一种生物识别封装及其制备方法与流程

本发明涉及半导体封装领域，特别是涉及一种生物识别封装及其制备方法。

背景技术：

现今已经出现了许多生物识别技术，如指纹识别、手掌几何学识别、虹膜识别、视网膜识别、面部识别、签名识别、声音识别、基因识别、静脉识别、步态识别、人物识别等。为了提高生物识别芯片的稳定性，且为了增加生物识别芯片的使用寿命，需要对生物识别芯片进行封装。且在现有的生物识别封装中，通过会集成处理芯片、控制芯片以及无源器件等芯片，以便于生物识别封装稳定工作。在目前电子产品趋于小型化、轻薄化、多功能等趋势，需要不断改善生物识别封装的结构和制备工艺。

技术实现要素：

本发明的目的是克服上述现有技术的不足，提供一种生物识别封装及其制备方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种生物识别封装的制备方法，包括以下步骤：

（1）提供一载板，在所述载板上形成一重新分布线路层，接着在所述重新分布线路层上通过倒装工艺安装第一控制管芯、第二控制管芯和第三控制管芯，所述第一控制管芯和所述第二控制管芯之间间隔第一距离，所述第二控制管芯和所述第三控制管芯之间间隔第二距离。

（2）形成一底部填充层，所述底部填充层填充各控制管芯与所述重新分布线路层之间的间隙，其所述底部填充层覆盖各控制管芯的侧壁的一部分。

（3）接着在所述第一控制管芯的非有源面形成第一凹槽以及与所述第一凹槽间隔设置的第一通孔，在所述第二控制管芯的非有源面形成第二凹槽以及与所述第二凹槽间隔设置的第二通孔，在所述第三控制管芯的非有源面形成第三凹槽以及与所述第三凹槽间隔设置的第三通孔，其中，所述第一凹槽的深度小于第二凹槽的深度，所述第二凹槽的深度小于第三凹槽的深度。

（4）接着在所述第一、第二、第三控制管芯的表面沉积介质材料以形成一钝化保护层，所述钝化保护层覆盖所述第一、第二、第三控制管芯的非有源面和侧壁、所述第一、第二、第三凹槽的侧面和底面以及所述第一、第二、第三通孔的侧面。

（5）接着在所述钝化保护层上沉积金属材料，以在所述第一、第二、第三控制管芯上分别形成第一、第二、第三金属屏蔽层，所述第一金属屏蔽层覆盖所述第一凹槽的侧面和底面且填满所述第一通孔，所述第二金属屏蔽层覆盖所述第二凹槽的侧面和底面且填满所述第二通孔，所述第三金属屏蔽层覆盖所述第三凹槽的侧面和底面且填满所述第三通孔。

（6）接着在所述第一、第二、第三金属屏蔽层上分别形成第一、第二、第三电容介质层，所述第一电容介质层的厚度小于所述第二电容介质层的厚度，且所述第二电容介质层的厚度小于所述第三电容介质层的厚度。

（7）提供一发光器件、一光感测元件和一生物识别芯片，在所述发光器件、所述光感测元件和所述生物识别芯片的底面分别形成第一、第二、第三电容上电极层，接着将所述发光器件设置于所述第一凹槽中，将所述光感测元件设置于所述第二凹槽中，将所述生物识别芯片设置于所述第三凹槽中，进而使得第一、第二、第三金属屏蔽层分别作为第一、第二、第三电容下电极层。

（8）接着形成塑封树脂层，接着在所述塑封树脂层中形成多个导电结构，接着在所述塑封树脂层上形成一导电图案层。

（9）接着在所述塑封树脂层上设置一保护盖板。

作为优选，在所述步骤（1）中，所述重新分布线路层包括介质层和位于所述介质层中的多层金属图案，且所述重新分布线路层中具有暴露的导电焊盘，第一、第二、第三控制管芯通过导电凸块电连接至所述导电焊盘。

