半导体封装方法及半导体封装结构

文档序号:1906877 发布日期:2021-11-30 浏览:33次 >En<

阅读说明:本技术 半导体封装方法及半导体封装结构 (Semiconductor packaging method and semiconductor packaging structure ) 是由 周辉星 于 2020-03-27 设计创作,主要内容包括:本申请提供一种半导体封装方法及半导体封装结构。其中,半导体封装方法包括在第一裸片正面形成第一保护层,将第一被动元件通过第一保护层层叠固定于第一裸片的正面,形成层叠组件,并在第一保护层上形成第一开口和第二开口;在第二被动元件具有第二电连接键的表面形成第二保护层,并在第二保护层上形成第三开口;在第二裸片正面形成第三保护层,并在第三保护层上形成第四开口;将层叠组件、第二被动元件和第二裸片贴装于载板上;其中,第一裸片的正面朝向载板,第二裸片的正面朝向载板,第二被动元件具有第二电连接键的表面朝向载板;形成包封层,所述包封层至少包覆所述层叠组件、所述第二裸片以及所述第二被动元件。(The application provides a semiconductor packaging method and a semiconductor packaging structure. The semiconductor packaging method comprises the steps of forming a first protective layer on the front surface of a first bare chip, laminating and fixing a first passive element on the front surface of the first bare chip through the first protective layer to form a laminated assembly, and forming a first opening and a second opening on the first protective layer; forming a second protective layer on the surface of the second passive element with the second electric connecting key, and forming a third opening on the second protective layer; forming a third protection layer on the front side of the second bare chip, and forming a fourth opening on the third protection layer; mounting the laminated assembly, the second passive element and the second bare chip on a carrier plate; the front surface of the first bare chip faces the carrier plate, the front surface of the second bare chip faces the carrier plate, and the surface of the second passive element with the second electric connecting keys faces the carrier plate; forming an encapsulation layer that encapsulates at least the stacked assembly, the second die, and the second passive component.)

半导体封装方法及半导体封装结构

技术领域

本申请涉及一种半导体技术领域,尤其涉及一种半导体封装方法及半导体封装结构。

背景技术

目前,在半导体封装过程中,常常需要将裸片和被动件,例如电容、电阻、电感等,封装在一个封装体中,以实现一定的功能。随着电子设备小型轻量化,具有紧凑结构、小体积的芯片封装体受到越来越多的市场青睐,如何进一步减小这类包括有裸片和被动件的芯片封装体的体积,一直备受关注。

发明内容

本申请的一个方面提供一种半导体封装方法,其包括:

在第一裸片正面形成第一保护层,将第一被动元件通过所述第一保护层层叠固定于所述第一裸片的正面,形成层叠组件,并在所述第一保护层上形成第一开口和第二开口;其中,所述第一被动元件远离所述第一裸片一侧的表面被所述第一保护层所包覆,所述第一开口与所述第一被动元件上的第一电连接键相对应,所述第二开口与所述第一裸片的第一焊垫相对应;

在第二被动元件具有第二电连接键的表面形成第二保护层,并在所述第二保护层上形成第三开口;其中,所述第三开口与所述第二被动元件的第二电连接键相对应;

在第二裸片正面形成第三保护层,并在所述第三保护层上形成第四开口;其中,所述第二裸片正面设有第二焊垫,所述第四开口与所述第二裸片正面的第二焊垫相对应;

将所述层叠组件、所述第二被动元件和所述第二裸片贴装于载板上;其中,所述第一裸片的正面朝向所述载板,所述第二裸片的正面朝向所述载板,所述第二被动元件具有第二电连接键的表面朝向所述载板;

形成包封层,所述包封层至少包覆所述层叠组件、所述第二裸片以及所述第二被动元件。

可选的,所述在第一裸片正面形成第一保护层,将第一被动元件通过所述第一保护层层叠固定于所述第一裸片的正面,形成层叠组件包括:

在第一裸片的正面施加所述第一保护层;

初步加热所述第一保护层使得所述第一保护层粘度减小,将所述第一被动元件通过所述第一保护层施加到所述第一裸片正面的预定位置;

继续加热所述第一保护层,所述第一保护层受热固化,所述第一被动元件随着所述第一保护层固化到所述第一裸片的正面。

可选的,在第一裸片正面形成第一保护层之前,所述方法包括:

通过研磨所述第一裸片的背面,对所述第一裸片进行减薄。

可选的,在第二裸片正面形成第三保护层之后,将所述第二裸片贴装于载板上之前,所述方法包括:

通过研磨所述第二裸片的背面,对所述第二裸片进行减薄。

可选的,在所述第一保护层上形成第一开口和第二开口、在所述第二保护层上形成第三开口和在所述第三保护层上形成第四开口之后,将所述层叠组件、所述第二被动元件和所述第二裸片贴装于载板上之前,所述方法包括:

在所述第一开口内填充第一导电介质,形成能够与所述第一被动元件的第一电连接键电连接的第一电连接部,在所述第二开口内填充第二导电介质,形成能够与所述第一裸片正面的第一焊垫电连接的第二电连接部,在所述第三开口内填充第三导电介质,形成能够与所述第二被动元件的第二电连接键电连接的第三电连接部,以及在所述第四开口内填充第四导电介质,形成能够与所述第二裸片正面的第二焊垫电连接的第四电连接部。

可选的,在形成所述包封层之后,所述半导体封装方法包括:

