晶圆级封装结构和指纹识别装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种晶圆级封装结构和指纹识别装置，所述晶圆级封装结构包括传感芯片、介质层和焊线，所述传感芯片上具有焊盘，所述传感芯片中部凸伸一与所述介质层接触的凸台，以使所述传感芯片边缘与所述介质层之间形成一容纳所述焊线的空隙，所述焊线于所述传感芯片边缘电连接所述焊盘。从而既使得焊线不会因受介质层压迫而损坏，又不会影响介质层的平面度。相对于现有的硅穿孔技术，本实用新型的晶圆级封装结构制造成本较低，生产良率较高（高达95%以上），以较低的成本解决了焊线与介质层之间的矛盾，极大的降低了应用于生物识别【技术领域】的晶圆级封装结构的生产成本。
【专利说明】晶圆级封装结构和指纹识别装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及半导体封装【技术领域】，尤其是涉及一种晶圆级封装结构及具有该晶圆级封装结构的指纹识别装置。
【背景技术】
[0002]随着电子技术的迅速发展，智能终端中开始应用具有生物识别功能的芯片。生物识别技术需要生物与芯片之间直接物理接触，如指纹识别装置中，芯片的感应区域与手指之间有一层介质层，介质层与芯片表面的感应区域距离越近越好，最好是能够紧密接触。而如图1所示的传统的晶圆级封装结构中，芯片10表面通常通过电连接焊线30而与封装基板(图未示)电连接，此时芯片10上方不能放置任何物体，否则会压坏焊线30，而且突出于芯片10表面的焊线30也会影响介质层20的平面度，从而使得传统的焊线工艺无法应用于生物识别的芯片。
[0003]现有技术中，有一种解决方案是采用硅穿孔技术代替焊线工艺，即利用硅穿孔结构来电连接芯片和封装基板，从而芯片表面无需连接焊线，可以放置介质层，解决了焊线与介质层之间的矛盾。但是硅穿孔技术制造成本很高，并且生产良率较低，进而增加了晶圆级封装结构的生产成本，不适用于中低端消费型终端设备。
实用新型内容
[0004]本实用新型的主要目的在于提供一种晶圆级封装结构和指纹识别装置，旨在以较低的成本解决焊线与介质层之间的矛盾，降低应用于生物识别【技术领域】的晶圆级封装结构的生产成本。
[0005]为达以上目的，本实用新型提出一种晶圆级封装结构，包括传感芯片、介质层和焊线，所述传感芯片上具有焊盘，所述传感芯片中部凸伸一与所述介质层接触的凸台，以使所述传感芯片边缘与所述介质层之间形成一容纳所述焊线的空隙，所述焊线于所述传感芯片边缘电连接所述焊盘。
[0006]优选地，所述传感芯片包括芯片本体和衬垫层，所述衬垫层覆盖于所述芯片本体中部而形成所述凸台，所述焊盘设于所述芯片本体上且位于所述传感芯片边缘。
[0007]优选地，所述衬垫层内部设有纵向延伸的导电体以导通所述介质层和芯片本体。
[0008]优选地，所述传感芯片包括芯片本体、覆盖于所述芯片本体表面的绝缘层和覆盖于所述绝缘层表面的导电层，所述焊盘设于所述芯片本体上且位于所述凸台内，所述绝缘层对应所述焊盘处设有通孔，所述导电层通过所述通孔电连接所述焊盘，并沿所述凸台往所述传感芯片边缘延伸，所述焊线通过于所述传感芯片边缘连接所述导电层而电连接所述焊盘。
[0009]优选地，所述传感芯片还包括一保护层，所述保护层覆盖于所述导电层上。
[0010]优选地，所述凸台中部设有缺口以露出所述芯片本体。
[0011]优选地，所述凸台中部设有纵向延伸的导电体以导通所述介质层和芯片本体。[0012]优选地，所述凸台侧面为斜面。
[0013]优选地，所述导电层为金属层。
