CN104465973B - 一种半导体器件的圆片级封装方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种半导体器件的圆片级封装方法，属于半导体封装技术领域。其工艺流程如下：取硅晶圆片；采用圆片级硅基转接板工艺在硅晶圆片上完成绝缘层、导电电极、硅通孔、再布线金属层等的排布，并为LED芯片预留倒装区域；LED芯片倒装至倒装区域；形成覆盖LED芯片的透光层，并将透光层的表面进行粗化处理；将完成封装工艺的硅晶圆片切割成单颗半导体器件的封装体。本发明利用圆片级硅基转接板工艺和表面粗化工艺形成了同等尺寸芯片的封装结构尺寸更小、热阻值更低、成本更低而亮度更高的半导体器件的封装结构的圆片级封装方法。

Description

一种半导体器件的圆片级封装方法

技术领域

本发明涉及一种半导体器件的圆片级封装方法，属于半导体封装技术领域。

背景技术

诸如发光二极管（Ligh1t-Emitting Diode，简称LED）的发光元件芯片是通过PN结形成发光源来发射各种颜色的光的半导体器件。随着电子技术的发展，LED电子产品的封装密度要求越来越高。理论上，当封装基板厚度越小，相应的封装热阻值越小，LED芯片工作时候的节点温度越低，芯片的电光转化效率就越高，LED芯片的亮度就越高。

因此，在一定意义上，小型化与低热阻值是在保证LED芯片高亮度的情况下对市场低成本要求的不懈追求。传统的陶瓷基板与引线框架的LED封装结构，其在封装尺寸上受基板制造能力的限制，在LED封装小型化方面难以取得突破，传统封装面积与LED芯片面积的横截面比在2:1以上，从而导致封装成本难以下调，而其热阻值在8-15℃/W（差异源于基板导热系数的不同），电光转化效率大致在25%至45%。因此以陶瓷封装与引线框架为代表的传统封装形式难以实现小型化、低热阻值、高亮度、低成本此四者的兼顾。

发明内容

本发明的目的在于克服上述传统半导体器件的封装不足，提供一种同等尺寸芯片的封装结构尺寸更小、热阻值更低、成本更低而亮度更高的半导体器件的圆片级封装结构的封装方法。

本发明的目的是这样实现的：

本发明一种半导体器件的圆片级封装方法，其工艺过程如下：

步骤一、取硅晶圆片，所述硅晶圆片的正面沉积一绝缘层；

步骤二、顺次通过溅射、光刻、电镀金属工艺，在硅晶圆片的正面完成阵列排布的导电电极组，所述导电电极组的端部为导电电极的输入/输出端，所述导电电极的输入/输出端的余下区域为预留的芯片的倒装区域；

步骤三、在完成导电电极组的硅晶圆片的正面通过粘合剂临时键合载体圆片；

步骤四、上下180°翻转完成临时键合的硅晶圆片，并减薄硅晶圆片的背面形成减薄面，硅基衬底的厚度h1减至200微米以下；

步骤五、在对应导电电极的输入/输出端处，在减薄面上顺次通过光刻、干法刻蚀工艺由上而下刻蚀硅晶圆片，形成硅通孔；

步骤六、在硅通孔内和减薄面的表面沉积另一绝缘层；

步骤七、通过激光工艺或干法刻蚀工艺在硅通孔底部开设绝缘层开口，露出导电电极；

步骤八、在完成绝缘层开口的绝缘层的表面顺次通过溅射、光刻、电镀工艺形成阵列排布的再布线金属层，在芯片的倒装区域内相邻两个再布线金属层彼此绝缘；

步骤九、取LED芯片，将LED芯片倒装于芯片的倒装区域内、且LED芯片与芯片的倒装区域内的各再布线金属层均连接；

步骤十、在完成芯片倒装的硅晶圆片的边缘设置围坝，在所述围坝内点入热固性树脂并流平，所述热固性树脂覆盖芯片，热固性树脂经加温后固化成透光层；

步骤十一、在透光层成形后去除围坝；

步骤十二、利用表面粗化工艺将透光层的表面进行粗化处理，所述表面粗化工艺是将透光层的上表面通过机械抛磨或激光打点的方法，使得透光层的上表面呈具有微型结构的非光滑面，所述微型结构均匀分布；

