半导体芯片封装结构的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及半导体技术领域，尤其涉及半导体芯片的封装技术。
【背景技术】
[0002]半导体芯片需要进行封装，通过封装技术实现了将半导体芯片保护起来，避免半导体芯片受到外界环境的污染，并且通过封装技术实现将半导体芯片内的电路接口引出，方便其与其他电路连接。
[0003]现今主流的封装技术是晶圆级芯片尺寸封装技术(Wafer Level Chip SizePackaging, WLCSP)，是对整片晶圆进行封装并测试后再切割得到单个成品芯片的技术。利用此种封装技术封装后的单个成品芯片尺寸与单个晶粒尺寸一致，顺应了市场对微电子产品日益轻、小、短、薄化和低价化要求。晶圆级芯片尺寸封装技术是当前封装领域的热点和未来发展的趋势。
[0004]请参考图1，图1所不为晶圆1 '，晶圆1'为晶圆级半导体芯片，其尺寸可以是8寸或者12寸或者其他尺寸，此处不限定晶圆1 '的尺寸大小，晶圆1 ’上具有多颗阵列排布的晶粒11 '，此处的晶粒11 '为具有影像传感器的半导体芯片，请参考图2，图2所示为保护基板2 '与晶圆1'对位压合后的结构示意图，保护基板2 '与晶圆1'的形状以及尺寸一致，于本实施例中，保护基板2 '为高透光的光学玻璃，在保护基板2 '上设置多个阵列排布的支撑单元，通过在支撑单元的顶端涂布胶，将晶圆1'与保护基板2'对位压合在一起，支撑单元位于晶圆1 '与保护基板2 '之间，使两者之间形成一定的间隔，每一支撑单元对应一个晶粒11 '。晶粒11'具有功能区域111 '，支撑单元包围功能区域11]^。通常，支撑单元为双层或者多层结构，目的在于隔离并保护功能区域111 ’以及在晶圆1 ’与保护基板2'之间形成间隔并提供足够的支撑力。支撑单元具有内支撑件211 '以及外支撑件212 '，当晶圆1'与保护基板2 '压合在一起时，内支撑件211 '与前述两者之间包围形成一个封闭的收容腔213 '。
[0005]但是，在后续的信耐性测试中，支撑单元会出现开裂的现象，影响了成品芯片的质量，成为本领域技术人员噬待解决的技术问题。
【实用新型内容】
[0006]本实用新型解决的问题是提供一种半导体芯片封装结构，可以消除支撑件开裂的情况，提高半导体芯片封装结构的信耐性。
[0007]为解决上述问题，本实用新型提供一种半导体芯片封装结构，包括:半导体芯片，具有功能区域；保护基板，位于所述半导体芯片的一侧并覆盖所述功能区域；支撑单元，位于所述保护基板与所述半导体芯片之间，所述支撑单元包围所述功能区域；所述支撑单元包括外支撑件以及位于所述外支撑件内侧的内支撑件，所述内支撑件与所述半导体芯片以及保护基板之间形成收容腔，所述内支撑件与所述外支撑件、半导体芯片以及保护基板之间形成空腔；所述内支撑件上设置至少一个第一透气结构，使所述收容腔与所述空腔连通。
[0008]本实用新型通过在内支撑件上设置透气结构，有效释放了水汽瞬间气化膨胀产生的压力，消除了支撑单元开裂的情况。
[0009]优选的，所述外支撑件上设置至少一个第二透气结构使所述空腔与所述外支撑件的外侧连通，且所述第一透气结构与所述第二透气结构之间的距离大于所述内支撑件与所述外支撑件之间的距离。
[0010]优选的，所述空腔内设置有用于阻挡气流的阻挡件，所述第一透气结构以及所述第二透气结构分别位于所述阻挡件的两侧。
[0011 ] 优选的，所述内支撑件、外支撑件以及所述阻挡件的材质为光刻胶。
[0012]优选的，所述空腔形成气流跑道，所述第一透气结构与所述第二透气结构之间的距离不小于所述气流跑道长度的一半。
[0013]优选的，所述第一透气结构为开口或者通孔，所述开口的高度等于所述内支撑件的高度，所述通孔的高度小于所述内支撑件的高度。
[0014]优选的，所述第二透气结构为开口或者通孔。
[0015]优选的，所述半导体芯片为影像传感器芯片。
[0016]优选的，所述内支撑件上设置至少两个第一透气结构，所述两个第一透气结构之间的连线位于所述功能区域的边缘。
[0017]优选的，所述半导体芯片具有第一表面以及与其相背的第二表面，所述半导体芯片还包括:与所述功能区域电连接的焊垫；从所述半导体芯片的第二表面贯穿所述半导体芯片的通孔，所述通孔暴露出所述焊垫；覆盖所述半导体芯片第二表面和所述通孔侧壁表面的绝缘层；位于所述绝缘层表面且与所述焊垫电连接的金属层；位于所述金属层和所述绝缘层表面的阻焊层，所述阻焊层具有暴露出部分所述金属层的开口 ；填充所述开口，并暴露在所述阻焊层表面之外的外接凸起。
[0018]本实用新型还提供一种半导体芯片的封装方法，包括:提供待封装的晶圆，晶圆上具有多颗阵列排布的半导体芯片，每一半导体芯片具有功能区域；提供保护基板，其上形成有多个阵列排布的支撑单元，每一支撑单元对应一颗半导体芯片；将所述保护基板与所述晶圆对位压合，使两者粘合在一起，且所述支撑单元位于两者之间；其中，所述支撑单元包括外支撑件以及位于所述外支撑件内侧的内支撑件，所述内支撑件与所述半导体芯片以及保护基板之间形成收容腔，所述内支撑件与所述外支撑件、半导体芯片以及保护基板之间形成空腔；所述内支撑件上设置至少一个第一透气结构，使所述收容腔与所述空腔连通。
