專利名稱：晶片封裝體結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是有關(guān)于一種晶圓級(jí)封裝，且特別是有關(guān)于一種可以解決晶片與主機(jī)板間熱膨脹系數(shù)差異問題的晶圓級(jí)封裝。
就其工藝而言，首先要提供一晶圓，晶圓由多個(gè)晶片所組成，切割道(scribe-line)環(huán)繞于相鄰的晶片之間。然后制作重配置線路結(jié)構(gòu)體(redistribution layer)到晶圓的主動(dòng)表面上，接著形成凸塊到重配置線路結(jié)構(gòu)體上，之后進(jìn)行晶圓切割的工藝，在切割的同時(shí)會(huì)使晶片及晶片上的重配置線路結(jié)構(gòu)體與鄰接的相同結(jié)構(gòu)體相互分離，而形成獨(dú)立的覆晶封裝體100，如

圖1所示，如此在晶圓切割完成時(shí)，覆晶晶片及其封裝體便制作完成，其中圖1為公知晶圓級(jí)覆晶封裝的剖面放大示意圖。其中每一覆晶封裝體100包括一晶片110、一重配置線路結(jié)構(gòu)體120及多個(gè)凸塊130，其中晶片110具有多個(gè)焊墊114，位于晶片110的主動(dòng)表面112上，而重配置線路結(jié)構(gòu)體120位于晶片110的主動(dòng)表面112上，重配置線路結(jié)構(gòu)體120具有絕緣結(jié)構(gòu)體122及金屬線路結(jié)構(gòu)體124，而金屬線路結(jié)構(gòu)體124會(huì)交錯(cuò)于絕緣結(jié)構(gòu)體122中，并且金屬線路結(jié)構(gòu)體124會(huì)與焊墊114電性連接。另外，凸塊130位于重配置線路結(jié)構(gòu)體120上，并且會(huì)與金屬線路結(jié)構(gòu)體124電性連接。
而覆晶封裝體100一般會(huì)連接到一基板140上，而基板140具有多個(gè)凸塊墊144及多個(gè)焊球墊148，分別位于基板140的上表面142上及下表面146上。此時(shí)，可以進(jìn)行回焊工藝，在灑下助焊劑(未繪出)之后，通過加熱的方式，覆晶封裝體100的凸塊130會(huì)接合到基板140的凸塊墊144上。然后填入一填充材料150到覆晶封裝體100與基板140之間，使得填充材料150會(huì)包覆凸塊130。之后，還要植上多個(gè)焊球160到焊球墊148上，通過焊球160，基板140可以與一印刷電路板(未繪出)電性連接。
由于晶片110與基板140間熱膨脹系數(shù)的不同，因此在上述工藝中必須要將填充材料150填入于晶片110與基板140之間，以防止在熱循環(huán)時(shí)所產(chǎn)生的熱應(yīng)力，造成凸塊130破裂的情形發(fā)生。然而，由于晶片110與基板140之間的間隙非常小，在填入填充材料150時(shí)，是以毛細(xì)現(xiàn)象的方式，填充材料150才能緩慢地流入到覆晶封裝體100與基板140之間，如此在工藝上甚為耗時(shí)，而成本也較高，并且填充材料150不易完全填充到覆晶封裝體100與基板140之間，而留有空隙存在。再者，由于凸塊130的兩端分別與晶片110上的重配置線路結(jié)構(gòu)體120及基板140的凸塊墊144接合，如此容易因?yàn)榫?10與基板140間所造成的熱應(yīng)力，對(duì)凸塊130產(chǎn)生剪力的作用，使得凸塊130會(huì)沿著橫向的方向有破裂的情形產(chǎn)生。
本實(shí)用新型的目的之二就是在提供一種晶圓級(jí)封裝結(jié)構(gòu)及其工藝，可以解決因?yàn)榫A與基板間熱膨脹系數(shù)的不同所造成的問題。
為達(dá)到本實(shí)用新型的上述和其它目的，提出一種晶片封裝體結(jié)構(gòu)，至少包括一晶圓、一絕緣層、一導(dǎo)電膠、多個(gè)球墊、一焊罩層及多個(gè)焊球。其中晶片具有一主動(dòng)表面，而絕緣層配置在晶片的主動(dòng)表面上，絕緣層具有多個(gè)開口，開口貫穿絕緣層。導(dǎo)電膠填充于開口中，且多個(gè)球墊配置在絕緣層上，并且會(huì)與導(dǎo)電膠電性連接。而焊罩層覆蓋在絕緣層上，并且焊罩層會(huì)暴露出球墊，另外，焊球分別配置在球墊上。
