本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及晶圓級(jí)半導(dǎo)體芯片的封裝技術(shù)。

背景技術(shù)：

現(xiàn)今主流的半導(dǎo)體芯片封裝技術(shù)是晶圓級(jí)芯片尺寸封裝技術(shù)(Wafer Level Chip Size Packaging，WLCSP)，是對(duì)整片晶圓進(jìn)行封裝并測(cè)試后再切割得到單個(gè)成品芯片的技術(shù)。利用此種封裝技術(shù)封裝后的單個(gè)成品芯片尺寸與單個(gè)晶粒尺寸差不多，順應(yīng)了市場(chǎng)對(duì)微電子產(chǎn)品日益輕、小、短、薄化和低價(jià)化要求。晶圓級(jí)芯片尺寸封裝技術(shù)是當(dāng)前封裝領(lǐng)域的熱點(diǎn)和未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)。

半導(dǎo)體芯片上通常集成有敏感器件，在對(duì)其進(jìn)行封裝時(shí)，需要對(duì)其上的敏感器件進(jìn)行保護(hù)，請(qǐng)參考圖1，公開一種晶圓級(jí)半導(dǎo)體芯片的封裝結(jié)構(gòu)，晶圓1包括多顆網(wǎng)格狀排布的半導(dǎo)體芯片10，半導(dǎo)體芯片10的其中一面上具有功能區(qū)11以及位于功能區(qū)11外圍并與功能區(qū)11電連接的焊墊12。由于功能區(qū)集成有敏感器件，為了對(duì)功能區(qū)11進(jìn)行保護(hù)，在晶圓1上壓合保護(hù)基板2，保護(hù)基板2上設(shè)置有多個(gè)網(wǎng)格狀排布的支撐單元3，支撐單元3與半導(dǎo)體芯片10一一對(duì)應(yīng)，當(dāng)晶圓1與保護(hù)基板2對(duì)位壓合后，支撐單元3位于晶圓1與保護(hù)基板2之間使晶圓1與保護(hù)基板2之間形成間隙，避免保護(hù)基板2與晶圓1直接接觸，功能區(qū)11位于支撐單元3包圍形成的密封腔13內(nèi)。

由于焊墊12與功能區(qū)11位于晶圓1的第一表面，為了實(shí)現(xiàn)焊墊12與外部電路電連接，在晶圓1與保護(hù)基板2對(duì)位壓合之后，通過(guò)TSV或者TSL工藝在晶圓1的第二表面形成與焊墊12電連接的焊接凸起25，通過(guò)焊接凸起25電連接其他電路實(shí)現(xiàn)在焊墊12與其他電路之間形成電連接。

于本實(shí)施例中，為了實(shí)現(xiàn)焊墊12與其他電路電連接，在晶圓1的第二表面?zhèn)仍O(shè)置有朝向第一表面延伸的通孔22，通孔22與焊墊12對(duì)應(yīng)且通孔22的底部暴露出焊墊12，在通孔22的側(cè)壁以及晶圓1的第二表面上設(shè)置有絕緣層23，絕緣層23上以及通孔22的底部設(shè)置有金屬布線層24，金屬布線層24與焊墊12電連接，在晶圓的第二表面上設(shè)置焊接凸起25，焊接凸起25與金屬布線層24電連接。為了便于將封裝完成的影像傳感芯片切割下來(lái)，于晶圓1的第二表面設(shè)置有朝向第一表面延伸的切割槽21。

由于支撐單元3與晶圓1的熱膨脹系數(shù)不同，在后續(xù)的信賴性測(cè)試中支撐單元3會(huì)產(chǎn)生作用于焊墊12的應(yīng)力而造成焊墊12損壞，特別是當(dāng)焊墊12為多層結(jié)構(gòu)的時(shí)候，支撐單元3 作用于焊墊12的應(yīng)力會(huì)導(dǎo)致焊墊12分層。