作为优选，在所述步骤（2）中，所述第一、第二、第三控制管芯的厚度相同，所述各控制管芯的侧壁中被所述底部填充层覆盖的部分的高度与所述各控制管芯的高度的比值为0.5-0.8。

作为优选，在所述步骤（3）中，所述第一凹槽的深度与所述第一控制管芯的厚度的比值为0.2-0.4，所述第二凹槽比所述第一凹槽深3-8微米，所述第三凹槽比所述第二凹槽深2-5微米。

作为优选，在所述步骤（4）中，所述钝化保护层的材质氮化硅、氮氧化硅、氧化铝或氧化锆中的一种或多种，所述钝化保护层通过pecvd工艺形成；在所述步骤（5）中，所述金属材料包括银、铜、铝、金、镍、铁、镉中的一种或多种，所述金属材料通过蒸镀、磁控溅射、cvd、化学镀、电镀中的一种或多种工艺形成。

作为优选，在所述步骤（6）中，所述第一、第二、第三电容介质层的材质是氧化铝、氧化锆、氧化硅、氮化硅、氧化铪、氧化钌中的一种或上述材料所组成群组中的两种以上所形成的叠层，所述第一电容介质层、第二电容介质层和第三电容介质层三者的上表面处于同一水平面。

作为优选，在所述步骤（7）中，在所述发光器件、所述光感测元件和所述生物识别芯片的底面分别形成第一、第二、第三电容上电极层之前，在所述发光器件、所述光感测元件和所述生物识别芯片的底面分别预先形成一沟槽，进而使得第一、第二、第三电容上电极层分别嵌入到相应的沟槽中。

作为优选，在所述步骤（7）中，在所述发光器件、所述光感测元件和所述生物识别芯片中分别设置有导电通孔，进而将所述第一、第二、第三电容上电极层分别电引出。

本发明还提出一种生物识别封装，其采用上述方法制备形成的。

相较于现有技术，本发明的生物识别封装的制备方法有如下的有益效果：通过在第一、第二、第三控制管芯的非有源面分别形成第一、第二、第三凹槽，其中，所述第一凹槽的深度小于第二凹槽的深度，所述第二凹槽的深度小于第三凹槽的深度，进而在所述第一、第二、第三控制管芯上分别形成第一、第二、第三金属屏蔽层，并将所述第一、第二、第三金属屏蔽层分别作为第一、第二、第三电容的下电极，并形成不同厚度的电容介质层，以得到不同的电容元件。上述结构的设置，可以直接在堆叠的芯片之间设置电容元件，且通过设置不同深度的凹槽，一方面减少整个生物识别封装的整体厚度，另一方面则是便于形成不同电容容量的电容元件。

附图说明

图1-图7为本发明的生物识别封装的制备方法中各工艺步骤的结构示意图。

具体实施方式

为了更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。

应当明确，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提出一种生物识别封装的制备方法，包括以下步骤：

（1）提供一载板，在所述载板上形成一重新分布线路层，接着在所述重新分布线路层上通过倒装工艺安装第一控制管芯、第二控制管芯和第三控制管芯，所述第一控制管芯和所述第二控制管芯之间间隔第一距离，所述第二控制管芯和所述第三控制管芯之间间隔第二距离。

（2）形成一底部填充层，所述底部填充层填充各控制管芯与所述重新分布线路层之间的间隙，其所述底部填充层覆盖各控制管芯的侧壁的一部分。

（3）接着在所述第一控制管芯的非有源面形成第一凹槽以及与所述第一凹槽间隔设置的第一通孔，在所述第二控制管芯的非有源面形成第二凹槽以及与所述第二凹槽间隔设置的第二通孔，在所述第三控制管芯的非有源面形成第三凹槽以及与所述第三凹槽间隔设置的第三通孔，其中，所述第一凹槽的深度小于第二凹槽的深度，所述第二凹槽的深度小于第三凹槽的深度。

