本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種芯片封裝方法及芯片封裝結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

隨著集成電路技術(shù)的不斷發(fā)展，電子產(chǎn)品越來越向小型化、智能化以及高可靠性方向發(fā)展，而集成電路封裝直接影響著集成電路、電子模塊乃至整機(jī)性能，在集成電路晶片逐步縮小、集成度不斷提高的情況下，對集成電路封裝提出了越來越高的要求。

傳統(tǒng)的半導(dǎo)體行業(yè)的芯片封裝主要包括如下過程：將晶片上的芯片進(jìn)行切割，分割成各獨(dú)立的芯片，將合格的芯片重新按規(guī)則排布在襯底上，之后進(jìn)行封裝、形成重布線層(re-distributionlayers，簡稱rdls)和焊球的工藝。

然而由于半導(dǎo)體行業(yè)采用的襯底尺寸較小，一般為6寸、8寸、12寸，使得封裝后的產(chǎn)出規(guī)模受到限制。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的實(shí)施例提供一種芯片封裝方法及芯片封裝結(jié)構(gòu)，可提高封裝效率以及產(chǎn)出效率。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的實(shí)施例采用如下技術(shù)方案：

一方面，提供一種芯片封裝方法，包括：在第一面板級襯底上形成剝離層，并在所述剝離層上各預(yù)設(shè)區(qū)域分別形成重布線層，位于不同區(qū)域的所述重布線層之間相互絕緣；在形成所述重布線層的過程中，還形成第一介質(zhì)層；將芯片以及與所述芯片連接的支柱，通過所述支柱上的焊料帽與形成在所述預(yù)設(shè)區(qū)域的所述重布線層連接；對所述芯片進(jìn)行封裝，形成封裝層；去除所述第一面板級襯底和所述剝離層，并在所述重布線層一側(cè)形成焊球。

優(yōu)選的，將芯片以及與所述芯片連接的支柱，通過所述支柱上的焊料帽與形成在所述預(yù)設(shè)區(qū)域的所述重布線層連接之前，所述芯片封裝方法還包括：將多個晶片固定于第二面板級襯底上，所述晶片包括多個芯片；在每個所述芯片遠(yuǎn)離所述第二面板級襯底一側(cè)形成支柱以及焊料帽；形成第二介質(zhì)層，所述第二介質(zhì)層填充于所述支柱周圍露出所述焊料帽；通過切割形成各獨(dú)立的所述芯片以及與所述芯片連接的所述支柱。

優(yōu)選的，所述第一介質(zhì)層在任意相鄰所述預(yù)設(shè)區(qū)域之間斷開；形成所述封裝層之后，去除所述第一面板級襯底之前，所述芯片封裝方法還包括：使相鄰所述芯片之間的所述封裝層在所述第一介質(zhì)層的斷開區(qū)域內(nèi)斷開；其中，所述封裝層包裹所述第一介質(zhì)層。

優(yōu)選的，針對任意所述芯片，與其連接的所述重布線層超出所述芯片的邊緣。

優(yōu)選的，所述剝離層的材料為化學(xué)剝離材料或激光剝離材料。

優(yōu)選的，形成所述支柱包括：依次通過曝光、顯影、電鑄工藝形成所述支柱。

優(yōu)選的，所述第一介質(zhì)層和所述第二介質(zhì)層的材料相同。

優(yōu)選的，述晶片的形狀為規(guī)則多邊形；多個所述晶片無縫排布于所述第二面板級襯底上。

基于上述，優(yōu)選的，所述支柱為銅柱。所述第一面板級襯底為鋼化玻璃襯底。

另一方面，提供一種芯片封裝結(jié)構(gòu)，可通過上述的任一種芯片封裝方法制備得到。

本發(fā)明實(shí)施例提供一種芯片封裝方法及芯片封裝結(jié)構(gòu)，通過采用面板級襯底作為第一面板級襯底，可在面板領(lǐng)域的產(chǎn)線進(jìn)行大面積曝光，從而刻蝕形成位于各預(yù)設(shè)區(qū)域的重布線層，可保證重布線層中金屬線的精度，在此基礎(chǔ)上，針對每個預(yù)設(shè)區(qū)域，將一個合格的芯片與形成在該預(yù)設(shè)區(qū)域的重布線層電連接，并對芯片進(jìn)行封裝，可實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的封裝，提高了封裝效率以及產(chǎn)出效率，而且降低了傳統(tǒng)半導(dǎo)體行業(yè)封裝的成本。此外，由于形成重布線層的工藝和形成具有支柱和焊料帽的芯片工藝是分開進(jìn)行的，可使重布線層以及具有支柱和焊料帽的芯片的工藝復(fù)雜度較小，精度不會由于層數(shù)太多而降低太多，可保證高的分辨率，因而，本發(fā)明還可實(shí)現(xiàn)對高端芯片的封裝。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明提供的一種芯片封裝方法的流程示意圖一；