如何防止焊墊損壞成為本領(lǐng)域技術(shù)人員噬待解決的技術(shù)問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明解決的問(wèn)題是通過(guò)本發(fā)明提供的晶圓級(jí)半導(dǎo)體芯片封裝方法以及半導(dǎo)體芯片封裝結(jié)構(gòu)，消除焊墊損壞的情況，提高半導(dǎo)體芯片封裝結(jié)構(gòu)的品質(zhì)以及信賴性。

為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體芯片的封裝方法，包括：提供晶圓，具有彼此相對(duì)的第一表面以及第二表面，所述晶圓具有多顆網(wǎng)格排布的半導(dǎo)體芯片，每一半導(dǎo)體芯片具有位于所述第一表面?zhèn)鹊墓δ軈^(qū)以及焊墊；提供保護(hù)基板，所述保護(hù)基板的其中一個(gè)表面上設(shè)置多個(gè)網(wǎng)格排布的支撐單元，一個(gè)支撐單元對(duì)應(yīng)一個(gè)半導(dǎo)體芯片；將所述晶圓的第一表面與所述保護(hù)基板對(duì)位壓合，所述支撐單元位于所述晶圓與所述保護(hù)基板之間，所述功能區(qū)位于所述支撐單元包圍形成的密封腔內(nèi)；在將所述晶圓與所述保護(hù)基板對(duì)位壓合之前，在所述支撐單元上形成開孔，使所述晶圓的第一表面上對(duì)應(yīng)焊墊的位置不接觸所述支撐單元。

優(yōu)選的，所述支撐單元的材質(zhì)為感光膠，通過(guò)曝光顯影工藝同步形成所述支撐單元以及所述支撐單元上的開孔。

優(yōu)選的，在形成網(wǎng)格狀排布的多個(gè)支撐單元之后，采用激光打孔工藝形成所述開孔。

優(yōu)選的，在將所述晶圓與所述保護(hù)基板對(duì)位壓合之后，包含如下步驟：于所述晶圓的第二表面上形成與所述焊墊一一對(duì)應(yīng)的多個(gè)通孔，通孔底部暴露所述焊墊；于所述通孔的底部以及側(cè)壁形成金屬布線層，所述金屬布線層延伸至所述晶圓的第二表面，所述金屬布線層與所述焊墊電連接；形成覆蓋所述晶圓的第二表面的阻焊層，所述阻焊層填充所述通孔且所述阻焊層對(duì)應(yīng)通孔的位置形成凹槽，所述凹槽的深度與所述通孔的深度之間的差值為0-20微米；在所述阻焊層上設(shè)置開口，所述開口底部暴露所述金屬布線層；于所述開口中形成焊接凸起，所述焊接凸起與所述金屬布線層電連接。

優(yōu)選的，采用噴涂工藝形成所述阻焊層，所述阻焊層均勻覆蓋所述通孔的側(cè)壁以及底部。

優(yōu)選的，采用旋涂工藝于所述晶圓的第二表面以及所述通孔中形成阻焊層；采用刻蝕工藝或者激光打孔工藝在所述阻焊層上對(duì)應(yīng)通孔的位置形成所述凹槽。

優(yōu)選的，所述阻焊層的材質(zhì)為感光膠。

優(yōu)選的，在將所述晶圓與所述保護(hù)基板對(duì)位壓合之后，包含如下步驟：于所述晶圓的第二表面上形成與所述焊墊一一對(duì)應(yīng)的多個(gè)通孔，通孔底部暴露所述焊墊；于所述通孔的底部以及側(cè)壁形成金屬布線層，所述金屬布線層延伸至所述晶圓的第二表面，所述金屬布線層與所述焊墊電連接；形成覆蓋所述晶圓的第二表面的阻焊層，所述阻焊層覆蓋所述通孔并在所 述通孔中形成空腔；在所述阻焊層上設(shè)置開口，所述開口底部暴露所述金屬布線層；于所述開口中形成焊接凸起，所述焊接凸起與所述金屬布線層電連接。

