本發(fā)明涉及半導(dǎo)體封裝技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種晶圓封裝方法和結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

晶圓級(jí)芯片封裝技術(shù)是對(duì)整片晶圓進(jìn)行封裝測(cè)試后再切割得到單個(gè)成品芯片，封裝后的芯片尺寸與裸片一致，是當(dāng)前封裝領(lǐng)域的熱點(diǎn)和未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)。晶圓級(jí)芯片封裝技術(shù)通常把半導(dǎo)體芯片外圍排列的焊墊通過(guò)再分布過(guò)程分布成面陣列排列的大量金屬焊球，有時(shí)被稱為焊接凸點(diǎn)。

在晶圓鍵合過(guò)程中，采用硅通孔技術(shù)(throughsiliconvia,tsv)實(shí)現(xiàn)芯片和芯片之間、晶圓和晶圓之間的垂直導(dǎo)通，使之在三維方向上堆疊集成。

現(xiàn)有技術(shù)中晶圓整面電鍍完成后需要進(jìn)行線路圖形化處理，實(shí)現(xiàn)硅通孔和凸點(diǎn)的連接，在圖形化處理過(guò)程中因刻蝕造成線路表面不平整粗糙度高，線路有側(cè)刻，芯片表面平整度差，這些缺陷影響電信號(hào)的傳輸性能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

因此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的圖形化處理過(guò)程中因刻蝕而造成線路表面不平整粗糙度高，線路有側(cè)刻以及芯片表面平整度差的缺陷。

為此，本發(fā)明提供一種晶圓封裝方法，包括以下步驟：

在晶圓內(nèi)形成若干芯片單元，在一個(gè)或多個(gè)所述芯片單元的背面刻蝕出輪廓與線路形貌對(duì)應(yīng)的凹槽，所述凹槽位于所述晶圓的焊盤(pán)的上方；

在所述凹槽底部打孔，將所述凹槽與所述焊盤(pán)連通；

在晶圓背部的外表面淀積絕緣層，刻蝕沉積在所述焊盤(pán)表面的絕緣層；

在所述晶圓背面進(jìn)行電鍍，電鍍材料填充所述凹槽及其與焊盤(pán)連通的孔；

對(duì)所述晶圓背面進(jìn)行拋光，拋光至所述絕緣層,使得所述凹槽間不連通；

在所述晶圓背面淀積保護(hù)層，在位于凹槽上部的所述保護(hù)層上開(kāi)窗，在所述開(kāi)窗處制備凸點(diǎn)，所述凸點(diǎn)與所述凹槽內(nèi)的電鍍材料連接。

優(yōu)選地，所述在所述晶圓的背面刻蝕出輪廓與線路形貌對(duì)應(yīng)的凹槽的步驟中，所述凹槽的形狀根據(jù)線路需求設(shè)計(jì)，所述線路需求根據(jù)所述凸點(diǎn)和所述焊盤(pán)的位置確定。

優(yōu)選地，所述凹槽包括與凸點(diǎn)位置對(duì)應(yīng)的第一圓槽和與所述焊盤(pán)對(duì)應(yīng)的第二圓槽，第一圓槽與第二圓槽連通。

優(yōu)選地，所述對(duì)所述晶圓背面進(jìn)行拋光的步驟中，對(duì)所述晶圓背面進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光，將所述晶圓背面拋光至所述絕緣層。

優(yōu)選地，在所述在所述晶圓的背面刻蝕出輪廓與線路形貌對(duì)應(yīng)的凹槽的步驟之前先將所述晶圓鍵合并減薄至目標(biāo)厚度。

優(yōu)選地，還包括將所述晶圓切割，形成單顆芯片。

優(yōu)選地，所述凹槽底部的孔的尺寸小于所述焊盤(pán)的尺寸。

相應(yīng)地，本發(fā)明提供一種晶圓封裝結(jié)構(gòu)，包括晶圓，所述晶圓內(nèi)形成若干芯片單元,其特征在于,在一個(gè)或多個(gè)所述芯片單元的背面形成與線路形貌對(duì)應(yīng)的凹槽，所述凹槽的底部與所述芯片單元內(nèi)部的焊盤(pán)連通，在其形成的腔的內(nèi)壁設(shè)置有絕緣材料，腔體內(nèi)部設(shè)置有電鍍材料，在所述凹槽的上部沉積有保護(hù)層，所述保護(hù)層上開(kāi)窗，在窗口處設(shè)置凸點(diǎn)，所述凸點(diǎn)與所述凹槽內(nèi)部的電鍍材料連接。

