專利名稱：晶圓級封裝方法
晶圓級封裝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種封裝方法，且特別是有關(guān)于一種晶圓級封裝方法。背景技術(shù)：
隨著電子技術(shù)的日新月異，高科技電子產(chǎn)品相繼問世。而封裝產(chǎn)業(yè)的主 要功能是支持電子產(chǎn)品開發(fā)的需求，確保半導(dǎo)體封裝件的速度不斷提升并能 充分發(fā)揮其功能，且應(yīng)用的電子產(chǎn)品能具有輕薄短小的市場優(yōu)點(diǎn)。為滿足這
些需求，半導(dǎo)體封裝件的主要發(fā)展趨勢包括輸入/輸出接點(diǎn)(1/0 Pads)數(shù)增加、 訊號速度加快、功率大幅上升、腳距日益縮小、連接效率(指封裝件內(nèi)芯片的 尺寸和封裝件尺寸的比值)提高、外型輕薄和小型化。另外，高散熱性和多芯 片封裝也是市場的需求之一 。
目前電子產(chǎn)品的消費(fèi)市場主要著重在"可攜式"的特點(diǎn)上，例如筆記本
為了適用于行:電子產(chǎn)品機(jī)體高空間密度的特性，內(nèi)e^模塊的需求不僅要維 持高效能且穩(wěn)定的質(zhì)量，如何縮小模塊空間但仍保有高質(zhì)量的特性，甚至提 升更好的數(shù)據(jù)傳輸效能，便成為各廠商的重要課題。而傳統(tǒng)的芯片級封裝技 術(shù)已經(jīng)無法滿足未來科技的要求，因此目前已逐漸朝向具有低成本、高質(zhì)量 等多項(xiàng)優(yōu)勢的晶圓級封裝(Wafer Level Package)才支術(shù)發(fā)展。
傳統(tǒng)的芯片級封裝是將棵晶先自晶圓上切割下來，再一一經(jīng)過封裝(利用 膠體)和測試，封裝后的芯片體積約比棵晶體積增加了 20%。而晶圓級封裝則 是先在整片晶圓上進(jìn)行封裝和測試，然后才切割成一個(gè)個(gè)的芯片，因此封裝 后的芯片體積即等同于棵晶的原尺寸。因此使用晶圓級的封裝方式，不僅明 顯地縮小內(nèi)存模塊尺寸，而符合可攜式產(chǎn)品輕薄短小的特性需求。另外，晶 圓級封裝的布線具有較短且厚的線路，故可有效增加數(shù)據(jù)傳輸?shù)念l寬減少電 流耗損，也提升數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性。再者，晶圓級封裝不需使用芯片級封裝 用來密封用的膠體(包括塑料或陶瓷包裝)，因此芯片所產(chǎn)生的熱能便能有效 地發(fā)散，此點(diǎn)對于可攜式產(chǎn)品的散熱問題幫助極大。
對于一個(gè)傳統(tǒng)光電組件而言，其線路分布(Layout)主要是分布在組件的 正面，且正面還需起到接收外來光源的作用。當(dāng)此光電組件需與一基板(例如 是測試用的基板或是應(yīng)用產(chǎn)品的電路板)電性連接時(shí)，傳統(tǒng)上多利用打線方式 電性連接光電組件的正面和基板。上述方式適合使用芯片級封裝，然而卻無 法適用于晶圓級封裝方法。因此，如何在上述光電組件中應(yīng)用晶圓級封裝方 法，使其達(dá)到尺寸微小化、數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定和散熱佳等優(yōu)點(diǎn)，則為相關(guān)業(yè)者努 力的目標(biāo)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種晶圓級封裝方法，以制作出 一質(zhì)量優(yōu)異的晶 圓級封裝件。