圖2為本發(fā)明提供的在第一面板級襯底上形成重布線層和第一介質(zhì)層的示意圖；

圖3為在圖2的基礎(chǔ)上將芯片通過支柱上的焊料帽與重布線層連接的示意圖；

圖4a為在圖3的基礎(chǔ)上進(jìn)行封裝后的示意圖一；

圖4b為在圖3的基礎(chǔ)上進(jìn)行封裝后的示意圖二；

圖5a為在圖4a的基礎(chǔ)上去除剝離層和第一面板級襯底并形成焊球后的示意圖；

圖5b為在圖4b的基礎(chǔ)上去除剝離層和第一面板級襯底并形成焊球后的示意圖；

圖6為本發(fā)明提供的一種芯片封裝后的示意圖；

圖7為本發(fā)明提供的一種芯片封裝方法的流程示意圖二；

圖8a為本發(fā)明提供的將多個晶片固定于第二面板級襯底上的示意圖一；

圖8b為本發(fā)明提供的將多個晶片固定于第二面板級襯底上的示意圖二；

圖8c為圖8a中aa′向剖視示意圖；

圖9為在芯片上形成支柱和焊料帽的示意圖；

圖10為在圖9基礎(chǔ)上形成第二介質(zhì)層的示意圖；

圖11為在圖10基礎(chǔ)上后形成各獨(dú)立的芯片以及與芯片連接的支柱以焊料帽的示意圖。

附圖標(biāo)記：

10-第一面板級襯底；20-剝離層；30-重布線層；40-第一介質(zhì)層；501-晶片；50-芯片；601-支柱；602-焊料帽；70-封裝層；80-焊球；90-第二面板級襯底；100-第二介質(zhì)層；110-粘膠層。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動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。

本發(fā)明實(shí)施例提供一種芯片封裝方法，如圖1所示，包括：

s10、如圖2所示，在第一面板級襯底10上形成剝離層20，并在剝離層20上各預(yù)設(shè)區(qū)域分別形成重布線層30，位于不同區(qū)域的重布線層30之間相互絕緣；其中，在形成所述重布線層30的過程中，還形成第一介質(zhì)層40。

第一面板級襯底10為面板行業(yè)所用的大型襯底，例如1100mm×1300mm的襯底、2200mm×2500mm的襯底等。相對于采用硅襯底，一方面，本發(fā)明可降低對硅襯底的使用，降低成本，另一方面，本發(fā)明的襯底的尺寸可以更大。

剝離層20首先能通過相應(yīng)的工藝剝離，此外，由于重布線層30和第一介質(zhì)層40形成在剝離層20之上，因此，該剝離層20應(yīng)能在形成重布線層30和第一介質(zhì)層40的工藝過程中不受影響?；诖耍瑑?yōu)選的，剝離層20的材料為化學(xué)剝離材料或激光剝離材料。

其中，化學(xué)剝離材料包括非晶硅、樹脂等。激光剝離材料包括氧化物等激光剝離材料。

重布線層30可實(shí)現(xiàn)對芯片引線的逐級放大，從而實(shí)現(xiàn)芯片引線的納米量級到微米量級的轉(zhuǎn)化，當(dāng)芯片引腳達(dá)到微米量級時，就可以和其他器件精度對接。

基于重布線層30的作用可知，位于一個預(yù)設(shè)區(qū)域的重布線層30用于與一個芯片電連接。

其中，重布線層30包括多層金屬布線層，金屬布線層包括金屬線；相鄰金屬布線層之間設(shè)置有一層第一介質(zhì)層40，位于相鄰兩層金屬布線層中的金屬線的電連接，通過位于該兩層金屬布線層之間的一層第一介質(zhì)層40上的過孔實(shí)現(xiàn)。

此處需要說明的是，圖2中標(biāo)識為“30”的兩條線分別代表兩層金屬布線層中的金屬線，而標(biāo)識為“40”部分實(shí)質(zhì)上包括了多層的第一介質(zhì)層40，相鄰層的第一介質(zhì)層40由一層金屬布線層隔離開，在此基礎(chǔ)上，圖2中并未繪示出位于兩層金屬布線層之間的第一介質(zhì)層40上用于使該兩層金屬布線層中的金屬線電連接的過孔。

本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，由于重布線層30需要與芯片50實(shí)現(xiàn)電連接，因此，在形成重布線層30和第一介質(zhì)層40后，在最遠(yuǎn)離第一面板級襯底10一側(cè)，第一介質(zhì)層40露出重布線層30的用于與芯片電連接的連接點(diǎn)(也可稱為焊盤)。