剥离所述载板;

在所述第一保护层远离所述第一裸片的表面、所述第二保护层远离所述第二被动元件的表面以及所述第三保护层远离所述第二裸片的表面形成布线层,所述布线层与所述第一被动元件的第一电连接键电连接、与所述第一裸片正面的第一焊垫电连接、与所述第二被动元件的第二电连接键电连接、以及与所述第二裸片正面的第二焊垫电连接。

可选的,在形成所述包封层之后,所述方法包括:

剥离所述载板。

可选的,在剥离所述载板之后,所述方法包括:

在所述第一开口内填充第一导电介质,形成第一电连接部,在所述第二开口内填充第二导电介质,形成第二电连接部,在所述第三开口内填充第三导电介质,形成第三电连接部,在所述第四开口内填充第四导电介质,形成第四电连接部,以及在所述第一保护层远离第一裸片的表面、所述第二保护层远离所述第二被动元件的表面和所述第三保护层远离所述第二裸片的表面形成布线层;所述布线层通过所述第一电连接部与所述第一被动元件的第一电连接键电连接,通过所述第二电连接部与所述第一裸片正面的第一焊垫电连接,通过所述第三电连接部与所述第二被动元件的第二电连接键电连接,以及通过所述第四电连接部与所述第二裸片正面的第二焊垫电连接。

可选的,所述布线层与所述第一电连接部、所述第二电连接部、所述第三电连接部以及所述第四电连接部在同一导电层工艺中形成;或,

在所述第一电连接部、所述第二电连接部、所述第三电连接部、所述第四电连接部形成后,在另一导电层工艺中形成所述布线层。

可选的,在形成布线层之后,所述方法还包括:

在所述布线层远离所述层叠组件、所述第二裸片和所述第二被动元件一侧的表面上形成第三电连接部。

可选的,在形成所述第三电连接部之后,所述方法包括:

在所述布线层上形成介电层,所述介电层能够包覆露出的所述布线层、部分所述第三电连接部以及露出的第一、二、三保护层,且所述第三电连接部远离所述布线层的表面露出所述介电层。

本申请的另一个方面提供一种半导体封装结构,其包括:

包封层,设有多个内凹的第一腔体、第二腔体和第三腔体;

层叠设置的第一裸片和第一被动元件,所述第一裸片和所述第一被动元件均位于所述第一腔体内,且所述第一裸片的背面朝向所述第一腔体的底部,所述第一被动元件设于所述第一裸片的正面;

第二被动元件,位于所述第二腔体内;

第二裸片,位于所述第三腔体内,且所述第二裸片的背面朝向所述第三腔体的底部;

第一保护层,包覆所述第一被动元件露出的部分及所述第一裸片正面露出的部分,且所述第一保护层上形成有第一开口和第二开口,所述第一开口位于所述第一被动元件上的第一电连接键处,所述第二开口位于所述第一裸片的第一焊垫处;

第二保护层,形成于所述第二被动元件具有第二电连接键的表面,且所述第二保护层上形成有第三开口,所述第三开口位于所述第二被动元件上的第二电连接键处;

第三保护层,形成于所述第二裸片的正面,且所述第三保护层上形成有第四开口,所述第四开口位于所述第二裸片的第二焊垫处;

布线结构,包括布线层和位于布线层上的第三电连接部,位于所述第一保护层远离所述第一裸片的表面、所述第二保护层远离所述第二被动元件的一侧的表面以及所述第三保护层远离所述第二裸片一侧的表面,用于将所述第一裸片正面的第一焊垫、所述第一被动元件的第一电连接键、所述第二裸片正面的第二焊垫以及所述第二被动元件的第二电连接键引出。

本申请实施例提供的上述半导体封装方法及半导体封装结构,通过第一裸片与第一被动元件的层叠设置形成紧凑的层叠组件结构,而减小产品的整体占用空间。且通过预先在层叠组件的表面、第二被动元件表面和第二裸片的正面分别形成保护层,并在各保护层上分别形成与各被动元件的电连接键对应、或与各裸片正面的焊垫相对的开口,使得在后续面板级封装工艺之前,被动元件上的电连接键可以通过对应的开口精准定位,且裸片正面上的焊垫也可以通过对应的开口精准定位。且各保护层在塑封过程中分别能够保护对应的被动元件及对应的裸片的正面,以免塑封材料渗入而损坏被动元件、裸片的正面。

附图说明

图1是根据本公开一实例性实施例提出的半导体封装方法的流程图。

图2(a)-图2(o)是根据本公开一示例性实施例中半导体封装方法的工艺流程图。

图3是根据本申请一示例性实施例提供的半导体封装方法所得到的半导体封装结构的结构示意图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明,其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时,除非另有表示,不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反,它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的,而非旨在限制本申请。除非另作定义,本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请说明书以及权利要求书中使用的“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制,而是表示存在至少一个。“多个”表示两个或两个以上。“包括”或者“包含”等类似词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同,并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接,而且可以包括电性的连接,不管是直接的还是间接的。“上”和/或“下”等类似词语只是为了便于说明,而并非限于一个位置或者一种空间定向。在本申请说明书和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式,除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解,本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

在半导体封装过程中,常常需要将裸片和被动件,例如电容、电阻、电感等,封装在一个封装体中,以实现一定的功能。随着电子设备小型轻量化,具有紧凑结构、小体积的芯片封装体受到越来越多的市场青睐,如何进一步减小这类包括有裸片和被动件的芯片封装体的体积,一直备受关注。

