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1、10申请公布号CN104103526A43申请公布日20141015CN104103526A21申请号201410351431222申请日20140722H01L21/50200601H01L21/56200601H01L21/6020060171申请人华进半导体封装先导技术研发中心有限公司地址214135江苏省无锡市菱湖大道200号中国传感网国际创新园D1栋72发明人陈峰74专利代理机构上海海颂知识产权代理事务所普通合伙31258代理人任益54发明名称一种改进的扇出型方片级三维半导体芯片封装工艺57摘要本发明提供了一种改进的扇出型方片级三维半导体芯片封装工艺，保证了加工尺寸最大化，提升了产能。
2、、降低了制作成本、解决了制造过程中翘曲等因素的影响，其包括以下步骤在承载片上制作对准标记；在承载片上覆盖临时键合材料，临时键合材料上贴合导热材料；导热材料上贴装芯片，芯片背面或导热材料上涂覆有粘结胶；在承载片上涂覆第一类绝缘树脂；在第一类绝缘树脂上开窗，形成导通孔；光刻胶显露出的图形区中形成电镀线路；去除种子层电镀线路和电镀线路底部以外的种子层；涂覆第一类绝缘树脂，在第一类绝缘树脂上贴装芯片；形成多层芯片堆积结构；涂覆第二类绝缘树脂，在第二类绝缘树脂上对应芯片开窗；形成焊球；分割芯片。51INTCL权利要求书2页说明书5页附图6页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书2页说。
3、明书5页附图6页10申请公布号CN104103526ACN104103526A1/2页21一种改进的扇出型方片级三维半导体芯片封装工艺，其特征在于其包括以下步骤（1）、在承载片上正背面制作对准标记；（2）、在承载片正面与背面覆盖临时键合材料，在临时键合材料上贴合导热材料；（3）、在承载片正背面的导热材料上间隔排布贴装芯片，芯片背面或导热材料上涂覆有粘结胶；（4）、在承载片正背面涂覆第一类绝缘树脂，第一类绝缘树脂覆盖芯片；（5）、在第一类绝缘树脂上开窗，形成导通孔，将芯片的焊盘露出；（6）、在导通孔和第一类绝缘树脂上沉积种子层，在种子层上面涂覆光刻胶，在光刻胶上显露出图形，在光刻胶显露出的图形区。
4、中形成电镀线路；（7）、去除光刻胶和光刻胶底部的种子层，保留电镀线路和电镀线路底部的种子层；（8）、在承载片的正反面涂覆第一类绝缘树脂，第一类绝缘树脂将裸露出的电镀线路完全覆盖住，在第一类绝缘树脂上贴装芯片，芯片按照固定间隔排布；（9）、在承载片正背面再涂覆第一类绝缘树脂，第一类绝缘树脂覆盖芯片；在第一类绝缘树脂上开窗，形成导通孔，将电镀线路和芯片的焊盘露出；10、在导通孔和第一类绝缘树脂上沉积种子层，在种子层上面涂覆光刻胶，在光刻胶上显露出图形，在光刻胶显露出的图形区中形成第二电镀线路；去除光刻胶和光刻胶底部的种子层，保留第二电镀线路和第二电镀线路底部的种子层；（11）、在承载片正面和背面分。
5、别涂覆第二类绝缘树脂，在第二类绝缘树脂上开窗露出焊盘；（12）、去除承载片和临时键合材料，在焊盘处形成焊球；（13）、通过切割工艺将产品分割成多个芯片。2根据权利要求1所述的一种改进的扇出型方片级三维半导体芯片封装工艺，其特征在于重复步骤（8）（10），形成多层芯片堆积结构。3根据权利要求1所述的一种改进的扇出型方片级三维半导体芯片封装工艺，其特征在于步骤（1）中，承载片的材料可以是硅、二氧化硅、硼硅玻璃、低碱玻璃、无碱玻璃、金属、有机材料中的一种或者多种方片或者是可以进行加热和控温的一种平板装置，标记制作方法包括激光打标，喷砂打标，曝光刻蚀，丝网印刷，点胶中的一种或者多种工艺，对准标记的样式。