步骤十三、采用拆键合工艺去除载体圆片和粘合剂，并贴装至划片膜上；

步骤十四、将划片膜上的完成封装工艺的硅晶圆片切割成独立的半导体器件的封装结构的单体，所述硅晶圆片形成单颗的硅基衬底；

所述半导体器件的封装结构的硅基衬底与LED芯片的横截面的面积比最小可达1.5:1。

本发明在步骤二中，在硅晶圆片的正面完成阵列排布的导电电极组的同时还包括步骤：顺次通过溅射、光刻、电镀金属工艺，在导电电极之间或者其一侧，且于LED芯片的正下方形成导热电极。

进一步地，在步骤二中，所述导电电极与导热电极的表面通过化学镀的方法形成先成形镍层再成形金层的镍金层或通过化学镀的方法形成锡层。

进一步地，在步骤二中，所述导电电极的输入/输出端设置于LED芯片的正负电极的长端外侧、短端外侧、对角线的外延侧的一种或任意几种的组合。

本发明在步骤四中，所述硅基衬底的厚度h1减至70～100微米。

本发明在步骤五中，所述硅通孔开设于LED芯片的垂直区域之外，其纵截面呈倒梯形，且其大口端朝向LED芯片、小口端朝向导电电极，所述硅通孔的小口端的口径不小于20微米。

本发明在步骤九中，将所述LED芯片倒装于芯片的倒装区域内、且LED芯片与芯片的倒装区域内的各再布线金属层均连接之前还包括步骤：所述LED芯片的正负电极与再布线金属层之间电镀或化学镀金属块。

本发明所述金属块的靠近LED芯片的正负电极的一端通过电镀的方法形成金属锡或锡合金。

本发明在步骤十中，在所述围坝内点入热固性树脂之前还包括步骤：在所述LED芯片的出光面涂覆荧光物质。

进一步地，在步骤十中，所述热固性树脂为硅胶。

本发明的有益效果是：

1、本发明采用圆片级硅基转接板工艺在硅晶圆片上完成绝缘层、导电电极、硅通孔、再布线金属层等的排布，并为LED芯片预留倒装区域，实现了同等尺寸芯片的封装结构尺寸更小，达到封装面积与芯片面积的横截面比最小至1.5:1，而传统封装面积与LED芯片面积的横截面比在2:1以上，显著减小了封装结构的尺寸，同时降低了生产成本，符合封装结构的小型化发展趋势。

2、本发明的封装方法实现的封装结构将硅通孔设置于LED芯片的垂直区域之外，而在其背面设置延展面积和设置位置占优势的导热电极，有效地解决了半导体器件LED芯片的封装结构的可靠性和散热问题，降低了热阻值；同时，进一步减薄了硅基本体的厚度，减小了封装结构的厚度，也有助于降低热阻值；并对透光层采用表面粗化工艺，因此本发明的半导体器件的亮度得到了显著提高。