（4）接着在所述第一、第二、第三控制管芯的表面沉积介质材料以形成一钝化保护层，所述钝化保护层覆盖所述第一、第二、第三控制管芯的非有源面和侧壁、所述第一、第二、第三凹槽的侧面和底面以及所述第一、第二、第三通孔的侧面。

（5）接着在所述钝化保护层上沉积金属材料，以在所述第一、第二、第三控制管芯上分别形成第一、第二、第三金属屏蔽层，所述第一金属屏蔽层覆盖所述第一凹槽的侧面和底面且填满所述第一通孔，所述第二金属屏蔽层覆盖所述第二凹槽的侧面和底面且填满所述第二通孔，所述第三金属屏蔽层覆盖所述第三凹槽的侧面和底面且填满所述第三通孔。

（6）接着在所述第一、第二、第三金属屏蔽层上分别形成第一、第二、第三电容介质层，所述第一电容介质层的厚度小于所述第二电容介质层的厚度，且所述第二电容介质层的厚度小于所述第三电容介质层的厚度。

（7）提供一发光器件、一光感测元件和一生物识别芯片，在所述发光器件、所述光感测元件和所述生物识别芯片的底面分别形成第一、第二、第三电容上电极层，接着将所述发光器件设置于所述第一凹槽中，将所述光感测元件设置于所述第二凹槽中，将所述生物识别芯片设置于所述第三凹槽中，进而使得第一、第二、第三金属屏蔽层分别作为第一、第二、第三电容下电极层。

（8）接着形成塑封树脂层，接着在所述塑封树脂层中形成多个导电结构，接着在所述塑封树脂层上形成一导电图案层。

（9）接着在所述塑封树脂层上设置一保护盖板。

其中，在所述步骤（1）中，所述重新分布线路层包括介质层和位于所述介质层中的多层金属图案，且所述重新分布线路层中具有暴露的导电焊盘，第一、第二、第三控制管芯通过导电凸块电连接至所述导电焊盘。

其中，在所述步骤（2）中，所述第一、第二、第三控制管芯的厚度相同，所述各控制管芯的侧壁中被所述底部填充层覆盖的部分的高度与所述各控制管芯的高度的比值为0.5-0.8。

其中，在所述步骤（3）中，所述第一凹槽的深度与所述第一控制管芯的厚度的比值为0.2-0.4，所述第二凹槽比所述第一凹槽深3-8微米，所述第三凹槽比所述第二凹槽深2-5微米。

其中，在所述步骤（4）中，所述钝化保护层的材质氮化硅、氮氧化硅、氧化铝或氧化锆中的一种或多种，所述钝化保护层通过pecvd工艺形成；在所述步骤（5）中，所述金属材料包括银、铜、铝、金、镍、铁、镉中的一种或多种，所述金属材料通过蒸镀、磁控溅射、cvd、化学镀、电镀中的一种或多种工艺形成。

其中，在所述步骤（6）中，所述第一、第二、第三电容介质层的材质是氧化铝、氧化锆、氧化硅、氮化硅、氧化铪、氧化钌中的一种或上述材料所组成群组中的两种以上所形成的叠层，所述第一电容介质层、第二电容介质层和第三电容介质层三者的上表面处于同一水平面。

其中，在所述步骤（7）中，在所述发光器件、所述光感测元件和所述生物识别芯片的底面分别形成第一、第二、第三电容上电极层之前，在所述发光器件、所述光感测元件和所述生物识别芯片的底面分别预先形成一沟槽，进而使得第一、第二、第三电容上电极层分别嵌入到相应的沟槽中。

其中，在所述步骤（7）中，在所述发光器件、所述光感测元件和所述生物识别芯片中分别设置有导电通孔，进而将所述第一、第二、第三电容上电极层分别电引出。

本发明还提出一种生物识别封装，其采用上述方法制备形成的。

如图1～图7所示，本实施例提供一种生物识别封装的制备方法，该形成方法包括以下步骤：

如图1所示，在步骤（1）中，提供一载板100，在所述载板100上形成一重新分布线路层101，接着在所述重新分布线路层101上通过倒装工艺安装第一控制管芯102、第二控制管芯103和第三控制管芯104，所述第一控制管芯102和所述第二控制管芯103之间间隔第一距离，所述第二控制管芯103和所述第三控制管芯104之间间隔第二距离。

