高可靠性芯片封装方法及结构技术

本发明专利技术公开了一种高可靠性芯片封装方法及封装结构，该封装结构包括芯片、开口、金属布线层、若干焊料凸点和塑封层，开口自芯片的正面向背面延伸形成，且开口的底部暴露出芯片的焊垫；金属布线层位于开口的内壁和芯片的背面上，且电性连接焊垫；焊料凸点位于芯片背面上，且与金属布线层电性连接；塑封层包覆住芯片背面及其四个侧面，且暴露芯片背面的焊料凸点。通过形成塑封层对芯片进行防护，且塑封层采用隔潮、防腐或机械强度性能良好的塑封材料，本发明专利技术能够进一步增强芯片的可靠性，耐用性，提升芯片的抗干扰能力，满足芯片在恶劣环境下的应用需求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体芯片的封装领域，尤其涉及一种高可靠性芯片封装方法及结构。
技术介绍
图1示出了一种公知的芯片的封装结构，该芯片以影像传感器为例，包括影像传感芯片100，该影像传感芯片功能面包含影像感应区101及该影像感应区周边的若干焊垫102；开口，该开口由背面向功能面延伸，且开口底部暴露出焊垫；金属布线层130，该金属布线层位于开口内壁及背面，电性连接所述焊垫；绝缘层120，该绝缘层位于金属布线层与影像传感芯片之间，并暴露出焊垫；若干焊料凸点140，该焊料凸点位于影像传感芯片的背面，与金属布线层电性连接；防焊层151，该防焊层覆盖背面及开口内壁，且暴露出焊料凸点。然而该类芯片的使用环境适宜，若进一步进军汽车、勘探、室外监控等应用领域，需对芯片的灵敏性、可靠性、耐用性等提出更高的要求，以经受恶劣的环境的考验。
技术实现思路
为了使芯片的可靠性进一步提高，能经受恶劣环境的考验，本专利技术提出了一种高可靠性芯片封装方法及结构，能够进一步增强芯片的可靠性，耐用性，提升芯片的抗干扰能力。本专利技术的技术方案是这样实现的：一种高可靠性芯片封装方法，包括以下步骤：A.提供一具有若干芯片的晶圆，采用晶圆级TSV技术，将晶圆每个芯片正面焊垫的电性通过金属布线层引到背面，并在金属布线层上预设位置制作焊料凸点，将晶圆切割成单颗芯片，完成对芯片的预封装；B.提供一基板，在基板上表面涂胶，将若干切割后的单颗预封装的芯片正面朝下贴于基板上；C.对基板上芯片背部及相邻芯片之间的空间进行整体塑封，形成塑封层，该塑封层包裹芯片的背面及四个侧面，并暴露出芯片背面的焊料凸点；D.拆解掉基板，沿预设的切割线切割塑封层，形成单颗高可靠性芯片封装结构。进一步的，所述基板上涂的胶具有易拆解特性。进一步的，切割后的所述预封装芯片以单颗形式转移贴到基板上，或者通过倒膜方式以整个晶圆形式转移贴到基板上。一种高可靠性芯片封装结构，由上述高可靠性芯片封装方法制作而成，该封装结构包括芯片，所述芯片正面包含功能区和位于所述功能区周边的若干焊垫；所述芯片正面焊垫的电性通过互连结构引到背面设置的焊料凸点；还包括一塑封层，所述塑封层包覆住除芯片正面以外的部分，且暴露出所述焊料凸点。进一步的，所述互连结构包括若干开口和金属布线层，所述开口自所述芯片背面向正面延伸形成，且所述开口的底部暴露出所述焊垫；所述金属布线层位于所述开口的内壁和所述芯片背面上，且电性连接所述焊垫；所述金属布线层与所述芯片之间设有绝缘层，且所述绝缘层暴露所述焊垫，使所述金属布线层与所述焊垫电性连接；所述焊料凸点位于所述芯片背面上，且与所述金属布线层电性连接。进一步的，所述芯片为影像传感芯片，所述影像传感芯片正面粘合一保护盖结构，所述保护盖结构包括透光盖板和设于所述影像传感芯片正面和所述透光盖板之间的支撑围堰层，所述支撑围堰层覆盖住所述焊垫，并在功能区即影像感应区位置形成有围堰间隙；所述塑封层包覆住除保护盖结构正面以外的部分。进一步的，所述塑封层材料厚度大于1微米。进一步的，所述开口为凹槽、孔或前述的组合，其中凹槽包含直槽和侧壁有一定倾斜角度的凹槽，孔包含直孔和侧壁有一定倾斜角度的孔。进一步的，所述开口底部在影像传感芯片四周侧面的位置暴露出所述支撑围堰层，所述绝缘层延伸至所述支撑围堰层与其连接。本专利技术的有益效果是：本专利技术提供一种高可靠性芯片封装方法及结构，首先，采用晶圆级TSV技术，将芯片正面的焊垫通过金属布线层引到芯片的背面，并在金属布线层预设位置制作焊料凸点后，将晶圆切割成单颗芯片，完成对芯片的预封装；然后，将多个单颗预封装芯片功能区朝下，贴到一基板上，进行背部整体塑封，并暴露出焊料凸点，实现信号处理之后信息的传输；最后，对塑封后的塑封层进行切割，形成单颗高可靠性芯片结构。这种封装方法制作的封装结构中，塑封层是一种背部全包围的防护结构，且塑封层的材料具有良好的机械强度性能，或良好的隔潮、防腐、挡烟雾等性能，同时制作过程单颗芯片之间的距离可加大，使得侧面的塑封层加厚，因此，能够进一步增强芯片的可靠性，耐用性等，提升芯片的抗干扰能力。且采用晶圆级TSV技术对芯片进行预封装以及塑封多个单颗预封装芯片的方法，都是先进行整体封装，再切割成单颗芯片，因此，能够降低封装的整体成本。附图说明图1为公知的影像传感器芯片的封装结构；图2为本专利技术一封装方法步骤a中晶圆预封装后切割成单颗影像传感芯片的结构示意图；图3为本专利技术一封装方法步骤b中基板涂胶的结构示意图；图4为本专利技术一封装方法步骤b中单颗影像传感芯片正面朝下分散贴于基板上的结构示意图；图5为本专利技术一封装方法步骤c后影像传感芯片背部塑封的结构示意图；图6为本专利技术一封装方法中步骤c后，拆除基板后的塑封影像传感芯片结构示意图；图7为本专利技术一封装方法中步骤d后切割形成的单颗影像传感器的结构示意图；图8为本专利技术一结构实施例中预封装影像传感芯片边缘的剖面结构示意图；图9为本专利技术另一封装方法中步骤a中晶圆预封装后的结构示意图；图10为本专利技术另一封装方法中步骤a中晶圆预封装后切割成单颗芯片的结构示意图；图11为本专利技术另一封装方法中步骤b后在晶圆背面贴粘合膜的结构示意图；图12为本专利技术另一封装方法中步骤c后芯片正面贴到基板上的结构示意图。结合附图做以下说明：100——影像传感芯片 101——影像感应区102——焊垫 103——介质层120——绝缘层 130——金属布线层140——焊料凸点 150——塑封层151——防焊层 160——支撑围堰层161——围堰间隙 170——透光盖板180——胶 190——基板f1——切割膜 f2——粘合膜具体实施方式为使本专利技术能够更加明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做详细的说明。为方便说明，实施例附图的结构中各组成部分未按正常比例缩放，故不代表实施例中各结构的实际相对大小。本专利技术高可靠性芯片封装结构的制作方法，包括以下步骤：a、参见图2，提供一具有若干芯片的晶圆，采用晶圆级TSV技术，将晶圆每个芯片正面焊垫的电性通过金属布线层引到背面，并在金属布线层上预设位置制作焊料凸点后，将晶圆切割成单颗芯片，完成对芯片的预封装；芯片可以是有源元件(active element)或无源元件(passive elements)、数字电路或模拟电路等集成电路的电子元件(electronic components)、微机电系统(Micro ElectroMechanical Systems,MEMS)、微流体系统(micro fluidic systems)、或利用热、光线及压力等物理量变化来测量的物理感测器(physical sensor)、表面声波元件、压力感测器(pressure sensors)，但不以此为限。作为一种优选实施例，利用光线变化来测量的感测器，影像传感器预封装具体制作过程为，提供一包含若干影像传感芯片100的晶圆，晶圆的功能面为影像传感芯片的正面，晶圆的背面为影像传感芯片的背面，每个影像传感芯片的正面包含影像感应区101及位于该影像感应区周边的若干焊垫102；在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高可靠性芯片封装方法，其特征在于，包括以下步骤：A.提供一具有若干芯片的晶圆，采用晶圆级TSV技术，将晶圆每个芯片正面焊垫的电性通过金属布线层引到背面，并在金属布线层上预设位置制作焊料凸点，将晶圆切割成单颗芯片，完成对芯片的预封装；B.提供一基板，在基板上表面涂胶，将若干切割后的单颗预封装的芯片正面朝下贴于基板上；C.对基板上芯片背部及相邻芯片之间的空间进行整体塑封，形成塑封层，该塑封层包裹芯片的背面及四个侧面，并暴露出芯片背面的焊料凸点；D.拆解掉基板，沿预设的切割线切割塑封层，形成单颗高可靠性芯片封装结构。

