专利名称：混合基板和半导体器件的封装结构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及半导体封装领域，特别涉及一种混合基板和半导体器件的封装结构。
背景技术：
半导体器件封装过程中，通常要用到封装基板，该封装基板用于封装和保护半导体器件的功能面。以图像传感器的封装结构为例，现有图像传感器在封装过程中需要用到大块光学玻璃作为封装基板。图像传感器是一种将一维或二维光学信息(opticalinformation)转换为电信号的装置。图像传感器可以被进一步地分为两种不同的类型:互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器和电荷耦合器件(CXD)图像传感器。传统的图像传感器封装方法通常是采用引线键合(Wire Bonding)等方式进行封装，但随着集成电路的飞速发展，较长的引线使得产品尺寸无法达到理想的要求。因此，晶圆级封装(Wafer LevelPackage，WLP)逐渐取代引线键合封装成为一种较为常用的封装方法。同时，芯片尺寸封装(Chip Scale Package, CSP)作为新一代的芯片封装技术，倍受人们青睐，CSP通常指封装外壳的尺寸不超过裸芯片尺寸1.2倍的一种先进封装形式。请参考图1，现有图像传感器封装结构包括:图像传感器101，所述图像传感器101表面具有感光区域102 (感光区域102中包括多个像素单元)，位于所述图像传感器101表面的空腔墙103 (cavity wall，又称dam)，所述空腔墙103形成有空腔104，感光区域102位于所述空腔104中，光学玻璃105位于所述空腔墙103上表面和空腔104上方。现有技术中，通常该光学玻璃105与空腔墙103形成的叠层结构是密封的，即空腔104是密封的，并且空腔104中通常会抽真空至一定真空度。这是因为，在后续制程中，需要对整个封装结构进行加热。例如在后续表面组装(Surface Mounted Technology, SMT)过程中，需要将温度升高到260摄氏度的高温。如果空腔104中没有设置真空度，空腔104内的气体压强会增大许多倍，大块光学玻璃105会受到·多处空腔104中很大的气体压力，因而光学玻璃105会与空腔墙103脱离，导致整个封装结构损坏。但是，上述技术存在以下缺陷:I)上述封装技术采用整块光学玻璃105，仅由光学玻璃105提供强度，但由于玻璃的整体脆性比较大，因此封装结构的机械强度低，容易破碎；此外，大块整面光学玻璃105价格昂贵，因此又提高了封装成本；2)由于空腔墙103是由感光材料进行曝光显影得到的，其原材料成本和工艺成本都较高，并且空腔墙103在制作过程中会出现曝光不完全而产生灰尘(particle)污染，该灰尘污染会导致大块整面的光学玻璃105报废，进一步提高了封装成本；3)由于空腔104存在一定真空度，因而在未受热时，光学玻璃105会受到的较大的大气压强，使得光学玻璃105在封装、切割或者使用过程中更加容易碎裂。类似地，在其他半导体器件的封装过程中，也存在上述问题。更多晶圆级封装的半导体器件请参考公开号为CN102881666A的中国实用新型专利申请。
实用新型内容本实用新型解决的问题是提供一种混合基板和半导体器件的封装结构，既可以提高机械强度，防止基板破裂，又可以提高封装的良率和效率，同时还会降低成本。为解决上述问题，本实用新型提供了一种混合基板，用于封装半导体器件，包括:支撑框架，包含相互连接的框底和框壁；所述框底具有第一通孔，所述框壁具有第二通孔，所述第一通孔的面积小于所述第二通孔的面积，并且所述第一通孔与所述第二通孔连通；透明基板，位于所述第二通孔中且固定在所述框底的上表面或所述框壁的侧面；所述透明基板与所述框底之间存在第一微孔，所述透明基板与所述框壁之间存在第二微孔，所述第一微孔与所述第二微孔相通。可选的，所述透明基板与所述框底之间设置有多个胶点，所述第一微孔位于所述胶点之间。