本發(fā)明涉及半導(dǎo)體封裝技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種覆蓋金屬層填充孔或槽的封裝結(jié)構(gòu)及其制作方法。

背景技術(shù)：

目前，聲表面波濾波芯片主要采用傳統(tǒng)的塑封層塑封的方式封裝成LGA(Land Grid Array)即柵格陣列封裝模式，產(chǎn)品厚度較大，當(dāng)后續(xù)需要整合到一個系統(tǒng)上，會經(jīng)歷再一次塑封，整體的成本以及厚度均沒有優(yōu)勢。

參見圖11，一種聲表面波濾波芯片的晶圓級封裝結(jié)構(gòu)，包括芯片100和基板200，芯片功能面與基板正面鍵合在一起，在基板正面、芯片非功能面以及芯片周側(cè)進(jìn)行塑封，形成了塑封層800，可增加芯片的機械強度，方便后續(xù)制程，在基板背面進(jìn)行晶圓級TSV技術(shù)，將芯片功能面芯片焊墊的電性通過金屬層400引出至基板背面，在金屬層上設(shè)置了焊球111。后續(xù)在進(jìn)行SMT(Surface Mount Technology)即表面組裝技術(shù)時，使用焊球做互連，導(dǎo)致封裝厚度較大，且TSV孔或槽300內(nèi)的包封材料112(保護層)通常為薄層結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致孔或槽內(nèi)容易產(chǎn)生氣泡頂破包封材料，造成接觸不良、漏電等可靠性風(fēng)險。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出一種覆蓋金屬層填充孔或槽的封裝結(jié)構(gòu)及其制作方法，具有封裝體積小、可靠性高、機械強度好以及成本低等優(yōu)點。

本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的：

一種覆蓋金屬層填充孔或槽的封裝結(jié)構(gòu)，包括一芯片，其包含功能面和與其相對的非功能面，所述功能面包含有功能區(qū)和位于四周的焊墊；一基板,正面具有圍堰,所述基板正面與芯片功能面通過圍堰鍵合，所述圍堰覆蓋芯片焊墊，功能區(qū)與基板之間形成空腔，所述基板背面具有通孔或槽，所述通孔或槽貫穿圍堰露出所述芯片焊墊；在通孔或槽內(nèi)以及基板背面鋪設(shè)有金屬層，所述金屬層與焊墊電性連接；所述金屬層上覆蓋有導(dǎo)電互連材料，該導(dǎo)電互連材料的厚度小于用于電性互連的導(dǎo)電凸塊的厚度，且所述導(dǎo)電互連材料填滿或部分填充了所述通孔或槽。

進(jìn)一步的，所述基板正面對應(yīng)功能區(qū)的位置具有凹腔，所述凹腔的腔壁與腔底的角度是90°或是90°～180°范圍之間，其中包括180°。

進(jìn)一步的，所述導(dǎo)電互連材料為錫膏或?qū)щ娔z。

進(jìn)一步的，所述導(dǎo)電互連材料在所述基板背面上呈單層或多層的平面狀。

進(jìn)一步的，所述芯片和基板以及導(dǎo)電互連材料的封裝體厚度小于360微米。

進(jìn)一步的，所述芯片和基板的組裝體與一電路板組裝，先使所述基板背面包含所述導(dǎo)電互連材料貼合于所述電路板上，然后在所述電路板上對所述組裝體的正面及周側(cè)進(jìn)行塑封層整體塑封。