重布線層30和第一介質(zhì)層40，可通過薄膜沉積，曝光顯影，刻蝕等工藝步驟形成。當(dāng)然，重布線層30也可通過電鑄等工藝形成。

s11、如圖3所示，將芯片50以及與芯片50連接的支柱601，通過支柱601上的焊料帽602與形成在預(yù)設(shè)區(qū)域的重布線層30連接。

其中，每個預(yù)設(shè)區(qū)域的重布線層30都與一個芯片50電連接。該芯片50為測試挑選出的合格的芯片50。

芯片50可以包括已經(jīng)在半導(dǎo)體襯底上制造的半導(dǎo)體器件或集成電路。例如，芯片50可包括包含硅或者其他半導(dǎo)體材料的襯底、位于襯底上的絕緣層、導(dǎo)電部件(包括諸如金屬焊盤、插塞、通孔或者導(dǎo)線)以及位于導(dǎo)電部件上方的接觸焊盤。

支柱601與芯片50的接觸焊盤電連接，當(dāng)重布線層30與焊料帽602連接后，重布線層30通過焊料帽602、支柱601實(shí)現(xiàn)與芯片50的電連接。

考慮到銅材料具有優(yōu)異的導(dǎo)熱及導(dǎo)電性能，因此，優(yōu)選支柱601為銅柱。

s12、如圖4a和圖4b所示，對芯片50進(jìn)行封裝，形成封裝層70。

封裝層70位于每個芯片50的周圍，用于保護(hù)各個芯片50。

由于環(huán)氧樹脂模塑料(epoxymoldingcompound，簡稱emc)的密封性較好，塑封容易，因此，封裝層70的材料優(yōu)選為emc。

其中，emc是以環(huán)氧樹脂為基體樹脂，以酚醛樹脂為固化劑，再加上一些填料，如填充劑、阻燃劑、著色劑、偶聯(lián)劑等微量組分，在熱和固化劑的作用下環(huán)氧樹脂的環(huán)氧基開環(huán)與酚醛樹脂發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生交聯(lián)固化作用使之成為熱固性塑料。

此處，如圖4b所示，優(yōu)選的，第一介質(zhì)層40在任意相鄰預(yù)設(shè)區(qū)域之間斷開。在此基礎(chǔ)上，形成封裝層70之后，去除第一面板級襯底10之前，所述芯片封裝方法還包括：使相鄰芯片50之間的封裝層70在第一介質(zhì)層40的斷開區(qū)域內(nèi)斷開；其中，封裝層70包裹第一介質(zhì)層40。

使相鄰芯片50之間的封裝層70在第一介質(zhì)層40的斷開區(qū)域內(nèi)斷開，例如可通過切割工藝實(shí)現(xiàn)。

這樣，在后續(xù)去除第一面板級襯底10和剝離層20后，便可直接得到一個個封裝好的芯片50(如圖5b所示)。

需要說明的是，為有效保護(hù)芯片50，相鄰芯片50應(yīng)預(yù)留出間距，因而，在設(shè)置預(yù)設(shè)區(qū)域時，應(yīng)充分考慮封裝時芯片50之間的間距。

s13、如圖5a和圖5b所示，去除第一面板級襯底10和剝離層20，并在重布線層30一側(cè)形成焊球80。

此處，針對圖5b的情況，可通過撿拾機(jī)對每個芯片50獨(dú)立進(jìn)行焊點(diǎn)焊接，形成焊球80。

當(dāng)剝離層20的材料為化學(xué)剝離材料時，可采用化學(xué)方式將剝離層20剝離于封裝后的芯片50，相應(yīng)的第一面板級襯底10也被剝離。當(dāng)剝離層20的材料為激光剝離材料時，可采用激光照射方式將剝離層20剝離于封裝后的芯片50，相應(yīng)的第一面板級襯底10也被剝離。

焊球80為金屬材料，包括錫、鉛、銅、銀、金、鉍等金屬或其合金。形成焊球80的方法包括印刷、植球、激光燒結(jié)、電鍍、化學(xué)鍍、濺射等方法。

本發(fā)明實(shí)施例提供一種芯片封裝方法，通過采用面板級襯底作為第一面板級襯底10，可在面板領(lǐng)域的產(chǎn)線進(jìn)行大面積曝光，從而刻蝕形成位于各預(yù)設(shè)區(qū)域的重布線層30，可保證重布線層30中金屬線的精度，在此基礎(chǔ)上，針對每個預(yù)設(shè)區(qū)域，將一個合格的芯片50與形成在該預(yù)設(shè)區(qū)域的重布線層30電連接，并對芯片50進(jìn)行封裝，可實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的封裝，提高了封裝效率以及產(chǎn)出效率，而且降低了傳統(tǒng)半導(dǎo)體行業(yè)封裝的成本。此外，由于形成重布線層30的工藝和形成具有支柱601和焊料帽602的芯片50工藝是分開進(jìn)行的，可使重布線層30以及具有支柱601和焊料帽602的芯片50的工藝復(fù)雜度較小，精度不會由于層數(shù)太多而降低太多，可保證高的分辨率，因而，本發(fā)明還可實(shí)現(xiàn)對高端芯片50的封裝。