優(yōu)選的，采用旋涂工藝形成所述阻焊層，所述阻焊層的粘度大于12Kcps。

優(yōu)選的，所述半導(dǎo)體芯片為影像傳感芯片，所述功能區(qū)具有光敏感器件。

本發(fā)明還提供一種半導(dǎo)體芯片封裝結(jié)構(gòu)，包括：基底，具有彼此相對(duì)的第一表面以及第二表面；功能區(qū)以及焊墊，兩者均位于所述基底第一表面?zhèn)龋槐Ｗo(hù)基板，與所述基底第一表面對(duì)位壓合；支撐單元，設(shè)置于所述保護(hù)基板上，位于所述保護(hù)基板與所述基底之間，所述功能區(qū)位于所述支撐單元包圍形成的密封腔內(nèi)；所述支撐單元上設(shè)置有開孔，使所述晶圓的第一表面上對(duì)應(yīng)焊墊的位置不接觸所述支撐單元。

優(yōu)選的，所述支撐單元的材質(zhì)為感光膠。

優(yōu)選的，所述封裝結(jié)構(gòu)還包括：位于所述基底的第二表面且與所述焊墊一一對(duì)應(yīng)的通孔，所述通孔底部暴露所述焊墊；位于所述通孔的底部以及側(cè)壁的金屬布線層，所述金屬布線層延伸至所述基底的第二表面，所述金屬布線層與所述焊墊電連接；覆蓋所述基底的第二表面的阻焊層，所述阻焊層填充所述通孔且所述阻焊層對(duì)應(yīng)通孔的位置形成凹槽，所述凹槽的深度與所述通孔的深度之間的差值為0-20微米；位于所述阻焊層上開口，所述開口底部暴露所述金屬布線層；位于所述開口中的焊接凸起，所述焊接凸起與所述金屬布線層電連接。

優(yōu)選的，所述阻焊層均勻覆蓋所述通孔的側(cè)壁以及底部。

優(yōu)選的，所述阻焊層的材質(zhì)為感光膠。

優(yōu)選的，所述封裝結(jié)構(gòu)還包括：位于所述基底的第二表面且與所述焊墊一一對(duì)應(yīng)的通孔，所述通孔底部暴露所述焊墊；位于所述通孔的底部以及側(cè)壁的金屬布線層，所述金屬布線層延伸至所述基底的第二表面，所述金屬布線層與所述焊墊電連接；覆蓋所述基底的第二表面的阻焊層，所述阻焊層覆蓋所述通孔并在所述通孔中形成空腔；位于所述阻焊層上開口，所述開口底部暴露所述金屬布線層；位于所述開口中的焊接凸起，所述焊接凸起與所述金屬布線層電連接。

優(yōu)選的，所述阻焊層的粘度大于12Kcps。

優(yōu)選的，所述半導(dǎo)體芯片為影像傳感芯片，所述功能區(qū)具有光敏感器件。

本發(fā)明的有益效果是通過(guò)在支撐單元上形成開孔，使晶圓上對(duì)應(yīng)焊墊的位置不接觸支撐單元，有效防止支撐單元在后續(xù)的信賴性測(cè)試中產(chǎn)生的應(yīng)力作用于焊墊，避免了焊墊損壞或者分層的情況，提升了半導(dǎo)體芯片的封裝良率，提高了半導(dǎo)體芯片封裝結(jié)構(gòu)的信賴性。

附圖說(shuō)明

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中晶圓級(jí)半導(dǎo)體芯片的封裝結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2晶圓級(jí)半導(dǎo)體芯片的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例晶圓級(jí)半導(dǎo)體芯片封裝結(jié)構(gòu)的剖面示意圖；

圖4至圖11為本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例晶圓級(jí)半導(dǎo)體芯片封裝方法的示意圖；

圖12為本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例單顆半導(dǎo)體芯片封裝結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

以下將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)描述。但這些實(shí)施方式并不限制本發(fā)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員根據(jù)這些實(shí)施方式所做出的結(jié)構(gòu)、方法、或功能上的變換均包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。

