混合基板、半导体器件的封装方法和封装结构技术

本发明专利技术提供一种混合基板以及半导体器件的封装方法和封装结构。所述混合基板用于封装半导体器件，该混合基板包括：支撑框架，包含相互连接的框底和框壁；所述框底具有第一通孔，所述框壁具有第二通孔，所述第一通孔的面积小于所述第二通孔的面积，并且所述第一通孔与所述第二通孔连通；透明基板，位于所述第二通孔中且固定在所述框底的上表面或所述框壁的侧面；所述透明基板与所述框底之间存在第一微孔，所述透明基板与所述框壁之间存在第二微孔，所述第一微孔与所述第二微孔相通。本发明专利技术所提供的混合基板的强度比现有大块整面光学玻璃的强度提高许多，使得使用该混合基板的封装结构和封装方法在良率和效率提高的同时成本降低。

Hybrid substrate, packaging method of semiconductor device and packaging structure

The invention provides a mixed substrate, a packaging method of a semiconductor device and an encapsulation structure. The mixed substrate for package of semiconductor device, the mixed substrate includes a support frame, comprising interconnected box bottom and the box wall; the box bottom is provided with a first through hole, the box wall has second holes, the first hole is smaller than the area of the second through hole area, and the the first through hole and the second through holes; a transparent substrate is positioned on the second through hole and is fixed on the upper surface of the bottom box or the box wall side; the transparent substrate and the first porous frame bottom there are second microporous between the transparent substrate and the frame the wall between the first and the second hole connected pores. The strength of mixed substrate provided by the invention than the existing chunk of the surface of optical glass strength increased a lot, the packaging structure and method of using the mixed substrate to reduce the cost in improving yield and efficiency at the same time.