進(jìn)一步的，所述電路板上所述芯片組裝體以外的區(qū)域結(jié)合有其他芯片，所述芯片組裝體及其他芯片進(jìn)行塑封層整體一次塑封。

進(jìn)一步的，所述基板為硅基板、玻璃基板、陶瓷基板、塑料基板中的一種或其它硬質(zhì)基板。

一種覆蓋金屬層填充孔或槽的封裝結(jié)構(gòu)的制作方法，包括以下步驟：

步驟一、提供一芯片，所述芯片包含功能面和與其相對的非功能面，所述功能面包含有功能區(qū)和位于四周的焊墊；

步驟二、提供一基板，所述基板正面鋪設(shè)可光刻聚合物膠，通過曝光、顯影形成圍堰；

步驟三、所述芯片功能面與基板正面通過圍堰鍵合；

步驟四、在所述基板背面對應(yīng)焊墊的位置刻蝕形成通孔或槽，并露出焊墊；

步驟五、在所述通孔或槽內(nèi)以及基板背面鋪設(shè)絕緣層，并將所述通孔或槽底部的絕緣層去除露出焊墊；

步驟六、在通孔或槽內(nèi)以及基板背面通過涂布或濺射的方式鋪設(shè)金屬層，所述金屬層與焊墊電性連接；

步驟七、采用印刷、點膠或涂布的方式在步驟六的金屬層上設(shè)置導(dǎo)電互連材料，并且將通孔或槽完全或部分填充，所述導(dǎo)電互連材料通過金屬層與芯片焊墊電性連接，該導(dǎo)電互連材料的厚度小于用于電性互連的導(dǎo)電凸塊的厚度；

步驟八、提供一電路板，將基板背面包含所述導(dǎo)電互連材料與電路板貼合，進(jìn)行回流焊工藝，使所述芯片和基板的組裝體與所述電路板通過導(dǎo)電互連材料進(jìn)行互連；

步驟九、在所述電路板上對所述步驟八的組裝體的正面及周側(cè)進(jìn)行塑封層整體塑封。

進(jìn)一步的，所述電路板上所述芯片和基板的組裝體以外的區(qū)域結(jié)合有其他芯片，所述未塑封的芯片和基板的組裝體及其他芯片進(jìn)行塑封層整體一次塑封。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明提供一種覆蓋金屬層填充孔或槽的封裝結(jié)構(gòu)，該封裝結(jié)構(gòu)包括一芯片，所述芯片功能面與基板正面通過圍堰鍵合，所述圍堰覆蓋芯片焊墊，功能區(qū)與基板之間形成空腔，所述基板背面具有通孔或槽，所述通孔或槽貫穿圍堰露出所述芯片焊墊，孔或槽內(nèi)鋪設(shè)有金屬層，芯片功能面芯片焊墊的電性通過金屬層引出至基板背面，代替在金屬層上制作包封材料作為保護層，代替導(dǎo)電凸塊(焊球、凸點等)作為互連，采用填滿或大部分填滿孔或槽并延伸至基板背面的導(dǎo)電互連材料作為包封材料及互連，然后進(jìn)行SMT貼板，由于導(dǎo)電互連材料填滿或大部分填滿了孔或槽，避免了孔內(nèi)氣泡頂破包封材料而帶來的可靠性風(fēng)險；且由于延伸至基板背面的導(dǎo)電互連材料的厚度遠(yuǎn)小于導(dǎo)電凸塊的厚度，同時可大大降低整體封裝的厚度，即封裝體積??；且由于該導(dǎo)電互連材料為單層或多層的平面狀結(jié)構(gòu)，比如由錫膏或?qū)щ娔z通過印刷、點膠或涂布形成，在進(jìn)行SMT貼板時，可通過塑封層整體塑封到電路板上，可靠性好，降低了制作成本，也可減少整體封裝體的厚度；此外，可將芯片通過導(dǎo)電互連材料與至少一其他芯片貼裝在同一電路板上，做一次性整體塑封，減少塑封層塑封的次數(shù)，可靠性好，降低成本，減少整體封裝體的厚度。

附圖說明

圖1為本發(fā)明中芯片結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2-1為本發(fā)明中基板及在其上形成圍堰后結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2-2為本發(fā)明中具有凹腔的基板結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明中由芯片與基板組成的組裝體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明中組裝體的基板上形成通孔或槽后結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明中在通孔或槽內(nèi)及基板背面鋪設(shè)絕緣層并暴露焊墊后結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本發(fā)明中在通孔或槽內(nèi)及基板背面的絕緣層上形成金屬層后結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為本發(fā)明中在通孔內(nèi)及基板背面的金屬層上形成導(dǎo)電互連材料后結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8為本發(fā)明中芯片與基板組成的組裝體與電路板組裝互連的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖9為本發(fā)明中電路板上具有其他芯片的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖10為本發(fā)明形成的導(dǎo)電互連材料覆蓋金屬層填充通孔的封裝結(jié)構(gòu)的示意圖；