附图说明

图1为本发明一种半导体器件的圆片级封装方法的流程图；

图2-1为本发明一种小型的LED封装结构的实施例一的俯视（正面）示意图；

图2-2为图2-1的A-A剖面示意图；

图2-3为图2-1的B-B剖面示意图；

图2-4至图2-9为图2-2的仰视（背面）示意图；

图2-10为图2-2的变形示意图；

图2A至图2O为本发明实施例一的封装方法的流程示意图；

图3-1为本发明一种小型的LED封装结构的实施例二的俯视（正面）示意图；

图3-2为图3-1的仰视（背面）示意图；

图3-3为图3-1的变形的仰视（背面）示意图；

图4-1为本发明一种小型的LED封装结构的实施例三的俯视（正面）示意图；

图4-2为图4-1的C-C剖面示意图；

图4-3为图4-1的仰视（背面）示意图；

图4-4为图4-1的变形一；

图4-5为图4-1的变形二；

图5-1为本发明一种小型的LED封装结构的实施例四的俯视（正面）示意图；

图5-2为图5-1的仰视（背面）示意图；

图6-1为图5-1的变形；

图6-2为图6-1的仰视（背面）示意图；

其中，硅基衬底1

硅通孔11

绝缘层Ⅰ121

大口端1211

绝缘层Ⅱ122

小口端1221

凹穴13

再布线金属层图案Ⅰ21

再布线金属层图案Ⅱ22

导电电极Ⅰ321

导电电极Ⅱ322

导热电极323

金属块41、42

LED芯片5

荧光物质6

透光层7；

硅晶圆片10

减薄面111

绝缘层Ⅰ开口1211

输入/输出端3211、3221

芯片的倒装区域50

载体圆片81

粘合剂811。

具体实施方式

参见图1，本发明一种半导体器件的圆片级封装方法的工艺流程如下：

S101：取硅晶圆片；

S102：采用圆片级硅基转接板工艺在硅晶圆片上完成绝缘层、导电电极、硅通孔、再布线金属层等的排布，并为LED芯片预留倒装区域；

S103：LED芯片倒装至倒装区域；

S104：形成覆盖LED芯片的透光层，并将透光层的表面进行粗化处理；

S105：将完成封装工艺的硅晶圆片切割成单颗半导体器件的封装体。

现在将在下文中参照附图更加充分地描述本发明，在附图中示出了本发明的示例性实施例，从而本公开将本发明的范围充分地传达给本领域的技术人员。然而，本发明可以以许多不同的形式实现，并且不应被解释为限制于这里阐述的实施例。

实施例一，参见图2-1至图2-10

半导体器件LED的封装结构如图2-2和图2-3所示，分别为图2-1的A-A剖面图和B-B剖面图。在硅基衬底1的上表面设置绝缘层Ⅰ121、下表面设置绝缘层Ⅱ122，绝缘层Ⅰ121和绝缘层Ⅱ122的材质可以相同，其材质包括但不局限于氧化硅薄膜，以使具有半导体性能的硅基衬底1绝缘。绝缘层Ⅰ121的上表面为彼此绝缘的再布线金属层图案Ⅰ21、再布线金属层图案Ⅱ22，再布线金属层图案Ⅰ21、再布线金属层图案Ⅱ22的材质一般由金属铜制成，其最外层为光滑平坦的银层、铝层（图中未示出）等兼具有高反射率和导电性能良好的金属层，以增强LED封装产品的光反射强度，提高LED封装产品的出光亮度。LED芯片5倒装于再布线金属层图案Ⅰ21和再布线金属层图案Ⅱ22的表面且与再布线金属层图案Ⅰ21和再布线金属层图案Ⅱ22横跨连接。LED芯片5带有正电极51、负电极52，再布线金属层图案Ⅰ21和再布线金属层图案Ⅱ22于该LED芯片5的正电极51与负电极52之间分开且彼此绝缘，以避免LED芯片5短路。在正电极51与再布线金属层图案Ⅰ21之间可以设置金属块Ⅰ41，在负电极52与再布线金属层图案Ⅱ22之间可以设置金属块Ⅱ42，金属块Ⅰ41、金属块Ⅱ42的材质通常为铜，但其材质不局限于此。其上两端设有焊料金属（图中未示出），通常为金属锡或锡合金，其厚度不超过5微米，在LED芯片5完成倒装工艺之后形成锡基金属间化合物，以增强LED芯片5与再布线金属层图案Ⅰ21、再布线金属层图案Ⅱ22之间的连接可靠性。

金属块I41、金属块Ⅱ42的横截面形状和大小根据实际需要确定。通常其横截面形状、大小与正电极51、负电极52的横截面形状、大小一致。金属块Ⅰ41与金属块Ⅱ42的高度一般相等，高度h2的范围为3～20微米，以高度范围为7～12微米为佳，以实现其支撑、导热作用的同时满足小型化的封装结构需要。