可选的，所述框底和所述框壁的连接方式为一体成型连接。可选的，所述框底和所述框壁的制作材料包括陶瓷材料、耐燃树脂材料、玻璃材料或者娃材料。可选的，所述框底和所述框壁的连接方式为胶粘连接。可选的，所述透明基板上表面和/或下表面包括光学镀膜。为解决上述问题，本实用新型还提供了一种半导体器件的封装方法，包括:提供晶圆，所述晶圆包括功能面和背面，所述晶圆的功能面包括多个半导体结构；提供如上所述的混合基板；将所述混合基板的框底与所述晶圆的功能面粘接，所述半导体结构与所述第一通孔相对应；在所述晶圆的背面形成导电焊球；切割所述晶圆和所述混合基板，形成多个半导体器件。可选的，所述半导体器件为图像传感器，所述半导体结构包括多个像素单元，所述像素单元位于所述第一通孔中。可选的，提供所述混合基板包括:对所述半导体结构进行晶圆测试；提供所述支撑框架；在所述支撑框架中与测试合格的所述半导体结构对应的第二通孔上形成上表面和/或下表面包括光学镀膜的透明基板。可选的，所述封装方法还包括:在将所述混合基板与所述晶圆粘接之后，提供支撑基板，将所述支撑基板粘贴在所述混合基板的所述框壁和所述透明基板上；在切割所述晶圆和所述混合基板时，同时切割所述支撑基板；在所述切割之后，去除所述支撑基板。为解决上述问题，本实用新型还提供了一种半导体器件的封装结构，包括:半导体结构，包括功能面和背面；如上所述的混合基板，所述混合基板的框底粘贴在所述半导体结构的功能面上；
导电焊球，粘贴在所述半导体结构的背面。[0033]可选的，所述半导体器件为图像传感器，所述半导体结构包括多个像素单元，所述像素单元位于所述第一通孔中。可选的，所述像素单元的个数在2兆以上。与现有技术相比，本实用新型的技术方案具有以下优点:1.本实用新型所提供的混合基板由支撑框架和透明基板组成，机械强度比整面光学玻璃高，不易破碎，使得利用该混合基板的封装结构的机械强度提高，并避免使用昂贵的整面光学玻璃，降低了成本；本实用新型所提供的混合基板不使用感光材料，不需要曝光显影工艺，并且由于不使用感光材料，还可以避免因曝光不完全产生灰尘污染透明基板的问题，简化了封装制程，并进一步降低了成本；本实用新型所提供的混合基板具有连通的第一微孔和第二微孔，可以透过气体，使用该混合基板封装半导体器件可以避免半导体器件内部存在真空度的情况，消除了半导体器件内部气体压强与外部大气压强的差异，减小了半导体器件各部分受到的压力，使得半导体器件的封装结构更加牢固可靠。2.可选方案中，所述透明基板通过设置于所述框底上的胶点粘接固定于所述框底上，至少两个相邻胶点之间形成第一微孔，使得第一微孔的形成方式更加容易，并且灰尘不易通过该混合基板。3.可选方案中，所述支撑框架的框底和框壁由一体成型连接而成，该支撑框架由一体成型方式制作能够节省制作流程，节约成本，并使得所形成的支撑框架具有良好的整体结构。4.可选方案中，所述框底和所述框壁由同种材料制成，并且所述材料优选为陶瓷材料、耐燃树脂材料或者硅材 料，陶瓷材料和耐燃树脂材料机械强度高，有助于进一步提高混合基板的机械强度。5.可选方案中，所述透明基板的上表面和/或下表面设置有光学镀膜,该光学镀膜一方面可以提高透明基板的透光性能或者阻挡红外线性能，另一方面可以使透明基板做得更薄，降低了使用该混合基板的封装结构的厚度，并且，设置该光学镀膜能够使得使用该混合基板的图像传感器模组后续不必在模组镜头上设置光学镀膜，节省了图像传感器模组的整体成本。
图1为现有技术图像传感器封装结构示意图；图2为本实用新型实施例一混合基板结构不意图；图3a为图2中的混合基板沿I _ I线剖开后，支撑框架的截面示意图；图3b为图2中的混合基板沿1-1线剖开后的截面示意图；图4为本实用新型实施例一混合基板中支撑框架的俯视示意图；图5为本实用新型实施例二混合基板截面示意图；图6为本实用新型实施例三混合基板截面示意图；图7为本实用新型实施例四混合基板截面示意图；图8为本实用新型实施例所提供的图像传感器晶圆级芯片尺寸封装方法示意图；[0052]图9为本实用新型实施例所提供的图像传感器晶圆级芯片尺寸封装结构示意图。