另外，就結(jié)構(gòu)上而言，依照本實(shí)用新型的一較佳實(shí)施例，一重配置線路結(jié)構(gòu)體可以配置在絕緣層與晶片之間，而重配置線路結(jié)構(gòu)體具有一絕緣結(jié)構(gòu)體及一金屬線路結(jié)構(gòu)體，金屬線路結(jié)構(gòu)體交錯(cuò)于絕緣結(jié)構(gòu)體中，而金屬線路結(jié)構(gòu)體電性連接于導(dǎo)電膠及晶片。此外，開口中也可以具有凸塊，而導(dǎo)電膠會(huì)與凸塊電性連接。
為達(dá)到本實(shí)用新型的上述和其它目的，提出一種晶圓級(jí)封裝工藝，首先提供一晶圓，此晶圓具有一主動(dòng)表面，接著形成一絕緣層在晶圓的主動(dòng)表面上。接著形成多個(gè)開口于絕緣層中，而開口貫穿絕緣層。接著填入導(dǎo)電膠于開口中，并且形成一金屬層于絕緣層表面上，再將金屬層定義出多個(gè)球墊，而球墊會(huì)與導(dǎo)電膠電性連接。接著形成一焊罩層于絕緣層表面上，該焊罩層會(huì)暴露出球墊，并且植接多個(gè)焊球于球墊上。最后切割晶圓及絕緣層。
依照本實(shí)用新型的一較佳實(shí)施例，其中形成絕緣層到晶圓的主動(dòng)表面上之前，還包括進(jìn)行一制作重配置線路結(jié)構(gòu)體工藝，而將一重配置線路結(jié)構(gòu)體形成到晶圓的主動(dòng)表面上，接著才形成絕緣層到重配置線路結(jié)構(gòu)體上。另外，晶圓還具有多個(gè)凸塊，配置在晶圓的主動(dòng)表面上，而凸塊位于絕緣層的開口中。
在上述晶圓級(jí)封裝結(jié)構(gòu)中，由于導(dǎo)電膠包覆于凸塊的周圍，而凸塊可以通過導(dǎo)電膠電性傳導(dǎo)至焊球上，并且因?yàn)閷?dǎo)電膠的延展性甚佳，因此當(dāng)晶圓與印刷電路板間具有因熱而產(chǎn)生的形變時(shí)，通過導(dǎo)電膠的配置可以大幅減少晶圓與印刷電路板間所造成的熱應(yīng)力，如此公知凸塊破裂的情形便不會(huì)發(fā)生。另外，本實(shí)用新型所切割下來的獨(dú)立封裝體的體積甚小，其獨(dú)立的封裝體的截面積與晶片的截面積一致，并且由于凸塊位于絕緣層的開口中，因此更可以降低獨(dú)立封裝體的高度。此外，本實(shí)用新型的晶圓級(jí)封裝工藝將公知的晶片與基板分開制作的方式整合成一體，故其生產(chǎn)成本更為低廉。
100覆晶構(gòu)裝體110、211、510晶片112、212、312；512主動(dòng)表面114、214、314、514焊墊120、220、420重配置線路結(jié)構(gòu)體122、222絕緣結(jié)構(gòu)體124、224金屬線路結(jié)構(gòu)體
130、230、330、430凸塊140基板142、228上表面144凸塊墊146下表面148焊球墊150填充材料160、280、580焊球200、300封裝體210、310晶圓213主動(dòng)側(cè)226接點(diǎn)240、340、440、540絕緣層242、342、442、542開口244絕緣層表面250、450、550導(dǎo)電膠260、460金屬層262、272、462、562球墊270焊罩層290印刷電路板464線路請(qǐng)參照?qǐng)D2至圖9，其為依照本實(shí)用新型第一較佳實(shí)施例的一種晶圓級(jí)封裝工藝的放大示意圖。請(qǐng)先參照?qǐng)D2，首先提供一晶圓210，晶圓210由多個(gè)晶片211所組成(在圖2中僅繪出其中的一個(gè))，晶圓210具有一主動(dòng)表面212，而晶圓210還具有多個(gè)焊墊214，配置在晶圓210的主動(dòng)表面212上。另外，定義晶圓210具有一主動(dòng)側(cè)213，晶圓210的半導(dǎo)體組件(未繪出)及焊墊214位于主動(dòng)側(cè)213，而在晶圓210的主動(dòng)側(cè)213最外層的表面為主動(dòng)表面212。