在LED芯片5的垂直区域之外设置两个硅通孔11，如图2-1、图2-4、图2-5、图2-6所示。硅通孔11上下贯穿硅基衬底1、绝缘层Ⅰ121和绝缘层Ⅱ122，硅通孔11的纵截面呈倒梯形，且其大口端1211朝向绝缘层Ⅰ121、小口端1221朝向绝缘层Ⅱ122，如图2-2、图2-3所示，其小口端1221的口径不小于20微米，以小口端1221的口径在30微米左右为佳，以保证连接的电可靠性，同时降低工艺难度，进而降低生产成本。硅通孔11可以设置于LED芯片5的电极51、负电极52的短端外侧，如图2-1所示。硅通孔11在LED芯片5的倒装区域之外的具体位置根据实际需要来确定。硅通孔11的内壁设置绝缘层Ⅲ123，绝缘层Ⅲ123可以是独立的膜层，如图2-2所示，材质为氧化硅薄膜，但材质不局限于此。绝缘层Ⅲ123可以是绝缘层Ⅰ121延伸至硅通孔11内的部分，与绝缘层Ⅰ121为一体结构。再布线金属层图案Ⅰ21、再布线金属层图案Ⅱ22分别向外延伸至同侧的硅通孔11，并沿绝缘层Ⅲ123的表面覆盖硅通孔11的内壁和沉积于硅通孔11的小口端1221的底部，并在硅通孔11的中央留下一小小的凹穴13。

硅通孔11也可以设置在LED芯片5的垂直区域之内，但由于此凹穴13的存在和硅通孔11处各层材质的多样特性及封装工艺的后续操作，可能会降低硅通孔11处各层与上下部件（如再布线金属层、金属块、LED芯片5、导电电极）的连接可靠性，尤其是再布线金属层与LED芯片5或金属块、再布线金属层与导电电极之间的连接可靠性。

硅基衬底1的绝缘层Ⅱ122的下表面设置导电电极Ⅰ321和导电电极Ⅱ322，如图2-1、图2-3和图2-4所示。导电电极Ⅰ321和导电电极Ⅱ322的材质包括但不局限于铜，其表面可以但非必要设置先形成镍层再形成金层的镍金层或锡层作为保护层，镍金层或锡层通过电镀或化学镀的方法形成，以防止金属铜表面氧化并且满足焊接可靠性的要求。导电电极Ⅰ321和导电电极Ⅱ322选择性地覆盖硅通孔11，并与硅通孔11内的再布线金属层图案Ⅰ21、再布线金属层图案Ⅱ22通过小口端1221分别连接，导电电极321通过硅通孔11内的再布线金属层图案Ⅰ21与正电极51实现电气连通，导电电极322通过硅通孔11内的再布线金属层图案Ⅱ22与负电极52实现电气连通。导电电极Ⅰ321和导电电极Ⅱ322的形状一般为大小合适的矩形，以与现有基板匹配，同时降低工艺难度。

硅基衬底1的上方的透光层7覆盖并保护LED芯片5，其出光面为表面经过粗化处理的平面，如图2-2的区域I的放大区域I（a）、I（b）、I（c）所示。该表面粗化工艺可以使出光面的表面粗糙化，以有效减弱出光过程的全反射效应，提升出光效率，进一步提高LED封装产品的出光亮度。具体地，是在透光层7的出光面布满密度均匀的微型凹槽，如平行延伸的V形槽(如I（a）所示)、平行延伸的弧形槽(如I（b）所示)等，槽的延伸方向、延伸轨迹（直的或曲的）具有任意性，或者为密度均匀的微型凹坑(如I（c）所示)，但微型结构不限于此，要求粗化处理的密度均匀是为了保证LED的封装产品的性能（如亮度等光学参数）趋于一致。

透光层7必须选择透光性、韧性较好的材质，如硅胶、光学级的环氧树脂等，以保护LED芯片5，且有利于光线出射。另外，透光层7可以对从LED芯片5 发射的光的方向性或颜色进行调整。尽管在图2-2、2-3 中透光层7是平坦的，但是本发明不限于此。透光层7 也可以具有各种形状，例如，凹透镜和凸透镜。但透光层7的平坦的出光面可以更好地实现超薄、小型化的设计目的。透光层7同时填充硅通孔11内的凹穴13，由于凹穴13很小，再布线金属层图案Ⅰ21、再布线金属层图案Ⅱ22的最外层为增强光线反射的银层或铝层，因此凹穴13的存在对整个LED封装的出光效果不造成影响，即不会留下明显的光线暗区，至少肉眼无法辨别。