在具体的实施例中，所述重新分布线路层101包括介质层和位于所述介质层中的多层金属图案，且所述重新分布线路层101中具有暴露的导电焊盘，第一、第二、第三控制管芯102-104通过导电凸块电连接至所述导电焊盘。

在具体的实施例中，所述第二距离大于所述第一距离，进而便于减少后续形成的发光器件和光感测元件之间的距离，以提高检测效率和检测灵敏度，同时不用在所述第一控制管芯102和所述第二控制管芯103之间形成导电结构，进一步减少了生物识别封装的尺寸，便于其小型化设置。

如图2所示，在步骤（2）中，形成一底部填充层105，所述底部填充层105填充各控制管芯102-104与所述重新分布线路层101之间的间隙，其所述底部填充层105覆盖各控制管芯102-104的侧壁的一部分。

在具体的实施例中，所述第一、第二、第三控制管芯102-104的厚度相同，所述各控制管芯的侧壁中被所述底部填充层105覆盖的部分的高度与所述各控制管芯的高度的比值为0.5-0.8；更优选的，所述各控制管芯的侧壁中被所述底部填充层105覆盖的部分的高度与所述各控制管芯的高度的比值为0.6-0.7。通过设置所述底部填充层105覆盖各控制管芯102-104的侧壁的一部分，进而可以提高各控制管芯102-104与重新分布线路层101之间的接合稳定性，进而便于后续各工序的实施，且不会造成各控制管芯102-104的损坏，且不会造成各控制管芯102-104与重新分布线路层101之间接触不良。

如图3所示，在步骤（3）中，接着在所述第一控制管芯102的非有源面形成第一凹槽1021以及与所述第一凹槽1021间隔设置的第一通孔1022，在所述第二控制管芯103的非有源面形成第二凹槽1031以及与所述第二凹槽1031间隔设置的第二通孔1032，在所述第三控制管芯104的非有源面形成第三凹槽1041以及与所述第三凹槽1041间隔设置的第三通孔1042，其中，所述第一凹槽1021的深度小于第二凹槽1031的深度，所述第二凹槽1031的深度小于第三凹槽1041的深度。

在具体的实施例中，所述第一凹槽1021的深度与所述第一控制管芯的厚度的比值为0.2-0.4，所述第二凹槽1031比所述第一凹槽1021深3-8微米，所述第三凹槽1041比所述第二凹槽1031深2-5微米。

在具体的实施例中，各凹槽和各通孔均通过激光烧蚀、机械切割或湿法刻蚀工艺形成。

在更优选的实施例中，所述第一凹槽1021的深度与所述第一控制管芯的厚度的比值为0.3，所述第二凹槽1031比所述第一凹槽1021深5-6微米，所述第三凹槽1041比所述第二凹槽1031深3-4微米。

如图4所示，在步骤（4）中，接着在所述第一、第二、第三控制管芯102-104的表面沉积介质材料以形成一钝化保护层（未图示），所述钝化保护层覆盖所述第一、第二、第三控制管芯102-104的非有源面和侧壁、所述第一、第二、第三凹槽1021-1041的侧面和底面以及所述第一、第二、第三通孔1022-1042的侧面。

在具体的实施例中，所述钝化保护层的材质氮化硅、氮氧化硅、氧化铝或氧化锆中的一种或多种，所述钝化保护层通过pecvd工艺或ald工艺形成。

在具体的实施例中，所述钝化保护层的厚度为50-300纳米，更优选的，为100-200纳米。

如图4所示，在步骤（5）中，接着在所述钝化保护层上沉积金属材料，以在所述第一、第二、第三控制管芯上分别形成第一、第二、第三金属屏蔽层105-107，所述第一金属屏蔽层105覆盖所述第一凹槽1021的侧面和底面且填满所述第一通孔1022，所述第二金属屏蔽层106覆盖所述第二凹槽1031的侧面和底面且填满所述第二通孔1032，所述第三金属屏蔽层107覆盖所述第三凹槽1041的侧面和底面且填满所述第三通孔1042。