然后制作一重配置線路結(jié)構(gòu)體220于晶圓210的主動(dòng)表面212上(也就是配置在晶圓210的主動(dòng)側(cè))，而重配置線路結(jié)構(gòu)體220具有一絕緣結(jié)構(gòu)體222、一金屬線路結(jié)構(gòu)體224及多個(gè)接點(diǎn)226，接點(diǎn)226暴露出重配置線路結(jié)構(gòu)體220的上表面228，而金屬線路結(jié)構(gòu)體224交錯(cuò)于絕緣結(jié)構(gòu)體222中，并且通過金屬線路結(jié)構(gòu)體224會(huì)使晶圓210的焊墊214與接點(diǎn)226電性連接。然后可以利用網(wǎng)板印刷的方式或是微影電鍍的方式，形成多個(gè)凸塊230到接點(diǎn)226上，其中凸塊230的材質(zhì)可以是錫銀銅合金、錫鉍合金、錫鉛合金、鎳金合金或是金。
請(qǐng)參照?qǐng)D3，接下來以熱壓合的方式或是旋涂的方式，形成一絕緣層240在重配置線路結(jié)構(gòu)體220的上表面228上(也就是配置在晶圓210的主動(dòng)側(cè)213)，并且絕緣層240會(huì)包覆凸塊230，其中絕緣層240的材質(zhì)可以是高分子聚合物，比如是環(huán)氧樹脂(Epoxy)、聚酰亞胺(polyimide，PI)，而絕緣層240具有一絕緣層表面244。
請(qǐng)參照?qǐng)D4，然后可以利用微影蝕刻的方式或是激光鉆孔的方式，形成多個(gè)開口242于絕緣層240中，開口242的位置對(duì)應(yīng)凸塊230的位置，而開口242貫穿絕緣層240，并且通過開口242會(huì)使得凸塊230暴露出絕緣層240。接著填入一導(dǎo)電膠250于絕緣層240的開口242中，而導(dǎo)電膠250會(huì)電性連接凸塊230，其中導(dǎo)電膠250為含銀或銅等材料的樹脂。
請(qǐng)參照?qǐng)D5，然后利用壓合、濺鍍、或電鍍等方式，將一金屬層260制作于絕緣層表面244上，其中金屬層260的材質(zhì)可以是銅。
請(qǐng)參照?qǐng)D5及圖6，然后利用微影蝕刻的方式，將金屬層260定義出多個(gè)球墊262，而球墊262位于導(dǎo)電膠250上。
請(qǐng)參照?qǐng)D7，接下來以網(wǎng)板印刷的方式，形成一焊罩層270于絕緣層表面244上，并且焊罩層270具有多個(gè)開口272，以暴露出球墊262。
請(qǐng)參照?qǐng)D8，然后植上多個(gè)焊球280于球墊262上。最后再切割晶圓210、重配置線路結(jié)構(gòu)體220及絕緣層240，而分別形成多個(gè)獨(dú)立的封裝體200。如此切割下來的獨(dú)立的封裝體200，可以通過焊球280使晶片211與印刷電路板290的接點(diǎn)292接合，形成如圖9所示的結(jié)構(gòu)。
請(qǐng)參照?qǐng)D2至圖9，在上述晶圓級(jí)封裝結(jié)構(gòu)中，由于導(dǎo)電膠250電性連接于凸塊230的周圍，而凸塊230可以通過導(dǎo)電膠250電性傳導(dǎo)至焊球280上，并且因?yàn)閷?dǎo)電膠250的延展性甚佳，因此當(dāng)晶片211與印刷電路板290間具有因熱而產(chǎn)生的形變時(shí)，通過導(dǎo)電膠250的配置可以大幅減少晶片211與印刷電路板290間所造成的熱應(yīng)力，如此公知凸塊破裂的情形便不會(huì)發(fā)生。
另外，切割下來的獨(dú)立的封裝體200的體積甚小，其獨(dú)立的封裝體200的截面積與晶片211的截面積一致，并且由于凸塊230位于絕緣層240的開口242中，因此更可以降低獨(dú)立封裝體200的高度。此外，本實(shí)用新型的晶圓級(jí)封裝工藝將公知的晶片與基板分開制作的方式整合成一體，故其生產(chǎn)成本更為低廉。