具体实施方式
为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，
以下结合附图对本实用新型的具体实施方式
做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。正如背景技术部分所述，请继续参考图1，现有技术使用光学玻璃105与空腔墙103来形成图像传感器封装结构，空腔104具有一定真空度，使得整面光学玻璃105在未受热时受到大气压强的压应力，容易在封装切割或者使用过程中碎裂。另外，使用空腔墙103和光学玻璃105也使得图像传感器封装成本高。因而，本实用新型首先提供一种混合基板，取代上述光学玻璃105与空腔墙103的组合结构。本实用新型所提供的混合基板通过支撑框架和透明基板来取代光学玻璃105与空腔墙103的组合结构。其中支撑框架包含相互连接的框底和框壁，所述框底具有第一通孔，所述框壁具有第二通孔，所述第一通孔的面积小于所述第二通孔的面积，并且所述第一通孔与所述第二通孔连通。透明基板位于所述第二通孔中，并且固定在所述框底的上表面，同时透明基板与所述框底之间存在第一微孔，所述透明基板与所述框壁之间存在第二微孔，所第一微孔与第二微孔相通。这样，该混合基板就用支撑框架的框底取代了原本的空腔墙103，用第二通孔中的透明基板取代了原本的光学玻璃105，从而提高了整个封装结构的机械强度，并且不需原来的感光材料和曝光显影工艺，不需要整面大块光学玻璃，降低了成本。同时，由于具有连通的第一微孔和第二微孔，也使得整个结构不存在真空度，消除了混合基板两面的气压压差，防止发生混合基板与所封装的半导体结构发生脱层的情况。实施例一
请参考图2，本实施例提供一种混合基板200，该混合基板200包括支撑框架210和透明基板220。支撑框架210包括框底211和框壁212。在图2中，混合基板200是倒扣过来放置的，因而支撑框架210中点划线以上部分为框底211，而在点划线以下部分为框壁212。框底211包括用于暴露出图像传感器像素单元的第一通孔(图2中未标注，请参考图3a中的虚线框213)。本实施例中，支撑框架210的框底211和框壁212由同种材料制成，并且其制作材料可以优选为陶瓷材料、耐燃树脂材料、玻璃材料或者硅材料。进一步优选的，支撑框架210的框底211和框壁212可以由陶瓷材料、耐燃树脂材料或者硅材料一体成型。由一体成型方式制作支撑框架210能够节省制作流程，节约成本，并使得所形成的支撑框架210具有良好的整体结构。其中，所述耐燃树脂材料包括BT树脂(Bismaleimide Triazine,全称BT树脂基板材料，由双马来酰亚胺与氰酸酯树脂合成制得的，是一种特殊的高性能基板材料)。陶瓷材料的机械强度大，而BT树脂材料的抗冲击和抗压性能良好，它们的机械强度都远高于光学玻璃。本实施例中用于制作支撑框架210的玻璃材料可以优选为强化玻璃材料。请参考图3a和图3b。其中，图3a可以看成是图2中的混合基板200沿I _ I线剖开后，支撑框架210的截面示意图，图3b可以看成是图2中的混合基板200沿1-1线剖开后自身的截面示意图。需要注意到，图2中框底211朝上，而图3a和图3b中框底211朝下。从图3a中可以直观看到，支撑框架210的框底211连接框壁212，框底211具有第一通孔213 (图3a中较小的虚线框)，框壁212具有第二通孔214 (图3a中较大的虚线框)，从图3a中还可以进一步看出，第一通孔213的面积小于所述第二通孔214的面积(可进一步参考图4)，并且第一通孔213与第二通孔214连通。同时参考图3a和图3b可知，透明基板220位于第二通孔214中(第一通孔和第二通孔在图3b中未标注)且固定在所述框底211的上表面。透明基板220可以由玻璃材料或者有机透明树脂材料制成。本实施例中优选的，透明基板220为光学玻璃，其与支撑框架210通过胶点230粘接。