为了解决LED封装产品的散热问题，硅基衬底1的下表面还可以设置导热电极323，其形状没有特殊要求，一般制成大小合适的矩形，以降低工艺难度，如图2-2、图2-3、图2-5和图2-6所示。导热电极323的材质包括但不局限于铜，其表面可以但非必要设置镍金层或锡层作为保护层，其中，镍金层为先形成镍层再形成金层的两层结构。该保护层也可通过电镀或化学镀的方法形成，以防止金属铜表面氧化并且满足焊接可靠性的要求。为了最大限度地发挥导热电极323的导热、散热功能，导热电极323以置于LED芯片5的正下方为佳，因为近距离地靠近LED芯片5可以使散热通道更短，热阻值更小，散热性能更稳定。具体地，导热电极323可以设置于导电电极Ⅰ321和导电电极Ⅱ322之间，如图2-5所示；或者设置于导电电极Ⅰ321和导电电极Ⅱ322的一侧，如图2-6所示。通常导热电极323的延展面积大于导电电极321和/或导电电极322的延展面积，也可以更好地发挥其导热、散热功能。

LED芯片5的正电极51、负电极52可以分别对应一个硅通孔11，如图2-1至图2-6所示，硅通孔11位于正电极51、负电极52的短端外侧的其中一侧。

LED芯片5的正电极51、负电极52可以分别对应两个硅通孔11，如图2-7至图2-9所示。两个硅通孔11分别位于正电极51、负电极52的短端外侧的其中一侧，该两个硅通孔11可以并行横向排列，如图2-7所示，也可以并行纵向排列，如图2-8所示，或者可以交错排列，如图2-9所示。

根据用于形成LED 芯片5的化合物半导体材料的不同，该LED 芯片5可以发射蓝色光、绿色光或红色光。而且，LED芯片5也可以发射没有颜色的紫外（UV）光。日常生活中，人们更多的是使用白光。为了获得白光，可以选择发蓝色光的LED芯片5，并在LED芯片5的出光面涂覆荧光物质6，形成对LED芯片5的五个出光面的包覆，荧光物质6可以外延至再布线金属层21、22的上表面，形成对再布线金属层21、22的部分覆盖，如图2-2、图2-3所示；或者完全覆盖，同时填充硅通孔11内的凹穴13，如图2-10所示，以适应圆片级生产工艺，降低工艺难度。

荧光物质6如：黄色荧光粉，通过蓝光激发黄色荧光粉发出黄光，进而与LED芯片5所发的部分蓝光混合获得白光，或者使用黄色荧光粉与少量红色荧光粉的混合来获得暖白光，白光或暖白光LED的封装结构如图2-2、图2-10所示。

透光层7 也可以包括荧光粉。可以根据所需的颜色适当地选择荧光粉，荧光粉可以分散在用于形成透光层7的透光材料中。

尽管在上述描述中透光层7是单层，但是本发明不限于此。可替换地，根据应用领域，透光层7可以具有包括两层或更多层的多层结构。

该实施例的半导体器件LED的圆片级封装方法的工艺过程如下：

步骤一、取硅晶圆片，所述硅晶圆片的正面和背面均沉积一氧化硅薄膜材质的绝缘层120、122，起绝缘保护作用，如图2A所示。

步骤二、顺次通过溅射、光刻、电镀金属工艺，在硅晶圆片的正面完成阵列排布的导电电极组321、322，所述导电电极组321、322的端部为导电电极的输入/输出端3211、3221，所述导电电极的输入/输出端3211、3221设置于LED芯片5的正负电极的短端外侧如图2A和2A’所示。