6、可以是圆形、方形、三角形、十字、米字。4根据权利要求1所述的一种改进的扇出型方片级三维半导体芯片封装工艺，其特征在于步骤（2）中，使用滚压、喷涂、旋涂、热压、真空压合、浸泡、压力贴合方式中的一种或者多种方式在承载片正面与背面覆盖临时键合材料，使用滚压、热压、真空压合或压力贴合方式在临时键合材料上贴合导热材料，导热材料是铜、银、金、铝、镍、镁、铬、钼、钨、钛、铱金属或其合金，粘结胶为导热胶、DIEATTATCH胶，或者是其它具有粘合作用的胶，粘结胶的涂覆方式包括滚压、喷涂、热压、真空压合、旋涂、丝网印刷、点胶、压力贴合方式。5根据权利要求1所述的一种改进的扇出型方片级三维半导体芯片封装工艺，其特。
7、征在于步骤（3）和步骤（8）中，芯片按照固定间隔排布，芯片是单芯片或者多芯片，芯片使用正贴方式贴装。6根据权利要求1所述的一种改进的扇出型方片级三维半导体芯片封装工艺，其特征权利要求书CN104103526A2/2页3在于步骤（4）和步骤（9）中，涂覆工艺是旋涂、喷涂、滚涂、丝网印刷、滚压、真空压合中的一种或者多种工艺，第一类绝缘树脂包括感光树脂和非感光树脂，感光树脂包括阻焊油墨、感光绿漆、干膜、感光型增层材料、BCB、PBO、PSPI中的一种或者多种，非感光树脂包括环氧树脂、聚酰亚胺、酚醛树脂、硅胶、亚克力树脂、三嗪树脂、PVDF、以及添加填料的树脂中的一种或者多种，第一类绝缘树脂将芯片覆盖。
8、。7根据权利要求1所述的一种改进的扇出型方片级三维半导体芯片封装工艺，其特征在于步骤（5）中，在第一类绝缘树脂上开窗，形成导通孔，将芯片的焊盘露出，开窗的方法包括光刻显影、干法刻蚀、激光钻孔、喷砂、选择性腐蚀中的一种或者多种工艺。8根据权利要求1所述的一种改进的扇出型方片级三维半导体芯片封装工艺，其特征在于步骤（6）和步骤（10）中，通过溅射或化学沉铜等工艺在导通孔和第一类绝缘树脂上沉积一层种子层，溅射材料是AL、AU、CR、CO、NI、CU、MO、TI、TA、W中的一种或以上金属的合金，光刻胶是液态或者是薄膜状的，通过使用底片或激光直写工艺在光刻机里进行对位曝光，经过显影等工艺光刻胶上显露出。
9、图形，使用电镀的方法，在光刻胶显露出的图形区中形成电镀线路。9根据权利要求1所述的一种改进的扇出型方片级三维半导体芯片封装工艺，其特征在于步骤（11）中，第二类绝缘树脂是BBC、PBO、聚酰亚胺、干膜、阻焊油墨、环氧树脂、含氟树脂材料中的一种或者多种。10根据权利要求1所述的一种改进的扇出型方片级三维半导体芯片封装工艺，其特征在于步骤（12）中，通过加热或者拆键合机的方式去除承载片和临时键合材料，在芯片的上面增加保护层，保护层是金属、有机物、导热材料中的一种或者多种，通过电镀、植球、印刷的方式在焊盘处形成焊球。权利要求书CN104103526A1/5页4一种改进的扇出型方片级三维半导体芯片封装。
10、工艺技术领域0001本发明涉及微电子封装工艺的技术领域，具体涉及一种改进的扇出型方片级三维半导体芯片封装工艺。背景技术0002随着电子产品多功能化和小型化的潮流，高密度微电子组装技术在新一代电子产品上逐渐成为主流。为了配合新一代电子产品的发展，尤其是智能手机、掌上电脑、超级本等产品的发展，芯片的尺寸向密度更高、速度更快、尺寸更小、成本更低等方向发展。扇出型方片级封装技术FANOUTPANELLEVELPACKAGE,FOPLP的出现，作为扇出型晶圆级封装技术FANOUTWAFERLEVELPACKAGE,FOWLP的升级技术，拥有更广阔的发展前景。0003见图1，日本JDEVICES公司在CN。