優(yōu)選地，所述凹槽內(nèi)的絕緣材料與所述凹槽的槽口持平。

優(yōu)選地，所述凹槽包括與凸點(diǎn)位置對(duì)應(yīng)的第一圓槽和與所述焊盤(pán)對(duì)應(yīng)的第二圓槽，第一圓槽與第二圓槽連通。

本發(fā)明技術(shù)方案，具有如下優(yōu)點(diǎn)：

1.本發(fā)明提供的一種晶圓封裝方法和結(jié)構(gòu)，晶圓內(nèi)形成若干芯片單元，在一個(gè)或多個(gè)所述芯片單元背面刻蝕出輪廓與線路形貌對(duì)應(yīng)的凹槽，凹槽位于晶圓的焊盤(pán)的上方；在凹槽底部打孔，將凹槽與焊盤(pán)連通；在晶圓背部的外表面淀積絕緣層，刻蝕沉積在焊盤(pán)表面的絕緣層；在晶圓背面進(jìn)行電鍍，電鍍材料填充凹槽及其與焊盤(pán)連通的孔；對(duì)晶圓背面進(jìn)行拋光，拋光至絕緣層,使得凹槽間不連通；在晶圓背面淀積保護(hù)層，在位于凹槽上部的保護(hù)層上開(kāi)窗，在開(kāi)窗處制備凸點(diǎn)，凸點(diǎn)與凹槽內(nèi)的電鍍材料連接。該晶圓封裝方法，先在晶圓上刻蝕與線路形貌對(duì)應(yīng)的凹槽，凹槽底部連通焊盤(pán)，凹槽內(nèi)壁沉積絕緣層后，采用電鍍的方式填充凹槽，再對(duì)凹槽進(jìn)行拋光，電鍍、拋光時(shí)可以對(duì)整個(gè)晶圓進(jìn)行操作，拋光完成后沉積保護(hù)層，在保護(hù)層上開(kāi)窗設(shè)置凸點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了焊盤(pán)與凸點(diǎn)的線路連接，這樣使得線路表面平整、粗糙度小，線路無(wú)側(cè)刻現(xiàn)象且芯片表面平整度高，線路制作在芯片背面刻蝕的凹槽上，減小封裝尺寸。通過(guò)該方式制備的芯片,線路表面平整、粗糙度小、無(wú)側(cè)刻現(xiàn)象，芯片表面平整度高。

2.本發(fā)明提供的一種晶圓封裝方法和結(jié)構(gòu)，在晶圓的背面刻蝕出輪廓與線路形貌對(duì)應(yīng)的凹槽，凹槽包括與凸點(diǎn)位置對(duì)應(yīng)的第一圓槽和與所述焊盤(pán)對(duì)應(yīng)的第二圓槽，第一圓槽與第二圓槽連通，凹槽位于晶圓的焊盤(pán)的上方；在凹槽底部打孔，將凹槽與焊盤(pán)連通；在晶圓背部的外表面淀積絕緣層，刻蝕沉積在焊盤(pán)表面的絕緣層；在晶圓背面進(jìn)行電鍍，電鍍材料填充凹槽及其與焊盤(pán)連通的孔；對(duì)晶圓背面進(jìn)行拋光，拋光至絕緣層,使得凹槽間不連通；在晶圓背面淀積保護(hù)層，在位于凹槽上部的保護(hù)層上開(kāi)窗，在開(kāi)窗處制備凸點(diǎn)，凸點(diǎn)與凹槽內(nèi)的電鍍材料連接。該晶圓封裝方法，第一圓槽與凸點(diǎn)位置對(duì)應(yīng)，第二圓槽與焊盤(pán)位置對(duì)應(yīng)，第一圓槽和第二圓槽連通，在對(duì)晶圓進(jìn)行電鍍時(shí)，電鍍材料完全填滿凹槽內(nèi)部形成線路連接，提高焊盤(pán)與凸點(diǎn)連接的可靠性。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明具體實(shí)施方式或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)具體實(shí)施方式或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實(shí)施方式，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例1中晶圓封裝方法的流程圖；