【技术实现步骤摘要】
混合基板、半导体器件的封装方法和封装结构
本专利技术涉及半导体封装领域，特别涉及一种混合基板、半导体器件的封装方法和封装结构。
技术介绍
半导体器件封装过程中，通常要用到封装基板，该封装基板用于封装和保护半导体器件的功能面。以图像传感器的封装结构为例，现有图像传感器在封装过程中需要用到大块光学玻璃作为封装基板。图像传感器是一种将一维或二维光学信息（opticalinformation）转换为电信号的装置。图像传感器可以被进一步地分为两种不同的类型：互补金属氧化物半导体（CMOS）图像传感器和电荷耦合器件（CCD）图像传感器。传统的图像传感器封装方法通常是采用引线键合（WireBonding）等方式进行封装，但随着集成电路的飞速发展，较长的引线使得产品尺寸无法达到理想的要求。因此，晶圆级封装（WaferLevelPackage，WLP）逐渐取代引线键合封装成为一种较为常用的封装方法。同时，芯片尺寸封装（ChipScalePackage,CSP）作为新一代的芯片封装技术，倍受人们青睐，CSP通常指封装外壳的尺寸不超过裸芯片尺寸1.2倍的一种先进封装形式。请参考图1，现有图像传感器封装结构包括：图像传感器101，所述图像传感器101表面具有感光区域102（感光区域102中包括多个像素单元），位于所述图像传感器101表面的空腔墙103（cavitywall，又称dam），所述空腔墙103形成有空腔104，感光区域102位于所述空腔104中，光学玻璃105位于所述空腔墙103上表面和空腔104上方。现有技术中，通常该光学玻璃105与空腔墙103形成的叠层结构是密封的，即空腔104是密封的，并且空腔104中通常会抽真空至一定真空度。这是因为，在后续制程中，需要对整个封装结构进行加热。例如在后续表面组装（SurfaceMountedTechnology,SMT）过程中，需要将温度升高到260摄氏度的高温。如果空腔104中没有设置真空度，空腔104内的气体压强会增大许多倍，大块光学玻璃105会受到多处空腔104中很大的气体压力，因而光学玻璃105会与空腔墙103脱离，导致整个封装结构损坏。但是，上述技术存在以下缺陷：1）上述封装技术采用整块光学玻璃105，仅由光学玻璃105提供强度，但由于玻璃的整体脆性比较大，因此封装结构的机械强度低，容易破碎；此外，大块整面光学玻璃105价格昂贵，因此又提高了封装成本；2）由于空腔墙103是由感光材料进行曝光显影得到的，其原材料成本和工艺成本都较高，并且空腔墙103在制作过程中会出现曝光不完全而产生灰尘（particle）污染，该灰尘污染会导致大块整面的光学玻璃105报废，进一步提高了封装成本；3）由于空腔104存在一定真空度，因而在未受热时，光学玻璃105会受到的较大的大气压强，使得光学玻璃105在封装、切割或者使用过程中更加容易碎裂。类似地，在其他半导体器件的封装过程中，也存在上述问题。更多晶圆级封装的半导体器件请参考公开号为CN102881666A的中国专利技术专利申请。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是提供一种混合基板、半导体器件的封装方法和封装结构，既可以提高机械强度，防止基板破裂，又可以提高封装的良率和效率，同时还会降低成本。为解决上述问题，本专利技术提供了一种混合基板，用于封装半导体器件，包括：支撑框架，包含相互连接的框底和框壁；所述框底具有第一通孔，所述框壁具有第二通孔，所述第一通孔的面积小于所述第二通孔的面积，并且所述第一通孔与所述第二通孔连通；透明基板，位于所述第二通孔中且固定在所述框底的上表面或所述框壁的侧面；所述透明基板与所述框底之间存在第一微孔，所述透明基板与所述框壁之间存在第二微孔，所述第一微孔与所述第二微孔相通。可选的，所述透明基板与所述框底之间设置有多个胶点，所述第一微孔位于所述胶点之间。可选的，所述框底和所述框壁的连接方式为一体成型连接。可选的，所述框底和所述框壁的制作材料包括陶瓷材料、耐燃树脂材料、玻璃材料或者硅材料。可选的，所述框底和所述框壁的连接方式为胶粘连接。可选的，所述透明基板上表面和/或下表面包括光学镀膜。为解决上述问题，本专利技术还提供了一种半导体器件的封装方法，包括：提供晶圆，所述晶圆包括功能面和背面，所述晶圆的功能面包括多个半导体结构；提供如上所述的混合基板；将所述混合基板的框底与所述晶圆的功能面粘接，所述半导体结构与所述第一通孔相对应；在所述晶圆的背面形成导电焊球；切割所述晶圆和所述混合基板，形成多个半导体器件。可选的，所述半导体器件为图像传感器，所述半导体结构包括多个像素单元，所述像素单元位于所述第一通孔中。可选的，提供所述混合基板包括：对所述半导体结构进行晶圆测试；提供所述支撑框架；在所述支撑框架中与测试合格的所述半导体结构对应的第二通孔上形成上表面和/或下表面包括光学镀膜的透明基板。可选的，所述封装方法还包括：在将所述混合基板与所述晶圆粘接之后，提供支撑基板，将所述支撑基板粘贴在所述混合基板的所述框壁和所述透明基板上；在切割所述晶圆和所述混合基板时，同时切割所述支撑基板；在所述切割之后，去除所述支撑基板。为解决上述问题，本专利技术还提供了一种半导体器件的封装结构，包括：半导体结构，包括功能面和背面；如上所述的混合基板，所述混合基板的框底粘贴在所述半导体结构的功能面上；导电焊球，粘贴在所述半导体结构的背面。可选的，所述半导体器件为图像传感器，所述半导体结构包括多个像素单元，所述像素单元位于所述第一通孔中。可选的，所述像素单元的个数在2兆以上。与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下优点：1.本专利技术所提供的混合基板由支撑框架和透明基板组成，机械强度比整面光学玻璃高，不易破碎，使得利用该混合基板的封装结构的机械强度提高，并避免使用昂贵的整面光学玻璃，降低了成本；本专利技术所提供的混合基板不使用感光材料，不需要曝光显影工艺，并且由于不使用感光材料，还可以避免因曝光不完全产生灰尘污染透明基板的问题，简化了封装制程，并进一步降低了成本；本专利技术所提供的混合基板具有连通的第一微孔和第二微孔，可以透过气体，使用该混合基板封装半导体器件可以避免半导体器件内部存在真空度的情况，消除了半导体器件内部气体压强与外部大气压强的差异，减小了半导体器件各部分受到的压力，使得半导体器件的封装结构更加牢固可靠。2.可选方案中，所述透明基板通过设置于所述框底上的胶点粘接固定于所述框底上，至少两个相邻胶点之间形成第一微孔，使得第一微孔的形成方式更加容易，并且灰尘不易通过该混合基板。3.可选方案中，所述支撑框架的框底和框壁由一体成型连接而成，该支撑框架由一体成型方式制作能够节省制作流程，节约成本，并使得所形成的支撑框架具有良好的整体结构。4.可选方案中，所述框底和所述框壁由同种材料制成，并且所述材料优选为陶瓷材料、耐燃树脂材料或者硅材料，陶瓷材料和耐燃树脂材料机械强度高，有助于进一步提高混合基板的机械强度。5.可选方案中，所述透明基板的上表面和/或下表面设置有光学镀膜，该光学镀膜一方面可以提高透明基板的透光性能或者阻挡红外线性能，另一方面可以使透明基板做得更薄，降低了使用该混合基板的封装结构的厚度，并且，设置该光学镀膜能够使得使用该混合基板的图像传感器模组后续不必在模组本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种混合基板，用于封装半导体器件，其特征在于，包括：支撑框架，包含相互连接的框底和框壁；所述框底具有第一通孔，所述框壁具有第二通孔，所述第一通孔的面积小于所述第二通孔的面积，并且所述第一通孔与所述第二通孔连通；透明基板，位于所述第二通孔中且固定在所述框底的上表面或所述框壁的侧面；所述透明基板与所述框底之间存在第一微孔，所述透明基板与所述框壁之间存在第二微孔，所述第一微孔与所述第二微孔相通；所述透明基板与所述框底之间设置有多个胶点，所述第一微孔位于所述胶点之间。