图3b中显示透明基板220粘接于框底211上表面，但是透明基板220也可以粘接于框壁212的侧壁(只要保证第二微孔与第一微孔相通既可)，或者透明基板220与框底211和框壁212的侧壁都进行粘接，以固定于所述第二通孔214中。本实施例中透明基板220的上表面与所述框壁212的上表面可以齐平，从而使得混合基板200各部分的上表面都处于同一水平高度。请参考图4，图4为支撑框架210的俯视示意图。从中进一步可以看出，支撑框架210在框底211设置有上述的第一通孔213，在框壁212设置有第二通孔214，该第二通孔214的面积大于第一通孔213的面积，使得部分框底211的表面作为第二通孔214底部，该部分可以看成是台阶面。在该第二通孔214底部上(即框底211露出的上表面，亦即上述台阶面)，本实施例中优选的，采用如图4中所示的分点点胶方式，将胶材均匀地点在框底211上，形成多个胶点230，各个胶点230之间存在一定距离，以保证在透明基板220粘贴在框底211之后，仍有至少两个胶点230之间存在第一微孔。通过上述点胶方式，后续将透明基板220粘接在支撑框架210的框底211(亦即第二通孔214中)之后，至少其中两个相邻胶点230之间还会存在第一微孔(未图示)，通过胶点230之间形成第一微孔的方式使得该第一微孔的形成变得简单，并且灰尘不易通过该混合基板。而在透明基板220与框壁212之间存在第二微孔(未标号，可看成是图3b中透明基板220与框壁212之间的空白区域)。结合参考图3b和图4可知，透明基板220在第二通孔214中固定时，透明基板220与框底211之间存在第一微孔(存在胶点230之间)，透明基板220与框壁212之间存在第二微孔,第一微孔与第二微孔之间连通,这样，混合基板200就能够透过气体。这与现有技术中整面光学玻璃105和空腔墙103形成的不透气的叠层结构(请参考图1)不同。并且，第一微孔和第二微孔呈相互垂直结构，可看成L型结构，因而，虽然混合基板200可以透过气体，但是杂物或者灰尘等很难通过混合基板200。由于混合基板200能够透过气体，因而当使用该混合基板200来封装图像传感器可以避免图像传感器封装结构内部存在真空环境的情况，消除了图像传感器封装结构内部气体压强与外部大气压强的差异，从而减小了图像传感器封装结构受到的压力，使得图像传感器的封装结构更加牢固可靠。本实施例中，支撑框架210和透明基板220组成的混合基板200的强度会比现有技术中整面光学玻璃的强度提高许多，同时，由于该混合基板200可以单独制作，有利于大规模生产，能够使生产成本降低。此外，使用该混合基板200可以不使用感光材料，不进行曝光显影工艺，不使用大块整面光学玻璃，进一步降低了生产成本。在采用本实施 例所提供的混合基板进行封装时，可以对所要封装的晶圆进行晶圆测试(Chip Probing或者Circuit Probing, CP),主要测试晶圆功能面上对应的半导体结构，然后提供支撑框架，在测试符合质量标准的半导体结构上方的支撑框架对应的第二通孔中设置含有光学镀膜透明基板，例如含有光学镀膜的光学玻璃，从而形成混合基板。而在测试不符合要求的半导体结构上方的支撑框架对应的第二通孔中设置普通光学玻璃，也形成混合基板。这样，可以使得封装过程中的原材料资源得到更加优化的配置。实施例二请参考图5，图5为本实用新型实施例二混合基板500的截面示意图。本实施例所提供的混合基板500与实施例一所提供的混合基板200大部分结构相同。相同部分可以参照实施例一中的内容。本实施例混合基板500与实施例一中混合基板200不同之处在于，混合基板500的透明基板520中，上表面和下表面都包括光学镀膜510。该光学镀膜510可以是IR(红外线)膜或者AR (ant1-reflect)膜(减反射膜，也称抗反射膜或者增透膜)，或者是两者的叠层。IR膜可以允许可见光透过镜头而截止或反射红外光，从而使得所封装的半导体器件时，不会受到不必要的红外线影响。AR膜可以减少反射光，从而增加进行所封装的半导体器件的透光量。