一種半導體器件的圓片級封裝結構的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種半導體器件的圓片級封裝結構，屬于半導體封裝技術領域。
【背景技術】
[0002]諸如發(fā)光二極管(Lighlt-Emitting D1de，簡稱LED)的發(fā)光元件芯片是通過PN結形成發(fā)光源來發(fā)射各種顏色的光的半導體器件。隨著電子技術的發(fā)展，LED電子產品的封裝密度要求越來越高。理論上，當封裝基板厚度越小，相應的封裝熱阻值越小，LED芯片工作時候的節(jié)點溫度越低，芯片的電光轉化效率就越高，LED芯片的亮度就越高。
[0003]因此，在一定意義上，小型化與低熱阻值是在保證LED芯片高亮度的情況下對市場低成本要求的不懈追求。傳統(tǒng)的陶瓷基板與引線框架的LED封裝結構，其在封裝尺寸上受基板制造能力的限制，在LED封裝小型化方面難以取得突破，傳統(tǒng)封裝面積與LED芯片面積的橫截面比在2:1以上，從而導致封裝成本難以下調，而其熱阻值在8-15°C/W (差異源于基板導熱系數的不同)，電光轉化效率大致在25%至45%。因此以陶瓷封裝與引線框架為代表的傳統(tǒng)封裝形式難以實現小型化、低熱阻值、高亮度、低成本此四者的兼顧。
【發(fā)明內容】
[0004]本實用新型的目的在于克服上述傳統(tǒng)半導體器件的封裝不足，提供一種同等尺寸芯片的封裝結構尺寸更小、熱阻值更低、成本更低而亮度更高的半導體器件的圓片級封裝結構。
[0005]本實用新型的目的是這樣實現的:
[0006]本實用新型一種半導體器件的圓片級封裝結構，其包括硅基襯底和帶有正負電極的LED芯片，所述硅基襯底的上表面為絕緣層1、下表面為絕緣層II，所述硅基襯底與LED芯片的橫截面的面積比最小達1.5:1，
[0007]所述絕緣層I的上表面設置再布線金屬層，所述再布線金屬層的最外層為銀層或鋁層，所述LED芯片倒裝于再布線金屬層的表面，所述再布線金屬層于該LED芯片的正負電極之間分開形成彼此絕緣的再布線金屬層圖案I和再布線金屬層圖案II，
[0008]所述LED芯片的垂直區(qū)域之外設置至少兩個硅通孔，所述硅通孔上下貫穿硅基襯底、絕緣層I和絕緣層II，其內壁設置絕緣層III，所述硅通孔的縱截面呈倒梯形，且其大口端朝向絕緣層1、小口端朝向絕緣層II，
[0009]所述再布線金屬層圖案I和再布線金屬層圖案II分別向外延伸至同側的硅通孔，并布滿其內壁及其小口端的底部，
[0010]所述絕緣層II的下表面設置至少兩個導電電極，所述導電電極選擇性地覆蓋對應的硅通孔，并分別通過硅通孔的小口端與再布線金屬層圖案1、再布線金屬層圖案II連接，實現電氣連通，
[0011]所述硅基襯底的上方設置透光層，所述透光層包封LED芯片，且其出光面為表面經過粗化處理的平面。
[0012]本實用新型所述硅通孔設置于LED芯片的正負電極的長端外側、短端外側、對角線的外延側的一種或任意幾種的組合。
[0013]本實用新型所述透光層的出光面布滿密度均勻的微型凹槽或微型凹坑。
[0014]本實用新型所述硅基襯底的厚度hi在200微米以下。
[0015]進一步地，所述娃基襯底的厚度hi為70?100微米。
[0016]本實用新型所述硅通孔的小口端的口徑不小于20微米。
[0017]本實用新型所述正負電極與再布線金屬層之間設置金屬塊，所述金屬塊的高度h2的范圍為3?20微米。
[0018]進一步地，所述金屬塊的高度h2的范圍為7?12微米。
[0019]本實用新型所述LED芯片的出光面涂覆熒光物質。
[0020]本實用新型還包括導熱電極，所述導熱電極設置于導電電極之間或者其一側，且置于LED芯片的正下方。
[0021]本實用新型的有益效果是:
