一种半导体芯片封装结构及封装方法与流程

    专利查询2025-10-07  5


    本发明涉及半导体芯片的封装,具体涉及一种半导体芯片封装结构及封装方法。


    背景技术:

    1、随着科技的飞速发展,图像传感器(c i s)在智能手机、安防监控、汽车电子、无人机、机器人以及虚拟现实(vr)/增强现实(ar)等众多领域的应用日益广泛。c i s芯片作为图像传感器的核心部件,其性能直接影响到成像质量和设备的整体表现。然而,在实际应用中,ci s芯片常常会受到红外信号的干扰,导致成像质量下降,影响用户体验。

    2、为了降低红外信号对ci s芯片的干扰,传统的方法主要是在芯片表面或封装结构中增加红外截止滤光片。然而,这种方法在晶圆级封装(wlp)过程中面临诸多挑战。特别是在大尺寸晶圆(如8寸及以上)的封装过程中,由于晶圆表面的芯片数量众多且排列紧密,如何在保证滤光片覆盖全面性的同时,又避免在后续切割过程中发生芯片飞离或损坏,成为了一个亟待解决的技术难题。

    3、现有的晶圆级封装技术中,虽然已经有了多种针对红外信号干扰的解决方案,但大多存在以下不足:一是滤光片布局不合理,导致部分区域红外信号干扰严重;二是封装结构复杂,增加了制造成本和工艺难度;三是后制程切割过程中芯片飞离和损坏的风险较高,影响了产品的良品率和可靠性;四是大尺寸si晶圆与滤光片直接键合而产生的严重翘曲甚至是滤光片裂片等问题,降低产品品质。

    4、以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的发明构思及技术方案,其并不必然属于本专利申请的现有技术,也不必然会给出技术教导;在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日之前已经公开的情况下,上述背景技术不应当用于评价本技术的新颖性和创造性。


    技术实现思路

    1、为了解决上述技术问题,本发明提出了一种半导体芯片封装结构及封装方法,不仅解决了大尺寸si晶圆与滤光片直接键合而产生的严重翘曲甚至是滤光片裂片等问题,更通过优化滤光片的布局和封装方式,实现了对红外信号的有效过滤,同时降低了后制程切割过程中芯片飞离和损坏的风险。

    2、为了达到上述目的,本发明的技术方案如下:

    3、本发明提供一种半导体芯片封装结构,包括:光玻璃,所述光玻璃的一端面上设有部分封装结构,所述光玻璃的另一端面上设有晶圆表面的芯片附着膜,所述晶圆表面的芯片附着膜上设有多颗红外截止滤光片,在晶圆表面的芯片附着膜的边缘围绕多颗红外截止滤光片的周向上设有多颗边缘红外截止滤光片形成红外截止滤光片层,所述边缘红外截止滤光片的尺寸小于所述红外截止滤光片的尺寸以实现减少后制程切割芯片飞离和/或损坏。

    4、本发明提出了一种半导体芯片封装结构,不仅解决了大尺寸si晶圆与滤光片直接键合而产生的严重翘曲甚至是滤光片裂片等问题,更通过优化滤光片的布局和封装方式,实现了对红外信号的有效过滤,同时降低了后制程切割过程中芯片飞离和损坏的风险。

    5、作为优选技术方案,所述部分封装结构包括:键合胶层,所述键合胶层设置于所述光玻璃的一端面上,所述键合胶层的一端面上设有s i晶圆层,所述si晶圆层的一端面上设有钝化层,所述si晶圆层上的s i晶圆焊盘被暴露出来,在所述钝化层的一端面和所述si晶圆焊盘的一端面上设有金属重布线层。

    6、作为优选技术方案,所述部分封装结构包括:锡球,所述锡球设置于靠近所述si晶圆焊盘一侧的金属重布线层的一端面上。

    7、作为优选技术方案,所述部分封装结构包括:阻焊层,所述阻焊层设置于未设置锡球的所述金属重布线层的一端面上。

    8、另一方面,本发明提供一种半导体芯片封装方法,其封装得到如上所述任一项所述的半导体芯片封装结构,包括以下步骤:

    9、s1在光玻璃的一端面上进行封装得到部分封装结构;

