专利名称：封装结构的制作方法
封装结构技术领域本申请涉及半导体封装领域，尤其涉及一种封装结构。
技术背景晶圓级芯片尺寸封装(Wafer Level Chip Size Packaging, WLCSP )技术 是对整片晶圓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 片尺寸与棵片 一致。晶圓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 )、有才几无引线芯片载具(Organic Leadless Chip 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。经晶圓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圓尺寸的增大而显著 降低。晶圓级芯片尺寸封装技术是可以将IC设计、晶圓制造、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。中国发明专利申请第200610096808.X号公开了 一种基于晶圓级芯片尺寸 封装技术所制造的封装结构及其制造方法。如图1所示，所述封装结构包括具 有空腔壁110的盖板105 (玻璃)、具有焊垫115的芯片120、以及玻璃片130, 其共同构成玻璃-芯片-玻璃的三明治的封装结构。所述芯片120的形成有半 导体器件的表面通过焊垫115与空腔壁110连接；芯片120的背面与玻璃片130 的第一表面之间夹合有绝缘层；玻璃层130的另一表面部分覆有第一焊接掩膜 层及位于其上的焊接凸点(未标记)；所述焊接凸点与焊垫115通过金属层实 现电连接。在上述专利申请中，并未公开其盖板105的空腔壁110的具体布局，但 是现有技术公开了一种盖板上的空腔壁结构，如图2所示，包括位于盖板上的单元腔IOO、 200、 300、 400,所述单元腔100、 200、 300、 400分立排布， 所述单元腔包括空腔及位于空腔周围的单元空腔壁边，比如单元腔100包括 空腔101及位于空腔101周围的单元空腔壁102、单元腔200包括空腔201及 位于空腔201周围的单元空腔壁202、单元腔300包括空腔301及位于空腔 301周围的单元空腔壁302、单元腔400包括空腔401及位于空腔401周围的 单元空腔壁402,所述空腔IOI、 201、 301、 401用于容纳后续与背板粘合的 晶圆上的单元芯片区上的器件区。结合图1，可以知道，上述单元空腔壁102、 202、 302、 402将与带有焊 垫115的晶圆进行粘合，然后需要对盖板和与之粘合的晶圆进行机械半切以 形成V形槽，因此，单元空腔壁102、 202、 302、 402需要^^受一定的枳4成应 力，同时因为空腔壁起着支撑盖板的作用，也要承受一定的重力。但是由于 单元空腔壁102、 202、 302、 402上没有与焊垫115相粘合处为中空，相对降 低了单元空腔壁102、 202、 302、 402与晶圆的结合力，在后续V形槽切割工 艺中产生的机械应力容易使空腔壁与晶圓剥离，从而导致大面积良率损失。发明内容本申请所要解决的技术问题是提供一种能够承受较高机械应力的封装结构。为解决上述技术问题，本申请提供一种封装结构，包括盖板；单元腔， 位于盖板上并分立排布，所述单元腔包括空腔及位于空腔周围的各个单元空 腔壁边；切割道，位于相邻单元腔之间；焊垫区，位于各个单元空腔壁边上 并分立排布；间隙区，各个单元空腔壁边上焊垫区之外区域；相邻单元腔的 对应单元空腔壁边经由切割道部分连接。所述部分连接为相邻单元腔的对应单元空腔壁边上的至少一个焊垫区对 应连接。所述部分连接为相邻单元腔的对应单元空腔壁边上的每个焊垫区以—— 对应方式连4妻。所述部分连接为相邻单元腔的对应单元空腔壁边上的焊垫区以间隔方式 对应连冲妄。所述部分连接为相邻单元腔的对应单元空腔壁边上的每两个焊垫区及其 之间的间隙区以间隔一个焊垫区方式对应连4妄。