晶圆级芯片封装方法及封装结构技术

本发明专利技术涉及晶圆级芯片封装方法及封装结构。其中，晶圆级封装结构，包括焊接凸点、芯片正面上的焊垫以及连接所述焊接凸点和焊垫的中介金属层，所述芯片上设有从所述芯片背面通向所述焊垫的通孔，所述中介金属层在所述通孔内与所述焊垫连接。与现有技术相比，本发明专利技术在芯片背面上开出暴露芯片正面焊垫的通孔，并使中介金属层与焊垫在通孔内连接，这样连接的接触面较大，可以形成比较稳定的连接结构。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体器件的制造领域，尤其涉及晶圓级芯片封装方法及封 装结构。
技术介绍
晶圆级芯片封装(Wafer Level Chip Size Packaging WLCSP )技术是对 整片晶圓进行封装测试后再切割得到单个成品芯片的技术，封装后的芯片尺 寸与棵片 一致。晶圆级芯片尺寸封装技术改变传统封装如陶瓷无引线芯片载具(Ceramic Leadless Chip Carrier)、有才几无引线芯片载具(Organic Leadless Chip Carrier)和数码相机模块式的模式，顺应了市场对微电子产品日益轻、 小、短、薄化和低价化要求。经晶圓级芯片尺寸封装技术封装后的芯片尺寸 达到了高度微型化，芯片成本随着芯片尺寸的减小和晶圆尺寸的增大而显著 降低。晶圓级芯片尺寸封装技术是可以将IC设计、晶圆制造、封装测试、基 板制造整合为 一体的技术，是当前封装领域的热点和未来发展的趋势。晶圆级芯片尺寸封装通常是^^半导体芯片上外围排列的焊垫通过再分布 过程分布成面阵排列的大量金属焊球，有时被称为焊接凸点。由于它先在整 片晶圓上进行封装和测试，然后再切割，因而有着更明显的优势首先是工 艺工序大大优化，晶圆直接进入封装工序；而传统工艺在封装之前要对晶圆 进4亍切割、分类；所有集成电路一次封装，刻印工作直接在晶圆上进行，封 装测试一次完成，有别于传统组装工艺；生产周期和成本大幅下降。以色列Shellcase公司开发的ShellOP、 ShellOC和ShellUT的先进WLCSP技术为影像传感器的晶圓级封装提供了比较完善的解决方案。与其它封装方法 不同，Shellcase公司的封装工艺不需要引线框架或引线结合。简而言之，ShellOP制程采用玻璃/硅/玻璃的三明治结构，获得图像传感能力，并且保护影 像传感器免受外部环境的污染。ShdlOC制程采用相同的三明治结构，但在第 一玻璃层上，通过使用旋转涂布感光型环氧树脂再曝光显影的方法，构建了 空腔壁(cavitywall),从而得到了额外的空腔，用于容纳上述影像传感器和 其上的微透镜，这样成像质量会进一步提高，因此ShellOC是一种封装带有微 透镜的影像传感器的技术方案。在ShdlUT封装中，空腔仍被保留，但第二玻 璃层被去除，以使相关的封装厚度减小。美国专利申请第US2001018236号公开了 Shellcase公司的 一种基于晶圆级 芯片尺寸封装技术所制造的封装结构及其制造方法。如图l所示，该封装结构 包括基底114、基底114上的空腔壁116、焊垫112、包含感光元件100的芯片102 以及焊接凸点110,芯片102的第一表面通过焊垫112与基底114上的空腔壁116 压合形成空腔120;芯片102的另一表面上形成有树脂层104;树脂层104的另 一表面部分覆有玻璃层106;玻璃层106上部分覆有中介金属层108,中介金属 层108与焊垫112以及焊接凸点110连接形成电连通。从图l可知，焊垫112与中介金属层108的连接方式为T型点连接，这种连 接方式并不够可靠，在极端情况下，可能会导致连接点的断裂。另外，上述 封装方式所形成的封装结构仍然太厚，不适应半导体设备越来越小的趋势。再者，在现有技术中，还会从芯片上的焊垫向外延伸出延伸焊垫，以扩 大焊垫的面积，提高焊接稳定性。但这导致晶圆上的可用于制造芯片主体的 面积下降,从而增加了制造成本。因此，业界存在改进上述封装结构的需求。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是如何提高晶圆级芯片封装结构的稳定性 和晶圆的利用效率，并降低封装结构的厚度。