晶圆级芯片封装结构及封装方法技术

本发明专利技术涉及晶圆级芯片封装结构及制造方法，包括芯片单元，其具有相对设置的第一表面和第二表面，所述第一表面布置至少一个用于电联接的焊窗；所述第二表面设置与焊窗连接的TSV结构，所述TSV结构包括贯穿第一表面和第二表面的通孔和在第二表面设置的开槽，开槽的边界距离第二表面的边缘大于10um。相对现有技术获得的进步是提高了芯片的结构强度。

【技术实现步骤摘要】
晶圆级芯片封装结构及封装方法
本专利技术涉及半导体
，尤其涉及一种晶圆级芯片封装结构及其封装方法。
技术介绍
TSV(ThroughSiliconVias通过硅片通道)封装结构是IC封装方式的一种，可分为用于memory封装和用于贴片器件晶圆级封装。晶圆级封装应用在光学图像传感器上(请参照图1)，这种情形下光学图像传感器2有玻璃基板3支撑TSV结构4维持结构强度，TSV的开孔41、开槽22、布线23和焊窗24等Z轴连接结构设置在图像传感器芯片的边缘21以方便制造。而某些芯片(例如电容式指纹传感器芯片)为了减薄封装厚度，需要TSV封装但又没有玻璃板作为撑，如果继续延用光学图像传感器TSV封装工艺(例如专利CN201510305840.3中揭示的TSV封装结构)，将产生芯片边缘强度不够的技术缺陷，从而使得在后续加工时会带来风险。例如在对晶片进行切割时增大了因应力导致芯片碎裂的风险，也会在后期贴片和组装阶段带来风险。因此需要改进TSV结构和制造方法提高芯片的结构强度解决上述问题。
技术实现思路
本技术方案的目的是保证芯片芯片的整体厚度从而提高芯片结构强度，为此将TSV的开槽设置在芯片的内部使得开槽与芯片边缘保持一定的安全距离，例如大于10um。由于TSV开槽设置在芯片的内部，使得TSV开槽外侧的芯片厚度与开槽内侧的厚度相同结构强度得以提升。本专利技术技术方案包括以下具体内容：晶圆级芯片封装结构，其特征在于，包括芯片单元，其具有相对设置的第一表面和第二表面，所述第一表面布置至少一个用于电连接的焊窗；所述第二表面设置与焊窗连接的TSV结构，所述TSV结构包括贯穿第一表面和第二表面的通孔和在第二表面设置的开槽，开槽的边界距离第二表面的边缘大于10um。优选地，焊窗的边界与第一表面边缘的距离L满足关系式优选地，芯片单元的第二表面上设有至少一个焊盘，焊窗和焊盘通过形成在所述通孔壁、开槽底壁、开槽侧壁和第二表面的布线电性导通。为更好的解决上述技术问题本专利技术还提供一种晶圆级芯片封装结构的制造方法，包括步骤：S1：在芯片单元的第一表面布置焊窗，使得所述焊窗与第一表面边缘的距离L满足关系式S2：在芯片单元的第二表面形成梯形槽，开槽的底壁在第一表面上的投影覆盖所述焊窗，开槽的边界距离第二表面边缘大于10um；S3：在所述开槽内形成贯通焊窗和开槽底壁的通孔，使得所述通孔连接焊窗；S4：在所述通孔壁、开槽底壁、开槽侧壁和第二表面形成布线，该布线电性连通焊窗和焊盘。优选地，开槽侧壁的高宽比k约等于2.75。优选地，梯形槽为一级或多级梯形槽。本专利技术为了通过将TSV开槽向芯片内部移动，使得TSV开槽外部的芯片高度与芯片内部的高度相同，提高了芯片边缘的强度，同时避免了设计左右对称的焊窗结构，也就避免了这种设计给电路设计带来影响。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为现有技术图像传感器TSV封装结构剖面结构示意图。图2a为本专利技术TSV封装结构的立体示意图。图2b为本专利技术TSV封装结构的立体示意图。图3为本专利技术第二表面焊盘阵列示意图。图4a为本专利技术在TSV制造步骤S1时剖面结构示意图。图4b为本专利技术在TSV制造步骤S2时剖面结构示意图。图4c为本专利技术在TSV制造步骤S3时剖面结构示意图。图4d为本专利技术在TSV制造步骤S4时剖面结构示意图。图4e为本专利技术在TSV结构另一实施方式示意图。图5为本专利技术焊窗功能结构示意图。图6a-6c为本专利技术5中焊窗布局4种焊窗部件示意图。具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本专利技术中的技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本专利技术保护的范围。如图2a所示，本专利技术晶圆级芯片封装结构，包括芯片单元1，芯片单元具有相对设置的第一表面115和第二表面116。本专利技术中以指纹传感芯片为例，所述第一表面115设置功能电路132、131和用于感应指纹图像的电容单元阵列(图中未示出)，功能电路与焊窗电13性连接。所述第二表面116设置焊盘12和与焊窗电性连接的TSV结构，所述TSV结构包括贯穿第一表面115或焊窗13和第二表面116的通孔112，和与通孔112连接的开槽11，开槽的边界距离110、111所述第二表面的边缘117大于10um。在本实施方式中，开槽的边界110距离所述第二表面116的边缘117大于10um使得芯片开槽11外侧的厚度d1与芯片内部的厚度d2相同(参照图4c)，从而保证芯片从晶圆上切割时能够承受切割时产生的应力避免芯片边缘碎裂的风险。在本实施方式中，所述开槽11的边界包括纵向延伸的边界110和横向延伸的边界111；本专利技术所述的焊窗的边界距离第二表面边缘的距离大于10um，是指任意一条边界距离焊窗的边缘均大于10um。因此最靠近第二表面边缘117的焊窗边界110的距离至少大于10um为了得到上述TSV封装结构本专利技术提供了如下的制造方法:S1：在芯片单元的第一表面布置焊窗，使得所述焊窗与第一表面边缘的距离L满足关系式S2：在芯片单元的第二表面形成梯形槽，开槽的底壁在第一表面上的投影覆盖所述焊窗，开槽的边界距离第二表面边缘大于10um；S3：在所述开槽内形成贯通焊窗和开槽底壁的通孔，使得所述通孔连接焊窗；S4：在所述通孔壁、开槽底壁、开槽侧壁和第二表面形成布线，该布线电性连通焊窗和焊盘。以下对上述的步骤进行详细描述：请参照图4a和图4b在步骤S1中在芯片的第一表面115布置焊窗13，使得所述焊窗12远离第一表面115的边缘118，焊窗13远离第一表面边缘118是为了使得焊窗13的边界133与第一边缘118保持一定的距离L，该距离L被设置为使得所述开槽11的边界110距离第二表面116的边缘大于10um。为了达到上述目的该距离L满足关系式在本实施例中，所述第一表面边缘118应当理解第一表面115的最外侧，所述焊窗113的边界应当理解为焊窗与芯片的交界线；所述距离L应当理解为边界113能够达到的与第一表面边缘118之间最小距离。在本步骤中，为了开设通孔112所述焊窗13的中心轴x与开槽11的中心轴重合x，当所述焊窗13在芯片单元上的位置发生变化时相应的开槽11的位置也发生同样的位置变化。在本步骤中，与所述焊窗13同时布置的包括功能电路131、132和指纹传感阵列。在本步骤中，焊窗13的形状和数量根据需要进行不同设计。在本步骤中，可设置多个焊窗13，焊窗13之间保持一定的间距，该间距使得在制备通孔112时，不同焊盘13对应的通孔112之间不相互干涉。请参照图4b在步骤S2中在芯片单元1的第二表面116上通过空气/化学刻蚀等方法制备开槽11，开槽11设置于焊窗13的下方，可以减薄芯片11的厚度，方便后续通孔112的制备。在本步骤刻蚀方法决定了开槽侧壁的宽高比，空气本文档来自技高网...

