[實用新型]一種圓片級硅通孔內的封裝結構及其應用

有效

• 申請號: 201320742912.7
• 申請日: 2013-11-22
• 公開（公告）號: CN203589033U
• 公開（公告）日: 2014-05-07
• 發明（設計）人: 陳棟;胡正勛;張黎;陳錦輝;賴志明
• 申請（專利權）人: 江陰長電先進封裝有限公司
• 主分類號: H01L27/146
• 分類號: H01L27/146
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 彭英

技術領域

本實用新型涉及一種圓片級硅通孔內的封裝結構及其在圓片級圖像傳感器的封裝結構中的應用，屬于半導體芯片封裝技術領域。

背景技術

圓片級圖像傳感器封裝是近年來出現的封裝形式，相比與傳統的基板式封裝，圓片級圖像傳感器封裝有著封裝體積小、封裝成本低、封裝良率高的特點，得到了越來越廣泛的應用。

圓片級圖像傳感器的封裝結構需要將芯片電極通過硅通孔互聯技術，即以填充金屬的硅通孔在垂直方向（Z軸方向）重新分布電極或線路，實現互聯從芯片上表面垂直再分布到芯片背面。硅通孔互聯通常包含硅通孔制作、絕緣層形成以及金屬填充，如圖1所示，絕緣層主要為氧化硅、氮化硅等無機材質，業內通過化學氣相沉積（CVD）的方式形成于硅通孔內。但在實際生產過程中發現：絕緣層在受到應力后容易從基體上剝落或者自身開裂。如：在金屬線路層制作后，由于金屬熱膨脹系數比絕緣層大，溫度升高會帶來張應力，導致絕緣層從界面剝落；由于工藝能力的限制，硅通孔的側壁形貌很難制作的很平滑，容易在尖角處或者粗燥處形成應力集中，導致絕緣層開裂；隨著硅通孔深寬比的不斷增加，CVD形成的絕緣層在孔壁覆蓋率下降的趨勢越來越嚴重。因此絕緣層直接關系到硅通孔內金屬線路層的良率，進而影響相關產品的成品率及可靠性。

發明內容

本實用新型的目的在于克服當前圓片級硅通孔內的封裝結構的不足，提供一種能夠避免硅通孔內的絕緣層剝落、開裂、覆蓋不足等缺陷的圓片級硅通孔內的封裝結構，以及應用該封裝結構的圓片級圖像傳感器的封裝結構。

本實用新型的目的是這樣實現的：

本實用新型一種圓片級硅通孔內的封裝結構，包括表層嵌置芯片電極的硅基本體，在所述硅基本體的芯片電極下方設置硅通孔，所述硅通孔的頂部為芯片電極的下表面，所述硅通孔的內壁設置絕緣層，所述絕緣層沿硅通孔的內壁向硅通孔外延展，所述絕緣層的表面設置結構保護層，在所述硅通孔內的芯片電極下方開設先后貫穿結構保護層、絕緣層的微孔，在所述結構保護層上選擇性地設置金屬線路層，所述金屬線路層通過微孔與芯片電極實現電氣連通，所述金屬線路層的表面設置線路保護層。

本實用新型所述結構保護層沿絕緣層分布，且其延展面積不小于絕緣層的延展面積。

本實用新型所述微孔的橫截面尺寸小于芯片電極的橫截面尺寸。

本實用新型所述微孔在芯片電極下方先后貫穿結構保護層、絕緣層和芯片電極。

本實用新型在硅通孔內，所述硅通孔、結構保護層、絕緣層、微孔的對稱軸線分別與芯片電極的縱向中心線重合。

本實用新型一種圓片級圖像傳感器的封裝結構，包括表層嵌置若干個芯片電極的硅基本體，所述硅基本體的上表面的中央設置芯片感應區，所述芯片感應區的周邊設置上下中空的隔離層，所述隔離層上設置蓋板，所述蓋板與隔離層在硅基本體的上表面形成容納芯片感應區的空腔，在所述硅基本體的芯片電極下方設置硅通孔，所述硅通孔采用上述圓片級硅通孔內的封裝結構，所述絕緣層、結構保護層和金屬線路層依次延展至硅基本體的下側，所述絕緣層與金屬線路層之間為所述結構保護層，所述金屬線路層的終端設置線路保護層開口。

本實用新型所述線路保護層開口內設置焊球。

本實用新型所述蓋板為玻璃或硅片。

本實用新型所述隔離層設置于芯片電極的上方。

本實用新型所述微孔在芯片電極下方先后貫穿結構保護層、絕緣層和芯片電極，直達隔離層的內部。

本實用新型在覆蓋率不佳的絕緣層的表面通過噴涂具有柔性的聚合材料的結構保護層，可以對后續工藝形成的應力起到緩沖作用，避免了絕緣層受應力后從硅基體上剝落；結構保護層對由于硅通孔形貌或者粗糙導致的應力集中也起到了預防作用，避免了應力集中導致絕緣層開裂；對于不斷增加的硅通孔深寬比，通過噴涂形成于絕緣層表面的結構保護層，有效地彌補了CVD形成的絕緣層在孔壁覆蓋率不高的缺陷。

本實用新型對硅通孔內連通金屬線路層與芯片電極的微孔也進行了改進，通過增加微孔的貫穿深度，有效地降低了金屬線路層對絕緣層的應力影響，也提高了金屬線路層在硅通孔內的結合力。

本實用新型的有益效果是：

本實用新型在原有絕緣層上增設具有柔性、噴涂形成的結構保護層，緩解了后續工藝對絕緣層的應力作用，有效地避免了硅通孔內的絕緣層剝落、開裂、覆蓋不足等缺陷，增強了原有絕緣層的絕緣效果；通過改變原有微孔的深度，有效地降低了金屬線路層對絕緣層的應力影響，進一步提高了金屬線路層在硅通孔內的結合力，提高了硅通孔相關產品的成品率和可靠性。

附圖說明