本申请提供了一种半导体封装方法。在封装过程中,首先,在第一裸片正面形成第一保护层,将第一被动元件通过所述第一保护层层叠固定于所述第一裸片的正面,形成层叠组件,并在所述第一保护层上形成第一开口和第二开口;其中,所述第一被动元件远离所述第一裸片一侧的表面被所述第一保护层所包覆,所述第一开口位于所述第一被动元件上的第一电性连接键处,所述第二开口位于所述第一裸片的第一焊垫处。其次,在第二被动元件具有第二电连接键的表面形成第二保护层,并在所述第二保护层上形成第三开口;其中,所述第三开口与所述第二被动元件的第二电连接键相对应。进而,在第二裸片正面形成第三保护层,并在所述第三保护层上形成第四开口;其中,所述第二裸片正面设有第二焊垫,所述第四开口与所述第二裸片正面的第二焊垫相对应。之后,将所述层叠组件、所述第二被动元件和所述第二裸片贴装于载板上;其中,所述第一裸片的正面朝向所述载板,所述第二裸片的正面朝向所述载板,所述第二被动元件具有第二电连接键的表面朝向所述载板。最后,形成包封层,所述包封层至少包覆所述层叠组件、所述第二裸片以及所述第二被动元件。本申请的上述实施方式,通过第一裸片与第一被动元件的层叠设置形成紧凑的层叠组件结构,而减小产品的整体占用空间。且直接通过第一保护层将第一被动元件固定于第一裸片的正面,而避免通过粘接层来固定第一被动元件,有利于减薄产品整体的厚度,从而进一步实现减小产品整体占用空间的有益效果。且通过预先在层叠组件的表面、第二被动元件表面和第二裸片的正面分别形成保护层,并在各保护层上分别形成与各被动元件的电连接键对应、或与各裸片正面的焊垫相对的开口,使得在后续面板级封装工艺之前,被动元件上的电连接键可以通过对应的开口精准定位,且裸片正面上的焊垫也可以通过对应的开口精准定位。且各保护层在塑封过程中分别能够保护对应的被动元件及对应的裸片的正面,以免塑封材料渗入而损坏被动元件、裸片的正面。通过本申请的上述实施方式所形成的半导体封装结构具有体积小,结构紧凑的优势,适合小型轻量电子设备。

如图1、图2(a)-图2(o)及图3所示,本公开提供一种半导体封装方法及半导体封装结构。

图1是根据本公开一实例性实施例提出的半导体封装方法的流程图。如图1所示,半导体封装方法包括下述步骤101至步骤109:

步骤101:在第一裸片正面形成第一保护层,将第一被动元件通过所述第一保护层层叠固定于所述第一裸片的正面,形成层叠组件,并在所述第一保护层上形成第一开口和第二开口;其中,所述第一被动元件远离所述第一裸片一侧的表面被所述第一保护层所包覆,所述第一开口位于所述第一被动元件上的第一电性连接键处,所述第二开口位于所述第一裸片的第一焊垫处;

步骤103:在第二被动元件具有第二电连接键的表面形成第二保护层,并在所述第二保护层上形成第三开口;其中,所述第三开口与所述第二被动元件的第二电连接键相对应;

步骤105:在第二裸片正面形成第三保护层,并在所述第三保护层上形成第四开口;其中,所述第二裸片正面设有第二焊垫,所述第四开口与所述第二裸片正面的第二焊垫相对应;

步骤107:将所述层叠组件、所述第二被动元件和所述第二裸片贴装于载板上;其中,所述第一裸片的正面朝向所述载板,所述第二裸片的正面朝向所述载板,所述第二被动元件具有第二电连接键的表面朝向所述载板;

步骤109:形成包封层,所述包封层至少包覆所述层叠组件、所述第二裸片以及所述第二被动元件。

如图2(a)所示,在一些实施例中,首先提供第一半导体晶圆100。该第一半导体晶圆100的正面即对应第一裸片201的正面具有第一绝缘层2011和第一焊垫2012,第一焊垫2012用于和外界进行电连接。第一裸片201的正面即第一裸片201的活性面。其次,利用切割设备,对第一半导体晶圆100沿着切割道进行切割,得到多个第一裸片201。切割工艺可以用机械切割也可以用激光切割。

可选的,在一些实施例中,在对第一半导体晶圆100进行切割之前,可以研磨第一半导体晶圆100的背面即对应第一裸片201的背面,以减薄第一裸片201的厚度,从而减薄了最终的整体的封装结构的厚度,而更进一步实现减小整体占用空间的有益效果。

在步骤101中,如图2(b)和如图2(c)所示,具体可包括如下步骤S1、S2、S3及S4:

在步骤S1中,在第一裸片201的正面施加第一保护层202。第一保护层202采用绝缘材料。第一保护层材料可以包括BCB苯并环丁烯、PI聚酰亚胺、PBO聚苯并恶唑(Polybenzoxazole)、环氧树脂、ABF(Ajinomoto buildup film)、聚合物基质介电膜,有机聚合物膜,或者其它具有相似绝缘和结构特性的材料。也可以为有机/无机复合材料,例如添加无机颗粒的树脂聚合物。可选地第一保护层优先选择能够适应化学清洗、研磨等的材料。第一保护层202可以通过层压(Lamination)、涂覆(Coating)、印刷(Printing)等方式形成在第一裸片201上。