所述导电电极的输入/输出端3211、3221的余下区域为预留的芯片的倒装区域50；同时顺次通过溅射、光刻、电镀金属工艺，在导电电极之间或者其一侧，且于LED芯片5的正下方形成导热电极323。所述导电电极与导热电极323的表面通过化学镀的方法形成先成形镍层再成形金层的镍金层或通过化学镀的方法形成锡层。

步骤三、在完成导电电极组的硅晶圆片的正面通过粘合剂811临时键合载体圆片81；如图2B所示。

步骤四、上下180°翻转完成临时键合的硅晶圆片，并减薄硅晶圆片的背面形成减薄面111，硅基衬底1的厚度h1减至200微米以下，最薄可减至70～100微米，以满足小型化封装结构的需要。如图2C、2D所示。

步骤五、在对应导电电极的输入/输出端3211、3221处，在减薄面111上顺次通过光刻、干法刻蚀工艺由上而下刻蚀硅晶圆片，形成硅通孔11；所述硅通孔11开设于LED芯片5的垂直区域之外，其纵截面呈倒梯形，且其大口端1211朝向LED芯片5、小口端1221朝向导电电极321、322，所述硅通孔11的小口端1221的口径一般不小于20微米，以降低工艺难度，节约生产成本。如图2E所示。

步骤六、在硅通孔内和减薄面111的表面沉积另一绝缘层121；如图2F所示。

步骤七、通过激光工艺或干法刻蚀工艺在硅通孔11的底部开设绝缘层开口1211，露出导电电极的输入/输出端3211、3221；如图2G所示。

步骤八、在完成绝缘层开口1211的绝缘层121的表面顺次通过溅射、光刻、电镀工艺形成阵列排布的再布线金属层21、22，在芯片的倒装区域50内相邻两个再布线金属层21与再布线金属层22彼此绝缘；如图2H所示。再布线金属层Ⅰ21、再布线金属层Ⅱ22的最外层溅射银层或铝层（图中未示出），以提高光线的出射率。并通过电镀或化学镀的方法，在正电极51与再布线金属层图案Ⅰ21之间形成金属块Ⅰ41，在负电极52与再布线金属层图案Ⅱ22之间形成金属块Ⅱ42，如图2I所示。金属块Ⅰ41、金属块Ⅱ42的材质通常为铜，其上端一般通过电镀的方法形成厚度不超过5微米的金属锡或锡合金。

金属块I41、金属块II41的横截面形状和大小根据实际需要确定。通常其横截面形状、大小与正电极51、负电极52的横截面形状、大小一致。金属块Ⅰ41与金属块Ⅱ42的高度一般相等，高度h2的范围为3～20微米，以高度范围h2为7～12微米为佳，以实现其支撑、导热作用的同时满足小型化的封装结构需要。

步骤九、取LED芯片5，将LED芯片5倒装于芯片的倒装区域50内、且LED芯片5与芯片的倒装区域50内的再布线金属层Ⅰ21与再布线金属层Ⅱ22均连接，在此过程中，金属块Ⅰ41、金属块Ⅱ42的上端的不厚的金属锡或锡合金与相邻金属形成锡基金属间化合物，以增强LED芯片5与再布线金属层Ⅰ21、再布线金属层Ⅱ22之间的连接可靠性；如图2J所示。

步骤十、在完成芯片倒装的硅晶圆片的边缘设置足够高的围坝9，在所述围坝9内点入硅胶等热固性树脂并流平，所述热固性树脂覆盖LED芯片5，热固性树脂经加温后固化成透光层7；如图2K、图2L所示。围坝9的材质包括但不局限于是硅胶。在所述围坝9内点入硅胶等热固性树脂之前还包括步骤：在所述LED芯片5的出光面涂覆荧光物质6，如荧光粉与硅胶等胶混合形成的混合胶体；荧光物质6也可以整面喷涂，亦可使用网版遮掩喷涂，然后通过晶圆级测试色温，进行适当的补粉。

