埋入硅基板扇出型封裝結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及半導(dǎo)體封裝技術(shù)領(lǐng)域，具體是涉及一種埋入硅基板扇出型封裝結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著芯片變得越來越小，I/O數(shù)越來越多，芯片級封裝已不能滿足I/O扇出的要求。扇出型圓片級封裝技術(shù)(FOWLP)是對圓片級芯片尺寸封裝技術(shù)的補(bǔ)充，通過再構(gòu)圓片的方式將芯片I/O端口引出，在重構(gòu)的包封體上形成焊球或凸點(diǎn)終端陣列，在一定范圍內(nèi)可代替?zhèn)鹘y(tǒng)的引線鍵合焊球陣列(WBBGA)封裝或倒裝芯片焊球陣列(FCBGA)封裝(〈5001/Os)封裝結(jié)構(gòu)，特別適用于蓬勃發(fā)展的便攜式消費(fèi)電子領(lǐng)域。
[0003]FOffLP工藝在2008年就開始應(yīng)用，主要是英飛凌無線(后來的英特爾的無線部門)的 eWLB (Embedded Wafer Level BGA)技術(shù)，封裝代工主要在 STATS Chip PAC^NANIUM進(jìn)行，主要應(yīng)用是英特爾無線部門的基帶芯片封裝。隨著FOWLP工藝技術(shù)逐漸成熟，成本不斷降低，同時(shí)加上芯片工藝的不斷提升(基帶芯片和移動終端應(yīng)用處理器芯片已經(jīng)進(jìn)入28nm量產(chǎn))，F(xiàn)OWLP可能出現(xiàn)爆發(fā)性增長。為了實(shí)現(xiàn)成本降低將會朝著大面板尺寸的封裝工藝(Panel Size Fan-out WLP, PffLP)發(fā)展，并可能通過使用封裝基板工藝實(shí)現(xiàn)。
[0004]標(biāo)準(zhǔn)的eWLB工藝流程如下:首先在一個(gè)載片上貼膜，然后把芯片焊盤面朝下放置于膜上；使用圓片級注塑工藝，將芯片埋入到模塑料中；固化模塑料，移除載片。之后對埋有芯片的模塑料圓片進(jìn)行晶圓級工藝。在芯片焊盤暴露的一側(cè)進(jìn)行鈍化、金屬再布線、制備凸點(diǎn)底部金屬層，植球，最后切片完成封裝。
[0005]專利US20080308917與專利US2015003000使用聚合物等塑封材料包覆若干芯片，使芯片嵌入其中，再進(jìn)行晶圓級工藝，該方法主要問題有以下幾點(diǎn)。首先，聚合物膠圓片的翹曲問題，使用硅或者玻璃載片可以幫助減少翹曲，但帶來臨時(shí)鍵合和拆鍵合復(fù)雜工藝。研發(fā)新型低翹曲模塑料，材料成本高。其次，對于1XlOmm到12 X 12mm扇出封裝體，板級可靠性具有很大挑戰(zhàn)，特別是與溫度循環(huán)相關(guān)的測試，對于eWLB產(chǎn)品，板級連接后需要底部填充膠來提高可靠性。再次，對于使用聚合物膠圓片對產(chǎn)率具有很大影響。在注塑以及模塑料固化過程中芯片偏移是一個(gè)主要的工藝障礙。另一個(gè)要點(diǎn)是選擇再布線介質(zhì)材料，因?yàn)橹貥?gòu)圓片需要適應(yīng)再布線工藝制程，標(biāo)準(zhǔn)的晶圓級介質(zhì)不能直接應(yīng)用。
[0006]專利CN 104037133A公開了一種扇出封裝結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)是在硅載板上開槽，芯片倒置于槽底，芯片焊盤電性通過線路引到硅載板表面；槽內(nèi)用塑封材料填充，在塑封材料表面制作重布線金屬，將線路電性導(dǎo)出。該結(jié)構(gòu)及制程十分復(fù)雜，成本較高。
[0007]為解決上述問題，需要開發(fā)新的扇出型方案，具有很好的工藝加工性，更好的可靠性，降低成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提出一種埋入硅基板扇出型封裝結(jié)構(gòu)，采用硅基體取代模塑料作為扇出的基體，充分利用硅基體的優(yōu)勢，能夠制作精細(xì)布線，利用成熟的硅刻蝕工藝，可以精確刻蝕孔、槽等結(jié)構(gòu)；且散熱性能好。該封裝結(jié)構(gòu)還可以取消圓片塑封，拆鍵合工藝，降低工藝難度，從而顯著降低成本，提高成品率。
[0009]本實(shí)用新型的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0010]—種埋入娃基板扇出型封裝結(jié)構(gòu)，包括一娃基體，所述娃基體具有第一表面和與其相對的第二表面，所述第一表面上形成有至少一個(gè)向所述第二表面延伸的凹槽，所述凹槽側(cè)面與底面垂直或接近垂直，所述凹槽內(nèi)放置有至少一顆芯片，所述芯片的焊盤面與所述凹槽底面反向，且所述芯片的焊盤面接近所述第一表面；所述芯片底部與所述凹槽底部之間設(shè)有一層粘附層，所述芯片側(cè)面與所述凹槽的側(cè)壁之間具有間隙，該間隙內(nèi)填充有第一介質(zhì)層；所述芯片及所述第一表面上形成有第二介質(zhì)層；所述第二介質(zhì)層上形成有至少一層與所述芯片的焊盤連接的金屬布線，最外一層金屬布線上覆蓋有一層鈍化層，且該金屬布線上形成有用于植焊球的凸點(diǎn)下金屬層，所述鈍化層上開設(shè)有對應(yīng)該凸點(diǎn)下金屬層的開口，所述凸點(diǎn)下金屬層上植有焊球或凸點(diǎn)；且至少有一個(gè)焊球或凸點(diǎn)及其對應(yīng)的凸點(diǎn)下金屬層位于所述硅基體的第一表面上。
[0011]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述凹槽的側(cè)壁與所述芯片之間的距離大于I微米。
