三维扇出型指纹识别芯片的封装结构及封装方法技术

本发明专利技术提供一种三维扇出型指纹识别芯片的封装结构及封装方法，结构包括：连接布线层、指纹处理芯片，其表面具有重新布线层、金属连接柱、第一封装层、金属布线层、指纹采集芯片，指纹采集芯片及指纹处理芯片为垂直堆叠设置、第二封装层及金属凸块。本发明专利技术采用扇出型封装指纹识别芯片，可将指纹采集芯片及指纹处理芯片集成在同一封装结构中，且指纹采集芯片及指纹处理芯片为垂直堆叠设置，具有成本低、厚度小、良率高的优点，并可有效提高响应速度。本发明专利技术通过金属凸块、连接布线层、金属连接柱及金属布线层实现指纹采集芯片及指纹处理芯片的互连引出，针对不同尺寸及规格的芯片可采用不同的线路配置，大大地拓展其适用范围。

【技术实现步骤摘要】
三维扇出型指纹识别芯片的封装结构及封装方法
本专利技术属于半导体封装领域，特别是涉及一种三维扇出型指纹识别芯片的封装结构及封装方法。
技术介绍
随着集成电路的功能越来越强、性能和集成度越来越高，以及新型的集成电路出现，封装技术在集成电路产品中扮演着越来越重要的角色，在整个电子系统的价值中所占的比例越来越大。同时，随着集成电路特征尺寸达到纳米级，晶体管向更高密度、更高的时钟频率发展，封装也向更高密度的方向发展。由于扇出晶圆级封装(fowlp)技术由于具有小型化、低成本和高集成度等优点，以及具有更好的性能和更高的能源效率，扇出晶圆级封装(fowlp)技术已成为高要求的移动/无线网络等电子设备的重要的封装方法，是目前最具发展前景的封装技术之一。指纹识别技术是目前最成熟且价格便宜的生物特征识别技术。目前来说，指纹识别的技术应用最为广泛，不仅在门禁、考勤系统中可以看到指纹识别技术的身影，市场上有了更多指纹识别的应用：如笔记本电脑、手机、汽车、银行支付都可应用指纹识别的技术。现有的一种指纹识别芯片的封装方法是将指纹采集芯片及指纹处理芯片分别焊接到PCB线路板上，而且这种封装方式需要占用较大的封装面积，PCB线路板的厚度较大，且封装线路较长，会导致封装结构具体体积大、响应速度慢等缺点。基于以上所述，提供一种低成本、低体积以及高响应速度的指纹识别芯片的封装结构及封装方法实属必要。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种三维扇出型指纹识别芯片的封装结构及封装方法，用于解决现有技术中指纹识别芯片的封装成本高、体积大及响应速度慢的问题。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种三维扇出型指纹识别芯片的封装结构，所述封装结构包括：连接布线层，包括相对的第一面及第二面；指纹处理芯片，粘附于所述连接布线层的第一面，所述指纹处理芯片表面具有重新布线层，所述重新布线层用于指纹处理芯片的电性引出，所述重新布线层背向所述连接布线层；金属连接柱，形成于所述连接布线层的第一面，所述金属连接柱的高度不小所述指纹处理芯片的高度；第一封装层，包围所述指纹处理芯片及所述金属连接柱，所述金属连接柱及所述重新布线层显露于所述第一封装层表面；金属布线层，形成于所述第一封装层表面，所述金属布线层连接所述金属连接柱及所述重新布线层；指纹采集芯片，电性接合于所述金属布线层，所述指纹采集芯片及所述指纹处理芯片为垂直堆叠设置；第二封装层，包围所述指纹采集芯片；金属凸块，形成于所述连接布线层的第二面。可选地，所述连接布线层包括介质层以及陷入于所述介质层上表面的连接金属层，所述介质层的下表面形成有开孔，所述开孔显露所述连接金属层，所述金属凸块形成于所述开孔中。可选地，所述介质层上具有指纹处理芯片的预留区域，所述预留区域不具有所述连接金属层，所述指纹处理芯片粘附于所述预留区域。可选地，所述指纹采集芯片与所述金属布线层之间具有间隙，所述间隙中形成有保护层，所述保护层完全填充所述间隙。