[發(fā)明專利]一種帶有空腔的器件封裝結(jié)構(gòu)和方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911024565.2
• 申請(qǐng)日: 2019-10-25
• 公開（公告）號(hào): CN110877892B
• 公開（公告）日: 2023-07-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 于大全
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廈門云天半導(dǎo)體科技有限公司
• 主分類號(hào): B81B7/00
• 分類號(hào): B81B7/00;B81B7/02;B81C1/00;B81C3/00
• 代理公司: 廈門市首創(chuàng)君合專利事務(wù)所有限公司 35204
• 代理人: 連耀忠;林燕玲

一種帶有空腔的器件封裝結(jié)構(gòu)和方法，包括器件，該器件表面設(shè)有焊盤和功能區(qū)；有一設(shè)有多個(gè)通孔的蓋板，蓋板第一表面設(shè)有鍵合膠，鍵合膠在通孔處設(shè)有開口；器件通過鍵合膠與蓋板結(jié)合并使開口與焊盤相對(duì)，在鍵合力作用下，鍵合膠鋪展使得開口面積小于通孔面積；蓋板、鍵合膠與器件在功能區(qū)形成有空腔；蓋板第二表面還設(shè)有互連結(jié)構(gòu)，該互連結(jié)構(gòu)延伸至通孔和開口以與焊盤電性連接。本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單，成本低、提高產(chǎn)品可靠性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體封裝領(lǐng)域，特別是一種帶有空腔的器件封裝結(jié)構(gòu)和方法。

背景技術(shù)

對(duì)于眾多MEMS，例如加速度計(jì)，RF開關(guān)，陀螺儀，以及多種傳感器，例如濾波器，CMOS圖像傳感器，都需要形成一個(gè)保護(hù)空腔，用來保護(hù)器件，并為器件提供真空或氣密工作環(huán)境。隨著技術(shù)的發(fā)展，芯片的尺寸越來越小，而對(duì)于很多器件，比如SAW濾波器，CMOS圖像傳感器，密封墻體不能設(shè)置在器件表面，因此，用來形成空腔的墻體尺寸越來越窄，鍵合面積的減少對(duì)結(jié)合力，對(duì)器件的可靠性帶來極大影響。必須要尋找新的低成本，高可靠性解決方案。

扇出型封裝技術(shù)是目前的一個(gè)主流先進(jìn)封裝技術(shù)。隨著芯片集成度的進(jìn)一步提高、I/O數(shù)的進(jìn)一步增加，傳統(tǒng)晶圓級(jí)封裝(WLCSP)的難以滿足產(chǎn)品要求，需要解決WLCSP中I/O數(shù)過多與芯片面積過小的矛盾。英飛凌于2004年提出晶圓級(jí)扇出eWLB(Embedded?WaferLevel?BGA)技術(shù)(專利號(hào)US6727576B2)。該技術(shù)的主要特點(diǎn)是在芯片四周利用模塑料和芯片表面構(gòu)建一個(gè)新的扇出平面，把金屬布線從芯片引到扇出表面。扇出型封裝技術(shù)原則上不再受芯片尺寸的限制，I/O數(shù)目，以及焊球節(jié)距都可以不再受限于芯片尺寸。由于不采用基板，封裝的厚度降低，具有優(yōu)良的成本，電性優(yōu)勢(shì)。

隨著FOWLP工藝技術(shù)逐漸成熟，成本不斷降低，同時(shí)加上芯片工藝的不斷提升，F(xiàn)OWLP將出現(xiàn)爆發(fā)性增長(zhǎng)。為節(jié)距傳統(tǒng)AP處理器PoP封裝的厚度，提高電性能，在FOWLP技術(shù)基礎(chǔ)上，進(jìn)一步開發(fā)了在模塑料上制作通孔互連的三維FOWLP堆疊技術(shù)。代表性的是臺(tái)積電研發(fā)的InFO技術(shù)，為蘋果A10,A11,A12處理器提供封裝服務(wù)，帶動(dòng)了整個(gè)業(yè)界研發(fā)三維FOWLP堆疊技術(shù)的熱潮。

現(xiàn)有的鍵合劑鍵合，其通孔結(jié)合處膠開口大于蓋板通孔，鍵合后通孔做物理沉積底部不連續(xù)，不利于后續(xù)的通孔互連。且對(duì)于芯片面積減小，帶來的鍵合墻體變窄，而進(jìn)一步影響器件可靠性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的上述缺陷，提出一種采用晶圓級(jí)工藝、工藝簡(jiǎn)單，成本低、提高產(chǎn)品可靠性的帶有空腔的器件封裝結(jié)構(gòu)和方法。

本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種帶有空腔的器件封裝結(jié)構(gòu)，包括器件和蓋板，該器件表面設(shè)有焊盤和功能區(qū)；其特征在于：該蓋板設(shè)有多個(gè)通孔，蓋板第一表面設(shè)有鍵合膠，鍵合膠在通孔處設(shè)有開口；器件通過鍵合膠與蓋板結(jié)合并使開口與焊盤相對(duì)，在鍵合力作用下，鍵合膠鋪展使得開口面積小于通孔面積；蓋板、鍵合膠與器件在功能區(qū)形成有空腔；蓋板第二表面還設(shè)有互連結(jié)構(gòu)，該互連結(jié)構(gòu)延伸至通孔和開口以與焊盤電性連接。

優(yōu)選的，所述鍵合膠為可光刻膠。

優(yōu)選的，所述蓋板的材料為硅、玻璃或石英。

優(yōu)選的，所述空腔厚度小于50μm。

優(yōu)選的，所述互連結(jié)構(gòu)包括金屬布線結(jié)構(gòu)、鈍化層和信號(hào)端口；該金屬布線結(jié)構(gòu)在所述蓋板第二表面且填充至所述通孔和所述開口以與焊盤電性連接；該鈍化層覆蓋金屬布線結(jié)構(gòu)和所述蓋板第二表面的裸露處，并在金屬布線結(jié)構(gòu)的外連區(qū)域設(shè)有開口；信號(hào)端口位于該開口處以與金屬布線結(jié)構(gòu)電性連接。

優(yōu)選的，所述金屬布線結(jié)構(gòu)為完全填充所述通孔或部分填充所述通孔。

優(yōu)選的，所述金屬布線結(jié)構(gòu)為鈦、銅、鎳金中的一種或多種組合。

優(yōu)選的，所述信號(hào)端口為BGA焊球、鎳鈀金、鎳金或鈦銅焊盤。