根據(jù)本發(fā)明的目的，本發(fā)明提出一種晶圓級封裝方法。首先，提供一晶 圓，晶圓具有一正面和一背面。接著，在晶圓的正面形成若干個(gè)凹槽。再在 每個(gè)凹槽表面形成一絕緣層。然后，在每個(gè)凹槽的絕緣層上及晶圓的部分正 面處形成一導(dǎo)電層。再在每個(gè)凹槽的導(dǎo)電層上形成一焊料層。之后，在晶圓 的正面上形成一個(gè)第一基板。接著，在晶圓的背面處形成若干個(gè)孔洞，而孔 洞的位置與凹槽的位置相對應(yīng)，且每一孔洞棵露出焊料層。然后，在晶圓的 背面處形成一第二基板，且第二基板具有若干個(gè)導(dǎo)電柱，導(dǎo)電柱對應(yīng)地置入 于晶圓的孔洞中以與焊料層連接。之后，在第二基板處形成若干個(gè)導(dǎo)電結(jié)構(gòu)。 最后，進(jìn)行單元切割。
本發(fā)明的晶圓級封裝方法可制作出一個(gè)體積微小化、可防止水氣侵蝕和 線路穩(wěn)定、以及散熱佳的高質(zhì)量晶圓級封裝單元，也由于制程步驟簡單，可 降低晶圓級封裝單元的制造成本。

圖1A至圖1L是依照本發(fā)明的較佳實(shí)施例的晶圓級封裝方法。 圖2是依照本發(fā)明 一較佳實(shí)施例的晶圓級封裝單元的示意圖。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明提出一種晶圓級封裝方法，主要是將光電組件位于正面的線路引 至背面，利用背面作為光電組件對外的接點(diǎn)，而正面仍可接收外來的光源訊 號。完成封裝后再進(jìn)行切割，切割后所形成的封裝單元再與一外部基板(例如 是測試用的基板，或是應(yīng)用的電子產(chǎn)品的電路板)電性連接。
請參照圖1A至圖1L所示，其顯示的是依照本發(fā)明較佳實(shí)施例的晶圓級 封裝方法。首先，提供一晶圓(Wafer)lO,晶圓具有一正面101和一背面103, 在晶圓IO的正面101上具有若干個(gè)導(dǎo)墊(ConductPad)12，如圖1A所示。導(dǎo) 墊12即為晶圓級封裝件的輸入/輸出接點(diǎn)(I/OPads)。另外，正面101也可作 為接收外來光源之用。之后，在晶圓10的正面101上形成若干個(gè)凹槽 (Fosse)15,如圖1B所示。其中，這些凹槽15形成的位置對應(yīng)于晶圓10上 的多個(gè)晶粒(Die)之間。形成凹槽15的方式例如是應(yīng)用蝕刻(Etch)或其它裁切 (Cut)制程。
接著，在每個(gè)凹槽15表面形成一絕緣層151，如圖1C所示。絕緣層151 例如是選用絕緣的介電材料。再在每個(gè)凹槽15的絕緣層151上及晶圓的部分 正面處形成一導(dǎo)電層153,如圖1D所示。其中，可利用濺鍍方式形成導(dǎo)電層 153。然后，在導(dǎo)電層153上形成一焊料層155，如圖1E所示。
上述的導(dǎo)電層153也稱為底層金屬(Under Bump Metallurgy, UBM),在 實(shí)際應(yīng)用中可由兩層金屬薄膜組成，第一層是以鈦或鈦鴒金屬薄膜作為黏著/ 阻障層(Adhesion/Barrier Layer),其作用在于提供良好的接著力與低接觸阻 抗，第二層為薄金，除了具有抗氧化的保護(hù)作用外，可作為電鍍時(shí)的導(dǎo)電層， 提供電鍍時(shí)金原子的晶種層(SeedLayer)。因此，應(yīng)用底層金屬UBM作為導(dǎo) 電層153具有應(yīng)力低、黏著性佳、抗腐蝕性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。
在形成一焊料層155后，在晶圓10的正面101上涂布一層第一黏性層 18,如圖1F所示。其中，第一黏性層18以平坦化方式覆蓋焊料層155和凹 槽15。在實(shí)際應(yīng)用中，可使用透光性高、折射率良好的光電膠(Optical Adhesive),如環(huán)氧樹脂(Epoxy),作為第一黏性層18。