圖2a-2j為本發(fā)明實(shí)施例1中晶圓封裝方法的具體步驟的流程圖；

圖3a-3c為本發(fā)明實(shí)施例2中晶圓結(jié)構(gòu)的示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

在本發(fā)明的描述中，需要說(shuō)明的是，術(shù)語(yǔ)“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”、“第三”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性。

在本發(fā)明的描述中，需要說(shuō)明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語(yǔ)“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過(guò)中間媒介間接相連，還可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通，可以是無(wú)線連接，也可以是有線連接。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語(yǔ)在本發(fā)明中的具體含義。

此外，下面所描述的本發(fā)明不同實(shí)施方式中所涉及的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互結(jié)合。

實(shí)施例1

本實(shí)施例提供一種晶圓封裝方法，用于對(duì)晶圓進(jìn)行封裝，封裝完成后可以制備成單片芯片，如圖1所示，本實(shí)施例中的晶圓封裝方法包括如下步驟：

s1：首先制備得到一晶圓100，此處的晶圓100內(nèi)已經(jīng)形成了若干個(gè)芯片單元110，如圖2a所示；先將制備好的晶圓100與載體晶圓200進(jìn)行鍵合，鍵合后減薄至所需的目標(biāo)厚度，芯片單元110上設(shè)置有焊盤(pán)120，如圖2b所示，再針對(duì)每個(gè)需要線路連接的芯片單元110，在芯片單元110的背面刻蝕出輪廓與線路形貌對(duì)應(yīng)的凹槽130，凹槽130位于芯片單元110的焊盤(pán)120的上方，如圖2c所示。剛制作好的晶圓的厚度通常為幾百微米，為了便于搬運(yùn)和加工這種超薄晶圓，需要將晶圓與載體圓片實(shí)現(xiàn)鍵合，之后才能進(jìn)行減薄等后續(xù)工序，鍵合方式可以是cis鍵合、mems鍵合，也可以是晶圓的臨時(shí)鍵合。晶圓減薄是對(duì)晶圓背面多余的基體材料去除一定的厚度，這樣可以改善芯片散熱效果，有利于后續(xù)的劃片工作，也有利于后期封裝工藝，減小封裝尺寸。凹槽130的形狀根據(jù)線路需求設(shè)計(jì)，線路需求根據(jù)凸點(diǎn)180和焊盤(pán)120的位置確定。凹槽130的個(gè)數(shù)和形狀可以如圖2c所示，為4個(gè)，包括與凸點(diǎn)180位置對(duì)應(yīng)的第一圓槽131和與焊盤(pán)120位置對(duì)應(yīng)的第二圓槽132，第一圓槽131與第二圓槽132連通。當(dāng)然，在其他的實(shí)施方式中凹槽130也可以設(shè)置為其他形狀，根據(jù)需要合理設(shè)置能夠?qū)崿F(xiàn)焊盤(pán)120與凸點(diǎn)180的連接即可，凹槽130的個(gè)數(shù)根據(jù)所需合理設(shè)置即可。焊盤(pán)是芯片單元的輸入/輸出端口，也稱作焊墊或者pad。