在步骤S2中,初步加热第一保护层202后,将第一被动元件301通过第一保护层202施加到第一裸片201的正面的预定位置。由于初步加热后的第一保护层202的粘度首先会减小,而且此时的第一保护层202具有很强的流动性。因此,将第一被动元件301放置在第一裸片201的正面的预定位置,通过施压能够将原来在第一被动元件301与第一裸片201之间的初步加热的第一保护层202挤开使得第一被动元件301能够穿过粘度减小的第一保护层而置于第一裸片201正面的预定位置。

在步骤S3中,继续加热第一保护层202,随着加热的进行,第一保护层202受热固化,第一被动元件301随着第一保护层202固化到第一裸片201的正面。

由于第一被动元件常常较小,且本实施例中,第一被动元件301明显比第一裸片201要小的多,在第一被动元件301置于第一裸片201正面之后,第一保护层温度达到固化温度前,第一保护层202的材料粘度较低,第一保护层202的部分可移动至覆盖第一被动元件301的表面。因而,在第一保护层202继续受热而固化后,第一被动元件301随着第一保护层202固化到第一裸片201的正面时,第一被动元件301远离第一裸片202一侧的表面也将第一保护层202所包覆,实际上可以理解为第一被动元件301上除贴设于第一裸片201的正面的表面,其它表面均被第一保护层202所包覆。本申请,最终形成的第一保护层202,其远离第一裸片201一侧的表面2002整体呈一平面,以便后续贴装。

需要说明的是,本申请第一保护层所采用的材料,其初步加热的温度一般选定为低于第一保护层所采用的材料的固化温度。根据第一保护层材料在固化过程中的流变学特征,在初步加热时,第一保护层材料的粘度随着温度的升高而减小,当温度升高到固化温度及以上时,第一保护层材料可产生分子之间的交联,从而使粘度增高,以达到固化的效果。在对第一保护层初步加热时,初步加热使得第一保护层的温度应低于并能可控制的在该材料层的固化温度以下。可选的,在对第一保护层进行初步加热时,初步加热使得第一保护层的温度控制在使得第一保护层材料固化流变学的粘度最低或其附近。如此,较便于设置第一被动元件。而在将第一被动元件施加到第一裸片的预定位置之后,可以继续加热以将第一保护层的温度升高到其固化温度或以上。关于初步加热的时长、初步加热后第一保护层达到的温度、继续加热的时长以及继续加热后第一保护层所达到的温度,均可根据具体应用环境进行确定,比如第一保护层的材料及其对应的固化温度等。

由上可知,将第一被动元件301层叠到第一裸片201的步骤和在第一裸片201上形成第一保护层202的步骤是同步进行的。

在步骤S4中,在第一保护层上分别形成第一开口2021和第二开口2022。其中,第一开口2021与第一被动元件301的第一电连接键相对应,以使得第一被动元件301的第一电连接键从第一开口2021暴露出来。第二开口2022至少与第一裸片201正面的第一焊垫或者从第一焊垫引出的线路相对应,使得第一裸片201正面的第一焊垫或者从第一焊垫引出的线路从第二开口2022暴露出来。

对于第一保护层202的材料是激光反应性材料的,可以采用激光图形化的方式形成第一开口2021和第二开口2022。对于第一保护层202的材料是光敏材料的,则可以采用光刻图形化方式,形成第一开口2021和第二开口2022。第一开口2021的形状可以是圆的,当然也可以是其他形状如椭圆形、方形、线形等。当然,第二开口2022的形状可以是圆的,当然也可以是其他形状如椭圆形、方形、线形等。

需要说明的是,该图2(b)及后续其他图示中,第一裸片201的正面仍具有第一绝缘层和第一焊垫,为了方便后续的工艺流程的展示,没有在图中标注出来,且第一裸片可能具有更多个第一焊垫,第一保护层相应具有更多个对应的第二开口。

可选的,如图2(d)所示,在一些实施例中,在完成步骤101之后,进入步骤103之前,所述半导体封装方法可包括如下步骤102:

在步骤102中:在第一开口2021内填充第一导电介质,形成能够与第一被动元件301的第一电连接键电连接的第一电连接部2031,使得第一被动元件301的第一电连接键被引出至第一保护层202的表面;以及在第二开口2022内填充第二导电介质,形成能够与第一裸片201正面的第一焊垫2012电连接的第二电连接部2032,使得第一裸片201正面的第一焊垫2012被引出至第一保护层202的表面。

当然,在其它一些实施例中,在形成第一开口和第二开口之后,也可以不在第一开口中填充第一导电介质、以及第二开口中填充第二导电介质,而使步骤101中所形成层叠组件在后续贴装在载板上之后,多个第一开口、以及第二开口仍呈中空状态。

在步骤103中,如图2(e)所示,在第二被动元件301’具有第二电连接键的表面形成第二保护层302’。第二保护层302’可采用绝缘材料。第二保护层302’的材料同样可以包括BCB苯并环丁烯、PI聚酰亚胺、PBO聚苯并恶唑(Polybenzoxazole)、环氧树脂、ABF(Ajinomoto buildup film)、聚合物基质介电膜,有机聚合物膜,或者其它具有相似绝缘和结构特性的材料。也可以为有机/无机复合材料,例如添加无机颗粒的树脂聚合物。可选的,第二保护层保护层302’优先选择能够适应化学清洗、研磨等的材料。第二保护层保护层302’可以通过层压(Lamination)、涂覆(Coating)、印刷(Printing)等方式形成在第二被动元件301’上。