为解决上述问题，本专利技术提供一种晶圆级芯片封装结构，包括焊接凸点、芯片正面上的焊垫以及连接所述焊接凸点和焊垫的中介金属层，所述芯片上 设有从所述芯片背面通向所述焊垫的通孔，所述中介金属层在所述通孔内与所述焊垫连"^妄。可选地，所述通孔填充有水溶性电镀封闭漆。可选地，形成所述水溶性电镀封闭漆的材料包含环氧类聚合物或丙烯酸。可选地，所述中介金属层远离所述芯片的一面上设有保护层。可选地,所述芯片为光学传感器芯片。可选地，光学传感器设置在所述芯片的正面。可选地,所述中介金属层上形成有电路图形。可选地,所述中介金属层与所述芯片之间设有绝缘层。可选地,所述焊接凸点设在所述芯片的背面。根据本专利技术的另一方面，提供一种晶圓级芯片封装方法，包括步骤刻 蚀芯片背面至暴露芯片正面上的焊垫，形成通孔；在芯片背面和所述通孔内 形成中介金属层，所述中介金属层在所述通孔内与所述焊垫连接；形成与所 述中间层连接的焊接凸点。可选地，还包括步骤图形化中介金属层。可选地，在形成中介金属层的步骤之前还包括步骤在所述芯片的背面 和所述通孔的侧壁上形成绝缘层。可选地，所述焊接凸点形成在所述芯片的背面。可选地，在形成焊接凸点之前还包括步骤在芯片的背面形成暴露所述 通孔的掩模；在通孔内电镀水溶性电镀封闭漆至填充所述通孔。可选地，所述水溶性电镀封闭漆包含环氧类聚合物或丙烯酸。可选地，在形成焊接凸点之前还包括步骤在所述中介金属层表面形成 保护层，所述保护层在预定形成焊接凸点的位置设有暴露中介金属层的开口 。可选地，所述芯片为光学传感器芯片。可选地，光学传感器设置在所述芯片的正面。与现有技术相比，本专利技术在芯片背面上开出暴露芯片正面焊垫的通孔， 并使中介金属层与焊垫在通孔内连接，这样连接的接触面较大，可以形成比 较稳定的连接结构。并且，采用本专利技术所述的封装结构，不需要过多的支撑层或隔离层，从 而可以降低封装结构的厚度。再者，采用本专利技术所述的封装结构，不需要再额外形成延伸焊垫，从而 t以晶圆上的切割道的宽度，进而提高晶圆的利用率。另外，使用水溶性电镀封闭漆通过电镀的方法填充通孔，可以避免气泡 的出现，从而提高封装结构的稳定性。附图说明图1为现有技术封装结构示意图； 图2为本专利技术一个实施例晶圆级封装结构示意图； 图3为本专利技术另一个实施例进行晶圆级封装的流程图； 图4至图11为根据图3所示流程进行封装的示意图。 具体实施例方式本实施例提供一种晶圆级芯片封装结构以及相应的封装方法，可以增加 中介金属层与焊垫连接的连接面积，从而形成稳定的连接结构。下面以光学传感器芯片的封装为例，结合附图对本专利技术的具体实施方式 进4亍详细i兌明。如图2所示，本实施例提供一种晶圆级芯片封装结构，该封装结构200 包括基底201、与基底201压合的芯片202、中介金属层203以及焊接凸点204。 芯片202具有正反两面，其中设有光学传感器205和光学传感器205外围的焊垫206的一面为正面。焊垫206的作用是形成芯片202内部电i 各与外部电 路的互联连接点。芯片202上还设有从芯片202的背面通向焊垫206的通孔 207。中介金属层203在该通孔207内与焊垫206形成连接。这样连接是以中 介金属层203完全覆盖通孔207内暴露的焊垫206的方式所形成的，因而连 接的接触面较大，可以形成比较稳定的连接结构，从而避免了现有技术中T 型连接的连接面积小所导致的连接不稳定的缺陷。在本专利技术的一个实施例中，在通孔207内还填充有由水溶性电镀封闭漆 所形成的通孔塞208，用于保护通孔207内的中介金属层203。这种水溶性电 镀封闭漆的材料包含环氧类聚合物本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种晶圆级芯片封装结构，包括焊接凸点、芯片正面上的焊垫以及连接所述焊接凸点和焊垫的中介金属层，其特征在于：所述芯片上设有从所述芯片背面通向所述焊垫的通孔，所述中介金属层在所述通孔内与所述焊垫连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王之奇，俞国庆，邹秋红，王宥军，王蔚，
申请(专利权)人：晶方半导体科技苏州有限公司，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]