[0022]1、本實用新型的封裝結構將硅通孔設置于LED芯片的垂直區(qū)域之外，而在其背面設置延展面積和設置位置占優(yōu)勢的導熱電極，有效地解決了半導體器件LED芯片的封裝結構的可靠性和散熱問題，降低了熱阻值；同時，進一步減薄了硅基本體的厚度，減小了封裝結構的厚度，也有助于降低熱阻值；并對透光層采用表面粗化工藝，形成微型結構，提高出光效率，因此本實用新型的半導體器件的亮度得到了顯著提高。
[0023]2、本實用新型的封裝結構采用圓片級硅基轉接板工藝在硅晶圓片上完成絕緣層、導電電極、硅通孔、再布線金屬層等的排布，并為LED芯片預留倒裝區(qū)域，實現了同等尺寸芯片的封裝結構尺寸更小，達到封裝面積與芯片面積的橫截面比最小至1.5:1，而傳統(tǒng)封裝面積與LED芯片面積的橫截面比在2:1以上，顯著減小了封裝結構的尺寸，同時降低了生產成本，符合封裝結構的小型化發(fā)展趨勢。
【附圖說明】
[0024]圖1A為本實用新型一種半導體器件的圓片級封裝結構的實施例一的俯視(正面)
示意圖；
[0025]圖1B為圖1A的A-A剖面示意圖；
[0026]圖1C為圖1A的B-B剖面示意圖；
[0027]圖1D至圖1I為圖1B的仰視(背面)示意圖；
[0028]圖1J為圖1B的變形不意圖；
[0029]圖2A為本實用新型一種半導體器件的圓片級封裝結構的實施例二的俯視(正面)示意圖；
[0030]圖2B為圖2A的仰視(背面)示意圖；
[0031]圖2C為圖2A的變形的仰視(背面)示意圖；
[0032]圖3A為本實用新型一種半導體器件的圓片級封裝結構的實施例三的俯視(正面)示意圖；
[0033]圖3B為圖3A的C-C剖面示意圖；
[0034]圖3C為圖3A的仰視(背面)示意圖；
[0035]圖3D為圖3A的變形一；
[0036]圖3E為圖3A的變形二 ；
[0037]圖4A為本實用新型一種半導體器件的圓片級封裝結構的實施例四的俯視(正面)示意圖；
[0038]圖4B為圖4A的仰視(背面)示意圖；
[0039]圖5A為圖4A的變形；
[0040]圖5B為圖5A的仰視(背面)示意圖；
[0041]其中，硅基襯底I
[0042]硅通孔11
[0043]絕緣層I 121
[0044]大口端1211
[0045]絕緣層II 122
[0046]小口端1221
[0047]凹穴13
[0048]再布線金屬層圖案I 21
[0049]再布線金屬層圖案II 22
[0050]導電電極I 321
[0051]導電電極II 322
[0052]導熱電極323
[0053]金屬塊41、42
[0054]LED 芯片 5
[0055]焚光物質6
[0056]透光層7。
【具體實施方式】
[0057]現在將在下文中參照附圖更加充分地描述本實用新型，在附圖中示出了本實用新型的示例性實施例，從而本公開將本實用新型的范圍充分地傳達給本領域的技術人員。然而，本實用新型可以以許多不同的形式實現，并且不應被解釋為限制于這里闡述的實施例。
[0058]實施例一，參見圖1A至圖1J
[0059]半導體器件的圓片級封裝結構如圖1B和圖1C所示，分別為圖1A的A-A剖面圖和B-B剖面圖。在硅基襯底I的上表面設置絕緣層I 121、下表面設置絕緣層II 122，絕緣層
I 121和絕緣層II 122的材質可以相同，其材質包括但不局限于氧化硅薄膜，以使具有半導體性能的硅基襯底I絕緣。硅基襯底I的厚度hi在200微米以下，以厚度hi在70?100微米為佳，以滿足小型化封裝結構的需要。絕緣層I 121的上表面為彼此絕緣的再布線金屬層圖案I 21、再布線金屬層圖案II 22，再布線金屬層圖案I 21、再布線金屬層圖案II 22的材質一般由金屬銅制成，其最外層為光滑平坦的銀層、鋁層(圖中未示出)等兼具有高反射率和導電性能良好的金屬層，以增強LED封裝產品的光反射強度，提高LED封裝產品的出光亮度。LED芯片5倒裝于再布線金屬層圖案I 21和再布線金屬層圖案II 22的表面且與再布線金屬層圖案I 21和再布線金屬層圖案II 22橫跨連接。LED芯片5帶有正電極51、負電極52，再布線金屬層圖案I 21和再布線金屬層圖案II