在形成第二保护层302’之后,在第二保护层302’上形成第三开口3021’。该第三开口3021’与第二被动元件301’的第二电连接键(未示出)相对应,以使得第二被动元件301’的第二电连接键从第三开口3021’暴露出来。对于第二保护层302’的材料是激光反应性材料的,可以采用激光图形化的方式形成第三开口3021’。对于第二保护层302’的材料是光敏材料的,则可以采用光刻图形化方式,形成第三开口3021’。第三开口3021’的形状可以是圆的,当然也可以是其他形状如椭圆形、方形、线形等。

在一些实施例中,在完成步骤103之后,进入步骤105之前,所述半导体封装方法可包括如下步骤104:

在第三开口3021’内填充第三导电介质,形成能够与第二被动元件301’的第二电连接键电连接的第三电连接部2031’,使得第二被动元件301’的第二电连接键被引出至第二保护层302’的表面。

当然,在另一些实施例中,在形成第三开口之后,也可以不在第三开口中填充第三导电介质,而使步骤103中所形成的第二被动元件在后续贴装在载板上之后,多个第三开口仍呈中空状态。

在步骤105中,在第二裸片正面形成第三保护层,所述第三保护层可以在将半导体晶圆切割成多个第二裸片之前形成载半导体晶圆的正面上,之后再对半导体晶圆进行切割,得到正面形成有第三保护层的第二裸片。当然可以理解的是,在工艺允许的情况下,还可以将半导体晶圆切割成第二裸片后,在每个第二裸片的正面形成第三保护层,可根据具体应用情况进行选择,本申请对此不做限定。

如图2(f)所示,第二半导体晶圆100’的正面即对应第二裸片201’的正面,具有第二绝缘层2011’和第二焊垫2012’。第二焊垫2012’用于和外界进行电连接。第二裸片201’的正面即第二裸片201’的活性面。在第二半导体晶圆100’的正面即对应第二裸片201’的正面形成第三保护层202’。

第三保护层202’采用绝缘材料。第三保护层的材料可以包括BCB苯并环丁烯、PI聚酰亚胺、PBO聚苯并恶唑(Polybenzoxazole)、环氧树脂、ABF(Ajinomoto buildup film)、聚合物基质介电膜,有机聚合物膜,或者其它具有相似绝缘和结构特性的材料。也可以为有机/无机复合材料,例如添加无机颗粒的树脂聚合物。可选的,第三保护层202’优先选择能够适应化学清洗、研磨等的材料。第三保护层202’可以通过层压(Lamination)、涂覆(Coating)、印刷(Printing)等方式形成在第二裸片201’上。

进一步,在第二半导体晶圆100’的正面形成第三保护层202’之后,可以研磨第二半导体晶圆100’的背面即对应第二裸片201’的背面,以减薄第二裸片201’的厚度。当然,在有些实施例中,也可不对第二裸片的背面进行减薄,本申请对此不做限定,可根据具体应用环境进行设置。

进一步,利用切割设备,对第二半导体晶圆100’沿着切割道进行切割,得到多个第二裸片201’。切割工艺可以用机械切割也可以用激光切割。

进一步,如图2(g)所示,在第三保护层202’上形成第四开口2021’。该第四开口2021’至少与第二裸片201’正面的第二焊垫或者从第二焊垫引出的线路相对应,使得第二裸片201’正面的第二焊垫或者从第二焊垫引出的线路从第四开口2021’暴露出来。同样,对于第三保护层202’的材料是激光反应性材料的,可以采用激光图形化的方式形成第四开口2021’。对于第三保护层202’的材料是光敏材料的,则可以采用光刻图形化方式,形成第四开口2021’。第四开口2021’的形状可以是圆的,当然也可以是其他形状如椭圆形、方形、线形等。

需要说明的是,该第四开口2021’同样可以在第二半导体晶圆100’的正面形成第三保护层202’之后,而在对第二半导体晶圆100’进行切割之前形成。本申请对此不做限定,可根据具体应用环境进行设置。

为了方便后续的工艺流程的展示,后续的第二裸片201’可采用图2(g)所示的示意结构图。需要说明的是,该图2(g)及后续其他图示中,第二裸片的正面仍具有第二绝缘层和第二焊垫,且第二裸片可能具有更多个第二焊垫,第三保护层相应具有更多个对应的第四开口。

进一步需要说明的是,步骤101、步骤103和步骤105并不具有先后顺序之分。比如,在一些实施例中,步骤101、步骤103和步骤105可以同时进行。步骤101、步骤103和步骤105也可不同时进行。步骤101、步骤103及步骤105的具体进行顺序可根据具体应用环境进行设置,本申请对此不做限定。

如图2(h)所示,在一些实施例中,在完成步骤105之后,进入步骤107之前,所述半导体封装方法可包括如下步骤106:

在第四开口2021’内填充第四导电介质,形成能够与第二裸片201’正面的第二焊垫2012’电连接的第四电连接部2032’,使得第二裸片201’正面的第二焊垫2012’的被引出至第三保护层202’的表面。

当然,在另一些实施例中,在形成第四开口之后,也可以不在第四开口中填充第四导电介质,而使步骤105中所形成的第二裸片在后续贴装在载板上之后,多个第四开口仍呈中空状态。