就現(xiàn)今技術(shù)而言，由于與印刷電路板接合的焊球，其最小間距介于300微米到500微米之間，然而焊墊的間距可以小到僅只有50微米，如此其必須利用重配置線路的設(shè)計(jì)，將其連外接點(diǎn)重新布局，使得制作出焊球的間距能夠達(dá)到與印刷電路板接合的目的。其中，重配置線路的設(shè)計(jì)，除了上述第一較佳實(shí)施例所述的方式之外，也可以是其它的方式，如下所述。
請(qǐng)參照?qǐng)D10，其為依照本實(shí)用新型第二較佳實(shí)施例的晶圓級(jí)封裝結(jié)構(gòu)的示意圖，其中絕緣層340直接形成于晶圓310的主動(dòng)表面312上，而通過絕緣層340的開口342可以暴露出焊墊314。并且通過微影蝕刻的方式可以將金屬層360定義出多個(gè)線路364及多個(gè)球墊362，以進(jìn)行線路重配置的動(dòng)作，而將球墊362配置到適于植上焊球380的位置。另外，絕緣層340的開口342中可以設(shè)計(jì)成不具有凸塊的形式，而整個(gè)開口342完全填入導(dǎo)電膠350。如此不需凸塊，就可以進(jìn)行晶圓級(jí)封裝工藝，因此可以省去制作凸塊的步驟，同時(shí)也會(huì)降低生產(chǎn)成本。然而，如圖11所示，其為依照本實(shí)用新型第三較佳實(shí)施例的晶圓級(jí)封裝結(jié)構(gòu)的示意圖，也可以制作凸塊330于絕緣層340的開口342中，由于凸塊330為金屬，其導(dǎo)電性能大于導(dǎo)電膠350，因此通過凸塊330的配置可以增進(jìn)封裝體300的導(dǎo)電性能。而其余組件的配置，均與第二較佳實(shí)施例雷同，在此便不再贅述。
另外，請(qǐng)參照?qǐng)D12，其為依照本實(shí)用新型第四較佳實(shí)施例的晶圓級(jí)封裝結(jié)構(gòu)的示意圖。當(dāng)上游廠商在制作重配置線路結(jié)構(gòu)體420之后，若是其形成凸塊430的位置并未與印刷電路板(未繪出)的接點(diǎn)相對(duì)應(yīng)時(shí)，也可以在制作金屬層460時(shí)，再進(jìn)行重配置線路的動(dòng)作，使得球墊462的位置可以與印刷電路板的接點(diǎn)的位置相配合，而球墊462可以通過線路464與導(dǎo)電膠450電性連接。另外，絕緣層440的開口442中也可以設(shè)計(jì)成不具有凸塊的形式，而將整個(gè)開口442填入導(dǎo)電膠450。
在上述的實(shí)施例中，通過重配置線路結(jié)構(gòu)體或金屬層進(jìn)行重配置線路的動(dòng)作，使得球墊的位置能夠與印刷電路板的接點(diǎn)的位置相對(duì)應(yīng)，并且可以使相鄰焊球間具有足夠的間距。然而本實(shí)用新型并非僅限于如上所述的應(yīng)用，也可以設(shè)計(jì)成晶片510的焊墊514配置與印刷電路板(未繪出)的接點(diǎn)配置為相對(duì)應(yīng)的，如圖13所示，其為依照本實(shí)用新型第五較佳實(shí)施例的晶圓級(jí)封裝結(jié)構(gòu)的示意圖。如此就不需在晶片510的主動(dòng)表面512上制作重配置線路結(jié)構(gòu)體，而球墊562配制在絕緣層540的開口542內(nèi)的導(dǎo)電膠550上，并且焊球580的配置與焊墊514的配置相對(duì)應(yīng)。另外，也可以制作凸塊于絕緣層540的開口542中，而通過凸塊的配置能增進(jìn)封裝體的導(dǎo)電性能。
因此，不論上游廠商是否已經(jīng)制作好凸塊，皆可應(yīng)用本實(shí)用新型的晶圓級(jí)封裝方法，使得晶片在封裝完成之后，便可以通過焊球直接與印刷電路板接合。故就封裝體的結(jié)構(gòu)上而言，絕緣層的開口中可以具有凸塊，也可以不具有凸塊。
另外，本實(shí)用新型的絕緣層的開口中具有導(dǎo)電膠的結(jié)構(gòu)，并非僅應(yīng)用在上述的實(shí)施例中，也可以應(yīng)用在其它的方面，比如是應(yīng)用在基板的制作上等。