11、103247599A专利中，给出了一种多层芯片堆叠的半导体器件制作方法，通过错开上下层芯片1、2的位置，实现多层芯片堆叠封装的目的见图2，华天科技（西安）有限公司在CN2012105418467专利中介绍了一种FANOUTPANELLEVELBGA的制作方法。0004该方法类似于英飞凌公司单层扇出型晶圆级封装技术，又称作嵌入式晶圆级球状阵列（WAFERLEVELBALLGRIDARRAY,EWLB）技术。只是将承载片4由圆形改为方形。0005见图3，南通富士通2011100698151的专利中提出了一种多芯片堆叠扇出型系统级封装的结构。该结构的特点是芯片3面朝上贴装，封装后的焊球在芯片的背面。。
12、0006以上两种技术的不足之处如下（1）JDEVICES公司的技术由于使用芯片错位堆叠与互联，限制了芯片的范围。由于该技术的局限性，所使用的芯片焊盘无法使用阵列排布的方式制作，无法对高密度芯片进行封装；（2）华天科技（西安）有限公司的的技术只解决了单面单芯片堆叠技术，无法实现多芯片垂直堆叠的要求。0007（3）南通富士通公司的专利的方法是先制作RDL线路然后正贴芯片，再进行RDL线路的制作和芯片正背面线路的互联，此种工艺的缺点是由于芯片贴装存在误差，从而影响芯片正反面线路互联的精度，无法满足未来高密度封装的要求。发明内容0008针对上述问题，本发明提供了一种改进的扇出型方片级三维半导体芯片封装。
13、工艺，有效保证了加工尺寸最大化，提升了产能、降低了制作成本,在制作过程中使用双面对称结构，抵消了由于材料之间性能差异造成的翘曲、涨缩等问题，降低了工艺制作的难度。0009其技术方案如下一种改进的扇出型方片级三维半导体芯片封装工艺，其特征在于其包括以下步骤（1）、在承载片上正背面制作对准标记；（2）、在承载片正面与背面覆盖临时键合材料，在临时键合材料上贴合导热材料；说明书CN104103526A2/5页5（3）、在承载片正面与背面的导热材料上间隔排布贴装芯片，芯片背面或导热材料上涂覆有粘结胶；（4）、在承载片正背面涂覆第一类绝缘树脂，第一类绝缘树脂覆盖芯片；（5）、在第一类绝缘树脂上开窗，形成导。
14、通孔，将芯片的焊盘露出；（6）、在导通孔和第一类绝缘树脂上沉积种子层，在种子层上面涂覆光刻胶，在光刻胶上显露出图形，在光刻胶显露出的图形区中形成电镀线路；（7）、去除光刻胶和光刻胶底部的种子层，保留电镀线路和电镀线路底部的种子层；（8）、在承载片的正反面涂覆第一类绝缘树脂，第一类绝缘树脂将裸露出的电镀线路完全覆盖住，在第一类绝缘树脂上贴装芯片，芯片按照固定间隔排布。0010（9）、在承载片正背面再涂覆第一类绝缘树脂，第一类绝缘树脂覆盖芯片；在第一类绝缘树脂上开窗，形成导通孔，将电镀线路和芯片的焊盘露出；10、在导通孔和第一类绝缘树脂上沉积种子层，在种子层上面涂覆光刻胶，在光刻胶上显露出图形，在。