在步骤107中,如图2(i)所示,将具有第一保护层202的层叠组件、具有第二保护层302’的第二被动元件301’以及具有第三保护层202’的第二裸片201’贴装于载板200上。第一裸片201的正面朝向载板200,第二裸片201’的正面朝向载板200,第二被动元件301’设有第二电连接键的一面也朝向载板200。

可选的,具有可通过粘接层(未示出)贴装于载板上。粘接层用以粘结具有第一保护层202的层叠组件,粘接层可采用易剥离的材料,以便在后续工序中,将载板和具有第一保护层202的层叠组件剥离开来,例如可采用通过加热能够使其失去粘性的热分离材料。

可选的,在另一些实施例中,粘接层可采用两层结构,热分离材料层和附着层,热分离材料层粘贴在载板200上,在加热时会失去黏性,进而能够从载板200上剥离下来,而附着层采用具有粘性的材料层,可以用于粘贴具有第一保护层202的层叠组件。而具有第一保护层202的层叠组件从载板200剥离开来后,可以通过化学清洗方式去除其上的附着层。在一实施例中,可通过层压、印刷等方式,在载板200上形成粘接层。

具有第二保护层302’的第二被动元件301’和第三保护层202’的第二裸片201’可采用同样的方式贴装于载板上。可参考上述相关描述,此处不予以赘述。

需要说明的是,如图2(i)所示,将层叠组件(即具有第一保护层202、第一裸片201及第一被动件301的层叠组件)、第二被动元件301’(即具有第二保护层302’的第二被动元件301’)和第二裸片201’(具有第三保护层202’的第二裸片201’)按照预定的排布位置放置在载板200上,为了方便表达,图中仅示出了一个层叠组件、一个第二被动元件301’和一个第二裸片201’,实际上载板200上有多个层叠组件、第二裸片201’和第二被动元件301’按照预定的位置排布。可选的,层叠组件、第二被动元件301’与第二裸片201’可间隔设置于载板200上。

可以理解的是,一次封装过程中,层叠组件、第二裸片和第二被动元件均可以是多个,即在载板上同时贴装多个具有第一保护层的层叠组件、具有第二保护层的第二被动元件和具有第三保护层的第二裸片,进行封装,并在完成封装后,再切割成多个封装体;一个封装体可以包括一个或多个层叠组件、一个或多个第二被动元件和一个或多个第二裸片,而一个或多个层叠组件、一个或多个第二被动元件和一个或多个第二裸片的位置及具体个数可以根据实际产品的需要进行设置,比如,可根据产品的具体功能要求来进行设置。

在步骤109中,在载板200上形成包封层204,该包封层可包覆至少部分层叠组件、至少部分第二裸片以及至少部分第二被动元件。比如,该包封层204能够包覆所述层叠组件远离载板200的表面、第二被动元件301’远离载板200的表面、第二裸片201’的背面及露出的载板200。对于载板上具有粘结层的,包封层能够包覆所述层叠组件远离载板200的表面、第二被动元件301’远离载板的表面、第二裸片201’的背面以及露出的粘结层。当然,如果载板200靠近所述层叠组件远离载板200的表面、第二裸片201’和第二被动元件301’一侧的表面依然有露出区域,该露出区域也能够被包封层包覆。如图2(j)所示,包封层204将载板200、层叠组件、具有第二保护层302’的第二被动元件以及具有第三保护层202’的第二裸片201’完全包封住,以重新构造一平板结构,以便在将载板200剥离后,能够继续在重新构造的该平板结构上进行再布线和封装。

在一实施例中,包封层204可采用层压环氧树脂膜或ABF(Ajinomoto buildupfilm)的方式形成,也可以通过对环氧树脂化合物进行注塑成型(Injection molding)、压模成型(Compression molding)或转移成型(Transfer molding)的方式形成。

包封层204远离载板200的上表面2041基本上呈平板状,且与载板200的表面平行或基本平行。包封层204的厚度可以通过对表面2041进行研磨或抛光来减薄。

在利用包封层204包封时,由于包封层在成型时需要高压成型,在此过程中包封材料容易渗透到载板200与层叠组件之间、载板200与第二裸片201’之间或载板200与第二被动元件301’之间。本申请第一、二、三保护层的设置,能够防止包封材料渗透到第一裸片、第一被动元件第二裸片以及第二被动元件的表面,而不会直接接触到第一裸片的正面、第二裸片的正面以及第一、二被动元件具有第一、二电连接键的表面,从而不会对第一裸片、第二裸片的正面的电路结构、第一被动元件以及第二被动元件造成破坏。

进一步,在一些实施例中,如图2(k)所示,在形成包封层204之后,可剥离载板200。对于层叠组件、第二裸片201’以及第二被动元件301’与载板200之间具有热分解膜的粘结层的,可以通过加热的方式使得粘接层在遇热后降低黏性,进而剥离载板200。通过加热粘接层剥离载板200的方式,能够将在剥离过程中对层叠组件、第二裸片201’和第二被动元件301’的损害降至最低。当然,在其他实施例中,也可直接机械的剥离载板200。

