半导体芯片的封装结构及其制造工艺制造技术

本发明专利技术提供了一种半导体芯片的封装结构，包括封装体、封装在封装体内并包含感光元件的芯片、与芯片连接的焊垫、与焊垫侧面暴露处以Ｔ型连接方式相连且同时沿封装体侧壁延伸至封装体背部并与焊接凸起相连的引线金属层，以及覆于引线金属层外表面的保护层；其特征在于所述保护层还包覆引线金属层上位于封装体侧壁的端面。本发明专利技术增强了半导体芯片的封装结构中焊垫侧面与引线金属层连接点的稳定性，确保了该连接点处的电性能，使得半导体芯片封装产品的质量得到进一步提高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种半导体芯片的封装结构及其制造工艺。
技术介绍
目前半导体芯片封装工艺领域中的晶圆级芯片尺寸封装技术主要通过侧面电极引出方式将芯片208上的焊垫206引到封装体的背部，有别于传统封装如陶瓷无引线芯片载具(Ceramic Leadless Chip Carrier)、有机无弓l线芯片载具(Organic Leadless ChipCarrier)和数码相机模块式的打金钱方式，其引出结构具体如图1中A所示，焊垫206侧面暴露处与引线金属层214以T型的连接方式相连接，而引线金属层214进而从芯片208的封装体侧壁延伸至其背部与焊接凸起202相连，且引线金属层214的外表面上还覆有保护层218。该引出结构中，焊垫206侧面与引线金属层214连接的连接点是否具备完好的结合力是决定封装结构电性能的关键，而引线金属层214本身的一些特性如具备良好的耐腐蚀性、不易氧化等也对封装结构的电性能产生影响。 然而现有上述半导体芯片的封装结构中，引线金属层214的外表面上虽覆有保护层218，但其位于封装体侧壁的端面b (如图1中A处所示)仍直接暴露于空气中，未对其进行保护，故存在的缺点如下 引线金属层214上位于封装体侧壁的端面b易受到外力的作用而导致引线开裂，继而使引线金属层214与焊垫206侧面的连接点断开，造成线路断路。 引线金属层214上位于封装体侧壁的端面b易氧化或被腐蚀，从而可能导致氧化或腐蚀向上延伸到引线金属层214与焊垫206的连接点处，使得此处结合力变弱，电性能变差，可靠性测试易失效，也可能直接导致线路断路。 由此可见现有的晶圆级芯片尺寸封装结构，其稳定性和可靠性较差，而造成这种缺陷的原因则必须从现有的晶圆级芯片尺寸封装封装工艺中来寻求。 现有的晶圆级芯片尺寸封装工艺是对整片晶圆进行封装测试后，再进行切割得到单颗芯片的工艺，一般来讲，其具体的生产步骤如下首先将晶圆与同样尺寸的无碱玻璃(即图1中所示的基底202)压合粘接起来。这样，在封装的初始阶段，晶圆就被玻璃盖住保护，尽可能地减少了芯片被外界的污染。其中玻璃上的空腔，通过旋涂光刻胶(又称光阻)，利用光刻技术形成。其次，对与玻璃压合后的晶圆背面减薄；随后利用光刻技术在晶圆背面以切割道中心为对称轴，形成开口，开口周围仍旧是光刻胶。在随后的等离子体干法蚀刻技术，以光刻胶作掩模，沿着开口处纵向和横向刻蚀硅，形成符合要求的V形槽，并暴露与芯片208相连的焊垫206(有时又叫芯片电极) 一部分。这些V形槽的角度和深度可以通过调节等离子体工作参数控制。V形槽形成后，去掉作掩模用的光刻胶。在随后用电绝缘材料填充整个V形槽，并第二块玻璃压合212。至此，形成了玻璃/晶圆/玻璃的三明治结构。接着在第二块玻璃212背面涂布机械缓冲用的电热绝缘焊料，以切割道中心机械半切填充后的V形槽，使焊垫206在侧面暴露，而V形槽侧面硅仍旧被上述电热绝缘焊料电隔离。然后采用溅射技术在整片晶圆上沉积金属，通过光刻技术，形成部分金属覆盖和部分金属暴露的图案，随后通过电镀在暴露金属处产生UBM(under ball metal)层，接着蚀刻去覆盖的金属，至此形成了一个从焊垫侧面到芯片背部的接触，并完成布线，得到了自顶至底环绕芯片的引线金属层214。随后在引线金属层214的表面涂覆焊接保护涂料，形成保护层218，所述焊接保护涂料主要是热塑性感光型树脂。其后是在晶圆背部通过丝网印刷技术印刷焊球锡膏，并回流焊形成焊接凸起220。然后将晶圆沿切割道中心切割开来，得到带有球栅阵列的芯片尺寸封装(CSP)芯片。这些封装后的成品芯片通过焊接凸起220回流焊到PCB板上相连接，实现信号的输入和输出。 如图3所示，上述工艺步骤可概括如下玻璃/晶圆压合_晶圆背面减薄_开口形成-v形槽获取-v形槽填充_第二块玻璃压合_焊料涂布_机械半切_溅射沉积金属_线路形成_电镀形成UBM-形成保护层_形成焊接凸起_切割形成单颗芯片。该工艺中造成图1所示封装结构的缺陷的原因主要存在于两个方面，下面分开阐述 —方面，所述缺陷产生于线路形成步骤。具体来说，所述线路形成的工艺步骤可进一步细分为制作线路掩膜板和光刻蚀两个步骤。现有的线路掩膜板设计图案通常如图4所示，其上相邻芯片上相对线路(所述相对线路即图4中所示的12与22、32与42及13与33、23与43)的尾部呈方形，并在切割道中心Y1和X1对接形成直线。这种线路掩膜板设计图案通过光刻蚀技术反应到晶圆上，再通过最终的切割形成单颗芯片后便会形成如图1中A所示的金属引线层214上位于封装体侧壁的端面b暴露于空气中的缺陷。 另一方面，目前上述晶圆级芯片尺寸封装工艺中，由于在电镀形成UBM层后直接进行焊接保护涂料的涂覆，使得焊接保护涂料无法充分渗透进入相邻芯片的切割道中心，因此也就使得相邻芯片在沿切割道中心切开后，保护层218无法有效包覆引线金属层214上位于封装体侧壁的端面b，最终导致图1中A处缺陷的产生。