在本实用新型的其它实施例中，根据需要，也可以选择在透明基板520上表面和下表面的其中之一上设置光学镀膜。本实施例中，所述光学镀膜510优选为厚度可控的IR膜，由于具有该光学镀膜510，因而可以采用较薄的玻璃来制作透明基板520，降低了整个封装结构的厚度，当利用该混合基板500运用于图像传感器的封装时，能够使得使用该混合基板500的图像传感器模组后续不必在模组镜头上设置光学镀膜，节省了图像传感器模组的整体成本，还能够在节省图像传感器模组整体成本的同时提高图像传感器模组所产生的图像质量(透明基板变薄的同时，光学性能提高)，特别适合大像素图像传感器的封装。
实施例三请继续参考图6，图6为本实用新型实施例三混合基板600的截面示意图。本实施例所提供的混合基板600与实施例一所提供的混合基板200部分结构相同。相同部分可以参照实施例一中的内容。本实施例混合基板600与实施例一中混合基板200不同之处在于，框底611和框壁612由同种材料分别制成，再粘接在一起形成支撑框架610。与实施例一中类似的，框底611和框壁612的制作材料可以优选为陶瓷材料、耐燃树脂材料、玻璃材料或者硅材料。进一步优选的，框底611和框壁612可以由陶瓷材料、耐燃树脂材料或者硅材料一体成型，例如它们由陶瓷材料一体烧制而成，或者由耐燃树脂材料一体注塑成型。其中，所述耐燃树脂材料包括BT树脂。本实施例中，框底611和框壁612通过胶材630粘接在一起，而胶材630同时用于将透明基板620与框底611粘接。但是，在其它实施例中，粘接框底611和框壁612所用胶材和粘接透明基板620的胶材可以分开。这种分开的方式可以使得混合基板600的制作方式更为灵活。实施例四请参考图7，图7为本实用新型实施例四混合基板700的截面示意图。本实施例所提供的混合基板700与实施例一所提供的混合基板200大部分结构相同。相同部分可以参照实施例一中的内容。本实施例混合基板700与实施例一中混合基板200不同之处在于，支撑框架710的框底711和所述框壁712由不同材料制作，然后再将框底711和框壁712粘接形成整体结构。框底711和框壁712可以分别用陶瓷材料、耐燃树脂材料、玻璃材料和硅材料来制作，只需要保证两者使用不同材料即可。其中，所述的耐燃树脂材料包括BT树脂。与实施例三类似，本实施例中，框底711和框壁712通过胶材730粘接在一起，而胶材730同时将透明基板720粘接于框底711上。但是，在其它实施例中，粘接框底711和框壁712所用胶材和粘接透明基板720的胶材也可以分开。本实用新型还提供一种半导体器件的封装方法，所述半导体器件的封装方法运用如实施例一至四所述的混合基板进行封装。下面以图像传感器作为一种具体的半导体器件，对所述封装方法作详述和说明。需要说明的是，在本实用新型的其它实施例也可以是图像传感器以外的其它半导体器件。本实施例提供一种图像传感器晶圆级芯片尺寸封装方法，包括步骤SI至S4:步骤SI，提供晶圆，所述晶圆包括功能面和背面，所述晶圆的功能面包括多个图像传感器。请参考图8，本实施例中晶圆包括多个图像传感器结构，图8中显示出了该晶圆的部分区域，该区域中显示出了两个图像传感器结构，从图8中可以看出，该图像传感器结构包括衬底870，所述衬底870可以为硅衬底，并且该硅衬底可以掺杂有其它元素。步骤S2，提供如上所述的混合基板。本实施例中，提供如上所述的混合基板包括:对所述图像传感器结构进行晶圆测试；提供所述支撑框架；在所述支撑框架中与测试合格的所述图像传感器结构对应的第二通孔上形成上表面和/或下表面包括光学镀膜的透明基板，本实施例中可以具体选用含有光学镀膜的光学玻璃 ，而在测试不符合要求的图像传感器结构上方的支撑框架对应的第二通孔中设置普通光学玻璃。这样，可以使得封装过程中的原材料资源得到更加优化的配置。步骤S3，将所述的混合基板的框底与所述晶圆的功能面粘接，所述图像传感器与所述第一通孔相对应。