【技术特征摘要】
1.一种高可靠性芯片封装方法，其特征在于，包括以下步骤：A.提供一具有若干芯片的晶圆，采用晶圆级TSV技术，将晶圆每个芯片正面焊垫的电性通过金属布线层引到背面，并在金属布线层上预设位置制作焊料凸点，将晶圆切割成单颗芯片，完成对芯片的预封装；B.提供一基板，在基板上表面涂胶，将若干切割后的单颗预封装的芯片正面朝下贴于基板上；C.对基板上芯片背部及相邻芯片之间的空间进行整体塑封，形成塑封层，该塑封层包裹芯片的背面及四个侧面，并暴露出芯片背面的焊料凸点；D.拆解掉基板，沿预设的切割线切割塑封层，形成单颗高可靠性芯片封装结构。2.根据权利要求1所述的高可靠性芯片封装方法，其特征在于，所述基板上涂的胶具有易拆解特性。3.根据权利要求1所述的高可靠性芯片封装方法，其特征在于，切割后的所述预封装芯片以单颗形式转移贴到基板上，或者通过倒膜方式以整个晶圆形式转移贴到基板上。4.一种高可靠性芯片封装结构，其特征在于，由权利要求1或2或3所述的高可靠性芯片封装方法制作，该封装结构包括芯片，所述芯片正面包含功能区和位于所述功能区周边的若干焊垫；所述芯片正面焊垫的电性通过互连结构引到背面设置的焊料凸点；还包括一塑封层，所述塑封层包覆住除芯片正面以外的部分，且暴露出所述焊料凸点。5.根据权利要求4所述的高可靠性芯...

【专利技术属性】
技术研发人员：于大全，李鹏，马书英，
申请(专利权)人：华天科技昆山电子有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32