一種指紋識(shí)別傳感器的封裝結(jié)構(gòu)及其封裝方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種指紋識(shí)別傳感器的封裝結(jié)構(gòu)及其封裝方法，屬于半導(dǎo)體封裝技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著時(shí)代的發(fā)展，在現(xiàn)有半導(dǎo)體封裝構(gòu)造制造過(guò)程中，Trench (溝槽)技術(shù)已廣泛地被應(yīng)用，如圖1所示，在傳統(tǒng)的指紋識(shí)別傳感器的封裝結(jié)構(gòu)中，傳感器芯片與外部的電氣連接是用金屬引線(xiàn)以鍵合的方式把芯片上的I/O連至封裝載體并經(jīng)封裝引腳來(lái)實(shí)現(xiàn)，這種結(jié)構(gòu)的絕緣層通常只有一層有機(jī)材料(如圖1中51)或者兩層有機(jī)材料(如圖1中51和52)。當(dāng)只有一層有機(jī)材料做絕緣層時(shí)，在圖1中的Trench溝槽的上拐角I區(qū)域會(huì)有電氣連接問(wèn)題，如短路、開(kāi)路、漏電流等，影響產(chǎn)品的可靠性；而當(dāng)采用兩層有機(jī)材料做絕緣層時(shí)，會(huì)造成在圖1中Trench溝槽的下拐角II區(qū)域的膠厚較厚，給后續(xù)流程(如曝光顯影)造成困擾。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述絕緣問(wèn)題，本發(fā)明提供一種能提高產(chǎn)品絕緣性能、提升產(chǎn)品可靠性的一種指紋識(shí)別傳感器的封裝結(jié)構(gòu)及其封裝方法。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下方式來(lái)實(shí)現(xiàn):
本發(fā)明一種指紋識(shí)別傳感器的封裝結(jié)構(gòu)，其包括:
硅基本體，其頂部的邊緣位置設(shè)置溝槽，其底部與基板固連；
傳感器芯片，設(shè)置于所述硅基本體的頂部，其包括感應(yīng)元件和設(shè)置于感應(yīng)元件四周的芯片電極及其電路，
其中，芯片電極至少兩個(gè)，且其上表面露出硅基本體的上表面，所述溝槽的底部在垂直方向上的位置低于所述芯片電極的電路的底部；
感應(yīng)元件的上表面露出硅基本體的上表面；
絕緣層I，覆蓋所述硅基本體的表面和溝槽的裸露面，并于感應(yīng)元件的上方開(kāi)設(shè)絕緣層開(kāi)口 I露出感應(yīng)元件的上表面、于芯片電極的上方開(kāi)設(shè)絕緣層開(kāi)口 II露出芯片電極的上表面；
絕緣層II，覆蓋所述絕緣層I，且從上至下僅覆蓋至上拐角I區(qū)域；
再布線(xiàn)金屬層，由若干個(gè)彼此絕緣的子再布線(xiàn)金屬層構(gòu)成，各所述子再布線(xiàn)金屬層的一端通過(guò)絕緣層開(kāi)口 II與所述芯片電極對(duì)應(yīng)連接，其另一端沿絕緣層II向外延伸至溝槽的上拐角I區(qū)域，再沿絕緣層I至溝槽的下拐角II區(qū)域和溝槽的底部；
金屬引線(xiàn)，其一端與延伸至溝槽的底部的再布線(xiàn)金屬層的部分連接，其另一端與基板連接；
介電層，填充絕緣層開(kāi)口 I ;
塑封層，塑封基板上的硅基本體的所有裸露的面空間，且于所述塑封層的表面設(shè)置金屬膜層。
[0005]在所述溝槽的內(nèi)壁，從上而下，所述絕緣層II覆蓋絕緣層I的表面的1/2?2/3面積。
[0006]所述金屬引線(xiàn)的弧高低于硅基本體的上表面。
[0007]所述硅基本體與基板之間設(shè)置黏膠層。
[0008]本發(fā)明一種指紋識(shí)別傳感器的封裝結(jié)構(gòu)的封裝方法，其包括以下工藝步驟: 步驟一、取上表面置有傳感器芯片的圓片，所述傳感器芯片包括感應(yīng)元件和芯片電極；
步驟二、沿劃片道在圓片的上表面開(kāi)出寬于劃片道的溝槽；