綜上所述，本實(shí)用新型至少具有下列優(yōu)點(diǎn)1.本實(shí)用新型的晶圓級(jí)封裝結(jié)構(gòu)及其工藝，由于導(dǎo)電膠包覆于凸塊的周圍，而凸塊可以通過導(dǎo)電膠電性傳導(dǎo)至焊球上，并且因?yàn)閷?dǎo)電膠的延展性甚佳，因此當(dāng)晶片與印刷電路板間具有因熱而產(chǎn)生的形變時(shí)，通過導(dǎo)電膠的配置可以大幅減少晶片與印刷電路板間所造成的熱應(yīng)力，如此公知凸塊破裂的情形便不會(huì)發(fā)生。
2.本實(shí)用新型的晶圓級(jí)封裝結(jié)構(gòu)及其工藝，其最后所切割下來的獨(dú)立封裝體的體積甚小，而獨(dú)立封裝體的截面積會(huì)與晶片的截面積一致，并且由于凸塊位于絕緣層的開口中，因此更可以降低獨(dú)立封裝體的高度。
3.本實(shí)用新型的晶圓級(jí)封裝結(jié)構(gòu)及其工藝，可以使生產(chǎn)成本更為低廉。
權(quán)利要求1.一種晶片封裝體結(jié)構(gòu)，其特征是，該結(jié)構(gòu)至少包括一晶片，該晶片具有一主動(dòng)側(cè)；一絕緣層，配置在該晶圓的該主動(dòng)側(cè)，該絕緣層具有多個(gè)開口，該些開口貫穿該絕緣層；一導(dǎo)電膠，該導(dǎo)電膠填充于該些開口中；多個(gè)球墊，配置在該絕緣層上，并且與該導(dǎo)電膠電性連接；一焊罩層，該焊罩層覆蓋該絕緣層，并且該焊罩層會(huì)暴露出該些球墊；以及多個(gè)焊球，分別配置在該些球墊上。
2.如權(quán)利要求1所述的晶片封裝體結(jié)構(gòu)，其特征是，該結(jié)構(gòu)更包括一重配置線路結(jié)構(gòu)體(Redistribution Layer)，位于該絕緣層與該晶片之間，該重配置線路結(jié)構(gòu)體具有一絕緣結(jié)構(gòu)體及一金屬線路結(jié)構(gòu)體，該金屬線路結(jié)構(gòu)體交錯(cuò)于該絕緣結(jié)構(gòu)體中，而該金屬線路結(jié)構(gòu)體電性連接于該導(dǎo)電膠及該晶片。
3.如權(quán)利要求1所述的晶片封裝體結(jié)構(gòu)，其特征是，該結(jié)構(gòu)更包括多個(gè)凸塊，分別配置在該些開口中，而該導(dǎo)電膠與該些凸塊電性連接。
4.如權(quán)利要求3所述的晶片封裝體結(jié)構(gòu)，其特征是，該些凸塊的材質(zhì)為錫鉛合金。
5.如權(quán)利要求3所述的晶片封裝體結(jié)構(gòu)，其特征是，該些凸塊的材質(zhì)為鎳金合金。
6.如權(quán)利要求3所述的晶片封裝體結(jié)構(gòu)，其特征是，該些凸塊的材質(zhì)為金。
7.如權(quán)利要求3所述的晶片封裝體結(jié)構(gòu)，其特征是，該些凸塊的材質(zhì)為錫銀銅合金。
8.如權(quán)利要求3所述的晶片封裝體結(jié)構(gòu)，其特征是，該些凸塊的材質(zhì)為錫鉍合金。
9.如權(quán)利要求1所述的晶片封裝體結(jié)構(gòu)，其特征是，該絕緣層為聚酰亞胺。
10.如權(quán)利要求1所述的晶片封裝體結(jié)構(gòu)，其特征是，該絕緣層為環(huán)氧樹脂。
專利摘要一種晶片封裝體結(jié)構(gòu),至少包括:一晶圓、一絕緣層、一導(dǎo)電膠、多個(gè)球墊、一焊罩層及多個(gè)焊球。其中晶片具有一主動(dòng)表面,而絕緣層配置在晶片的主動(dòng)表面上,絕緣層具有多個(gè)開口,開口貫穿絕緣層。導(dǎo)電膠填充于開口中,且多個(gè)球墊配置在絕緣層上,并且會(huì)與導(dǎo)電膠電性連接。而焊罩層覆蓋在絕緣層上,并且焊罩層會(huì)暴露出球墊,另外,焊球分別配置在球墊上。
文檔編號(hào)H01L23/28GK2518223SQ02204360
公開日2002年10月23日 申請(qǐng)日期2002年1月29日 優(yōu)先權(quán)日2002年1月29日
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