[0012]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述凹槽的槽底與所述硅基體的第二表面之間的距離大于I微米。
[0013]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述芯片的焊盤面和所述硅基體的第一表面之間的高度差小于50微米。
[0014]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述第一介質(zhì)層的材料為聚合物膠。
[0015]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述第一介質(zhì)層及所述第二介質(zhì)層的材料均為同一種聚合物膠。
[0016]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述粘附層的厚度小于50微米，大于I微米。
[0017]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述粘附層為非導(dǎo)電聚合物膠或薄膜。
[0018]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述金屬布線的材質(zhì)為銅或鋁。
[0019]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述焊球?yàn)殂~柱焊料凸點(diǎn)或焊料球。
[0020]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述凸點(diǎn)下金屬層為Ni/Au、Cr/W/Cu、Ti/ff/Cu/Ni/Au、Ti/Cu 中的一種。
[0021]本實(shí)用新型的有益效果是:本實(shí)用新型提供一種埋入硅基板扇出型封裝結(jié)構(gòu)，采用硅基體取代模塑料作為扇出的基體，充分利用硅基體的優(yōu)勢，能夠制作精細(xì)布線。利用成熟的硅刻蝕工藝，可以精確刻蝕孔、槽等結(jié)構(gòu)。通過將芯片埋入硅基體上的凹槽內(nèi)，并把部分焊球扇出到硅基體表面，能夠提高封裝可靠性，工藝簡單，成本低。由于硅基體的散熱性好，有利于提高封裝的散熱性。由于硅基體圓片具有更小的翹曲，可以獲得更小的布線線寬，適于高密度封裝。工藝上，本實(shí)用新型可以取消圓片塑封，拆鍵合工藝，降低工藝難度，從而顯著降低成本，提高成品率。芯片通過粘附層與凹槽底部黏結(jié)，并通過聚合物膠填充芯片與凹槽側(cè)壁之間的間隙，可以固定芯片，防止芯片偏移。較佳的，通過同一種聚合物膠形成第一介質(zhì)層及第二介質(zhì)層，可以提高封裝體的可靠性。
【附圖說明】
[0022]圖1為本實(shí)用新型一個(gè)芯片埋入一個(gè)凹槽的扇出型封裝結(jié)構(gòu)；
[0023]圖2為本實(shí)用新型兩個(gè)芯片埋入一個(gè)凹槽的扇出型封裝結(jié)構(gòu)；
[0024]圖3為本實(shí)用新型兩個(gè)不同芯片分別埋入兩個(gè)凹槽的扇出型封裝結(jié)構(gòu)。
[0025]結(jié)合附圖，作以下說明:
[0026]I——硅基體101——第一表面
[0027]102--第一■表面 2--芯片
[0028]201——焊盤3——第一介質(zhì)層
[0029]4--第二介質(zhì)層 5--金屬布線
[0030]6——鈍化層7——焊球或凸點(diǎn)
[0031]8 粘附層
【具體實(shí)施方式】
[0032]為了能夠更清楚地理解本實(shí)用新型的技術(shù)內(nèi)容，特舉以下實(shí)施例詳細(xì)說明，其目的僅在于更好理解本實(shí)用新型的內(nèi)容而非限制本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。實(shí)施例附圖的結(jié)構(gòu)中各組成部分未按正常比例縮放，故不代表實(shí)施例中各結(jié)構(gòu)的實(shí)際相對大小。
[0033]實(shí)施例1
[0034]如圖1所示，一種埋入硅基板扇出型封裝結(jié)構(gòu)，包括一硅基體1，所述硅基體具有第一表面101和與其相對的第二表面102，所述第一表面上形成有一個(gè)向所述第二表面延伸的凹槽，該凹槽最好為直槽或側(cè)壁與底面角度在80度?120度的斜槽，這里不做限制。本實(shí)施例示意圖為直槽形狀。所述凹槽內(nèi)放置有一顆芯片2，所述芯片的焊盤面朝上，且所述芯片的焊盤面接近所述第一表面；所述芯片與所述凹槽的槽底之間具有粘附層8，芯片通過粘附層與凹槽底部黏結(jié)，可以更好的固定芯片，防止芯片偏移。
[0035]所述芯片與所述凹槽的側(cè)壁之間具有間隙，該間隙內(nèi)填充有第一介質(zhì)層3 ;所述芯片及所述第一表面上鋪設(shè)有絕緣的第二介質(zhì)層4 ;所述第二介質(zhì)層上形成有至少一層與所述芯片的焊盤201連接的金屬布線5，最外一層金屬布線上覆蓋有一層鈍化層6，且該金屬布線上形成有用于植焊球的凸點(diǎn)下金屬層，所述鈍化層上開設(shè)有對應(yīng)該凸點(diǎn)下金屬層的開口，所述開口內(nèi)植有焊球或凸點(diǎn)7 ;且至少有一個(gè)焊球或凸點(diǎn)及其對應(yīng)的凸點(diǎn)下金屬層位于所述第一表面上。
[0036]優(yōu)選的，所述凹槽的側(cè)壁與所述芯片之間的距離大于I微米，以方便芯片放入凹槽槽底。
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