步驟三、在圓片的上表面及溝槽的內(nèi)壁和底部涂覆絕緣層I，利用光刻工藝于感應(yīng)元件的上方開(kāi)設(shè)絕緣層開(kāi)口 I露出感應(yīng)元件的上表面、于芯片電極的上方開(kāi)設(shè)絕緣層開(kāi)口 II露出芯片電極的上表面；
步驟四、在絕緣層I的表面涂覆負(fù)性的絕緣層II，通過(guò)光刻工藝，將溝槽的底部和溝槽的下拐角II區(qū)域的無(wú)效的絕緣層II去除；
步驟五、依次通過(guò)濺射金屬、光刻、電鍍的方法選擇性地實(shí)現(xiàn)彼此絕緣的再布線(xiàn)金屬層，再布線(xiàn)金屬層的一端通過(guò)絕緣層開(kāi)口 II與所述芯片電極對(duì)應(yīng)連接，其另一端沿絕緣層II向外延伸至溝槽的上拐角I區(qū)域，再沿絕緣層I至溝槽的下拐角II區(qū)域和溝槽的底部；步驟六、在絕緣層開(kāi)口I內(nèi)填充介電層；
步驟七、沿劃片道切割圓片，形成復(fù)數(shù)顆封裝單體；
步驟八、將上述封裝單體通過(guò)黏膠層固定于基板；
步驟九、利用打線(xiàn)工藝將金屬引線(xiàn)的一端與延伸至溝槽的底部的再布線(xiàn)金屬層連接，其另一端與基板連接；
步驟十、采用塑封工藝將基板上方的所有裸露的面空間塑封封裝，形成塑封層；
步驟十一、在塑封層的表面電鍍金屬膜層；
步驟十二、沿切割線(xiàn)將完成封裝的上述封裝體切割成指紋識(shí)別傳感器的封裝結(jié)構(gòu)單體。
[0009]所述再布線(xiàn)金屬層的材質(zhì)為金屬鋁、鈦/鋁、鋁/鎳/金或鋁/镲/鈕/金。
[0010]所述絕緣層I的材質(zhì)為無(wú)機(jī)絕緣材料。
[0011 ] 所述絕緣層II的材質(zhì)為有機(jī)絕緣材料。
[0012]相比與現(xiàn)有方案，本發(fā)明的有益效果是:
1、本發(fā)明巧妙地運(yùn)用有機(jī)材料與無(wú)機(jī)材料的不同特性，構(gòu)建兩層絕緣層:無(wú)機(jī)材料的絕緣層I覆蓋硅基本體的表面和溝槽的裸露面，有機(jī)材料的絕緣層II覆蓋上述絕緣層I，且從上至下僅覆蓋至溝槽的上拐角I區(qū)域，以提高產(chǎn)品的電絕緣性能、提升產(chǎn)品可靠性，同時(shí)，不增加溝槽的下拐角II區(qū)域的絕緣層厚度，以使不對(duì)后續(xù)流程(如曝光顯影)造成影響；
2、本發(fā)明封裝體的封裝流程簡(jiǎn)單，整個(gè)封裝過(guò)程采用圓片級(jí)工藝，在圓片上完成，提高了生產(chǎn)效率，符合封裝產(chǎn)業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)。
【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1是現(xiàn)有傳感器封裝結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本發(fā)明一種指紋識(shí)別傳感器的封裝結(jié)構(gòu)的封裝方法的流程圖； 圖3是本發(fā)明一種指紋識(shí)別傳感器的封裝結(jié)構(gòu)的實(shí)施例的剖面示意圖；
圖4~16是圖3的封裝方法的流程示意圖；
圖1中:硅基本體I 溝槽11 溝槽壁111 感應(yīng)元件12 芯片電極131、132 介電層4 絕緣層I 51 絕緣層開(kāi)口 I 501 絕緣層開(kāi)口 II 502 絕緣層II 52 再布線(xiàn)金屬層61、62 金屬引線(xiàn)? 塑封層8 金屬膜層81 基板9 黏膠層91 ；
圓片10 劃片道101 切割線(xiàn)901。
【具體實(shí)施方式】
[0014]參見(jiàn)圖2，一種指紋識(shí)別傳感器的封裝結(jié)構(gòu)的封裝方法，其工藝流程如下:
S1:取置有傳感器芯片(其包括感應(yīng)元件和芯片電極)的圓片；
52:沿劃片道在圓片上開(kāi)出寬于劃片道的溝槽；
53:在圓片的表面及溝槽內(nèi)涂覆絕緣層I，并開(kāi)設(shè)露出感應(yīng)元件的絕緣層開(kāi)口 1、露出芯片電極的絕緣層開(kāi)口 II ;
54:除溝槽的底部和溝槽的下拐角II區(qū)域外，在絕緣層I的表面涂覆絕緣層II ;