在具体的实施例中，所述金属材料包括银、铜、铝、金、镍、铁、镉中的一种或多种，所述金属材料通过蒸镀、磁控溅射、cvd、化学镀、电镀中的一种或多种工艺形成。

如图5所示，在步骤（6）中，接着在所述第一、第二、第三金属屏蔽层105-107上分别形成第一、第二、第三电容介质层108-110，所述第一电容介质层108的厚度小于所述第二电容介质层109的厚度，且所述第二电容介质层109的厚度小于所述第三电容介质层110的厚度。

在具体的实施例中，所述第一、第二、第三电容介质层108-110的材质是氧化铝、氧化锆、氧化硅、氮化硅、氧化铪、氧化钌中的一种或上述材料所组成群组中的两种以上所形成的叠层。

在具体的实施例中，所述第一、第二、第三电容介质层108-110通过化学气相沉积工艺形成或者通过原子层沉积工艺形成。

在具体的实施例中，所述第一电容介质层108、第二电容介质层109和第三电容介质层110三者的上表面处于同一水平面。

如图6所示，在步骤（7）中，提供一发光器件111、一光感测元件112和一生物识别芯片113，在所述发光器件111、所述光感测元件112和所述生物识别芯片113的底面分别形成第一电容上电极层1111、第二电容上电极层1121和第三电容上电极层1131，接着将所述发光器件111设置于所述第一凹槽1021中，将所述光感测元件112设置于所述第二凹槽1031中，将所述生物识别芯片113设置于所述第三凹槽1041中，进而使得第一、第二、第三金属屏蔽层105-107分别作为第一电容下电极层、第二电容下电极层和第三电容下电极层。

在具体的实施例中，在所述发光器件111、所述光感测元件112和所述生物识别芯片113的底面分别形成第一、第二、第三电容上电极层之前，在所述发光器件111、所述光感测元件112和所述生物识别芯片113的底面分别预先形成一沟槽（未图示），进而使得第一、第二、第三电容上电极层分别嵌入到相应的沟槽中。

在具体的实施例中，在所述发光器件111、所述光感测元件112和所述生物识别芯片113中分别设置有导电通孔（未图示），进而将所述第一、第二、第三电容上电极层分别电引出。

如图7所示，在步骤（8）中，接着形成塑封树脂层114，接着在所述塑封树脂层114中形成多个导电结构115，接着在所述塑封树脂层114上形成一导电图案层116，接着在步骤（9）中，接着在所述塑封树脂层115上设置一保护盖板117。

在具体的实施例中，通过现有技术中任何合适的工艺形成所述塑封树脂层114、导电结构115、所述导电图案层116和所述保护盖板117即可。

如图7所示，本发明还提出一种生物识别封装，其采用上述方法制备形成的。

相较于现有技术，本发明的生物识别封装的制备方法有如下的有益效果：通过在第一、第二、第三控制管芯的非有源面分别形成第一、第二、第三凹槽，其中，所述第一凹槽的深度小于第二凹槽的深度，所述第二凹槽的深度小于第三凹槽的深度，进而在所述第一、第二、第三控制管芯上分别形成第一、第二、第三金属屏蔽层，并将所述第一、第二、第三金属屏蔽层分别作为第一、第二、第三电容的下电极，并形成不同厚度的电容介质层，以得到不同的电容元件。上述结构的设置，可以直接在堆叠的芯片之间设置电容元件，且通过设置不同深度的凹槽，一方面减少整个生物识别封装的整体厚度，另一方面则是便于形成不同电容容量的电容元件。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。