s2：在凹槽130底部進(jìn)行打孔，形成連接孔140，連接孔140將凹槽130與焊盤(pán)120連通，凹槽130底部的孔的尺寸小于所述焊盤(pán)120的尺寸，如圖2d所示，孔的尺寸越大工藝操作越簡(jiǎn)單，孔的尺寸小于焊盤(pán)的尺寸，在后續(xù)填充電鍍材料后可以有效保證只有焊盤(pán)與電鍍材料連接，提高電鍍材料與焊盤(pán)連接的可靠性。打孔方式可以采用硅通孔工藝。

s3：在晶圓100背部的外表面淀積絕緣層150，刻蝕沉積在焊盤(pán)120表面的絕緣層150，如圖2e所示，淀積絕緣層可以采用化學(xué)氣相淀積、等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相淀積法等，絕緣層材料可以是sio2、si4o3、sioc、sicn；該步驟中通過(guò)沉積絕緣層150，使得凹槽130內(nèi)壁以及連接孔140的內(nèi)壁都沉積上絕緣層150，由于凹槽130底部的連接孔140連通到焊盤(pán)120，所以焊盤(pán)120上也被沉積了絕緣層150。之后通過(guò)刻蝕的方式，將焊盤(pán)表面的絕緣層刻蝕掉。之后還可以淀積阻擋層和種子層，淀積方法可以采用金屬濺射、化學(xué)氣相淀積、物理氣相淀積、有機(jī)金屬化學(xué)氣相淀積等。

s4：在晶圓100背面進(jìn)行電鍍，電鍍材料160填充凹槽130，如圖2f所示，電鍍材料可以是銅。采用在晶圓背面電鍍的方式，一次操作即可以完成對(duì)所有芯片的凹槽的填充，由于精度要求不高，因此加工方式更加簡(jiǎn)單、容易操作。但是電鍍會(huì)在芯片的外表面鍍上一層電鍍材料，不僅凹槽內(nèi)有電鍍材料，絕緣層上也有電鍍材料。

s5：對(duì)晶圓100背面進(jìn)行拋光，拋光至絕緣層150,使得凹槽130之間不連通，如圖2g所示。通過(guò)整體拋光的方式，將晶圓背面拋光至絕緣層,這樣只有每個(gè)凹槽內(nèi)填充了電鍍材料。通過(guò)這種方式，不需要高精度的控制去填充各個(gè)芯片內(nèi)的凹槽，通過(guò)整體電鍍和整體拋光的方式，則完成了在凹槽內(nèi)填充電鍍材料。電鍍材料填充凹槽后完成線路的連接，無(wú)需拋光后制作線路的工序步驟，簡(jiǎn)化了工藝流程。拋光方式可以是化學(xué)拋光、機(jī)械拋光、化學(xué)機(jī)械拋光等，其中采用化學(xué)機(jī)械拋光方法將晶圓背面拋光至絕緣層，拋光后的晶圓表面平整度高。

s6：在晶圓100背面淀積保護(hù)層170，在位于凹槽130上部的保護(hù)層170上開(kāi)窗，在所述開(kāi)窗處制備凸點(diǎn)180，凸點(diǎn)180與凹槽130內(nèi)的電鍍材料160連接，如圖2h所示。晶圓進(jìn)行切割，形成單顆芯片。晶圓切割前臨時(shí)鍵合的晶圓要與載體晶圓200分離后再切割，如圖2h所示；永久鍵合的直接切割成單顆芯片，如圖2i所示。類(lèi)似結(jié)構(gòu)也可以是在晶圓切割之前先將晶圓100與載體200晶圓分離，然后在芯片110正面進(jìn)行重布線設(shè)計(jì)，形成重布線層190，重布線層190上面覆蓋介質(zhì)層300，在介質(zhì)層300上開(kāi)窗，在開(kāi)窗處制備微凸點(diǎn)400，如圖2j所示，便于與其他晶圓實(shí)現(xiàn)垂直方向上的堆疊，滿足各種不同半導(dǎo)體材料和工藝的需求，三維堆疊集成使得封裝尺寸小，傳輸延遲減小、集成度高。當(dāng)然，在其他的實(shí)施方式中，也可以在芯片正面的焊盤(pán)上直接進(jìn)行微凸點(diǎn)設(shè)置。