所述单元空腔壁边包括两端部分，所述两端部分为间隙区，所述部分连 接为相邻单元腔的对应单元空腔壁边上的两端部分连接。所述封装结构还包括晶圆，所述晶圓分为分立的单元芯片区及相邻单元 芯片区之间的通道，所述单元芯片区分为器件区和位于器件区外围的连接区， 所述器件区和连接区之间具有间隔，所述连接区内形成有分立的焊垫，所述 连接区与盖板上的单元空腔壁边相对应，所述晶圓上通道与盖板上的切割道 相对应，所述器件区和连接区之间形成有隔离带，所述隔离带与器件区和连 接区之间均有间隔。所述隔离带位于所述晶圓与所述盖板压合后的单元空腔壁边与晶圆器件 区之间的中间位置。所述隔离带与器件区之间的间隔为40pm ~ 250pm。 所述隔离带与连接区之间的间隔为40pm ~ 250)im。 所述隔离带的宽度为3^im 20^im,所述隔离带与晶圓器件区高度相同。所述隔离带材料为聚合物、氮化硅、氧化硅、或者氮氧化硅中一种或者 其组合。与现有技术方案相比，本技术方案通过在盖板上将相邻单元腔的对应单元空腔壁边设置为经由切割道部分连接，可以提高空腔壁与芯片之间的连接 力，防止后续V形槽切割工艺中产生的机械应力使空腔壁与芯片剥离，导致 大面积良率损失的问题。同时，为了防止在空腔壁与芯片压合过程中，起粘合作用的固化胶过多 溢出污染到芯片上的器件区的微镜头，本技术方案通过将相邻单元腔的对应 单元空腔壁边设置为经由切割道部分连接而不是全部连接，这样在相邻单元 空腔壁边不相连的切割道位置形成空隙，这样可以容纳多余的固化胶。本技术方案还通过在晶圓上的器件区和连接区之间形成隔离带，可以进 一步防止在空腔壁与芯片压合过程中，起粘合作用的固化胶溢出污染微镜头 的问题。
图1为现有技术封装结构示意图； 图2为图1所示封装结构空腔壁的仰视平面示意图； 图3为本发明的第一实施例的空腔壁的结构示意图； 图4为本发明的第二实施例的空腔壁的结构示意图； 图5为本发明的第三实施例的空腔壁的结构示意图； 图6为本发明的第四实施例的空腔壁的结构示意图； 图7本发明的第五实施例的晶圆的结构示意图。
具体实施方式
本发明通过在盖板上将相邻单元腔的对应单元空腔壁边设置为经由切割 道部分连接，可以提高空腔壁与芯片之间的连接力，防止后续V形槽切割工 艺中产生的机械应力使空腔壁与芯片剥离，导致大面积良率损失的问题。同时，为了防止在空腔壁与芯片压合过程中，起粘合作用的固化胶过多 溢出污染到芯片上的器件区的微镜头，本发明通过将相邻单元腔的对应单元 空腔壁边设置为经由切割道部分连接而不是全部连接，在相邻单元空腔壁边 不相连的切割道位置形成空隙，这样可以容纳多余的固化胶。本技术方案还通过在晶圆上的器件区和连接区之间形成隔离带，可以进 一步防止在空腔壁与芯片压合过程中，起粘合作用的固化胶溢出污染微镜头 的问题。上述技术方案适合于影像传感器芯片封装、MEMS芯片封装以及LED发 光二极管的封装领域。下面以影像传感器芯片封装为例，结合附图对本申请的具体实施方式
进 行详细说明。本发明首先提供一种封装结构，包括盖板；单元腔，位于盖板上并分 立排布，所述单元腔包括空腔及位于空腔周围的单元空腔壁，所述空腔用于 容纳单元芯片区上的器件区，所述单元空腔壁包括环绕的各个单元空腔壁边； 切割道，位于相邻单元腔之间；焊垫区，位于各个单元空腔壁边上并分立排 布；间隙区，位于各个单元空腔壁边上焊垫区之外区域；相邻单元腔的对应 单元空腔壁边经由切割道部分连接。参考图3，给出本发明的第一实施例的空腔壁的结构示意图。包括盖板，未整体示出，其整体结构请参见图1的105;单元腔100、 200、 300、 400,位于盖板上并分立排布，所述盖々反上的单 元腔呈阵列排布，本实施例以四个单元腔为例加以说明，所述单元腔100、200、 300、 400分别包括空腔101、 201、 301、 401及分别位于空腔101、 201、 301、 401周围的单元空腔壁102、 202、 302、 402,所述空腔101、 201、 301、 401 用于容纳后续与之粘接的单元芯片区上的器件区，所述单元空腔壁102、 202、302、 402包括环绕排布的各个单元空腔壁边，比如单元腔100的单元空腔壁 