現(xiàn)有技術(shù)中支撐單元與晶圓上對(duì)應(yīng)焊墊的位置接觸，由于支撐單元的熱膨脹系數(shù)與晶圓的熱膨脹系數(shù)不同，在信賴性測(cè)試中支撐單元形成作用于焊墊的應(yīng)力，容易使焊墊損壞，特別是如果焊墊是多層結(jié)構(gòu)，該應(yīng)力容易導(dǎo)致焊墊分層。

為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明通過(guò)在支撐單元上形成開孔，使晶圓上對(duì)應(yīng)焊墊的位置不接觸支撐單元，有效防止支撐單元在后續(xù)的信賴性測(cè)試中產(chǎn)生的應(yīng)力作用于焊墊，避免了焊墊損壞或者分層的情況，提升了半導(dǎo)體芯片的封裝良率，提高了半導(dǎo)體芯片封裝結(jié)構(gòu)的信賴性。

請(qǐng)參考圖2，為晶圓級(jí)半導(dǎo)體芯片的結(jié)構(gòu)示意圖，晶圓100具有多顆網(wǎng)格排布的半導(dǎo)體芯片110，在半導(dǎo)體芯片110之間預(yù)留有空隙，后續(xù)完成封裝工藝以及測(cè)試之后，沿空隙分離半導(dǎo)體芯片。

每一半導(dǎo)體芯片110具有功能區(qū)111以及多個(gè)焊墊112，焊墊112位于功能區(qū)111的側(cè)邊且與功能區(qū)111位于晶圓100的同一表面?zhèn)取?/p>

請(qǐng)參考圖3，為本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例晶圓級(jí)半導(dǎo)體芯片封裝結(jié)構(gòu)的剖面示意圖。保護(hù)基板200的其中一面設(shè)置有網(wǎng)格排布的多個(gè)支撐單元210，當(dāng)晶圓100與保護(hù)基板200對(duì)位壓合后，支撐單元210位于晶圓100與保護(hù)基板200之間使兩者之間形成間隙，且支撐單元210與半導(dǎo)體芯片110一一對(duì)應(yīng)，功能區(qū)111位于支撐單元210包圍形成的密封腔220內(nèi)。

晶圓100具有彼此相對(duì)的第一表面101以及第二表面102，功能區(qū)111以及焊墊112位于第一表面101側(cè)，在晶圓的第二表面102具有朝向第一表面101延伸的切割槽103以及通孔113，每一通孔113與每一焊墊112的位置對(duì)應(yīng)，且通孔113的底部暴露出焊墊112。

利用金屬布線層115以及焊接凸起116實(shí)現(xiàn)焊墊112與外部線路連通，具體的，通孔113的側(cè)壁以及晶圓100的第二表面102具有絕緣層114，在通孔113的底部以及側(cè)壁形成與焊墊112電連接的金屬布線層115，金屬布線層115延伸至晶圓100的第二表面102，金屬布線 層115位于絕緣層114上方，阻焊層117位于金屬布線層115的上方，阻焊層117覆蓋于晶圓100的第二表面102并填充切割槽103以及通孔113，阻焊層117上設(shè)置有開口，開口底部暴露出金屬布線層115，焊接凸起116位于開口內(nèi)并與金屬布線層115電連接，通過(guò)焊接凸起116電連接外部電路實(shí)現(xiàn)焊墊112與外部電路的連通。

支撐單元210上形成開孔211，使晶圓100上對(duì)應(yīng)焊墊112的位置不接觸支撐單元210，有效防止支撐單元210在后續(xù)的信賴性測(cè)試中產(chǎn)生的應(yīng)力作用于焊墊112，避免了焊墊112損壞或者分層的情況，提升了半導(dǎo)體芯片的封裝良率，提高了半導(dǎo)體芯片封裝結(jié)構(gòu)的信賴性。

形成如圖3所示的半導(dǎo)體芯片封裝結(jié)構(gòu)的具體的封裝工藝如下。

提供晶圓100，晶圓100的結(jié)構(gòu)示意圖請(qǐng)參考圖2；

提供保護(hù)基板200，在保護(hù)基板200的其中一面形成網(wǎng)格排布的多個(gè)支撐單元210，于本實(shí)施例中，支撐單元210的材質(zhì)為感光膠。通過(guò)整面涂布感光膠然后采用曝光顯影工藝將支撐單元210以及開孔211同步形成于保護(hù)基板200的其中一面。