技术实现思路
本专利技术目的是针对现有技术的不足，提供一种能够大大提高焊垫侧面与引线金属层连接点稳定性的半导体芯片的封装结构及其制造工艺。 本专利技术的技术方案是本专利技术首先提供一种半导体芯片的封装结构，包括封装体、封装在封装体内并包含感光元件的芯片、与芯片连接的焊垫、与焊垫侧面暴露处以T型连接方式相连且同时沿封装体侧壁延伸至封装体背部并与焊接凸起相连的引线金属层，以及覆于引线金属层外表面的保护层；其特征在于所述保护层还包覆引线金属层上位于封装体侧壁的端面。 本专利技术中所述封装体包括基底、设于基底上呈闭环结构的空腔壁、树脂层和玻璃层，所述芯片的正面通过焊垫与基底上的空腔壁压合形成空腔包围所述感光元件；所述树脂层包覆所述芯片四周及背面，所述玻璃层则覆于树脂层的背面。 本专利技术中所述玻璃层背面与引线金属层之间还设有绝缘层。 本专利技术另一方面提供一种上述半导体芯片的封装结构的制造工艺，具体的讲该工艺是一种晶圆级芯片尺寸封装工艺，其包括如下工艺步骤玻璃/晶圆压合、晶圆背面减薄、开口形成、V形槽获取、V形槽填充、第二块玻璃压合、焊料涂布、机械半切、溅射沉积金属、线路形成、电镀形成UBM、形成保护层、形成焊接凸起、切割形成单颗芯片；其改进之处是在所述线路形成步骤中，使线路掩膜板的设计图案上相邻芯片的相对线路的尾部在切割道中呈圆弧状，并以圆弧相切于切割道中心，进而采用该线路掩膜板对晶圆进行光刻蚀形 成图案。 本专利技术同时提供另一种所述半导体芯片的封装结构的制造工艺，具体的讲该工艺 是一种晶圆级芯片尺寸封装工艺，其包括如下工艺步骤玻璃/晶圆压合、晶圆背面减薄、 开口形成、V形槽获取、V形槽填充、第二块玻璃压合、焊料涂布、机械半切、溅射沉积金属、 线路形成、电镀形成UBM、形成保护层、形成焊接凸起、切割形成单颗芯片；其改进之处是在 电镀形成UBM之后，先沿切割道对晶圆进行机械半切，再形成保护层，也即在电镀形成UBM 步骤和形成保护层步骤之间增加机械半切步骤。并且本专利技术中进一步限定该机械半切步骤 的切割宽度为晶圆切割道宽度的50% 100%，切割深度则是切进玻璃10iim-50iim。 本专利技术中对上述两种制造工艺中所涉及的同现有技术相同的工艺步骤解释如 下 其中所述玻璃/晶圆压合步骤，即将晶圆与同本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体芯片的封装结构，包括封装体、封装在封装体内并包含感光元件（２０１）的芯片（２０８）、与芯片（２０８）连接的焊垫（２０６）、与焊垫（２０６）侧面暴露处以Ｔ型连接方式相连且同时沿封装体侧壁延伸至封装体背部并与焊接凸起（２２０）相连的引线金属层（２１４），以及覆于引线金属层（２１４）外表面的保护层（２１８）；其特征在于所述保护层（２１８）还包覆引线金属层（２１４）上位于封装体侧壁的端面（ｂ）。

【技术特征摘要】
一种半导体芯片的封装结构，包括封装体、封装在封装体内并包含感光元件(201)的芯片(208)、与芯片(208)连接的焊垫(206)、与焊垫(206)侧面暴露处以T型连接方式相连且同时沿封装体侧壁延伸至封装体背部并与焊接凸起(220)相连的引线金属层(214)，以及覆于引线金属层(214)外表面的保护层(218)；其特征在于所述保护层(218)还包覆引线金属层(214)上位于封装体侧壁的端面(b)。2. 根据权利要求1所述的半导体芯片的封装结构，其特征在于所述封装体包括基底 (202)、设于基底(202)上呈闭环结构的空腔壁(204)、树脂层(210)和玻璃层(212)，所述 芯片(208)的正面通过焊垫(206)与基底(202)上的空腔壁(204)压合形成空腔包围所述 感光元件(201);所述树脂层(210)包覆所述芯片(208)四周及背面，所述玻璃层(212)则 覆于树脂层(210)的背面。3. 根据权利要求2所述的半导体芯片的封装结构，其特征在于所述玻璃层(212)背面 与引线金属层(214)之间还设有绝缘层(216)。4. 一种如权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：王之奇，邹秋红，俞国庆，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]