上述晶圓封裝方法，在晶圓100的背面刻蝕出輪廓與線路形貌對(duì)應(yīng)的凹槽110，凹槽110位于晶圓100的焊盤(pán)120的上方；在凹槽130底部打孔，形成連接孔140，連接孔140將凹槽130與焊盤(pán)120連通；在晶圓100背部的外表面淀積絕緣層150，刻蝕沉積在焊盤(pán)120表面的絕緣層150；在晶圓100背面進(jìn)行電鍍，電鍍材料160填充凹槽130；對(duì)晶圓100背面進(jìn)行拋光，拋光至絕緣層150,使得凹槽130間不連通；在晶圓100背面淀積保護(hù)層170，在位于凹槽130上部的保護(hù)層170上開(kāi)窗，在開(kāi)窗處制備凸點(diǎn)180，凸點(diǎn)180與凹槽130內(nèi)的電鍍材料160連接。該晶圓封裝方法，先在晶圓上刻蝕與線路形貌對(duì)應(yīng)的凹槽，凹槽底部連通焊盤(pán)，凹槽內(nèi)壁沉積絕緣層后，采用電鍍的方式填充凹槽，再對(duì)凹槽進(jìn)行電鍍、拋光，電鍍、拋光時(shí)可以對(duì)整個(gè)晶圓進(jìn)行操作，拋光完成后沉積保護(hù)層，在保護(hù)層上開(kāi)窗設(shè)置凸點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了焊盤(pán)與凸點(diǎn)的線路連接，這樣使得線路表面平整、粗糙度小，線路無(wú)側(cè)刻現(xiàn)象且芯片表面平整度高。

實(shí)施例2

本施例提供一種晶圓封裝結(jié)構(gòu)，如圖3a所示，包括晶圓100，晶圓內(nèi)形成若干芯片單元110,在一個(gè)或多個(gè)所述芯片單元110的背面形成與線路形貌對(duì)應(yīng)的凹槽130，凹槽130包括與凸點(diǎn)180位置對(duì)應(yīng)的第一圓槽131和與焊盤(pán)120對(duì)應(yīng)的第二圓槽132，第一圓槽131與第二圓槽132連通，如圖3b所示,凹槽130的底部與芯片單元110內(nèi)部的焊盤(pán)120連通的連接孔140，在凹槽130和連接孔140形成的腔的內(nèi)壁設(shè)置有絕緣材料150，凹槽130內(nèi)的絕緣材料150與凹槽130的槽口持平,腔體內(nèi)部設(shè)置有電鍍材料160，在凹槽130的上部沉積有保護(hù)層170，保護(hù)層170上開(kāi)窗，在窗口處設(shè)置凸點(diǎn)180，凸點(diǎn)180與凹槽130內(nèi)部的電鍍材料160連接。上述晶圓封裝結(jié)構(gòu)，線路表面平整度高、無(wú)側(cè)刻，芯片表面平整度高。

作為另外一種晶圓封裝結(jié)構(gòu)，如圖3c所示，在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，在芯片正面設(shè)置有重布線層190，重布線層190上覆蓋介質(zhì)層300，在介質(zhì)層300上開(kāi)窗，在窗口處設(shè)置微凸點(diǎn)400，便于與其它晶圓實(shí)現(xiàn)垂直方向上的堆疊，滿足各種不同半導(dǎo)體材料和工藝的需求，三維堆疊集成使得封裝尺寸小，傳輸延遲減小、集成度高。當(dāng)然，在其他的實(shí)施方式中，類(lèi)似的結(jié)構(gòu)還可以是3d-tsv，2.5d轉(zhuǎn)接板，mems，cis類(lèi)型等。

顯然，上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說(shuō)明所作的舉例，而并非對(duì)實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在上述說(shuō)明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無(wú)需也無(wú)法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見(jiàn)的變化或變動(dòng)仍處于本發(fā)明創(chuàng)造的保護(hù)范圍之中。