请继续参考图8，本实施例中，所述混合基板包括了支撑框架810、透明基板820以及粘接二者的胶材830，其中支撑框架810与实施例一至四中相同，包括框底和框壁，但本实施例未对框底和框壁进行标注，其具体内容可参考实施例一至四中的相关内容。在将上所述的混合基板的框底与所述晶圆功能面粘接时，晶圆功能面的图像传感器结构刚好对应位于混合基板的第一通孔(该第一通孔在图8中未标注,可参考实施例一相关内容)。本实施例中，在透明基板820的上下表面都设置有光学镀膜840,该光学镀膜840可以是IR膜和/或AR膜。同时，除了在透明基板820的上下表面都设置光学镀膜840外，也可以在透明基板820其中一个表面设置光学镀膜，或者两个表面均不设置光学镀膜，总之，可根据对所要形成的图像传感器的封装结构的要求来设置光学镀膜。本实施例混合基板的下表面(可看成是支撑框架810框底的下表面)可以通过胶材850与晶圆功能面粘接，该晶圆形成有多个图像传感器单元。从图8中可以看出，每个透明基板820下面对应一个图像传感器单元，并且支撑框架810的第一通孔下面对应着一个感光区域860，该感光区域860由多个像素单元组成。由本说明书实施例一对混合基板的描述可知，本实施例中混合基板并非密封住感光区域860。这是因为，透明基板820和支撑框架810之间存在着第一微孔和第二微孔，并且它们相互连通，这些微孔使得混合基板可以透过气体，使得感光区域860能够与混合基板外表面的大气相通，避免在感光区域860的上部的空间中设置真空环境，从而使得混合基板和感光区域受到的大气压强差都得到消除，因而使得整个结构牢固可靠。同时，由上述描述可知，透明基板820和支撑框架810之间存在第一微孔和第二微孔,第一微孔和第二微孔本身的直径较小，因而灰尘等杂质难进入感光区域860，保证了图像传感器封装结构的品质。本实施例中所用的混合基板可看成是实施例二所提供的混合基板，但是，本实施例也可以采用实施例一、实施例三或者实施例四所提供的混合基板，也就是说，本实施例可以采用实施例一至四中所提供的混合基板，并且采用上述混合基板可以避免使用整面大块光学玻璃，从而使得在图像传感器晶圆级芯片尺寸封装过程中不易出现玻璃碎裂的情况，提高了生产良率，同时由于不用使用感光材料和整面光学玻璃，也使得该封装方法的成本降低。需要说明的是，虽然没有图示，但是本实施例中，当所述混合基板与所述晶圆粘接后，还可以在混合基板的外表面上粘接支撑基板，该支撑基板可以是具有一定力学强度的玻璃板、塑料板或者胶带，这样，进一步保护图像传感器在封装过程中的安全。在切割上述晶圆和混合基板的过程中，也一并切割该支撑基板，等到将具有多个图像传感器单元的晶圆切割成单个图像传感器之后，再去除所述支撑基板。步骤S4，在所述晶圆的背面形成导电焊球。请继续参考图8，本实施例对所述晶圆的背面制作内部引线结构为金属互连结构。所述金属互连结构包括金属互连线872，在金属互连线872外部包裹着一层绝缘层871，而在金属互连线872的里层还包括另外一层绝缘层873，该绝缘层873将半导体衬底871与金属互连线872隔开，防止它 们之间发生相互影响。该金属互连线872其中一端连接到接触垫(Pad)875。图8中显示该金属互连线872和该接触垫875成一整体结构，这是为了表示它们可以由同种材料制成，但是它们也可以由不同材料制成，只需要保证该接触垫875通过金属互连线872与导电焊球874电连接。该导电焊球874作为该图像传感器的导电引出点。图8中显示接触垫875与感光区域860呈断开，但二者实际电性连接。本实施例中，所述金属互连结构为无硅通孔连接结构，但是在本实用新型的其它实施例中，所述金属互连结构也可以呈硅通孔连接结构以使得金属互连线与感光区域电性连接。步骤S5，切割所述晶圆和所述混合基板，形成多个图像传感器。请参考图9，本实施例中，所述半导体器件为图像传感器，该图像传感器晶圆级芯片尺寸封装方法最后切割所述晶圆以获得分离的单个图像传感器，形成如图9所示的结构。该结构可以看成是图8所示结构沿中间部位切割分离得到，因而其各部分内容可以参考图8中的内容。