[發明專利]半導體器件的封裝結構及其制造方法

無效

• 申請號: 201010123452.0
• 申請日: 2010-03-12
• 公開（公告）號: CN101807560A
• 公開（公告）日: 2010-08-18
• 發明（設計）人: 王之奇;俞國慶;鄒秋紅;王文斌;王蔚
• 申請（專利權）人: 晶方半導體科技(蘇州)有限公司
• 主分類號: H01L23/485
• 分類號: H01L23/485;H01L21/60
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙) 31237
• 代理人: 鄭瑋

技術領域

本發明涉及半導體封裝領域，尤其涉及一種半導體器件的晶圓級芯片封裝結構及制造方法。

背景技術

晶圓級芯片尺寸封裝通常是把半導體芯片上外圍排列的焊墊通過再分布過程分布成面陣排列的大量金屬焊球，所述金屬焊球也被稱為焊接凸點。由于晶圓級芯片尺寸封裝先在整片晶圓上進行封裝和測試，然后再切割，因而有著更明顯的優勢：首先是工藝工序大大優化，晶圓直接進入封裝工序，而傳統工藝在封裝之前要對晶圓進行切割、分類；并且，所述晶圓級芯片尺寸封裝是所有集成電路一次封裝，刻印工作直接在晶圓上進行，封裝測試一次完成，有別于傳統組裝工藝，使得生產周期和生產成本大幅下降。硅通孔是在晶圓背部制作垂直導通孔，實現電信號輸出的最新技術，其與一般三維堆疊技術利用在芯片四周打線實現堆疊芯片互聯的方式不同，硅通孔技術通過直接在焊墊上通孔并形成電通路的方式，形成了真正意義上的堆疊芯片的垂直互聯，顯著縮短了電連接的距離，大大改善信號傳輸速度，降低了功耗，并被期許會提供更好的產品可靠性。

在現有技術中，形成通孔結構的工藝方法通常包括以下步驟：首先，在晶圓表面蝕刻出硅孔；接著，在所述硅孔表面形成絕緣層(通常為二氧化硅)；然后，金屬化所述硅孔；之后，采用銅電鍍的方法填充所述硅孔，并利用化學機械拋光的方法移除多余的銅層；最后，背面磨削所述晶圓，以暴露出所述銅層，完成通孔結構。這種工藝流程能夠有效地實現高密度的三維通孔互連，但是存在如下的問題：首先，在晶圓和銅層之間只有一層很薄的絕緣層，這導致在硅通孔互連間形成了很高的電容，有時甚至超過了傳統的引線鍵合互連方式的電容值；并且，較厚的銅層被填充于所述硅孔之中，由于硅和銅之間具有較大的熱失配，這會導致在熱循環過程中產生很顯著的熱應力；并且，還需要克服電鍍銅時產生的空洞(void)或線縫(seam)現象；此外，采用電鍍銅以完全填充硅孔的方法需要很長的工時，增加了生產成本。

申請號為200810178977.7的中國專利公開了一種晶圓級芯片封裝方法及封裝結構，其可以增加中介金屬層與焊墊連接的連接面積，但是，由于通孔開口尺寸通常為100～120um，而所述通孔底部尺寸通常為50～60um，由于通孔開口的尺寸極其微小，且所述通孔的深度較大，因此在形成絕緣層或中介金屬層的過程中，所述通孔開口極易被絕緣材料或金屬堵塞住，導致所述通孔的側壁很難沉積到絕緣材料和中介金屬層，而一顆芯片通常具有幾十個通孔，只要其中一個通孔的側壁沒有沉積上絕緣材料或中介金屬層，或者沉積的效果不理想，就會導致一顆芯片電性能失效，對于晶圓級芯片尺寸封裝而言，一片晶圓有上千顆芯片，其芯片電性能失效的概率被成百倍地放大。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，提供一種可避免絕緣材料或金屬堆積在通孔的開口處的封裝結構，提高產品的可靠性，并減小封裝結構的尺寸。

為解決上述技術問題，本發明提供一種半導體器件的封裝結構，包括：基體，包括正面以及與所述正面相對的背面；半導體器件，位于所述基體的正面；多個焊墊，分立排布在所述半導體器件的外圍；至少一個凹槽，位于所述基體的背面的邊緣區域；通孔，位于所述凹槽的底部與所述焊墊相對應的位置；中介金屬層，與所述焊墊電連接；焊接凸點，與所述中介金屬層電連接。

在所述的半導體器件的封裝結構中，所述通孔開口的尺寸小于所述凹槽底部的尺寸。

在所述的半導體器件的封裝結構中，所述凹槽的數量為多個，其中每個凹槽底部設置有一個通孔。

在所述的半導體器件的封裝結構中，所述凹槽的數量為多個，其中每個凹槽底部設置有多個通孔。

在所述的半導體器件的封裝結構中，所述凹槽的數量為一個，所述凹槽底部設置有多個通孔。

在所述的半導體器件的封裝結構中，所述通孔側壁與所述基體的正面的夾角為銳角。

在所述的半導體器件的封裝結構中，所述焊接凸點位于所述中介金屬層上。

在所述的半導體器件的封裝結構中，還包括位于所述中介金屬層和所述基體之間的絕緣層。

在所述的半導體器件的封裝結構中，還包括位于所述中介金屬層上的保護層，所述保護層具有暴露所述中介金屬層的開口。

在所述的半導體器件的封裝結構中，還包括基板以及位于所述基板上并與所述焊墊壓合的空腔壁。

在所述的半導體器件的封裝結構中，所述半導體器件為影像傳感芯片、發光二極管或微機電系統。