之后，將第一基板(例如玻璃)20形成于第一黏性層18上，如圖1G所示。 在實(shí)際應(yīng)用中，在光電膠上放置第一基板20后，可加熱固化(Curing)光電膠， 完成第一基板20與晶圓10正面101的貼附。
接著，在晶圓10的背面103處形成若干個(gè)孔洞22，且孔洞22棵露出焊 料層155,如圖1H所示。其中，這些孔洞22形成于晶圓10上的多個(gè)晶粒 (Die)104之間。形成孔洞22的方式例如是應(yīng)用蝕刻、或其它的切割制程。
之后，在晶圓10的背面103處涂布一層第二黏性層24,且黏性物質(zhì)填 滿孔洞22，如圖ll所示。
然后，在第二黏性層24上形成第二基板26，且第二基板26上具有若干 個(gè)導(dǎo)電柱262,對應(yīng);也置入于孔洞22中，如圖1J所示。其中，導(dǎo)電柱262 被孔洞22中的翻性物質(zhì)給固定住。第二基板26上具有若干個(gè)接觸墊(Contact Pad)264。在實(shí)際應(yīng)用中，若選用玻璃作為第二基板26,則第二黏性層24可 選用透光性高、折射率良好的光電膠(如環(huán)氧樹脂)。
接著，在第二板28的接觸墊264上形成若干個(gè)導(dǎo)電結(jié)構(gòu)28 (如錫鉛凸 塊)，如圖1K所示。而這些導(dǎo)電結(jié)構(gòu)26可與一電路板(未顯示)電性連接。之 后，將封裝件切割(Singulate)成若干個(gè)封裝單元10a、 10b、 10c…等，如圖1L 所示。
請參照第2圖所示，其是依照本發(fā)明一較佳實(shí)施例的晶圓級封裝單元的 示意圖。在封裝單元中，晶粒104的上下兩側(cè)各有一第一基板20和一第二基 板26,并利用第一黏性層18使第一基板20和晶粒104貼合，第二黏性層24 使第二基板26和晶粒104貼合。在晶粒104的左右兩側(cè)具有導(dǎo)電柱262，以 連結(jié)晶圓的正面101和背面103，導(dǎo)電柱262和晶粒104之間具有第二黏性 層24，可保護(hù)線路并防止水氣破壞，且導(dǎo)電柱186可將位于晶圓正面的導(dǎo)墊 (即輸入/輸出之線路接點(diǎn))12引至背面處。另外，在第二基板26上方可形成 一防焊層(Solder Mask)29,當(dāng)導(dǎo)電結(jié)構(gòu)28形成后，防焊層29可保護(hù)第二基 板26的接觸墊264所棵露的部分。而此封裝單元可利用背面處的導(dǎo)電結(jié)構(gòu) 26(如錫鉛凸塊)與 一外部基板(例如是測試用的基板，或是應(yīng)用的電子產(chǎn)品的 電路板，未顯示于第2圖中)電性連接。
根據(jù)上述實(shí)施例所述的制造方法所制成之晶圓級封裝單元具有許多的優(yōu) ,泉,例:i口
(1) 可應(yīng)用蝕刻或其它切割制程先在晶圓IO的正面101上形成凹槽15， 以進(jìn)行第一基板20與正面101的組裝。之后，進(jìn)行第二基板26與背面103 的組裝時(shí)，可利用第一基板20支撐晶圓10，以順利完成在背面103上制作 孔洞22的步驟，且孔洞22可與凹槽15連接。
(2) 晶圓10的正面101為感光區(qū)，而第一基^反20先將晶圓10的正面101 保護(hù)起來，再進(jìn)行貼合第二基板26的步驟，可保護(hù)感光區(qū)在后續(xù)制程中不受 污染。
(3) 將第二基板26上的導(dǎo)電柱262嵌入孔洞22以與凹槽15中的導(dǎo)電層
153連4妾，可將線路自晶圓10的正面101引入背面103。
(4)在晶粒104的周圍均填充黏膠(如第一黏性層18和第二黏性層24),
因此，利用上述晶圓級封裝方法即可制作出一個(gè)體積微小化、可防止水 氣侵蝕和線路穩(wěn)定、以及散熱佳的高質(zhì)量晶圓級封裝單元，也由于制程步驟 簡單，可降低晶圓級封裝單元的制造成本。
權(quán)利要求