边102a ~ 102d、单元腔200的单元空腔壁边202a ~ 202d、单元腔300的单元 空腔壁边302a ~ 302d、单元腔400的单元空腔壁边402a ~ 402d;切割道10,位于相邻单元腔之间；比如相邻的单元腔100与单元腔200 之间，相邻的单元腔200与单元腔300之间，相邻的单元腔300与单元腔400 之间，以及相邻的单元腔400与单元腔100之间；焊垫区，位于各个单元空腔壁边上并分立排布，比如单元空腔壁边102a~ 102d上的焊垫区103、单元空腔壁边202a 202d上的焊垫区203、单元空腔 壁边302a~ 302d上的焊垫区303、单元空腔壁边402a~ 402d上的焊垫区403;间隙区，各个单元空腔壁边上焊垫区之外区域。本发明的相邻单元腔的对应单元空腔壁边经由切割道部分连接，所述部 分连接比如可以为相邻单元腔的对应单元空腔壁边上的至少一个焊垫区对应 连接。作为一个实施例，所述部分连接为相邻单元腔的对应单元空腔壁边上的 每个焊垫区以——对应方式连接，具体地请参考图3,单元空腔壁边102a上 的焊垫区103与单元空腔壁边202a上的焊垫区203对应连接，单元空腔壁边 202b上的焊垫区203与单元空腔壁边402d上的焊垫区403对应连接，单元空 腔壁边402a上的焊垫区403与单元空腔壁边302a上的焊垫区303对应连接， 单元空腔壁边302d上的焊垫区303与单元空腔壁边102b上的焊垫区103对 应连接，其余单元空腔壁边上的焊垫区相对应连接，在此不再——列举。本实施例中，通过将相邻单元腔的对应单元空腔壁边上的每个焊垫区以 ——对应方式连接，焊垫区之外的间隙区在对应的切割道位置处形成空隙， 在后续与晶圆采用固化胶粘合过程中，这些空隙可以容纳多余的固化胶，防 止溢出的固化胶污染晶圓上的微透镜。同时，本发明的相邻单元腔的对应单元空腔壁边部分连接的方式还可以 有所变形，请参考图4，为本发明的第二实施例的空腔壁的结构示意图。图4中各个部分及其标号表示的含义与第一实施例中图3的对应部分相 同，在此不加详述。如图4所示，所述部分连接为相邻单元腔的对应单元空腔壁边上的焊垫 区以间隔方式对应连接。例如单元空腔壁边102a上的焊垫区103与单元空腔 壁边202a上的焊垫区203以一个焊垫区间隔一个焊垫区的方式对应连接，单 元空腔壁边202b上的焊垫区203与单元空腔壁边402d上的焊垫区403以一 个间隔一个方式对应连"l妄，单元空腔壁边402a上的焊垫区403与单元空腔壁 边302a上的焊垫区303以一个间隔一个方式对应连接，单元空腔壁边302d 上的焊垫区303与单元空腔壁边102b上的焊垫区103以一个间隔一个方式对 应连接，其余单元空腔壁边上的焊垫区相对应连接，在此不再一一列举。同时，本发明的相邻单元腔的对应单元空腔壁边部分连接的方式还可以 有所变形，请参考图5，为本发明的第三实施例的空腔壁的结构示意图。如图5所示，所述部分连接为相邻单元腔的对应单元空腔壁边上的每两 个焊垫区及其之间的间隙区以间隔一个焊垫区方式对应连"t妄。比如单元空腔 壁边102a上的每两个焊垫区103及其之间的间隙区与单元空腔壁边202a上的 每两个焊垫区203及其之间的间隙区以间隔一个焊垫区的方式对应连^f妄，其 余单元空腔壁边上的焊垫区相对应连接，在此不再——列举。同时，本发明的每个单元空腔壁边包括两端部分和中间部分，所述两端 部分为间隙区，所述中间部分为从该边具有第一个焊垫区起至该边的最后一 个焊垫区为止。请参考图6,为本发明的第四实施例的空腔壁的结构示意图。如图6所示，所述部分连接为相邻单元腔的对应单元空腔壁边上的两端部分连接，所述两端部分的定义请参照上述描述。由于现有的相邻单元空腔壁边之间形成的切割道均在形成空腔工艺中同 时形成，其底部与空腔底部齐平，因此本发明的上述第一至第四实施例中的进行改进形成，比如可以通过在上述单元空腔壁边需要连接处在形成空腔工 艺中不刻除，而刻除无需相连的部分，形成空隙；还可以通过在已经形成切 割道中分别以上述——对应方式、间隔方式、每两个焊垫区及其之间的间隙 区隔一个焊垫区方式、或者每个单元空腔壁边两端的在切割道对应位置处填 充材料形成本实施例的结构，其具体形成工艺本领域技术人员根据现有的光 刻技术及蚀刻技术容易推知，在此不加详述。