15、光刻胶显露出的图形区中形成第二电镀线路；去除光刻胶和光刻胶底部的种子层，保留第二电镀线路和第二电镀线路底部的种子层；（11）、在承载片正面和背面分别涂覆第二类绝缘树脂，在第二类绝缘树脂上对应芯片开窗露出电镀线路层形成焊盘；（12）、去除承载片和临时键合材料,在焊盘处形成焊球；（13）、通过切割工艺将产品分割成多个芯片。0011其进一步特征在于，重复步骤（8）（10），形成多层芯片堆积结构；步骤（1）中，承载片的材料可以是硅、二氧化硅、硼硅玻璃、低碱玻璃、无碱玻璃、金属、有机材料中的一种或者多种方片或者是可以进行加热和控温的一种平板装置，标记制作方法包括激光打标，喷砂打标，曝光刻蚀，丝网印刷，点。
16、胶中的一种或者多种工艺，对准标记的样式可以是圆形、方形、三角形、十字等；步骤（2）中，使用滚压、喷涂、旋涂、热压、真空压合、浸泡、压力贴合等方式中的一种或者多种在承载片正面与背面覆盖临时键合材料，临时键合材料为热剥离材料或者晶圆临时键合胶，使用滚压、热压、真空压合或压力贴合方式在临时键合材料上贴合导热材料。导热材料是铜、银、金、铝、镍、镁、铬、钼、钨、钛、铱金属或其合金，导热材料104在导热的同时具有较低的热膨胀系数（通常热膨胀系数小于10PPM/），粘结胶为导热胶或者是其它具有粘合作用的胶，粘结胶的涂覆方式包括滚压、喷涂、热压、真空压合、旋涂、丝网印刷、点胶、压力贴合方式。0012步骤（3）。
17、和步骤（8）中，芯片按照固定间隔排布，芯片是单芯片或者多芯片，芯片使用正贴方式贴装；步骤（4）和步骤（9）中，涂覆工艺是旋涂、喷涂、滚涂、丝网印刷、滚压、真空压合中的一种或者多种工艺，第一类绝缘树脂包括感光树脂和非感光树脂，感光树脂包括阻焊油墨、感光绿漆、干膜、感光型增层材料、BCB、PBO、PSPI中的一种或者多种，非感光树脂包括环氧树脂、聚酰亚胺、酚醛树脂、亚克力树脂、硅胶、三嗪树脂、PVDF、以及添加填料的树脂中的一种或者多种，第一类绝缘树脂将芯片覆盖；步骤（5）中，在第一类绝缘树脂上开窗，形成导通孔，将芯片的焊盘露出。开窗的方法包括光刻显影、激光钻孔、干法刻蚀、喷砂、选择性腐蚀等工艺中。
18、的一种或者多种；说明书CN104103526A3/5页6步骤（6）和步骤（10）中，通过溅射或化学沉铜等工艺在导通孔107和第一类绝缘树脂上沉积一层种子层，溅射材料是AL、AU、CR、CO、NI、CU、MO、TI、TA、W中的一种或以上金属的合金，光刻胶是液态或者是薄膜状的，通过使用底片或激光直写设备在光刻机里进行对位曝光，经过显影等工艺光刻胶上显露出图形，使用电镀的方法，在光刻胶显露出的图形区中形成电镀线路；步骤（11）中，第二类绝缘树脂是BBC、PBO、聚酰亚胺、干膜、阻焊油墨、环氧树脂、含氟树脂材料中的一种或者多种；步骤（12）中，通过加热或拆键合机的方式去除承载片和临时键合材料，通过电。
19、镀、植球、印刷的方式在焊盘处形成焊球。0013采用本发明是的上述工艺中，由于本发明通过多个芯片的堆叠技术可以获得尺寸更小，功能更强，厚度更薄的半导体封装器件，采用双面制作的方法，可大幅提高生产效率，降低成本，在制作过程中使用双面对称结构，抵消了由于材料之间性能差异造成的翘曲、涨缩等问题，降低了工艺制作的难度。附图说明0014图1为第一种现有的扇出型晶圆级封装结构示意图；图2为第二种现有的扇出型晶圆级封装结构示意图；图3为第三种现有的扇出型晶圆级封装结构示意图；图4为在承载片上正背面制作对准标记示意图；图5为承载片正面与背面覆盖临时键合材料示意图，临时键合材料上贴合导热材料；图6为在承载片正背面。
