的晶圆级封装方法，其特征在于，针对阻焊剂的光刻分辨率不高的情况，则先通过光刻曝光和显影打开用于长锡球的开口ⅰ，再使用刀片或者激光打开用于降低翘曲的开口ⅱ但是留包边，所述开口ⅱ为相邻晶圆之间的开口。8.根据权利要求7所述的一种降低翘曲的晶圆级封装方法，其特征在于，针对阻焊剂的光刻分辨率不高的情况，所述阻焊层的预固化采用uv光照射或烤箱或烤板进行，所述烤箱的温度为50-100℃，时间为60-100min，所述烤板的温度为100-120℃，时间为5-10min。9.根据权利要求7所述的一种降低翘曲的晶圆级封装方法，其特征在于，针对阻焊剂的光刻分辨率不高的情况，所述阻焊层的最终固化是在烤箱中进行的，固化温度控制在120-200℃，固化时间控制在2-5h。10.一种降低翘曲的晶圆级封装结构，其特征在于，采用权利要求1-9任一所述的一种降低翘曲的晶圆级封装方法制备得到，包括：玻璃基板；围堰，间隔设置于玻璃基板上；晶圆，设置于围堰上；隔离层，设置于晶圆上；线路层，设置于隔离层上；阻焊层，包裹线路层，具有开口ⅰ和开口ⅱ，所述开口ⅰ用于长锡球，所述开口ⅱ为相邻晶圆之间的开口，用于释放应力、降低翘曲；锡球，设置于开口ⅰ上。

技术总结
本发明公开了一种降低翘曲的晶圆级封装方法及封装结构，包括以下步骤：对晶圆进行重布线路，将切割道位置的硅刻蚀槽打开，将功能层切开，再在切割道位置包裹上阻焊层；随后，只对阻焊层进行预固化，针对阻焊剂的光刻分辨率高低情况同时或按照先后顺序打开阻焊层上用于长锡球的开口及用于降低翘曲的开口，再进行阻焊层的最终固化；最后，长锡球，再将晶圆切割成单颗芯片。本发明提供的降低翘曲的晶圆级封装方法及封装结构，解决了晶圆内部隐裂及分层导致失效的问题，降低了翘曲太大无法完成后制程的情况，同时解决了后面锡球制程的真空吸附超标、锡球掉球、锡球偏移及渗锡风险。锡球偏移及渗锡风险。锡球偏移及渗锡风险。


技术研发人员：刘轶 马书英 王姣 周琼
受保护的技术使用者：华天科技（昆山）电子有限公司
技术研发日：2023.06.05
技术公布日：2023/8/13