1.一種晶圓級封裝方法，其特征在于其包括如下步驟提供一晶圓的步驟，該晶圓具有一正面和一背面；在該晶圓的正面形成若干個(gè)凹槽的步驟；在每個(gè)凹槽表面形成一絕緣層的步驟；在每個(gè)凹槽的絕緣層上及該晶圓的部分該正面處形成一導(dǎo)電層的步驟；在每個(gè)凹槽導(dǎo)電層上形成一焊料層的步驟；在該晶圓正面上形成一第一基板的步驟；在該晶圓的背面處形成若干個(gè)孔洞的步驟，這些孔洞與該些凹槽的位置相對應(yīng)，且每一孔洞裸露出該焊料層；在該晶圓的背面處形成一第二基板的步驟，且該第二基板具有若干個(gè)導(dǎo)電柱，該些導(dǎo)電柱對應(yīng)地置入于該晶圓的前述孔洞中以與該些焊料層連接；及在該第二基板處形成若干個(gè)導(dǎo)電結(jié)構(gòu)。
2. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于前述形成凹槽的步驟是以 蝕刻或裁切方式在該晶圓的正面形成該些凹槽。
3. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于在該晶圓的正面上形成第 一基板的步驟還包括在該晶圓的正面上形成一第 一黏性層并覆蓋該些凹 槽的步驟；在該第一翁性層上放置該第一基板的步驟；及加熱固化該第一 黏性層的步驟；其中前述黏性層為一環(huán)氧樹脂的光電膠。
4. 如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于其還包括在該晶圓的背面' 處形成若干個(gè)孔洞的步驟之后，在該晶圓的背面處涂布一第二黏性層并填 注該些孔洞的步驟。
5. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于其還包括將該封裝件切割 成若干個(gè)單元的步驟。
6. 如權(quán)利要求1項(xiàng)所述的方法，其特征在于前述第一基板為一玻璃。
7. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于前述第二基板為一玻璃。
8. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于是以蝕刻方式形成前述孔洞。
9. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于該第二基板具有若干個(gè)接 觸墊，前述導(dǎo)電結(jié)構(gòu)是形成于該些接觸墊上。
10. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于前述導(dǎo)電結(jié)構(gòu)為若干個(gè) 錫鉛凸塊。
全文摘要
一種晶圓級封裝方法，步驟如下。首先，提供一晶圓(Wafer)，晶圓具有一正面和一背面。接著，在晶圓的正面形成若干個(gè)凹槽(Fosse)。再在每個(gè)凹槽表面形成一絕緣層。然后，在每個(gè)凹槽的絕緣層上及晶圓的部分正面處形成一導(dǎo)電層。再在每個(gè)凹槽的導(dǎo)電層上形成一焊料層。之后，在晶圓的正面上形成一個(gè)第一基板。接著，在晶圓的背面處形成若干個(gè)孔洞，而孔洞的位置與凹槽的位置相對應(yīng)，且每一孔洞裸露出焊料層。然后，在晶圓的背面處形成一第二基板(Substrate)，且第二基板具有若干個(gè)導(dǎo)電柱，導(dǎo)電柱對應(yīng)地置入于晶圓的孔洞中以與焊料層連接。之后，在第二基板處形成若干個(gè)導(dǎo)電結(jié)構(gòu)。
文檔編號H01L21/60GK101110378SQ200610108560
公開日2008年1月23日 申請日期2006年7月21日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月21日
發(fā)明者楊國賓 申請人:日月光半導(dǎo)體制造股份有限公司