圖11為現(xiàn)有技術(shù)中聲表面波濾波芯片的晶圓級封裝結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

如圖7所示，一種覆蓋金屬層填充孔或槽的封裝結(jié)構(gòu)，包括一芯片100,其包含功能面和與其相對的非功能面，所述功能面包含有功能區(qū)101和位于四周的焊墊102；一基板200,正面具有圍堰110,所述基板正面與芯片功能面通過圍堰110鍵合，所述圍堰110覆蓋芯片焊墊102，功能區(qū)101與基板200之間形成空腔，所述基板背面具有通孔或槽300，所述通孔或槽300貫穿圍堰露出所述芯片焊墊102；在通孔或槽內(nèi)以及基板背面鋪設(shè)金屬層400，所述金屬層400與焊墊102電性連接；所述金屬層400上覆蓋有導(dǎo)電互連材料500，該導(dǎo)電互連材料的厚度小于用于電性互連的導(dǎo)電凸塊的厚度，且所述導(dǎo)電互連材料500填滿或部分填充了所述通孔或槽300。

上述結(jié)構(gòu)中，采用導(dǎo)電互連材料500代替導(dǎo)電凸塊(焊球、凸點等)做互連，由于導(dǎo)電互連材料500完全填滿或部分填充了通孔300，因此，可降低通孔內(nèi)氣泡頂破包封材料造成接觸不良、漏電而帶來的可靠性風(fēng)險，且由于延伸至基板背面的導(dǎo)電互連材料的厚度遠(yuǎn)小于導(dǎo)電凸塊的厚度，同時可大大降低整體封裝的厚度，即封裝體積??；

可選的，所述基板正面對應(yīng)功能區(qū)的位置具有凹腔，所述凹腔的腔壁與腔底的角度是90°或是90°到180°范圍之間,其中包括180°，不包括180°時，凹腔可進(jìn)一步的避免膠水溢到功能區(qū)造成污染。

可選的，所述芯片為聲表面波濾波芯片，然其應(yīng)用不限于此，其他實施例中，該封裝結(jié)構(gòu)可應(yīng)用于各種芯片需要做互連的半導(dǎo)體器件，例如是有源元件(active element)或無源元件(passive element)、數(shù)字電路或模擬電路等集成電路的電子元件(electronic components)、微機電系統(tǒng)(Micro ElectroMechanical Systems,MEMS)、壓力感測器(pressure sensors)；

優(yōu)選的，所述導(dǎo)電互連材料為錫膏或?qū)щ娔z，錫膏或?qū)щ娔z具有與導(dǎo)電凸塊相同的電性能，可以在保證電性可靠的同時降低封裝厚度；

可選的，所述導(dǎo)電互連材料在所述基板背面上呈單層或多層的平面狀結(jié)構(gòu)，比如由錫膏或?qū)щ娔z通過印刷、點膠或涂布形成，在進(jìn)行SMT貼板時，可通過塑封層整體塑封到電路板上，可靠性好，降低了制作成本，也可減少整體封裝體的厚度。

優(yōu)選的，所述芯片和基板以及導(dǎo)電互連材料的封裝體厚度小于360微米。

可選的，所述芯片和基板的組裝體與一電路板組裝，先使所述基板背面包含所述導(dǎo)電互連材料貼合于所述電路板上，然后在所述電路板上對所述組裝體正面及周側(cè)進(jìn)行塑封層整體塑封，做一次性整體塑封，減少塑封層塑封的次數(shù)，可靠性好，降低成本，減少整體封裝體的厚度。

可選的，所述電路板上所述芯片和基板的組裝體以外的區(qū)域結(jié)合有其他芯片，所述未塑封的芯片和基板的組裝體及其他芯片進(jìn)行塑封層整體一次塑封。

可選的，所述基板為硅基板、玻璃基板、陶瓷基板、塑料基板中的一種或其它硬質(zhì)基板，本實施例中，優(yōu)選硅基板，硅是熱的良導(dǎo)體，可以明顯改善導(dǎo)熱性能，從而延長了器件的壽命。