可选地，所述指纹采集芯片显露于所述第二封装层的顶面。可选地，所述金属连接柱的材质包括金、银及铜中的一种。可选地，所述金属凸块包括锡焊料、银焊料及金锡合金焊料中的一种。本专利技术还提供一种三维扇出型指纹识别芯片的封装方法，包括步骤：1)提供一指纹处理芯片晶圆，于所述指纹处理芯片晶圆上形成重新布线层，所述重新布线层的第一面与所述指纹处理芯片晶圆连接，所述重新布线层用于指纹处理芯片的电性引出；2)切割所述指纹处理芯片晶圆及所述重新布线层，获得独立的指纹处理芯片；3)提供一支撑基底，于所述支撑基底上形成分离层，于所述分离层上形成连接布线层，将所述指纹处理芯片粘附于所述连接布线层的第一面，所述重新布线层背向所述连接布线层；4)于所述连接布线层的第一面上形成金属连接柱，所述金属连接柱的高度不小所述指纹处理芯片的高度；5)采用第一封装层封装所述指纹处理芯片及所述金属连接柱，并使所述金属连接柱及所述重新布线层显露于所述第一封装层表面；6)于所述第一封装层表面形成金属布线层，所述金属布线层连接所述金属连接柱及所述重新布线层；7)提供一指纹采集芯片，将所述指纹采集芯片电性接合于所述金属布线层，所述指纹采集芯片及所述指纹处理芯片为垂直堆叠设置；8)采用第二封装层封装所述指纹采集芯片；9)基于所述分离层剥离所述支撑基底及所述连接布线层，以显露所述连接布线层的第二面，于所述连接布线层的第二面形成金属凸块；10)进行切割，获得独立的扇出型指纹识别芯片的封装结构。可选地，所述支撑基底包括玻璃衬底、金属衬底、半导体衬底、聚合物衬底及陶瓷衬底中的一种。可选地，所述分离层包括光热转换层；步骤9)采用激光照射所述光热转换层，以使所述光热转换层与所述连接布线层及所述支撑基底分离，进而剥离所述封装层及所述支撑基底。可选地，步骤3)所述连接布线层包括介质层以及陷入于所述介质层上表面的连接金属层，步骤9)先于所述介质层的下表面形成开孔，所述开孔显露所述连接金属层，然后于所述开孔中形成所述金属凸块。可选地，所述介质层上具有指纹处理芯片的预留区域，所述预留区域不具有所述连接金属层，所述指纹处理芯片粘附于所述预留区域。可选地，所述指纹采集芯片与所述金属布线层之间具有间隙，所述间隙中形成有保护层，所述保护层完全填充所述间隙。可选地，形成所述第一封装层及第二封装层的方法包括压缩成型、传递模塑成型、液封成型、真空层压及旋涂中的一种，所述第一封装层及第二封装层的材料包括聚酰亚胺、硅胶以及环氧树脂中的一种。可选地，步骤8)采用第二封装层封装所述指纹采集芯片后，所述指纹采集芯片显露于所述第二封装层的顶面。可选地，步骤5)采用焊线工艺于所述连接布线层的第一面上形成金属连接柱，所述金属连接柱的材质包括金、银及铜中的一种。如上所述，本专利技术的三维扇出型指纹识别芯片的封装结构及封装方法，具有以下有益效果：1)本专利技术采用扇出型封装(Fanout)指纹识别芯片，可将指纹采集芯片及指纹处理芯片集成在同一封装结构中，且指纹采集芯片及指纹处理芯片为垂直堆叠设置，相比于现有的其它指纹识别芯片封装来说，具有成本低、厚度小、良率高的优点。2)本专利技术的指纹采集芯片及指纹处理芯片垂直堆叠设置，可有效提高封装结构的响应速度。3)本专利技术通过金属凸块、连接布线层、金属连接柱及金属布线层实现指纹采集芯片及指纹处理芯片的互连及引出，针对不同尺寸及规格的芯片可采用不同的线路配置，提高了封装结构的灵活性，并大大地拓展本专利技术的适用范围。4)本专利技术在封装工艺中采用支撑基底进行支撑，可以有效保证工艺稳定性，提高封装良率。附图说明图1～图18显示为本专利技术的三维扇出型指纹识别芯片的封装方法各步骤所呈现的结构示意图，其中，图18显示为本专利技术的三维扇出型指纹识别芯片的封装结构的结构示意图。元件标号说明201指纹处理芯片晶圆202重新布线层20指纹处理芯片203贴膜...