同时，本发明还给出一种更为优化的封装结构，即第五实施例，所述封 装结构中的盖板结构可以采用上述第一实施例至第四实施例中的结构，但是 对与盖板相对应的晶圆结构进行了改进，形成本发明的第五实施例，当然根 据第五实施例与前四个实施例的组合，可以形成不同的技术方案，在此不应 过分限制本发明的保护范围。如图7所示，为本发明的第五实施例的晶圆的结构示意图。包括晶圓， 所述晶圆分为分立的单元芯片区500、 600、 700、 800,相邻单元芯片区之间 形成通道50，例如单元芯片区500与单元芯片区600之间形成通道50 (其余 依次类推)，所述通道50与前述实施例中的盖板上的切割道10相对应。所述单元芯片区500、 600、 700、 800分别分为器件区501、 601、 701、 801和位于器件区501、 601、 701、 801外围的连接区502、 602、 702、 802， 所述器件区501、 601、 701、 801和连接区502、 602、 702、 802之间分别具 有间隔，所述连接区502、 602、 702、 802内形成有分立的焊垫503、 603、 703、 803，所述器件区501、 601、 701、 801及后续形成的隔离带与前述实施例中盖板100上的单元腔101、 201、 301、 401相对应，所述连接区502、 602、 702、 802与前述实施例中的盖板上的单元空腔壁102、 202、 302、 402相对应，所 述焊垫503、 603、 703、 803分别与前述实施例中的焊垫区103、 203、 303、 403相对应。所述器件区501、 601、 701、 801和连接区502、 602、 702、 802之间还 分别设置有隔离带504、 604、 704、 804,所述隔离带504、 604、 704、 804与 器件区501、 601、 701、 801和连4妄区502、 602、 702、 802之间均有间隔。所述隔离带504、 604、 704、 804位于所述晶圆与所述盖板压合后的单元 空腔壁边与晶圆器件区之间的中间位置。各个隔离带504、 604、 704、 804与各个器件区501、 601、 701、 801之 间的相应间隔为40pm ~ 250pm,盖板上各个单元及晶圆上各个单元之间的间 隔基本相同，但是容许有少许误差。各个隔离带504、 604、 704、 804与各个连接区502、 602、 702、 802之 间的相应间隔为40|im~250pm,也即盖板与晶圆压合后，各个隔离带504、 604、 704、 804与盖板上单元空腔壁边之间的间隔为40nm~250|im,盖板上 各个单元及晶圆上各个单元基本相同，但是容许有少许误差。各个隔离带504、 604、 704、 804的宽为3fim ~ 20(im。 由于晶圓的器件区形成有微透镜及其下面的半导体器件层，因此所述隔 离带504、 604、 704、 804的高度不能低于微透镜的高度，即所述隔离带504、 604、 704、 804距离晶圆表面的高度要根据晶圆上器件区的半导体器件层的高 度而确定。基本上，所述隔离带与晶圆器件区高度相同。本实施例中，所述隔离带可以为聚合物、氮化硅、氧化硅、或者氮氧化 硅中一种或者组合。当为聚合物时，比如可以为聚四氟乙烯等。当然，所述 隔离带也可以为其他绝缘性材料，但是为了节约成本，最好采用标准CMOS工艺中较为常见的材料，比如氧化硅、氮化硅或者氮氧化硅。由于第一、第二、第三实施例中的连接部分均位于盖板上的焊垫区，而 后续进行机械半切时会产生机械应力，所述连接部分可以对机械应力起到緩沖的作用，从而保护焊势免受损伤；此外，由于连接部分的存在，在后续进行化学电镀的时候，所述连接部分也可以进一步保护晶圓上的焊垫，防止焊 垫腐蚀。