如圖6所示，優(yōu)選的，針對任意芯片50，與其連接的重布線層30超出芯片50的邊緣。

其中，在形成重布線層30和第一介質(zhì)層40時，可使重布線層30和第一介質(zhì)層40的整體尺寸大于單個芯片50的尺寸。這樣，當(dāng)芯片50通過支柱601上的焊料帽602與重布線層30電連接后，便可使重布線層30延伸至芯片50的邊緣之外。

重布線層30延伸至芯片50的邊緣之外，形成扇出型封裝，可以實(shí)現(xiàn)更好的連接性和設(shè)計靈活性。

優(yōu)選的，在上述s11之前，如圖7所示，所述封裝方法還包括

s14、如圖8a、圖8b和圖8c所示，將多個晶片501固定于第二面板級襯底90上，晶片501包括多個芯片50。

與第一面板級襯底10類似，第二面板級襯底90也為面板行業(yè)所用的大型襯底。優(yōu)選第一面板級襯底10和第二面板級襯底90的尺寸相同。

晶片501可通過粘膠層110固定于第二面板級襯底90上。晶片501例如可以為硅晶片。

其中，為在第二面板級襯底90上盡量多的放置晶片501，可將晶片501的形狀制作為規(guī)則多邊形，以使多個晶片501無縫排布于第二面板級襯底90上。這樣，可以提高第二面板級襯底90的利用率，從而進(jìn)一步的提高產(chǎn)出效率。

s15、如圖9所示，在每個芯片50遠(yuǎn)離第二面板級襯底90一側(cè)形成支柱601以及焊料帽602。

此處，可依次通過曝光、顯影、電鑄工藝形成支柱601。

即，先通過涂覆光刻膠，經(jīng)曝光、顯影后，露出待形成支柱601的區(qū)域，之后采用電鑄工藝形成支柱601。通過電鑄工藝形成支柱601，可使形成的支柱601精確性更高。

焊料帽602可通過回流的方式形成。

需要說明的是，本發(fā)明并不限于僅通過上述工藝形成支柱601，還可以通過其他方式形成支柱601。

s16、如圖10所示，形成第二介質(zhì)層100，第二介質(zhì)層100填充于支柱601周圍露出焊料帽602。

優(yōu)選的，第一介質(zhì)層40和第二介質(zhì)層100的材料相同，這樣可以簡化工藝，降低成本。第一介質(zhì)層40和第二介質(zhì)層100的材料例如可以是聚合物，例如聚酰亞胺(pi)。

s17、如圖11所示，通過切割形成各獨(dú)立的芯片50以及與芯片50連接的支柱601。

當(dāng)每個晶片501包括n個芯片50，且第二面板級襯底90上設(shè)置了m個晶片501時，通過切割后，可得到m×n個獨(dú)立的芯片50。其中，m、n為正整數(shù)。當(dāng)然，通過切割，位于不同芯片50上的支柱601也相互分開。

為避免切割時損傷第二面板級襯底90，以重復(fù)利用第二面板級襯底90，可在本步驟切割之前，先將第二面板級襯底90去除。

其中，可根據(jù)粘膠層110的材料選擇合適的方法，使粘膠層110與芯片50分離，以去除第二面板級襯底90。

粘膠層110的材料例如可以是雙面膠，在此情況下，可通過加熱使雙面膠降低粘性，以實(shí)現(xiàn)其與芯片50的分離，以去除第二面板級襯底90?；蛘?，粘膠層110的材料例如可以是uv粘合膠，在此情況下，可通過uv光照使uv粘合膠降低粘性，以實(shí)現(xiàn)其與芯片50的分離，以去除第二面板級襯底90。

本發(fā)明實(shí)施例，通過先將多個晶片501固定于第一面板級襯底10上，可在面板領(lǐng)域的產(chǎn)線大面積形成支柱601和焊料帽602、以及第二介質(zhì)層100，因而通過切割后，便可得到更多的芯片50，從而可進(jìn)一步產(chǎn)出效果。

基于上述，由于封裝層70的應(yīng)力非常大，而鋼化玻璃的抗彎曲性，抗沖擊性和多層工藝的耐受性較強(qiáng)，因此，優(yōu)選采用鋼化玻璃襯底作為第一面板級襯底10，可避免第一面板級襯底10由于無法承受較大的應(yīng)力而導(dǎo)致彎曲甚至破裂的問題。

本發(fā)明實(shí)施例還提供一種芯片封裝結(jié)構(gòu)(如圖5b和圖6所示)，可通過上述任一種的芯片封裝方法制備得到。

以上所述，僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以所述權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。