一種覆蓋金屬層填充孔或槽的封裝結(jié)構(gòu)的制作方法，包括以下步驟：

步驟一、參見圖1，提供一芯片100，所述芯片包含功能面和與其相對的非功能面，所述功能面包含有功能區(qū)101和位于四周的焊墊102；

步驟二、參見圖2-1，提供一基板200，所述基板正面鋪設(shè)可光刻聚合物膠，通過曝光、顯影形成圍堰110；參見圖2-2，是所述基板的另一種結(jié)構(gòu)，所述基板正面對應(yīng)功能區(qū)的位置刻有凹腔，所述凹腔的腔壁與腔底的角度為90°，或大于90°小于180°，可進(jìn)一步避免膠水溢到功能區(qū)造成污染。

步驟三、參見圖3，芯片的功能面與一基板正面通過圍堰110鍵合，圍堰的材質(zhì)為可光刻的高分子聚合物，包括環(huán)氧樹脂、聚酰亞胺樹脂或其它適合的光刻材料；

步驟四、參見圖4，在所述基板背面對應(yīng)焊墊的位置采用蝕刻工藝設(shè)置通孔300，并且暴露芯片功能面芯片焊墊102，所述通孔的形狀可以是基板的正面向背面延伸的上小下大的斜孔，也可以是上下大小相同的直孔(圖中未示出)，在本實施例中，優(yōu)選斜孔，在其他實施例中，通孔還可以是開槽結(jié)構(gòu)；

步驟五、參見圖5，在所述通孔或槽內(nèi)以及基板背面鋪設(shè)絕緣層120，防止漏電，并將所述通孔或槽的底部的絕緣層去除，露出焊墊102，絕緣層120包含一層或多層二氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、氧化鋁、苯并環(huán)丁烯、聚酰亞胺、或者其他具有絕緣性質(zhì)的介電材料；

步驟六、參見圖6，在通孔或槽內(nèi)以及基板背面的絕緣層120上通過涂布或濺射的方式鋪設(shè)金屬層400，所述金屬層與焊墊102電性連接，金屬層400包括銅、鎳、金、鋁、鎳磷、鈀和鈦中的一種的單層金屬層或多種的多層金屬層，基板背面上導(dǎo)電互連材料以外的金屬層上也可以覆蓋有保護層，以對金屬層進(jìn)行保護，防止其裸露氧化等；

步驟七、參見圖7，在對準(zhǔn)基板背面通孔的位置采用印刷、點膠或涂布的方式將導(dǎo)電互連材料500覆蓋在金屬層400上，并且填滿或大部分填滿通孔300，導(dǎo)電互連材料500經(jīng)金屬層400與芯片焊墊102電性連接，既避免了孔內(nèi)氣泡頂破包封材料帶來可靠性風(fēng)險，又減小了封裝結(jié)構(gòu)的整體厚度，可使芯片和基板以及導(dǎo)電互連材料的整體封裝厚度小于360微米。

步驟八、參見圖8，提供一電路板600，將基板200背面與電路板600通過導(dǎo)電互連材料500貼合，進(jìn)行回流焊工藝，實現(xiàn)芯片100與電路板600互連，避免了使用導(dǎo)電凸塊做互連會出現(xiàn)的異?，F(xiàn)象，例如凸塊斷裂、枕頭現(xiàn)象，以及減小了整體組裝結(jié)構(gòu)的厚度。

可選的，除了單個所述芯片100外，電路板600上還可以并排安裝至少一個其他芯片700，結(jié)構(gòu)示圖參見圖9。

步驟九、參見圖10，在電路板上對芯片100和基板200的組裝體進(jìn)行塑封層整體塑封，芯片較多時，將未進(jìn)行塑封的所述組裝體與至少一其他芯片同時進(jìn)行一次性塑封。這樣，因僅需做一次性整體塑封，減少塑封層塑封的次數(shù)，可靠性好，降低成本，減少整體封裝體的厚度。

以上實施例是參照附圖，對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進(jìn)行詳細(xì)說明。本領(lǐng)域的技術(shù)人員通過對上述實施例進(jìn)行各種形式上的修改或變更，但不背離本發(fā)明的實質(zhì)的情況下，都落在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。