[0019]优选的，在所述保护基板上形成支撑单元包括:在所述保护基板的其中一个表面上形成光刻胶薄膜；利用图形化掩膜对所述光刻胶薄膜进行图形曝光；显影处理，使得保护基板上形成光刻胶图案；将所述光刻胶图案烘烤硬化。
[0020]优选的，在所述保护基板上形成支撑单元包括:利用丝网印刷的方式在所述保护基板的其中一个表面上形成光刻胶图案；对所述光刻胶图案进行曝光显影；将所述光刻胶图案烘烤硬化。
[0021]优选的，在所述保护基板上形成支撑单元包括:在所述保护基板的其中一个表面上形成材料层；对所述材料层进行图形化，去除部分所述材料层，形成支撑单元。
【附图说明】
[0022]图1为现有技术中晶圆的结构示意图；
[0023]图2为现有技术中保护基板与晶圆对位压合后的剖面图；
[0024]图3为本实用新型优选实施例中保护基板与晶圆对位压合后的剖面图；
[0025]图4为本实用新型第一实施例中单个成品芯片的俯视示意图；
[0026]图5为本实用新型第二实施例中单个成品芯片的俯视示意图；
[0027]图6为本实用新型第三实施例中单个成品芯片的俯视示意图；
【具体实施方式】
[0028]以下将结合附图所示的【具体实施方式】对本实用新型进行详细描述。但这些实施方式并不限制本实用新型，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本实用新型的保护范围内。
[0029]请同时参考图3，晶圆1具有多颗阵列排布的晶粒，保护基板2上设置有多个阵列排布的支撑单元，晶圆1与保护基板2对位压合，支撑单元位于晶圆1与保护基板2之间，使晶圆1与保护基板2之间形成间隔，每一支撑单元对应一颗晶粒。
[0030]晶圆1具有第一表面101以及与第一表面101相背的第二表面102。晶粒为半导体芯片，于本实施例中，晶粒为具有影像传感器的半导体芯片。晶粒的其中一侧面设置有功能区域111以及与功能区域111电连接的焊垫112，对应到图3中，功能区域111以及焊垫112设置于晶圆1的第一表面101，功能区域111具有影像传感器，影像传感器能够接收外界光线并将其转换成电信号。焊垫112对应的位置形成贯穿晶圆1的通孔115，晶圆1的第二表面102上设置有电连接垫，在本实施例中，所述电连接垫为焊球114，焊球114与焊垫112之间设置有使两者电连接的布线层113。电信号通过焊垫112、布线层113以及焊球114传送给与该芯片电连接的PCB或者FPC上的其他电路。
[0031]保护基板2位于晶粒的一侧并覆盖功能区域111，支撑单元沿功能区域111的四周包围所述功能区域111，支撑单元包括外支撑件212以及位于外支撑件212内侧的内支撑件211。当晶圆1与保护基板2对位压合后，内支撑件211与晶圆1以及保护基板2之间形成收容腔213，内支撑件211与外支撑件212、晶圆1以及保护基板2之间形成空腔214。
[0032]晶圆1在完成封装并切割得到一颗颗成品半导体芯片之后，需要对成品半导体芯片进行有关信耐性的一系列测试，此处不再对测试进行详细阐述，测试包括吸湿以及高温，举例来说，将完成封装的成品半导体芯片置于高湿度环境中一段时间，随后将其置于高温环境中一段时间，然后检查该芯片的各项参数。
[0033]经观察研究发现，导致支撑单元开裂的原因在于，现有技术中的成品半导体芯片的支撑单元为密封结构的，在突然的高温环境中，成品半导体芯片内的水汽瞬间气化膨胀冲击支撑单元使其开裂。特别是，当支撑单元设置有多层支撑件时，若最内层的支撑件是密封的，开裂集中在最内层支撑件上。
[0034]本实用新型通过研发新结构的支撑单元来解决支撑件开裂的问题。
[0035]请参考图4，功能区域111为四边形，内支撑件211为Π字形，外支撑件212为四边形。通过在内支撑件211上设置开口 21以及开口 22，使得收容腔213与空腔214之间连通，有效释放了水汽膨胀产生的压力，从而避免了支撑单元的开裂情况的发生。开口 21的宽度或开口 22的宽度与内支撑件211相应边的宽度一致，开口 21的长度或开口 22的长度不大于内支撑件211相应边长的1/5，不仅能够有效释放气压，同时，使得内支撑件的支撑力与不设置开口的内支撑件相差不大。
[0036]开口 21以及开口 22分别设置于内支撑件211彼此相对的两条边上，且开口 21以及开口 22之间的连线平行于内支撑件211的另一条边，优选的，开口 21以及开口 22分别位于所在边的端部，且开口 21以及开口 22之间的连线位于功能区域111的边缘，如此设置使得内支撑件211对功能区域111提供足够的支撑力，且，两个开口的连线位于边缘位置而不是穿过功能区域111，使得内支撑件211