[0014]本实用新型同时提出一种指纹识别装置，包括一晶圆级封装结构，所述晶圆级封装结构包括传感芯片、介质层和焊线，所述传感芯片上具有焊盘，所述传感芯片中部凸伸一与所述介质层接触的凸台，以使所述传感芯片边缘与所述介质层之间形成一容纳所述焊线的空隙，所述焊线于所述传感芯片边缘电连接所述焊盘。
[0015]本实用新型所提供的一种晶圆级封装结构，通过在传感芯片中部形成一凸台，进而使得传感芯片边缘与介质层之间具有一空隙，该空隙可以容纳电连接传感芯片焊盘的焊线，既使得焊线不会因受介质层压迫而损坏，又不会影响介质层的平面度。相对于现有的硅穿孔技术，本实用新型的晶圆级封装结构制造成本较低，生产良率较高(高达95%以上)，以较低的成本解决了焊线与介质层之间的矛盾，极大的降低了应用于生物识别【技术领域】的晶圆级封装结构的生产成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1是现有技术中晶圆级封装结构的结构示意图；
[0017]图2是本实用新型的晶圆级封装结构第一实施例的结构示意图；
[0018]图3是本实用新型的晶圆级封装结构第二实施例的结构示意图。
[0019]本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
【具体实施方式】
[0020]应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0021]本实用新型的晶圆级封装结构可以应用于各种需要进行半导体封装的电子装置，尤其适用于芯片表面需要放置介质层的生物识别类电子装置，特别是指纹识别装置。
[0022]参见图2，提出本实用新型的晶圆级封装结构第一实施例，所述晶圆级封装结构包括传感芯片100、介质层200和焊线(wire bond line)300。介质层200为介电材质,可以是陶瓷、玻璃等。传感芯片100包括芯片本体110和覆盖于芯片本体110中部的衬垫层120，芯片本体110周边位置设有焊盘111，芯片本体110中部具有一感应区域，该感应区域内部具有感应电路112 ;衬垫层120为绝缘材质，可以是绝缘有机物或氧化物，通过沉积等工艺形成于芯片本体110上，且覆盖于芯片本体110中部，从而形成一凸伸于传感芯片100中部的凸台，而焊盘111则位于传感芯片100边缘。该凸台与介质层200紧密接触，而传感芯片100边缘与介质层200之间则形成一空隙，焊线300于传感芯片100边缘与焊盘111电连接，刚好容置于所述空隙内，使得介质层200不会压迫焊线300，既使得焊线300不会因压迫受损，又不会影响介质层200的平面度。
[0023]衬垫层120内部设有若干纵向延伸的导电体121,其一端抵接介质层200,另一端抵接芯片本体110而与其内部的感应电路112导通，以使介质层200和芯片本体110导通，实现电信号传送。在某些实施例中，也可以在衬垫层120上对应芯片本体110感应电路112的位置设置若干孔以露出芯片本体110，以使介质层200与芯片本体110之间通过芯片本体110内部的感应电路112的电场来传递电信号，但这种方式会使得衬垫层120的高度(及凸台的高度)受限。
[0024]本实施例的晶圆级封装结构，通过在传感芯片100的芯片本体110中部设置一衬垫层120，而使得传感芯片100中部形成一凸台，进而使传感芯片100边缘与介质层200之间形成一空隙，焊线300则容置于空隙内而与传感芯片100边缘的焊盘111电连接。使得介质层200不会压迫焊线300，既使得焊线300不会因压迫受损，又不会影响介质层200的平面度，解决了焊线300与介质层200之间的矛盾。
[0025]参见图3，提出本实用新型的晶圆级封装结构第二实施例，所述晶圆级封装结构包括传感芯片100、介质层200和焊线300。介质层200为介电材质，可以是陶瓷、玻璃等。