图9中所示的金属互连结构属于无硅通孔连接结构，在本实用新型的其它实施例中，也可以采用具有硅通孔连接结构的金属互连结构。由于运用了实施例一至四所述的混合基板，本实施例在将所述晶圆切割成单个图像传感器时，可以采用激光切割，这样可以减少芯片间的切割道的尺寸。从中也可以知道，通过运用实施例一至四所述的混合基板，可以使得晶圆的切割工艺选择范围更广。[0098]需要说明的是，本实施例所提供的图像传感器晶圆级芯片尺寸封装方法可以弥补现有图像传感器晶圆级芯片尺寸封装方法无法用于较大像素图像传感器封装的缺点，因而本实施例中，所述每个感光区域860中像素单元的个数优选在2兆(M)以上。现有技术的图像传感器封装方法中，像素尺寸越大，则像素单元所处位置的第一通孔越大，由上述描述可知，现有技术中该空腔需要设置具有一定真空度，因而该第一通孔越大，则存在真空度的空间越大，整个图像传感器受到的压力也就越大，在封装和后续使用过程中就越容易损坏。但是本实施例所提供的图像传感器封装方法不需要设置真空度，因而本实施例提供的封装方法尤其适合大像素图像传感器的封装。需要说明的是，本实施例在完成上述封装后，需要再进行表面组装(可利用表面组装技术进行表面组装)，可在表面组装之时或者之后，或者在图像传感器装镜头之前，用胶把上述(透明基板与支撑框架的框壁之间形成的)第二微孔密封起来，或者把第一微孔和第二微孔同时密封起来，以提高最后成型的图像传感器镜头模组的可靠性。本实用新型还提供了一种半导体器件的封装结构，所述半导体器件的封装结构运用了上述实施例一至四所述的混合基板进行封装，得到具有实施例一至四所述混合基板的半导体器件结构。本说明书下面以图像传感器晶圆级芯片尺寸封装结构为一种具体的半导体器件封装结构，对该封装结构加以说明。请参考图9，本实施例所提供的图像传感器晶圆级芯片尺寸封装结构如图9所示，它包括衬底870，所述衬底870可以为硅衬底，并且该硅衬底可以掺杂有其它元素。在该衬底870的功能面上通过胶材850粘贴混合基板(未标注)，该混合基板包括了支撑框架810、透明基板820以及粘接二者的胶材830，其中支撑框架810包括框底和框壁，但本实施例未对框底和框壁进行标注，其具体内容可参考实施例一至四中的相关内容。在将上所述的混合基板的框底与所述图像传感器功能面粘接时，晶圆功能面的像素单元刚好对应位于混合基板的第一通孔(第一通孔在图9中未标注,可参考实施例一相关内容)。本实施例中，在透明基板820的上下表面都设置有光学镀膜840，该光学镀膜840可以是IR膜和/或AR膜。每个透明基板820下面对应一个图像传感器单元，并且支撑框架810的第一通孔下面对应着一个`感光区域860，该感光区域860由多个像素单元组成。每个感光区域860中像素单元的个数优选在2兆(M)以上，其原因可参考实施例五中的封装方法相应内容。本实施例中混合基板使得感光区域860与外界大气相通。这是因为，透明基板820和支撑框架810之间存在着第一微孔和第二微孔，并且它们相互连通。这些微孔使得混合基板可以透过气体，从而使得感光区域860能够混合基板外表面的大气相通，避免在感光区域860的上部的空间中设置真空环境，从而使得混合基板和感光区域受到的大气压强差都得到消除，因而使得整个结构牢固可靠。同时，由上述描述可知，透明基板820和支撑框架810之间存在第一微孔和第二微孔，第一微孔和第二微孔本身的直径较小，因而灰尘等杂质难进入感光区域860，保证了图像传感器封装结构的品质。本实施例所提供的图像传感器包括金属互连结构，所述金属互连结构包括金属互连线872，在金属互连线872外部包裹着一层绝缘层871，而在金属互连线872的里层还包括另外一层绝缘层873，该绝缘层873将半导体衬底871与金属互连线872隔开，防止它们之间发生相互影响。该金属互连线872其中一端连接到接触垫875。图8中显示该金属互连线872和该接触垫875成一整体结构，这是为了表示它们可以由同种材料制成，但是它们也可以由不同材料制成，只需要保证该接触垫875通过金属互连线872与导电焊球874电连接。