剥离载板200后,可暴露出原本朝向载板200的包封层204的下表面、第一保护层202的表面、第二保护层302’的表面、第三保护层202’的表面、第一电连接部2031的表面、第二电连接部2032的表面、第三电连接部2031’的表面、以及第四电连接部2032’的表面。如此,在剥离载板200后,可以得到包括具有第一保护层202的层叠组件、第二裸片201’、第二被动元件301’、第二保护层302’、第三保护层202’以及包封层204的平板结构。在所形成的平板结构上,可以根据实际情况进行布线,使得第一裸片201、第一被动元件301、第二裸片201’和第二被动元件301’与外界形成电连接。还可同时形成第一裸片201、第一被动元件301、第二裸片2012’和第二被动元件301’之间的电连接。

相应地,在剥离了载板200之后,暴露出第一保护层202、第二保护层302’和第三保护层202’的表面,对于层叠组件、第二被动元件301’和第二裸片201’通过具有热分离材料层和附着层的粘接层贴装于载板200的,附着层还存在于第一保护层202、第二保护层302’和第三保护层202’的表面,可通过化学方式将该附着层去除。而通过化学方式去除附着层时,第一保护层202、第二保护层302’和第三保护层202’还能够保护第一裸片201、第一被动元件301、第二被动元件301’和第二裸片201’的表面不受破坏。在完全去除粘接层后,如果之前渗入了包封材料时,还可以采用化学清洗或研磨的方式使得表面平整,有利于后面布线。而如果没有第一保护层202、第二保护层302’和第三保护层202’,则无法通过化学方式或者研磨的方式处理层叠组件、第二裸片201’和第二被动元件301’的表面,各保护层的设置使得第一裸片201正面、第二裸片201’正面的电路、第一被动元件301以及第二被动元件301’免于被破坏。

对于在步骤107之前,没有在第一、二、三、四开口中形成第一、二、三、四电连接部的,在剥离载板200后,同样可形成类似的板状结构。进而,在形成的平板结构上,同样可以根据实际情况进行布线,具体可参考上述相关描述,此处不予以赘述。

剥离载板200之后,如图2(l)所示,在层叠组件远离第一裸片201的表面、第二保护层302’远离第二被动元件301’的表面和第三保护层202’远离第二裸片201’的表面形成具有导电迹线的布线层206。该布线层206形成于第一保护层202的表面、第二保护层302’的表面、第三保护层202’的表面以及在同一侧的包封层204的表面。且该布线层206与第一电连接部2031、第二电连接部2032、第三电连接部2031’以及第四电连接部2032’电连接,布线层206通过第一电连接部2031与第一被动元件301的第一电连接键电连接,通过第二电连接部2032与第一裸片201正面的第一焊垫电连接,通过第三电连接部2031’与第二被动元件301’的第二电连接键电连接、以及通过第四电连接部2032’与第二裸片201’正面的第二焊垫电连接。

通过本实施例的上述相关描述可知,布线层206与第一电连接部2031、第二电连接部2032、第三电连接部2031’以及第四电连接部2032’并不在同一导电层工艺中形成。其中,第一、二、三、四电连接部的设置是否在同一导电层工艺不进行限定,可根据具体应用环境进行设置。

当然,在另一些实施例中,对于在进行步骤107之前,未在第一、二、三、四开口中分别形成第一、二、三、四电连接部的,在剥离载板200后,可在所述第一开口内填充第一导电介质,形成第一电连接部,以及在所述第二开口内填充第二导电介质,形成第二电连接部,在所述第三开口内填充第一导电介质,形成第三电连接部,在所述第四开口内填充第二导电介质,形成第四电连接部,以及在所述第一保护层远离第一裸片的表面、所述第二保护层远离第二被动元件的表面和所述第三保护层远离第二裸片的表面形成布线层。相应地,布线层206与第一、二、三、四电连接部可在同一导电层工艺中形成。当然,布线层206与第一、二、三、四电连接部也可不在同一导电层工艺中形成,本申请对此不做限定,可根据具体应用环境进行设置。

进一步,如图2(m)所示,在形成布线层206之后,在布线层206远离层叠组件、第二裸片201’以及第二被动元件301’一侧的表面上形成第三电连接部207。

进一步,如图2(n)所示,在布线层206和第三电连接部207的表面形成介电层208,以保护布线层206和第三电连接部207。形成的介电层208的厚度可以为刚刚露出第三电连接部207的表面;也可以将介电层208覆盖住包封层204、第一保护层202、第二保护层302’、第三保护层202’和布线层206上的所有露出表面,之后再减薄至第三电连接部207的表面。在此实施例中,布线层206、第三电连接部207和介电层208的组合可以理解为一种布线结构。

第三电连接部207形状优选为圆形,当然也可以是长方形、正方形等其他形状,且第三电连接部207与布线层206电连接。具体地,可以通过光刻和电镀方式在布线层206形成第三电连接部207。

在另一实施例中,可以在形成布线层206之后,接续在布线层206以及露出的第一保护层202、第二保护层302’、第三保护层202’和包封层204上形成介电层208,且介电层208具有介电层开口,之后在所述介电层208的介电层开口内形成与布线层206电连接的第三电连接部207。在此实施例中,布线层206、第三电连接部207和介电层208的组合可以理解为一种布线结构。

在又一实施例中,所述介电层的介电层开口也可不被填充,即不形成与布线层206电连接的第三电连接部207,使完成后的封装体的布线层的第二焊垫或连接点从介电层开口中露出。在此实施例中,布线层206和介电层208的组合可以理解为一种布线结构。