[0026]传感芯片100中部凸伸一与介质层200紧密接触的凸台，以使传感芯片100边缘与介质层200之间形成一空隙，凸台侧面优选为斜面。传感芯片100包括芯片本体110、覆盖于芯片本体Iio表面的绝缘层130和覆盖于绝缘层130表面的导电层140，芯片本体110周边位置设有焊盘111，且焊盘111位于凸台内部，芯片本体110中部具有一感应区域，该感应区域内部具有感应电路112 ;绝缘层130由树脂等绝缘材料制成，导电层140优选图案化的金属层，绝缘层130对应焊盘111处设有通孔，导电层140通过该通孔电连接焊盘111，并沿凸台斜面向下往传感芯片100边缘延伸，焊线300于传感芯片100边缘连接导电层140，进而电连接焊盘111。由于传感芯片100边缘与介质层200之间具有空隙，因此焊线140刚好容置于该空隙内，不会被介质层200压迫，既使得焊线300不会因压迫受损，又不会影响介质层200的平面度。
[0027]凸台中部设有缺口 101，该缺口 101刚好露出芯片本体110的感应区域，以使介质层200与芯片本体110之间通过芯片本体110内部的感应电路112的电场来传递电信号，由于覆盖于芯片本体110表面的绝缘层130和导电层140较薄，因此介质层200与芯片本体110的距离极小，不会影响它们之间的电信号传递。在某些实施例，也可以在凸台中部设置若干纵向延伸的导电体，其一端抵接介质层200，另一端抵接芯片本体110而与其内部的感应电路112导通，以使介质层200和芯片本体110导通，实现电信号传送。
[0028]进一步地，传感芯片100还包括一覆盖于导电层140上的保护层150，以保护导电层140免于受损和氧化。保护层150优选树脂等钝化物质。
[0029]本实施例中的传感芯片100的加工方法包括以下步骤:
[0030]首先，通过干法蚀刻(dry etch)或机械加工等加工工艺,对芯片本体110的边缘进行加工，从而形成一凸台，该凸台侧面优选呈斜面，焊盘111位于凸台表面。
[0031]接着，在芯片本体110表面通过沉积等工艺形成一绝缘层130，并在绝缘层130上对应焊盘111处形成一通孔以露出焊盘111。
[0032]然后，在绝缘层130上通过沉积工艺形成导电层140 (如金属层)，并通过光刻蚀刻方法进行图案化，形成RDL线路。且导电层140通过绝缘层130上的通孔与焊盘111连接，并沿凸台斜面向下往凸台底部(即传感芯片100边缘)延伸，从而相当于将焊盘111延伸到传感芯片100边缘。
[0033]最后，在导电层上沉积树脂等钝化物作为保护层，保护导电层。传感芯片的凸台最终成型，再在凸台中部形成一缺口露出芯片本体表面，以使芯片本体和介质层导通。
[0034]本实施例的晶圆级封装结构，通过对传感芯片100的芯片本体110进行加工而形成一凸台，使得传感芯片100边缘与介质层200之间形成一空隙，并在芯片本体110上形成一与焊盘111电连接的导电层140并延伸到传感芯片100边缘，焊线300则容置于空隙内并于传感芯片100边缘与导电层140电连接。从而使得介质层200不会压迫焊线300，既使得焊线300不会因压迫受损，又不会影响介质层200的平面度，解决了焊线300与介质层200之间的矛盾。
[0035]据此，本实用新型的晶圆级封装结构，通过在传感芯片100中部形成一凸台，进而使得传感芯片100边缘与介质层200之间具有一空隙，该空隙可以容纳电连接传感芯片100焊盘111的焊线300，既使得焊线300不会因受介质层200压迫而损坏，又不会影响介质层200的平面度。相对于现有的硅穿孔技术，本实用新型的晶圆级封装结构制造成本较低，生产良率较高(高达95%以上)，整体加工成本比硅穿孔技术降低约50%。最终以较低的成本解决了焊线300与介质层200之间的矛盾，极大的降低了应用于生物识别【技术领域】的晶圆级封装结构的生产成本。