【技术保护点】
晶圆级芯片封装结构，其特征在于，包括芯片单元，其具有相对设置的第一表面和第二表面，所述第一表面布置至少一个用于电连接的焊窗；所述第二表面设置与焊窗连接的TSV结构，所述TSV结构包括贯穿第一表面和第二表面的通孔和在第二表面设置的开槽，开槽的边界距离第二表面的边缘大于10um。

【技术特征摘要】
1.晶圆级芯片封装结构，其特征在于，包括芯片单元，其具有相对设置的第一表面和第二表面，所述第一表面布置至少一个用于电连接的焊窗；所述第二表面设置与焊窗连接的TSV结构，所述TSV结构包括贯穿第一表面和第二表面的通孔和在第二表面设置的开槽，开槽的边界距离第二表面的边缘大于10um。2.根据权利要求1所述的晶圆级芯片封装结构，其特征在于，所述焊窗的边界与第一表面边缘的距离L满足关系式3.根据权利要求1所述的晶圆级芯片封装结构，其特征在于，所述芯片单元的第二表面上设有至少一个焊盘，焊窗和焊盘通过形成在所述通孔壁、开槽底壁、开槽侧壁和第二表面的布线电性导通。4.根据权利要求1所述的晶圆级芯片封装结构，其特征在于，所述开槽为一级或多级...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋舟，李扬渊，
申请(专利权)人：苏州迈瑞微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32