55:選擇性地實(shí)現(xiàn)再布線(xiàn)金屬層，再布線(xiàn)金屬層的一端通過(guò)絕緣層開(kāi)口 II與芯片電極對(duì)應(yīng)連接，其另一端沿絕緣層II向外延伸至溝槽的上拐角I區(qū)域，再沿絕緣層I至溝槽的下拐角II區(qū)域和溝槽的底部；
56:在絕緣層開(kāi)口 I內(nèi)填充介電層；
57:沿劃片道切割圓片，形成復(fù)數(shù)顆封裝單體；
58:刪選合適的封裝單體固定于基板；
S9:利用打線(xiàn)工藝將金屬引線(xiàn)的一端與延伸至溝槽的底部的再布線(xiàn)金屬層連接，其另一端與基板連接；
510:采用塑封工藝將基板上方的裸露的面空間塑封封裝，形成塑封層；
511:在塑封層的表面形成金屬膜層； S12:沿切割線(xiàn)將完成封裝的上述封裝體切割成復(fù)數(shù)顆指紋識(shí)別傳感器的封裝結(jié)構(gòu)單體。
[0015]現(xiàn)在將在下文中參照附圖更加充分地描述本發(fā)明，在附圖中示出了本發(fā)明的示例性實(shí)施例，從而本公開(kāi)將本發(fā)明的范圍充分地傳達(dá)給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。然而，本發(fā)明可以以許多不同的形式實(shí)現(xiàn)，并且不應(yīng)被解釋為限制于這里闡述的實(shí)施例。
[0016]實(shí)施例，參見(jiàn)圖3
本發(fā)明一種指紋識(shí)別傳感器的封裝結(jié)構(gòu)，其硅基本體I的橫截面呈矩形，傳感器芯片設(shè)置于硅基本體I的頂部，其包括感應(yīng)元件12和設(shè)置于感應(yīng)元件12四周的芯片電極。芯片電極及其相關(guān)的電路設(shè)置于其硅基本體I的內(nèi)部，而表現(xiàn)于頂部，圖中，以?xún)蓚€(gè)電極131、132示例，電極131、132的上表面露出硅基本體I。感應(yīng)元件12嵌于兩個(gè)電極131、132之間的硅基本體I的上部，其上表面露出硅基本體1，用于測(cè)量用戶(hù)的指紋之間的電容，可以由此得到客戶(hù)的手指的圖像信息。芯片電極的個(gè)數(shù)可以在兩個(gè)以上，感應(yīng)元件12設(shè)置在其中間。
[0017]硅基本體I的頂部的邊緣位置設(shè)置溝槽11，該溝槽11可以使用劃片或者刻蝕的方法來(lái)成形。溝槽壁111的傾斜角度為α，α的取值范圍為90°?150°，以?xún)A斜角度α為120°?130°為佳。溝槽11的底部在垂直方向上的位置低于電極131、132的電路的底部。硅基本體I的底部通過(guò)黏膠層91黏貼至基板9上，該基板9包括但不限于PCB板。
[0018]在硅基本體I和感應(yīng)元件12的表面以及溝槽11的裸露面以PECVD的方式沉積Si02、SiN等材質(zhì)的絕緣層I 51，并于感應(yīng)元件12的上方開(kāi)設(shè)絕緣層開(kāi)口 I 501露出感應(yīng)元件12的上表面、于電極131、132的上方開(kāi)設(shè)絕緣層開(kāi)口 II 502露出電極131、132的上表面。
[0019]在絕緣層I 51的表面覆蓋絕緣層II 52，絕緣層II 52從上至下僅覆蓋至溝槽的上拐角I區(qū)域，具體地，在溝槽11的溝槽壁111處，從上往下，絕緣層II 52覆蓋絕緣層I 51的表面的1/2?2/3面積。絕緣層I 51和絕緣層II 52的于溝槽的上拐角I區(qū)域和溝槽的下拐角II區(qū)域的區(qū)別設(shè)計(jì)，能有效地提高產(chǎn)品的電絕緣性能、提升產(chǎn)品的可靠性。
[0020]在絕緣層II 52的表面和絕緣層I 51的裸露面選擇性地構(gòu)建再布線(xiàn)金屬層，再布線(xiàn)金屬層可以是單層金屬，也可以是多層金屬，其材質(zhì)包括但不限于金屬鋁、鈦/鋁、鋁/鎳/金或鋁/鎳/鈀/金。再布線(xiàn)金屬層由若干個(gè)彼此絕緣的子金屬層構(gòu)成，一般地，子金屬層的個(gè)數(shù)與芯片電極的個(gè)數(shù)匹配。圖中，電極13