或者，通過(guò)絲網(wǎng)印刷工藝將網(wǎng)格排布的支撐單元210以及開孔211同步形成于保護(hù)基板200的其中一面。

或者，通過(guò)曝光顯影工藝先形成支撐單元210，再利用激光打孔工藝在支撐單元210上對(duì)應(yīng)焊墊112的位置形成開孔211。

或者，通過(guò)絲網(wǎng)印刷工藝先形成支撐單元210，再利用激光打孔工藝在支撐單元210上對(duì)應(yīng)焊墊112的位置形成開孔211。

請(qǐng)參考圖4，將晶圓100與保護(hù)基板200對(duì)位壓合，利用粘合膠將晶圓100與保護(hù)基板200粘合，支撐單元210位于晶圓100與保護(hù)基板200之間，每一支撐單元210對(duì)應(yīng)一個(gè)半導(dǎo)體芯片110，半導(dǎo)體芯片110的功能區(qū)111位于支撐單元210包圍形成的密封腔220內(nèi)。

請(qǐng)參考圖5，對(duì)晶圓100的第二表面102進(jìn)行研磨減薄。減薄前晶圓100的厚度為D(請(qǐng)參考圖4)，減薄后晶圓100的厚度為d。

請(qǐng)參考圖6，利用切割工藝在晶圓100的第二表面102上切割出切割槽113，切割槽113部分切入支撐單元210中但并不切穿支撐單元210。利用刻蝕工藝在晶圓100的第二表面102刻蝕出通孔113，通孔113底部暴露出焊墊112。

于本發(fā)明的另一實(shí)施例中，也可以先刻蝕出通孔113然后切割出切割槽103。

請(qǐng)參考圖7(a)，在晶圓100的第二表面102、通孔113的側(cè)壁和底部以及切割槽103的側(cè)壁和底部形成絕緣層114，于本實(shí)施例中，絕緣層114為有機(jī)絕緣材料，具有絕緣以及一定的柔性，采用噴涂或者旋涂工藝形成絕緣層114，然后通過(guò)鐳射或者曝光顯影的方式暴露出焊墊112。

請(qǐng)參考圖7(b)，也可以在晶圓100的第二表面102、通孔113的側(cè)壁和底部以及切割槽103的側(cè)壁和底部沉積絕緣層114’，絕緣層114’的材質(zhì)為無(wú)機(jī)材料，通常為二氧化硅。優(yōu)選的，由于二氧化硅抗沖擊能力不如有機(jī)絕緣材料，通過(guò)曝光顯影工藝在晶圓101的第二表面形成緩沖層1140以方便后續(xù)形成焊接凸起。然后，采用刻蝕工藝刻蝕掉通孔113底部的絕緣層露出焊墊112。

請(qǐng)參考圖8，在絕緣層114(或者絕緣層114’)上形成金屬布線層115，金屬布線層115位于通孔113的側(cè)壁以及底部并延伸至晶圓100的第二表面102，金屬布線層115與焊墊112電連接。優(yōu)選的，金屬布線層115的厚度范圍是1-5微米。

請(qǐng)參考圖9(a)，采用旋涂工藝在切割槽103、通孔113以及晶圓的第二表面102形成阻焊層117，方便后續(xù)上焊球工藝，起阻焊、保護(hù)芯片的作用。

請(qǐng)參考圖9(b)，在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，采用噴涂工藝在切割槽103的側(cè)壁和底部、通孔113的側(cè)壁和底部以及晶圓100的第二表面102形成厚度均勻的阻焊層117’,因阻焊層117’厚度均勻，因此，在阻焊層117’對(duì)應(yīng)通孔113的位置形成了凹槽118，從而降低了通孔113內(nèi)的阻焊層117’材料的填充量，降低了阻焊層117’在后續(xù)的回流焊以及信賴性測(cè)試中作用于金屬布線層115上的應(yīng)力，避免金屬布線層115與焊墊112分層脫離的情況。

