一种半导体器件的封装结构制造技术

本发明专利技术公开了一种半导体器件的封装结构，属于半导体封装技术领域。其包括外延层（12），所述金属凸块（2）设置于外延层（12）的垂直区域之内的另一表面，其一端与外延层（12）固连，所述包封层（3）封装上述外延层（12）的另一表面及金属凸块（2），上述金属凸块（2）的另一端的端面露出包封层（3），所述荧光粉层（4）覆盖外延层（12）的出光面（121），所述透光层（5）覆盖荧光粉层（4）的裸露面。本发明专利技术通过选择易于加工、价格便宜的硅衬底生长的外延层来实现半导体器件的封装结构，减薄了光电二极管的厚度，降低了生产成本；同时通过荧光粉层与透光层分开成形和材料的选择减少了热应力，提高了光电二极管的可靠性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种半导体器件的封装结构，属于半导体封装

技术介绍
光电二极管是将电转化为光的半导体器件，作为新型固态照明光源已经取得了长足的发展。由于受产品性能、制造成本、及外形尺寸等因数的影响，光电二极管的封装形式也不断演变与丰富：传统的光电二极管封装形式主要有支架式封装、塑封料式EMC封装、金属印制板式COB封装，以及陶瓷基板式封装。如图1所示，传统的光电二极管以昂贵的蓝宝石或碳化硅为衬底形成光电二极管芯片，限制了光电二极管的生产成本的下降空间，而且其厚度在一般在500微米以上，限制了封装光源的空间；同时，白光光电二极管的荧光粉层与衬底的力学性能差异较大，在工艺过程或者使用过程由于温度变化易形成热应力，而导致光电二极管封装产品的开裂、折断等失效，降低了产品可靠性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服当前光电二极管封装结构的不足，提供一种减薄产品厚度、提高产品可靠性、降低生产成本的半导体器件的封装结构。本专利技术的目的是这样实现的：本专利技术一种半导体器件的封装结构，包括：一外延层，所述外延层为硅衬底的外延生长层，其一表面设有微型出光结构，为其出光面；至少两个独立的金属凸块，所述金属凸块设置于外延层的垂直区域之内的另一表面，其一端与外延层固连；一包封层，所述包封层封装上述外延层的另一表面及金属凸块，上述金属凸块的另一端的端面露出包封层；一荧光粉层，所述荧光粉层覆盖外延层的出光面；一透光层，所述透光层覆盖荧光粉层的裸露面。本专利技术所述金属凸块的另一端的表面设置镍金层或锡层。本专利技术所述金属凸块的高度h的范围为20～200微米。进一步地，所述金属凸块的高度h的范围为60～80微米。本专利技术所述金属凸块的横截面形状呈矩形。本专利技术所述金属凸块与外延层之间设置金属种子层。所述透光层的外表面为平面或凸面。本专利技术所述包封层的侧边边界不小于外延层的侧边边界。本专利技术所述包封层与荧光粉层的交界处在包封层上设置连接加强面。本专利技术所述连接加强面为向下走向由若干级台阶组成的倾斜面或者由微型凹槽和/或微型凹坑构成的粗糙面。相比与现有方案，本专利技术的有益效果是：（1）本专利技术仅使用硅衬底生长的外延层来实现半导体器件的封装结构，减薄了光电二极管的厚度，增大了照明设计的灵活性，而且还可以用于此前无法封装光源的空间；而硅衬底易于加工、价格便宜，同时采用圆片级的生产工艺，降低了光电二极管的生产成本；（2）本专利技术将荧光粉层与透光层分开成形，通过材料的选择，使透光层与包封层力学性能更相近，从而降低了工艺或者使用过程中由于温度变化形成的热应力，减少了因应力变形导致的光电二极管的开裂、折断等失效，提高了光电二极管的可靠性。附图说明图1为传统光电二极管芯片结构的剖面示意图；图2为本专利技术一种半导体器件的圆片级封装方法的流程图；图3为本专利技术光电二极管的封装结构的实施例的剖面示意图；图4为图3的光电二极管的金属凸块的示意图；图5～17为图3的一种半导体器件的圆片级封装方法的流程图；图18和图19为图3 的变形一；图20为图3 的变形二；图21为图3 的变形三；图中： 硅衬底11外延层12出光面121外延层间隔122掩膜或治具16金属凸块2镍金层或锡层21包封层3连接加强面31荧光粉层4透光层5；硅基圆片10环状型腔111。具体实施方式参见图2，本专利技术一种半导体器件的圆片级封装方法的工艺流程如下：S101：取硅晶圆片, 其硅衬底上生长有外延层；S102：在外延层的表面形成阵列状的金属凸块并将其包封、减薄至露出金属凸块的另一端的表面；S103：减薄硅衬底，去除硅衬底的中部区域露出外延层的出光面；S104：分割外延层，且在外延层上依次形成荧光粉层、透光层；S105：将完成封装工艺的硅晶圆片切割成单颗半导体器件的封装体。现在将在下文中参照附图更加充分地描述本专利技术，在附图中示出了本专利技术的示例性实施例，从而本公开将本专利技术的范围充分地传达给本领域的技术人员。