因此，本发明的技术方案更为优选前述第一、第二、第三实施例及 其与第五实施例的组合。于此，半导体集成电路芯片、热学传感器芯片、力学传感器芯片或微机电元 件等器件的封装也可以采用本申请所描述的封装结构和封装方法，同样也能 提高空腔壁与芯片之间的连接力，防止后续v形槽切割工艺中产生的机械应 力使空腔壁与芯片剥离，导致大面积良率损失的问题的目的。虽然本发明以较佳实施例披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领 域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因 此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。
权利要求
1.一种封装结构，包括盖板；单元腔，位于盖板上并分立排布，所述单元腔包括空腔及位于空腔周围的各个单元空腔壁边；切割道，位于相邻单元腔之间；焊垫区，位于各个单元空腔壁边上并分立排布；间隙区，各个单元空腔壁边上焊垫区之外区域；其特征在于，相邻单元腔的对应单元空腔壁边经由切割道部分连接。
2. 如权利要求1所述的封装结构，其特征在于，所述部分连接为相邻单 元腔的对应单元空腔壁边上的至少一个焊垫区对应连4妄。
3. 如权利要求2所述的封装结构，其特征在于，所述部分连接为相邻单 元腔的对应单元空腔壁边上的每个焊垫区以——对应方式连接。
4. 如权利要求2所述的封装结构，其特征在于，所述部分连接为相邻单 元腔的对应单元空腔壁边上的焊垫区以间隔方式对应连接。
5. 如权利要求2所述的封装结构，其特征在于，所述部分连接为相邻单 元腔的对应单元空腔壁边上的每两个焊垫区及其之间的间隙区以间隔一个焊 垫区方式对应连4妄。
6. 如权利要求1所述的封装结构，其特征在于，所述单元空腔壁边包括 两端部分，所述两端部分为间隙区，所述部分连接为相邻单元腔的对应单元 空腔壁边上的两端部分连接。
7. 如权利要求1至6中任一项所述的封装结构，其特征在于，所述封装 结构还包括晶圓，所述晶圆分为分立的单元芯片区及相邻单元芯片区之间的 通道，所述单元芯片区分为器件区和位于器件区外围的连接区，所述器件区 和连接区之间具有间隔，所述连接区内形成有分立的焊垫，所述连接区与盖板上的单元空腔壁边相对应，所述晶圆上通道与盖板上的切割道相对应，所 述器件区和连接区之间形成有隔离带，所述隔离带与器件区和连接区之间均 有间隔。
8. 如权利要求7所述的封装结构，其特征在于，所述隔离带位于所述晶 圆与所述盖板压合后的单元空腔壁边与晶圆器件区之间的中间位置。
9. 如权利要求7所述的封装结构，其特征在于，所述隔离带与器件区之 间的间隔为40jim ~ 250nm。
10. 如权利要求7所述的封装结构，其特征在于，所述隔离带与连接区 之间的间P鬲为40, ~ 250拜。
11. 如权利要求7所述的封装结构，其特征在于，所述隔离带的宽度为 3jum ~ 20jum，
12. 如权利要求7所述的封装结构，其特征在于，所述隔离带与晶圓器 件区高度相同。
13. 如权利要求7所述的封装结构，其特征在于，所述隔离带材料为聚 合物、氮化硅、氧化硅、或者氮氧化硅中一种或者其组合。
全文摘要
本发明提供一种封装结构，包括盖板；单元腔，位于盖板上并分立排布，所述单元腔包括空腔及位于空腔周围的单元空腔壁；切割道，位于相邻单元腔之间；焊垫区，位于各个单元空腔壁边上并分立排布；间隙区，位于各个单元空腔壁边上焊垫区之外区域；相邻单元腔的对应单元空腔壁边经由切割道部分连接。本发明通过在盖板上将相邻单元腔的对应单元空腔壁边设置为经由切割道部分连接，可以提高空腔壁与芯片之间的结合力，防止后续V形槽切割工艺中产生的机械应力使空腔壁与芯片剥离，导致大面积良率损失的问题。
文档编号H01L23/02GK101593733SQ20091015122
公开日2009年12月2日 申请日期2009年6月29日 优先权日2009年6月29日
发明者俞国庆, 春 刘, 琦 王, 蔚 王, 王文龙, 邹秋红 申请人:晶方半导体科技(苏州)有限公司