【技术特征摘要】
1.一种混合基板，用于封装半导体器件，其特征在于，包括：支撑框架，包含相互连接的框底和框壁；所述框底具有第一通孔，所述框壁具有第二通孔，所述第一通孔的面积小于所述第二通孔的面积，并且所述第一通孔与所述第二通孔连通；透明基板，位于所述第二通孔中且固定在所述框底的上表面或所述框壁的侧面；所述透明基板与所述框底之间存在第一微孔，所述透明基板与所述框壁之间存在第二微孔，所述第一微孔与所述第二微孔相通；所述透明基板与所述框底之间设置有多个胶点，所述第一微孔位于所述胶点之间。2.如权利要求1所述的混合基板，其特征在于，所述框底和所述框壁的连接方式为一体成型连接。3.如权利要求2所述的混合基板，其特征在于，所述框底和所述框壁的制作材料包括陶瓷材料、耐燃树脂材料、玻璃材料或者硅材料。4.如权利要求1所述的混合基板，其特征在于，所述框底和所述框壁的连接方式为胶粘连接。5.如权利要求4所述的混合基板，其特征在于，所述框底和/或所述框壁的制作材料包括陶瓷材料、耐燃树脂材料、玻璃材料或者硅材料。6.如权利要求1所述的混合基板，其特征在于，所述透明基板上表面和/或下表面包括光学镀膜。7.一种半导体器件的封装方法，其特征在于，包括：提供晶圆，所述晶圆包括功能面和背面，所述晶圆的功能面包括多个半导体结构；提供如权利要求1至6任一项所述的混合基板；将所述混合基板的框底与所述晶圆的功能面粘接，所述半导体结构与所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓辉，夏欢，赵立新，李文强，
申请(专利权)人：格科微电子上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31