该导电焊球874作为该图像传感器的导电引出点。图9中显示接触垫875与感光区域860呈断开，但二者实际电性连接。本实施例中所用的混合基板可看成是实施例二所提供的混合基板，但是，本实施例也可以采用实施例一、实施例三或者实施例四所提供的混合基板，也就是说，本实施例可以采用实施例一至四中所提供的混合基板，并且采用上述混合基板可以避免使用整面大块光学玻璃，从而使得在图像传感器晶圆级芯片尺寸封装过程中不易出现玻璃碎裂的情况，提高了生产良率，由于不用使用感光材料和整面光学玻璃，也使得该封装方法的成本降低。本实施例所述金属互连结构为无硅通孔连接结构，但是在本实用新型的其它实施例中，所述金属互连结构也可以呈硅通孔连接结构使得金属互连线与感光区域电性连接。本说明书中各个部分采用递进的方式描述，每个部分重点说明的都是与其他部分的不同之处，各个部分之间相同或者近似的部分请相互参见。以上所述仅为本实用新型的具体实施例，目的是为了使本领域技术人员更好的理解本实用新型的精神，然而本实用新型的保护范围并不以该具体实施例的具体描述为限定范围，任何本领域的技术人员在不脱离本实用新型精神的范围内，可以对本实用新型的具体实施例做修改，而不脱离本实用新型的保 护范围。
权利要求1.一种混合基板，用于封装半导体器件，其特征在于，包括: 支撑框架，包含相互连接的框底和框壁；所述框底具有第一通孔，所述框壁具有第二通孔，所述第一通孔的面积小于所述第二通孔的面积，并且所述第一通孔与所述第二通孔连通； 透明基板，位于所述第二通孔中且固定在所述框底的上表面或所述框壁的侧面； 所述透明基板与所述框底之间存在第一微孔，所述透明基板与所述框壁之间存在第二微孔，所述第一微孔与所述第二微孔相通。
2.如权利要求1所述的混合基板，其特征在于，所述透明基板与所述框底之间设置有多个胶点，所述第一微孔位于所述胶点之间。
3.如权利要求1所述的混合基板，其特征在于，所述框底和所述框壁的连接方式为一体成型连接。
4.如权利要求3所述的混合基板，其特征在于，所述框底和所述框壁的制作材料包括陶瓷材料、耐燃树脂材料、玻璃材料或者硅材料。
5.如权利要求1所述的混合基板，其特征在于，所述框底和所述框壁的连接方式为胶粘连接。
6.如权利要求5所述的混合基板，其特征在于，所述框底和/或所述框壁的制作材料包括陶瓷材料·、耐燃树脂材料、玻璃材料或者硅材料。
7.如权利要求1所述的混合基板，其特征在于，所述透明基板上表面和/或下表面包括光学镀膜。
8.一种半导体器件的封装结构，其特征在于，包括: 半导体结构，包括功能面和背面； 如权利要求1至7中任一项所述的混合基板，所述混合基板的框底粘贴在所述半导体结构的功能面上； 导电焊球，粘贴在所述半导体结构的背面。
9.如权利要求8所述的封装结构，其特征在于，所述半导体器件为图像传感器，所述半导体结构包括多个像素单元，所述像素单元位于所述第一通孔中。
10.如权利要求9所述的封装结构，其特征在于，所述像素单元的个数在2兆以上。
专利摘要本实用新型提供一种混合基板和半导体器件的封装结构。所述混合基板用于封装半导体器件，该混合基板包括支撑框架，包含相互连接的框底和框壁；所述框底具有第一通孔，所述框壁具有第二通孔，所述第一通孔的面积小于所述第二通孔的面积，并且所述第一通孔与所述第二通孔连通；透明基板，位于所述第二通孔中且固定在所述框底的上表面或所述框壁的侧面；所述透明基板与所述框底之间存在第一微孔，所述透明基板与所述框壁之间存在第二微孔，所述第一微孔与所述第二微孔相通。本实用新型所提供的混合基板的强度比现有大块整面光学玻璃的强度提高许多，使得使用该混合基板的封装结构和封装方法在良率和效率提高的同时成本降低。
文档编号H01L23/13GK203103305SQ20132009294
公开日2013年7月31日 申请日期2013年2月28日 优先权日2013年2月28日
发明者邓辉, 夏欢, 赵立新, 李文强 申请人:格科微电子(上海)有限公司