[發(fā)明專利]高電性能的芯片封裝結(jié)構(gòu)及制作方法

有效

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• 申請日: 2018-02-05
• 公開（公告）號: CN108417591B
• 公開（公告）日: 2021-06-11
• 發(fā)明（設計）人: 馬書英;王姣;鄭鳳霞
• 申請（專利權(quán)）人: 華天科技（昆山）電子有限公司
• 主分類號: H01L27/146
• 分類號: H01L27/146
• 代理公司: 昆山中際國創(chuàng)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32311
• 代理人: 段新穎

本發(fā)明公開了一種能經(jīng)受惡劣環(huán)境考驗的高電性能的芯片封裝結(jié)構(gòu)及制作方法，該封裝結(jié)構(gòu)通過在芯片的正面焊墊上方保留部分介質(zhì)層或增設一層無機氧化層，由于介質(zhì)層或無機氧化層介電常數(shù)低，實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)開口處的應力明顯下降，從而減少了金屬布線層與芯片焊墊的分層現(xiàn)象，提高了封裝良率；同時，無機氧化層和外層絕緣層并行，其在焊墊上的拐角處及晶圓正面與第一開口拐角處，厚度均勻，介電常數(shù)低，提高了產(chǎn)品絕緣性，從而防止漏電失效的發(fā)生，且與現(xiàn)有技術(shù)設置單層絕緣層相比，本發(fā)明里層為無機氧化層的兩層絕緣層不容易被吸濕影響，防潮能力更強。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導體芯片的封裝技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種高電性能的芯片封裝結(jié)構(gòu)及制作方法。

背景技術(shù)

圖1示出了一種公知的芯片的封裝結(jié)構(gòu)，該芯片以影像傳感器為例，包括影像傳感芯片100，該影像傳感芯片的功能面包含影像感應區(qū)101及該影像感應區(qū)周邊的若干焊墊102；開口，該開口由背面向功能面延伸，且開口底部暴露出焊墊的側(cè)面；金屬布線層130，該金屬布線層位于開口內(nèi)壁及背面，電性連接所述焊墊；絕緣層120，該絕緣層位于金屬布線層與影像傳感芯片之間，并暴露出焊墊；若干焊料凸點140，該焊料凸點位于影像傳感芯片的背面，與金屬布線層電性連接；防焊層(未示出)，該防焊層覆蓋背面及開口內(nèi)壁，且暴露出焊料凸點。還包括支撐圍堰層160和透光蓋板170，透光蓋板通過支撐圍堰層與影像傳感芯片鍵合在一起。上述結(jié)構(gòu)中，開口底部暴露出焊墊的側(cè)面，這種結(jié)構(gòu)，金屬布線層與焊墊接觸位置應力較小，但由于金屬布線層只與焊墊側(cè)面電性連接，導致電性能較差，且制作工藝較為復雜，需要先開口去除開口底部的阻擋材料，使開口的底部暴露出焊墊。然后再鋪設絕緣層120，再去除覆蓋在焊墊中心位置的絕緣層并打穿焊墊，暴露出焊墊側(cè)面。其他結(jié)構(gòu)中也有開口底部暴露出焊墊的背面的技術(shù)方案，由于金屬布線層與焊墊背面電性連接，其電性能較好，且制作工藝步驟簡單，只需去除焊墊背面的絕緣層而不需打穿焊墊；但是這種結(jié)構(gòu)，實驗證明金屬布線層與焊墊接觸的拐角位置應力較大，在應用環(huán)境較為惡劣時，比如車載安防軍工類等高可靠性應用領(lǐng)域防焊層形變量很大，由于防焊層的拉扯，焊墊和金屬布線層容易產(chǎn)生分層，致使其不能滿足更高要求的應用環(huán)境。

然而，隨著無人駕駛的興起，車載電子產(chǎn)品在整車占比高達60％，市場前景廣闊，為提高產(chǎn)能，同時提高產(chǎn)品可靠性，使產(chǎn)品能滿足車載安防等高可靠性領(lǐng)域，急需一種新的高電性能的晶圓級封裝結(jié)構(gòu)及晶圓級制作方法。

發(fā)明內(nèi)容

為了使芯片的電性能進一步提高，能經(jīng)受惡劣環(huán)境的考驗，本發(fā)明提出一種高電性能的芯片封裝結(jié)構(gòu)及制作方法，能夠進一步增強芯片的電性能，從而滿足更高要求的應用環(huán)境。

本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的：

一種高電性能的芯片封裝結(jié)構(gòu)，包括芯片，所述芯片正面包含功能區(qū)和位于所述功能區(qū)周邊的若干焊墊，所述芯片正面設有介質(zhì)層，所述焊墊位于所述介質(zhì)層內(nèi)，所述焊墊與所述芯片的襯底之間間隔部分介質(zhì)層，所述芯片的襯底背面形成有向所述焊墊延伸的第一開口，且所述第一開口底部暴露出所述焊墊背面上部分所述介質(zhì)層，暴露出的所述介質(zhì)層中心部分被挖空或全部被挖空，形成暴露出所述焊墊背面的第二開口，暴露出的所述介質(zhì)層中心部分被挖空時，所述芯片的襯底背面及所述第一開口的側(cè)壁上鋪設有一層或兩層絕緣層，且所述絕緣層延伸覆蓋在所述第二開口邊緣的介質(zhì)層上，所述絕緣層上鋪設有金屬布線層，所述金屬布線層電性連接暴露出的所述焊墊的背面并將所述焊墊的電性引出至所述芯片的背面；暴露出的所述介質(zhì)層全部被挖空時，所述芯片的襯底背面及所述第一開口的側(cè)壁上鋪設有兩層絕緣層，且所述絕緣層延伸覆蓋在暴露出的焊墊的背面的邊緣上，所述絕緣層上鋪設有金屬布線層，所述金屬布線層電性連接暴露出的焊墊的背面的中心并將所述焊墊的電性引出至所述芯片的背面。

進一步的，設有兩層所述絕緣層時，里層的絕緣層為材料為二氧化硅或氮化硅的無機氧化層，外層的絕緣層為材料為可光刻的正性或負性絕緣膠的鈍化光阻。

進一步的，所述介質(zhì)層的材質(zhì)為二氧化硅或氮化硅。