優(yōu)選的，阻焊層117’的厚度范圍是5-20微米。

當(dāng)然，也可以在圖9(a)的噴涂工藝之后，采用刻蝕工藝或者激光打孔工藝在阻焊層117’對(duì)應(yīng)通孔113的位置形成凹槽118。

凹槽118的深度與通孔113的深度之間的差值為0-20微米。

請(qǐng)參考圖9(c)，在本發(fā)明的又一實(shí)施例中，為了避免金屬布線層115與焊墊112分層脫離的情況，采用旋涂工藝在晶圓100的第二表面102上形成的阻焊層117”，阻焊層117”覆蓋通孔113并在通孔113中形成空腔119，如此，減少阻焊層117”與通孔113的接觸面積，消除了阻焊層117”在后續(xù)的回流焊以及信賴性測(cè)試中作用于金屬布線層115上的應(yīng)力，從而避免金屬布線層115與焊墊112分層脫離的情況。

優(yōu)選的，阻焊層117”的粘度大于12Kcps。

優(yōu)選的，為了在通孔113中形成空腔119，需要提升旋涂的速率，且為了使阻焊層117”充滿切割槽103，將切割槽103的側(cè)壁設(shè)置成斜面以利于阻焊層117”填充。

請(qǐng)參考圖10，本實(shí)施例中，阻焊層117的材質(zhì)為半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域常用的感光膠，通過(guò)曝光顯影工藝在晶圓100的第二表面上形成開口120，開口120的底部暴露金屬布線層115。

請(qǐng)參考圖11，采用上焊球工藝，在開口120中形成焊接凸起116使焊接凸起116與金屬布線層115電連接。

最后，沿切割槽103從晶圓100的第二表面102朝向晶圓100的第一表面101切割晶圓100以及保護(hù)基板200，得到單顆的半導(dǎo)體芯片封裝結(jié)構(gòu)。

請(qǐng)參考圖12，單顆半導(dǎo)體芯片封裝結(jié)構(gòu)300包括從晶圓100上切割得到的基底310，其具有彼此相對(duì)的第一表面301以及第二表面302，功能區(qū)111以及焊墊112位于第一表面301，通孔113以及焊接凸起116位于第二表面302，基底310的側(cè)壁被阻焊層117包覆。

支撐單元210上形成開孔211，使晶圓100上對(duì)應(yīng)焊墊112的位置不接觸支撐單元210，有效防止支撐單元210在后續(xù)的信賴性測(cè)試中產(chǎn)生的應(yīng)力作用于焊墊112，避免了焊墊112損壞或者分層的情況，提升了半導(dǎo)體芯片的封裝良率，提高了半導(dǎo)體芯片封裝結(jié)構(gòu)的信賴性。

本實(shí)施例中的半導(dǎo)體芯片為影像傳感芯片，功能區(qū)具有光敏感器件。當(dāng)然，本發(fā)明不限定為影像傳感芯片。

本發(fā)明的有益效果是通過(guò)在支撐單元上形成開孔，使晶圓上對(duì)應(yīng)焊墊的位置不接觸支撐單元，有效防止支撐單元在后續(xù)的信賴性測(cè)試中產(chǎn)生的應(yīng)力作用于焊墊，避免了焊墊損壞或者分層的情況，提升了半導(dǎo)體芯片的封裝良率，提高了半導(dǎo)體芯片封裝結(jié)構(gòu)的信賴性。

應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說(shuō)明書按照實(shí)施方式加以描述，但并非每個(gè)實(shí)施方式僅包含一個(gè)獨(dú)立的技術(shù)方案，說(shuō)明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見(jiàn)，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說(shuō)明書作為一個(gè)整體，各實(shí)施方式中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實(shí)施方式。

上文所列出的一系列的詳細(xì)說(shuō)明僅僅是針對(duì)本發(fā)明的可行性實(shí)施方式的具體說(shuō)明，它們并非用以限制本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡未脫離本發(fā)明技藝精神所作的等效實(shí)施方式或變更均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。