然而，本专利技术可以以许多不同的形式实现，并且不应被解释为限制于这里阐述的实施例。实施例，参见图3至图5      本专利技术光电二极管的封装结构，其包括一外延层12，该外延层12为硅衬底11的外延生长层，如图5所示，在封装工艺过程中，硅衬底11通过腐蚀、刻蚀等方法去除。在图3中，外延层12的上表面为其出光面121，设有如棱形、锥形等微型出光结构，以提升光电二极管的光取出效率。作为正负电极使用的两个金属凸块2通过电镀、化学镀等凸块工艺成形方法形成于外延层12的下表面，且在外延层12的垂直区域之内其一端与外延层12固连，金属凸块2与外延层12之间通常设置金属种子层（图3中未示出），以利于金属凸块2于外延层12的表面成形。因此金属凸块2的材质包括但不限于铜，其高度h为20～200微米，以高度h的范围为60～80微米为佳。金属凸块2的横截面形状通常呈矩形，如图4所示，以适于现有PCB板、线路板等使用。外延层12的下表面及两个金属凸块2由包封层3封装，金属凸块2的另一端的端面露出包封层3。包封层3的材料可以是硅胶、环氧胶等，优选硅胶。包封层3的侧边边界一般不小于外延层12的侧边边界，以保护外延层12，同时防止外延层12漏电。为了调节包封层3的力学性能，可以掺入填料如氧化硅、氧化铝等。金属凸块2的露出表面设置镍金层或锡层，以防止金属铜的金属凸块2的表面氧化，并满足焊接可靠性的要求。外延层12的出光面121覆盖厚度范围为20～60微米的荧光粉层4。荧光粉层4通过使用行业常用的黄粉、绿粉、黄绿粉或红粉通过胶（一般为硅胶）混合形成混合胶体，通过喷涂、电泳等方法覆盖外延层12，混合胶体可以提高荧光粉的工艺性及粘接性。荧光粉层4的裸露面通过点胶、印刷等方法设置硅胶、环氧胶等透光性好的透光层5，优选硅胶，以与包封层3的力学性能相近，降低工艺或者使用过程因温度变化形成的热应力，减少因应力变形导致的光电二极管封装结构产品的开裂、折断等失效。进一步的，还可以在透光层5中掺合氧化硅等填料，调节力学性能；或者在透光层5中掺合荧光粉用作填料，既改善力学性能、又起到调节光转化的作用。外延层12出射蓝光，部分蓝光激发黄色荧光粉发出黄光，进而与剩余部分蓝光混合获得白光，或者使用黄色荧光粉与少量红色荧光粉的混合来获得暖白光。本专利技术上述实施例的一种半导体器件的圆片级封装方法，包括步骤：步骤一，参见图5，提供硅基圆片10，且在硅衬底11的上表面生长有分布均匀的外延层12，外延层12的厚度一般在10微米左右。步骤二，参见图6，在硅基圆片10的外延层12 表面顺次通过溅射金属种子层、通过光刻工艺形成光刻胶开口图形、在光刻胶开口内电镀导电金属、用去胶工艺去除剩本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体器件的封装结构，其特征在于，包括：一外延层（12），所述外延层（12）为硅衬底（11）的外延生长层，其一表面设有微型出光结构，为其出光面（121）；至少两个独立的金属凸块（2），所述金属凸块（2）设置于外延层（12）的垂直区域之内的另一表面，其一端与外延层（12）固连；一包封层（3），所述包封层（3）封装上述外延层（12）的另一表面及金属凸块（2），上述金属凸块（2）的另一端的端面露出包封层（3）；一荧光粉层（4），所述荧光粉层（4）覆盖外延层（12）的出光面（121）；一透光层（5），所述透光层（5）覆盖荧光粉层（4）的裸露面。

【技术特征摘要】
1.一种半导体器件的封装结构，其特征在于，包括：
一外延层（12），所述外延层（12）为硅衬底（11）的外延生长层，其一表面设有微型出光结构，为其出光面（121）；
至少两个独立的金属凸块（2），所述金属凸块（2）设置于外延层（12）的垂直区域之内的另一表面，其一端与外延层（12）固连；
一包封层（3），所述包封层（3）封装上述外延层（12）的另一表面及金属凸块（2），上述金属凸块（2）的另一端的端面露出包封层（3）；
一荧光粉层（4），所述荧光粉层（4）覆盖外延层（12）的出光面（121）；
一透光层（5），所述透光层（5）覆盖荧光粉层（4）的裸露面。
2.根据权利要求1所述的一种半导体器件的封装结构，其特征在于：所述金属凸块（2）的另一端的表面设置镍金层或锡层（21）。
3.根据权利要求1所述的一种半导体器件的封装结构，其特征在于：所述金属凸块（2）的高度h的范围为20～200微米。
4.根据权利要求3所述的一种半导体器件...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈栋，张黎，陈海杰，陈锦辉，赖志明，
申请(专利权)人：江阴长电先进封装有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32