    10、s2在光玻璃的另一端面撕掉耐高温胶带并贴上芯片附着膜;

    11、s3将多颗红外截止滤光片粘贴在所述晶圆表面的芯片附着膜上,再在晶圆表面的芯片附着膜的边缘围绕多颗红外截止滤光片的周向上粘贴多颗边缘红外截止滤光片形成红外截止滤光片层,切割后的边缘红外截止滤光片的尺寸小于所述红外截止滤光片的尺寸。

    12、作为优选技术方案,步骤s1在光玻璃的一端面上进行封装得到部分封装结构,包括以下步骤:

    13、s101在光玻璃的一端面上通过涂布的方式涂覆一层均匀的键合胶形成键合胶层;

    14、s102将si晶圆和涂好键合胶层的光玻璃键合在一起,并将si晶圆研磨蚀刻形成si晶圆层;

    15、s103将si晶圆层上的si晶圆焊盘暴露出来,并在两个相邻的si晶圆焊盘之间刻蚀出一个切割道;

    16、s104在si晶圆层的一端面形成钝化层,将si晶圆层上的si晶圆焊盘暴露出来;

    17、s105在所述钝化层的一端面和所述s i晶圆焊盘的一端面上形成金属重布线层。

    18、作为优选技术方案,步骤s1在光玻璃的一端面上进行封装得到部分封装结构,还包括以下步骤:

    19、s106在金属重布线层上涂覆一层阻焊层,将需要引出电性的金属重布线层暴露出来。

    20、作为优选技术方案,还包括以下步骤:

    21、s4对于贴好红外截止滤光片层的晶圆,贴上一层黄胶带,再通过印刷锡膏或者植球的方式在需要引出电性的金属重布线层一端面上形成锡球。

    22、作为优选技术方案,还包括以下步骤:

    23、s5将黄胶带替换成uv切割膜,通过晶圆切割将整片晶圆沿着切割道切割成单颗封装体,得到半导体芯片封装结构。

    24、作为优选技术方案,步骤s105在所述钝化层的一端面和所述si晶圆焊盘的一端面上形成金属重布线层,具体包括以下步骤:

    25、沉积一层t i/cu种子,电镀cu层,刻蚀出线路,再采用化镀n i/au的方式在线路上形成保护层,形成金属重布线层。

    26、本发明提供的一种半导体芯片封装结构及封装方法,具有以下有益效果:

    27、1)不仅解决了大尺寸s i晶圆与滤光片直接键合而产生的严重翘曲甚至是滤光片裂片等问题,更通过优化滤光片的布局和封装方式,实现了对红外信号的有效过滤,同时降低了后制程切割过程中芯片飞离和损坏的风险;

    28、2)通过在封装结构中使用光玻璃,利用其光学特性来过滤和降低红外信号的干扰;光玻璃的选择和设计对于提高c i s芯片的成像质量和减少不必要的噪声至关重要;

    29、晶圆表面的芯片附着膜上设置多颗红外截止滤光片,这些滤光片能够进一步过滤红外信号,提高成像质量,同时,通过合理的布局设计,可以确保每颗芯片都能获得足够的滤光效果;

    30、边缘红外截止滤光片的较小尺寸使得它们在切割过程中更容易受到控制,减少了因尺寸过大而导致的切割难度和应力集中问题;同时,这种设计也有助于提高晶圆的整体利用率,减少无效芯片区域的浪费;

    31、通过光玻璃、部分封装结构、芯片附着膜以及多颗红外截止滤光片和边缘红外截止滤光片的协同作用,该封装结构在降低红外信号干扰的同时,也提高了整体的稳定性和可靠性,这种设计有助于确保cis芯片在各种工作环境下都能保持优异的性能表现。

    32、3)通过单颗红外截止滤光片贴片技术,在光玻璃上键合一片具有可见光高透过率、红外光截止的滤光片(例如cd700、cxa700、cm700、cxd700等)。通过红外截止滤光片来将近红外光信号吸收减少对可见光信号处理的干扰,从而达到提高图像传感器成像灵敏度校正,曝光灵敏度校正等性能;采用特定滤光片代替镀膜光玻璃,可以很好的避免8寸及以上大尺寸光玻璃通过多层镀膜而产生的严重翘曲以及镀膜膜层质量难以控制等问题;采用单颗红外截止滤光片贴片技术,可以有效减少由于滤光片与硅cte(热膨胀系数)差距较大而产生的引力,从而可以解决在8寸及以上大尺寸si晶圆与滤光片直接键合而产生的严重翘曲甚至是滤光片裂片等问题;

