[发明专利]晶圆级芯片封装方法及封装结构

说明书

技术领域

本发明涉及半导体器件的制造领域，尤其涉及晶圆级芯片封装方法及封装结构。

背景技术

晶圆级芯片封装(Wafer Level Chip Size Packaging，WLCSP)技术是对整片晶圆进行封装测试后再切割得到单个成品芯片的技术，封装后的芯片尺寸与裸片一致。晶圆级芯片尺寸封装技术改变传统封装如陶瓷无引线芯片载具(Ceramic Leadless Chip Carrier)、有机无引线芯片载具(Organic LeadlessChip Carrier)和数码相机模块式的模式，顺应了市场对微电子产品日益轻、小、短、薄化和低价化要求。经晶圆级芯片尺寸封装技术封装后的芯片尺寸达到了高度微型化，芯片成本随着芯片尺寸的减小和晶圆尺寸的增大而显著降低。晶圆级芯片尺寸封装技术是可以将IC设计、晶圆制造、封装测试、基板制造整合为一体的技术，是当前封装领域的热点和未来发展的趋势。

晶圆级芯片尺寸封装通常是把半导体芯片上外围排列的焊垫通过再分布过程分布成面阵排列的大量金属焊球，有时被称为焊接凸点。由于它先在整片晶圆上进行封装和测试，然后再切割，因而有着更明显的优势：首先是工艺工序大大优化，晶圆直接进入封装工序；而传统工艺在封装之前要对晶圆进行切割、分类；所有集成电路一次封装，刻印工作直接在晶圆上进行，封装测试一次完成，有别于传统组装工艺；生产周期和成本大幅下降。

以色列Shellcase公司开发的ShellOP、ShellOC和ShellUT的先进WLCSP技术为影像传感器的晶圆级封装提供了比较完善的解决方案。与其它封装方法不同，Shellcase公司的封装工艺不需要引线框架或引线结合。简而言之，ShellOP制程采用玻璃/硅/玻璃的三明治结构，获得图像传感能力，并且保护影像传感器免受外部环境的污染。ShellOC制程采用相同的三明治结构，但在第一玻璃层上，通过使用旋转涂布感光型环氧树脂再曝光显影的方法，构建了空腔壁(cavity wall)，从而得到了额外的空腔，用于容纳上述影像传感器和其上的微透镜，这样成像质量会进一步提高，因此ShellOC是一种封装带有微透镜的影像传感器的技术方案。在ShellUT封装中，空腔仍被保留，但第二玻璃层被去除，以使相关的封装厚度减小。

美国专利申请第US2001018236号公开了Shellcase公司的一种基于晶圆级芯片尺寸封装技术所制造的封装结构及其制造方法。如图1所示，该封装结构包括基底114、基底114上的空腔壁116、焊垫112、包含感光元件100的芯片102以及焊接凸点110，芯片102的第一表面通过焊垫112与基底114上的空腔壁116压合形成空腔120；芯片102的另一表面上形成有树脂层104；树脂层104的另一表面部分覆有玻璃层106；玻璃层106上部分覆有中介金属层108，中介金属层108与焊垫112以及焊接凸点110连接形成电连通。

从图1可知，焊垫112与中介金属层108的连接方式为T型点连接，这种连接方式并不够可靠，在极端情况下，可能会导致连接点的断裂。另外，上述封装方式所形成的封装结构仍然太厚，不适应半导体设备越来越小的趋势。

再者，在现有技术中，还会从芯片上的焊垫向外延伸出延伸焊垫，以扩大焊垫的面积，提高焊接稳定性。但这导致晶圆上的可用于制造芯片主体的面积下降，从而增加了制造成本。因此，业界存在改进上述封装结构的需求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：如何提高晶圆级芯片封装结构的稳定性和晶圆的利用效率，并降低封装结构的厚度。

为解决上述问题，本发明提供一种晶圆级芯片封装结构，包括焊接凸点、芯片正面上的焊垫以及连接所述焊接凸点和焊垫的中介金属层，所述芯片上设有从所述芯片背面通向所述焊垫的通孔，所述中介金属层在所述通孔内与所述焊垫连接。

可选地，所述通孔填充有水溶性电镀封闭漆。

可选地，形成所述水溶性电镀封闭漆的材料包含环氧类聚合物或丙烯酸。

可选地，所述中介金属层远离所述芯片的一面上设有保护层。

可选地，所述芯片为光学传感器芯片。

可选地，光学传感器设置在所述芯片的正面。

可选地，所述中介金属层上形成有电路图形。

可选地，所述中介金属层与所述芯片之间设有绝缘层。

可选地，所述焊接凸点设在所述芯片的背面。