[0036]本实用新型同时提出一种指纹识别装置，其包括一晶圆级封装结构。所述晶圆级封装结构包括传感芯片、介质层和焊线，所述传感芯片上具有焊盘，所述传感芯片中部凸伸一与所述介质层接触的凸台，以使所述传感芯片边缘与所述介质层之间形成一容纳所述焊线的空隙，所述焊线于所述传感芯片边缘电连接所述焊盘。本实施例中所描述的晶圆级封装结构为本实用新型中上述实施例所涉及的晶圆级封装结构，在此不再赘述。
[0037]据此，本实用新型的指纹识别装置，对其晶圆级封装结构进行了改进，通过在传感芯片中部形成一凸台，进而使得传感芯片边缘与介质层之间具有一空隙，该空隙可以容纳电连接传感芯片焊盘的焊线，既使得焊线不会因受介质层压迫而损坏，又不会影响介质层的平面度。相对于现有的硅穿孔技术，本实用新型的晶圆级封装结构制造成本较低，生产良率较高(高达95%以上)，整体加工成本比硅穿孔技术降低约50%。从而以较低的成本解决了焊线与介质层之间的矛盾，极大的降低了指纹识别装置的生产成本。
[0038]应当理解的是，以上仅为本实用新型的优选实施例，不能因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的【技术领域】，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
【权利要求】
1.一种晶圆级封装结构，包括传感芯片、介质层和焊线，所述传感芯片上具有焊盘，其特征在于:所述传感芯片中部凸伸一与所述介质层接触的凸台，以使所述传感芯片边缘与所述介质层之间形成一容纳所述焊线的空隙，所述焊线于所述传感芯片边缘电连接所述焊盘。
2.根据权利要求1所述的晶圆级封装结构，其特征在于:所述传感芯片包括芯片本体和衬垫层，所述衬垫层覆盖于所述芯片本体中部而形成所述凸台，所述焊盘设于所述芯片本体上且位于所述传感芯片边缘。
3.根据权利要求2所述的晶圆级封装结构，其特征在于:所述衬垫层内部设有纵向延伸的导电体以导通所述介质层和芯片本体。
4.根据权利要求1所述的晶圆级封装结构，其特征在于:所述传感芯片包括芯片本体、覆盖于所述芯片本体表面的绝缘层和覆盖于所述绝缘层表面的导电层，所述焊盘设于所述芯片本体上且位于所述凸台内，所述绝缘层对应所述焊盘处设有通孔，所述导电层通过所述通孔电连接所述焊盘，并沿所述凸台往所述传感芯片边缘延伸，所述焊线通过于所述传感芯片边缘连接所述导电层而电连接所述焊盘。
5.根据权利要求4所述的晶圆级封装结构，其特征在于:所述传感芯片还包括一保护层，所述保护层覆盖于所述导电层上。
6.根据权利要求4或5所述的晶圆级封装结构，其特征在于:所述凸台中部设有缺口以露出所述芯片本体。
7.根据权利要求4或5所述的晶圆级封装结构，其特征在于:所述凸台中部设有纵向延伸的导电体以导通所述介质层和芯片本体。
8.根据权利要求4或5所述的晶圆级封装结构，其特征在于:所述凸台侧面为斜面。
9.根据权利要求4或5所述的晶圆级封装结构，其特征在于:所述导电层为金属层。
10.一种指纹识别装置，其特征在于:包括如权利要求1-9任一项所述的晶圆级封装结构。
【文档编号】G06K9/00GK203674206SQ201420009042
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2014年1月7日 优先权日:2014年1月7日
【发明者】吴宝全, 柳玉平, 龙卫 申请人:深圳市汇顶科技股份有限公司