20、的临时键合材料上间隔排布贴装芯片示意图；图7为在承载片正背面涂覆第一类绝缘树脂示意图；图8为在第一类绝缘树脂上开窗示意图；图9为沉积种子层、涂覆光刻胶、显露出图形和形成电镀线路示意图；图10为去除部分种子层示意图；图11为在承载片的正反面涂覆第一类绝缘树脂，覆盖电镀线路，第一类绝缘树脂上贴装芯片；图12为在承载片正背面涂覆第一类绝缘树脂，在第一类绝缘树脂上开窗；图13为沉积种子层、涂覆光刻胶、显露出图形和形成电镀线路,去除部分种子层示意图；图14为形成多层芯片堆积结构示意图；图15为涂覆第二类绝缘树脂、对应芯片开窗形成焊盘示意图；图16为去除承载片和临时键合材料、在焊盘处形成焊球示意图；图17。
21、为分割芯片示意图。具体实施方式0015以下结合附图来对发明进行详细描述，但是本实施方式并不限于本发明，本领域的普通技术人员根据本实施方式所做出的结构、方法或者功能上的变换，均包含在本发明的保护范围内。说明书CN104103526A4/5页70016一种改进的扇出型方片级半导体芯片封装工艺，其包括以下步骤见图4，（1）、承载片101正背面制作对准标记。承载片101的材料可以是硅、二氧化硅、硼硅玻璃、低碱玻璃、无碱玻璃、金属、有机材料等成分的中的一种或者多种方片，也可以是可以进行加热和控温的一种平板装置。标记制作方法包括激光打标，喷砂打标，曝光刻蚀，丝网印刷，点胶等工艺。对准标记102的样式可以是。
22、圆形、方形、三角形、十字、米字等其他形状。0017见图5，（2）、使用滚压、喷涂、热压、真空压合、浸泡、压力贴合等方式在承载片101正面与背面覆盖临时键合材料103如热剥离材料、晶圆临时键合胶等。使用滚压、热压、真空压合或压力贴合等方式在临时键合材料103上贴合导热材料104。导热材料104可以是铜、银、金、铝、镍、镁、铬、钼、钛、钨、铱等金属或其合金，导热材料104在导热的同时具有较低的热膨胀系数（通常热膨胀系数小于10PPM/）。在导热材料104上面或芯片106背面涂覆粘结胶105。粘结胶105可以为导热胶，也可以是其它具有粘合作用的胶。粘结胶105的涂覆方式包括滚压、喷涂、热压、真空压合。
23、、旋涂、丝网印刷、点胶、压力贴合等方式。0018见图6，（3）、在承载片101正背面贴装芯片106A，芯片106A按照固定间隔排布，芯片106A可以是单芯片也可以是多芯片，芯片106A使用正贴方式贴装。0019见图7，（4）、在承载片101正背面涂覆（涂覆工艺可以是旋涂、喷涂、滚涂、丝网印刷、滚压、真空压合等工艺中的一种或者多种）第一类绝缘树脂107A，第一类绝缘树脂107A主要包括感光树脂和非感光树脂。感光树脂包括阻焊油墨、感光绿漆、干膜、感光型增层材料、BCB、PBO、PSPI等中的一种或者多种。非感光树脂包括环氧树脂、聚酰亚胺、酚醛树脂、亚克力树脂、硅胶、三嗪树脂、PVDF、以及添加填料。
24、的树脂等中的一种或者多种。第一类绝缘树脂107A将芯片106A覆盖。0020见图8，（5）、在第一类绝缘树脂107A上开窗，形成导通孔109A，将芯片106A的焊盘108A露出。开窗的方法包括光刻显影、激光钻孔、喷砂、选择性腐蚀等中的一种或者多种工艺。0021见图9，（6）、通过溅射（材料可以是AL、AU、CR、CO、NI、CU、MO、TI、TA、W中的一种或者以上金属的合金等）或化学沉铜等工艺，在导通孔109A和第一类绝缘树脂107A上沉积一层种子层110A。在种子层110A上面涂覆光刻胶111（光刻胶可以是液态的，也可以是薄膜状的），通过使用底片或激光直写设备在光刻机里进行对位曝光，经过显。