【技术保护点】
1.一种三维扇出型指纹识别芯片的封装结构，其特征在于，所述封装结构包括：/n连接布线层，包括相对的第一面及第二面；/n指纹处理芯片，粘附于所述连接布线层的第一面，所述指纹处理芯片表面具有重新布线层，所述重新布线层用于指纹处理芯片的电性引出，所述重新布线层背向所述连接布线层；/n金属连接柱，形成于所述连接布线层的第一面，所述金属连接柱的高度不小所述指纹处理芯片的高度；/n第一封装层，包围所述指纹处理芯片及所述金属连接柱，所述金属连接柱及所述重新布线层显露于所述第一封装层表面；/n金属布线层，形成于所述第一封装层表面，所述金属布线层连接所述金属连接柱及所述重新布线层；/n指纹采集芯片，电性接合于所述金属布线层，所述指纹采集芯片及所述指纹处理芯片为垂直堆叠设置；/n第二封装层，包围所述指纹采集芯片；/n金属凸块，形成于所述连接布线层的第二面。/n

【技术特征摘要】
1.一种三维扇出型指纹识别芯片的封装结构，其特征在于，所述封装结构包括：
连接布线层，包括相对的第一面及第二面；
指纹处理芯片，粘附于所述连接布线层的第一面，所述指纹处理芯片表面具有重新布线层，所述重新布线层用于指纹处理芯片的电性引出，所述重新布线层背向所述连接布线层；
金属连接柱，形成于所述连接布线层的第一面，所述金属连接柱的高度不小所述指纹处理芯片的高度；
第一封装层，包围所述指纹处理芯片及所述金属连接柱，所述金属连接柱及所述重新布线层显露于所述第一封装层表面；
金属布线层，形成于所述第一封装层表面，所述金属布线层连接所述金属连接柱及所述重新布线层；
指纹采集芯片，电性接合于所述金属布线层，所述指纹采集芯片及所述指纹处理芯片为垂直堆叠设置；
第二封装层，包围所述指纹采集芯片；
金属凸块，形成于所述连接布线层的第二面。


2.根据权利要求1所述的三维扇出型指纹识别芯片的封装结构，其特征在于：所述连接布线层包括介质层以及陷入于所述介质层上表面的连接金属层，所述介质层的下表面形成有开孔，所述开孔显露所述连接金属层，所述金属凸块形成于所述开孔中。


3.根据权利要求2所述的三维扇出型指纹识别芯片的封装结构，其特征在于：所述介质层上具有指纹处理芯片的预留区域，所述预留区域不具有所述连接金属层，所述指纹处理芯片粘附于所述预留区域。


4.根据权利要求1所述的三维扇出型指纹识别芯片的封装结构，其特征在于：所述指纹采集芯片与所述金属布线层之间具有间隙，所述间隙中形成有保护层，所述保护层完全填充所述间隙。


5.根据权利要求1所述的三维扇出型指纹识别芯片的封装结构，其特征在于：所述指纹采集芯片显露于所述第二封装层的顶面。


6.根据权利要求1所述的三维扇出型指纹识别芯片的封装结构，其特征在于：所述金属连接柱的材质包括金、银及铜中的一种。


7.根据权利要求1所述的三维扇出型指纹识别芯片的封装结构，其特征在于：所述金属凸块包括锡焊料、银焊料及金锡合金焊料中的一种。


8.一种三维扇出型指纹识别芯片的封装方法，其特征在于，包括步骤：
1)提供一指纹处理芯片晶圆，于所述指纹处理芯片晶圆上形成重新布线层，所述重新布线层的第一面与所述指纹处理芯片晶圆连接，所述重新布线层用于指纹处理芯片的电性引出；
2)切割所述指纹处理芯片晶圆及所述重新布线层，获得独立的指纹处理芯片；
3)提供一支撑基底，于所述支撑基底上形成分离层，于所述分离层上形成连接布线层，将所述指纹处理芯片粘附于所述连接布线层的第一面，所述重新布线层背向所述连接布线层；
4)于所述连接布线层的第一面上形成金...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕娇，陈彦亨，林正忠，
申请(专利权)人：中芯长电半导体江阴有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32