    33、4)本发明提供的半导体芯片封装结构与传统的封装结构相比,先通过光玻璃与si晶圆层键合,在si减薄封装过程中起到一个很好的结构支撑效果,再通过贴片技术将单颗小尺寸特殊滤光片与光玻璃键合,减少特殊光玻璃在与8寸及以上大尺寸si晶圆层直接键合产生的应力,从而降低翘曲等问题。


    技术特征:

    1.一种半导体芯片封装结构,其特征在于,包括:光玻璃,所述光玻璃的一端面上设有部分封装结构,所述光玻璃的另一端面上设有晶圆表面的芯片附着膜,所述晶圆表面的芯片附着膜上设有多颗红外截止滤光片,在晶圆表面的芯片附着膜的边缘围绕多颗红外截止滤光片的周向上设有多颗边缘红外截止滤光片形成红外截止滤光片层,所述边缘红外截止滤光片的尺寸小于所述红外截止滤光片的尺寸。

    2.根据权利要求1所述的半导体芯片封装结构,其特征在于,所述部分封装结构包括:键合胶层,所述键合胶层设置于所述光玻璃的一端面上,所述键合胶层的一端面上设有si晶圆层,所述si晶圆层的一端面上设有钝化层,所述si晶圆层上的si晶圆焊盘被暴露出来,在所述钝化层的一端面和所述si晶圆焊盘的一端面上设有金属重布线层。

    3.根据权利要求2所述的半导体芯片封装结构,其特征在于,所述部分封装结构包括:锡球,所述锡球设置于靠近所述si晶圆焊盘一侧的金属重布线层的一端面上。

    4.根据权利要求2所述的半导体芯片封装结构,其特征在于,所述部分封装结构包括:阻焊层,所述阻焊层设置于未设置锡球的所述金属重布线层的一端面上。

    5.一种半导体芯片封装方法,其特征在于,其封装得到如权利要求1~4中任一项所述的半导体芯片封装结构,包括以下步骤:

    6.根据权利要求5所述的半导体芯片封装方法,其特征在于,步骤s1在光玻璃的一端面上进行封装得到部分封装结构,包括以下步骤:

    7.根据权利要求6所述的半导体芯片封装方法,其特征在于,步骤s1在光玻璃的一端面上进行封装得到部分封装结构,还包括以下步骤:

    8.根据权利要求7所述的半导体芯片封装方法,其特征在于,还包括以下步骤:

    9.根据权利要求8所述的半导体芯片封装方法,其特征在于,还包括以下步骤:

    10.根据权利要求6所述的半导体芯片封装方法,其特征在于,步骤s105在所述钝化层的一端面和所述si晶圆焊盘的一端面上形成金属重布线层,具体包括以下步骤:


    技术总结
    本发明提供一种半导体芯片封装结构及封装方法,包括:光玻璃,所述光玻璃的一端面上设有部分封装结构,所述光玻璃的另一端面上设有晶圆表面的芯片附着膜,所述晶圆表面的芯片附着膜上设有多颗红外截止滤光片,在晶圆表面的芯片附着膜的边缘围绕多颗红外截止滤光片的周向上设有多颗边缘红外截止滤光片,所述边缘红外截止滤光片的尺寸小于所述红外截止滤光片的尺寸以实现减少后制程切割芯片飞离和/或损坏;不仅解决了大尺寸Si晶圆与滤光片直接键合而产生的严重翘曲甚至是滤光片裂片等问题,更通过优化滤光片的布局和封装方式,实现了对红外信号的有效过滤,同时降低了后制程切割过程中芯片飞离和损坏的风险。

    技术研发人员:张恒
    受保护的技术使用者:江苏盘古半导体科技股份有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/11/26
    转载请注明原文地址:https://tc.8miu.com/read-31339.html

    最新回复(0)