25、影等工艺光刻胶111上显露出图形。使用电镀的方法，在光刻胶111显露出的图形区中形成电镀线路112A。0022见图10，（7）、去除光刻胶111和光刻胶111底部的种子层110A，保留电镀线路112A和电镀线路112A底部的种子层110A。0023见图11，（8）、在承载片101的正反面涂覆第一类绝缘树脂107B，第一类绝缘树脂107B将裸露出的电镀线路110A完全覆盖住。待第一类绝缘树脂107B固化后，在第一类绝缘树脂107B上面贴装芯片104B，芯片104B按照固定间隔排布，芯片104B可以是单芯片也可以是多芯片，芯片104B使用正贴方式贴装。见图12，（9）、在承载片101正背面涂覆第一。
26、类绝缘树脂105B，第一类绝缘树脂105B覆盖芯片104B；在第一类绝缘树脂上开窗，形成导通孔109A、109B，将芯片的焊盘108B露出；说明书CN104103526A5/5页8见图13，（10）、在导通孔109A、109B和第一类绝缘树脂105B上沉积种子层110B，在种子层110A上面涂覆光刻胶，在光刻胶上显露出图形，在光刻胶显露出的图形区中形成第二电镀线路112B；去除光刻胶和光刻胶底部的种子层110B，保留第二电镀线路112B和第二电镀线路底部的种子层110B。0024见图15，（11）、在承载片101正面和背面分别涂覆第二类绝缘树脂113，第二类绝缘树脂113可以是BBC、PBO、。
27、聚酰亚胺、干膜、阻焊油墨、环氧树脂、含氟树脂等材料中的一种或者多种，可与与第一类绝缘树脂107A、107B成分相同或不同。在第二类绝缘树脂113上开窗露出焊盘114。0025见图16，（12）、通过加热或者拆键合机的方式去除承载片101和临时键合材料103,通过电镀、植球、印刷等方式在焊盘114处形成焊球115，导热材料依附在承载片上，起到了保护层作用。0026见图17，（13）、测试完成后，通过切割工艺将产品分割成多个芯片。0027见图14，重复步骤（8）（10），形成多层芯片堆积结构本实施例中承载片101分别形成两层芯片堆积结构，也可以重复步骤（8）（10），成型多层芯片堆积结构；实现了芯。
28、片多层堆积结构。0028本发明的特点在于（1）使用方片加工工艺可以大幅度提高制造产能，降低产品成本。方片工艺较圆片工艺有更大的产能，更低的成本。目前国际上主流的圆片尺寸是300MM直径的圆片，约113平方英寸；主流的PCB基板尺寸为500X600MM的方片，约480平方英寸；LCD4带线基板的尺寸为650X830MM的方片，约836平方英寸。由此可见，使用PCB基板的部分工艺，加工尺寸是晶圆的425倍；使用LCD4带线的部分工艺，加工尺寸是晶圆的74倍。产能的提升，可以大幅度降低制造成本。0029（2）本发明的制作工艺将方片工艺做了进一步改良，采用双面同时制作工艺，进一步提升了制造产能，降低产品成本。0030采用本发明是的上述工艺中，由于本发明通过多个芯片的堆叠技术可以获得尺寸更小，功能更强，厚度更薄的半导体封装器件，采用双面制作的方法，可大幅提高生产效率，降低成本。说明书CN104103526A1/6页9图1图2图3说明书附图CN104103526A2/6页10图4图5图6说明书附图CN104103526A103/6页11图7图8图9说明书附图CN104103526A114/6页12图10图11图12说明书附图CN104103526A125/6页13图13图14说明书附图CN104103526A136/6页14图15图16图17说明书附图CN104103526A14。