在一实施例中,介电层208可通过层压(Lamination)、成型(Molding)或印刷(Printing)的方式形成,优选采用环氧化合物。

进一步,在一些实施例中,在布线结构外还可进行重复再布线,比如可通过同样地方式在介电层外形成一层或更多个布线层,以实现产品的多层布线。

进一步,在形成布线结构的封装后,如图2(o)所示,通过激光或机械切割方式将整个封装结构切割成多个封装体,即半导体封装结构,所形成的半导体封装结构的结构图如图3所示。

上述实施例所提供的半导体封装方法,通过第一裸片与第一被动元件的层叠设置形成紧凑的层叠组件结构,而减小产品的整体占用空间。且直接通过第一保护层将第一被动元件固定于第一裸片的正面,而避免通过粘接层来固定第一被动元件,有利于减薄产品整体的厚度,从而进一步实现减小产品整体占用空间的有益效果。且通过预先在层叠组件的表面、第二被动元件表面和第二裸片的正面分别形成保护层,并在各保护层上分别形成与各被动元件的电连接键对应、或与各裸片正面的焊垫相对的开口,使得在后续面板级封装工艺之前,被动元件上的电连接键可以通过对应的开口精准定位,且裸片正面上的焊垫也可以通过对应的开口精准定位。这种设置方式,保护层中各开口面积可以做的更小,各保护层开口之间的间距也能够更小,这样使得在后续布线结构的形成过程中,导电迹线可以更加紧密,且在设置更加紧密的导电迹线时,不用担心焊垫的位置会出现定位偏差等问题。并且,各保护层在塑封过程中分别能够保护对应的被动元件及对应的裸片的正面,以免塑封材料渗入而损坏被动元件、裸片的正面。此外,保护层的设置,在后续布线工艺中,无需在整个面板上形成一层绝缘材料,就能进行导电迹线的布线工艺,具有材料节约(尤其对于整个大面板而言,节省的材料比较可观),工艺难度较小的优势,且避免了采用在整个大面板上形成绝缘层的工艺难度较大的问题。

图3是根据本申请一示例性实施例提供的半导体封装方法所得到的半导体封装结构的结构示意图。请参照如图3并在必要时结合图2(a)-2(o)所示,该半导体封装结构包括:

包封层204,设有多个内凹的第一腔体、第二腔体和第三腔体。

层叠设置的第一裸片201和第一被动元件301,第一裸片201和第一被动元件301均位于所述第一腔体内,且第一裸片201的背面朝向所述第一腔体的底部,第一被动元件301设于所述第一裸片的正面。

第二被动元件301’,位于所述第二腔体内。

第二裸片201’,位于所述第三腔体内,且第二裸片201’的背面朝向所述第三腔体的底部。

第一保护层202,包覆第一被动元件301露出的部分及第一裸片201正面露出的部分,且第一保护层202上形成有第一开口2021和第二开口2022,第一开口2021位于第一被动元件301上的第一电连接键处,第二开口2022位于第一裸片201的第一焊垫处。

第二保护层302’,形成于第二被动元件301’具有第二电连接键的表面,且第二保护层302’上形成有第三开口3021’,第三开口3021’位于第二被动元件301’上的第二电连接键处。

第三保护层202’,形成于第二裸片201’的正面,且第三保护层202’上形成有第四开口2021’,第四开口2021’位于第二裸片201’的第二焊垫处。

布线结构,包括布线层206和位于布线层206上的第三电连接部207,位于第一保护层202远离第一裸片201一侧的表面、第二保护层302’远离第二被动元件301’的一侧的表面以及第三保护层202’远离第二裸片201’一侧的表面,用于将第一裸片201正面的第一焊垫、第一被动元件301的第一电连接键、第二裸片201’正面的第二焊垫和第二被动元件301’的第二电连接键引出。

本申请上述实施例,通过第一裸片与第一被动元件的层叠设置形成紧凑的层叠组件结构,而减小产品的整体占用空间。且在层叠组件的表面、第二被动元件表面和第二裸片的正面分别设有保护层,保护层能够保护对应的被动元件及对应的裸片的正面。本申请上述实施例的半导体封装结构具有体积小,结构紧凑的优势,适合小型轻量电子设备。

在一些实施例中,第一被动元件301可以是电容、电阻、电感等。第二被动元件301’也可以是电容、电阻、电感等。通常,第一被动元件301和第二被动元件301’比第一裸片201和第二裸片201’小。

在一些实施例中,半导体封装结构中的第一被动元件301比第一裸片201小,第一被动元件301在第一裸片201正面上的投影位于第一裸片201的外周缘之内。

在一些实施例中,且该布线层206通过第三开口3021’中的第三电连接部2031’与第二被动元件301’电连接,通过第四开口2021’中的第四电连接部2032’与第二裸片201’电连接。

进一步,所述布线结构还可包括介电层208。该介电层208形成于布线层206以及露出的第一保护层202、第二保护层302’、第三保护层202’、包封层204上,且具有介电层开口。该介电层开口内设有与布线层206电连接的第三电连接部207。

在另一实施例中,所述布线结构包括更多个布线层,以实现产品的多层布线。

本实施例中半导体封装结构的各结构件均可参照上述半导体封装方法中所对应结构件的相关描述,此处不予以赘述。

在本申请中,所述装置实施例与方法实施例在不冲突的情况下,可以互为补充。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已,并不用以限制本申请,凡在本申请的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本申请保护的范围之内。

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