步骤十一、在透光层7成形后去除围坝9；如图2M所示。

步骤十二、利用表面粗化工艺将透光层7的表面进行粗化处理，所述表面粗化工艺是将透光层7的上表面进行机械抛磨，使得抛磨后的透光层7的上表面呈具有均匀分布的微型结构的非光滑面，以提高出光效率，其微型结构如图2-2所示，如：机械加工头选择V形刀头，通过设定的进程高速旋转V形刀头刻划透光层7的上表面，形成均匀分布的V形槽(如图2M之图Ⅱ（a）所示)；或者利用激光打点工艺，在透光层7的上表面打制密度均匀的微型凹坑(如图2M之图Ⅱ（c）所示)。表面粗化工艺不限于机械抛磨或激光打点的方法，其他方法，如干法刻蚀、软膜转印等方法也可实现透光层7的上表面的微型结构，以提高出光效率。

步骤十三、采用拆键合工艺去除载体圆片81和粘合剂811，并贴装至划片膜82上；如图2N所示。

步骤十四、将划片膜82上的完成封装工艺的硅晶圆片切割成单颗半导体器件的封装体。如图2O所示。

实施例二

如图3-1至图3-3所示，该实施例与实施例一的区别在于：

LED芯片5的正电极51、负电极52可以分别对应两个硅通孔11，该两个硅通孔11分别位于正电极51、负电极52的短端外侧，如图3-1和3-2所示。导电电极Ⅰ321和导电电极Ⅱ322与正电极51、负电极52平行分布，分别覆盖正电极51、负电极52同侧的两个硅通孔11，并与同侧的正电极51、负电极52实现电气连通。

LED芯片5的正电极51、负电极52可以分别对应两个以上硅通孔11，再布线金属层图案Ⅰ21、再布线金属层图案Ⅱ22作相应的调整来连接硅通孔11。如图3-3所示。

该实施例的半导体器件的圆片级封装方法的工艺过程与实施例一的圆片级封装方法类似。

实施例三

如图4-1至图4-5所示，该实施例与实施例二、实施例三的区别在于：

硅通孔11设置于正电极51、负电极52的长端外侧，如图4-1、图4-2所示。硅通孔11在LED芯片5的倒装区域之外的具体位置根据实际需要来确定。LED芯片5的正电极51、负电极52可以分别对应两个硅通孔11，再布线金属层图案Ⅰ21、再布线金属层图案Ⅱ22可以呈背对背的U字形来分别连通同侧的两个硅通孔11，两个硅通孔11可以并排分布，如图4-4所示，也可以交错分布。导电电极Ⅰ321和导电电极Ⅱ322与正电极51、负电极52平行分布，分别覆盖正电极51、负电极52同侧的两个硅通孔11，并与同侧的正电极51、负电极52实现电气连通。

LED芯片5的正电极51、负电极52可以分别对应两个以上硅通孔11，再布线金属层图案Ⅰ21、再布线金属层图案Ⅱ22作相应的调整来连接硅通孔11。如图4-5所示。

导热电极323可以但非必要设置，如图4-2、4-3所示。以导热电极323设置于LED芯片5的正下方为佳，导电电极Ⅰ321和导电电极Ⅱ322设置于导热电极323的两侧，导热电极323的延展面积大于导电电极321和/或导电电极322的延展面积，以更好地发挥其导热、散热功能，如图4-3所示。

该实施例的半导体器件的圆片级封装方法的工艺过程与实施例一的圆片级封装方法类似。

实施例四

如图5-1至图5-2所示，该实施例与以上实施例的区别在于：

硅通孔11可以设置于对角线的外延侧，如图5-1所示，硅通孔11在LED芯片5的倒装区域之外的具体位置根据实际需要来确定。再布线金属层图案Ⅰ21、再布线金属层图案Ⅱ22可以呈背对背的U字形来分别连通同侧的两个硅通孔11。导电电极Ⅰ321和导电电极Ⅱ322与正电极51、负电极52平行分布，分别覆盖正电极51、负电极52同侧的两个硅通孔11，并与同侧的正电极51、负电极52实现电气连通。

导热电极323设置于导电电极Ⅰ321和导电电极Ⅱ322之间，如图5-2所示，通常导热电极323的延展面积大于导电电极321和/或导电电极322的延展面积，也可以更好地发挥其导热、散热功能。

该实施例的半导体器件的圆片级封装方法的工艺过程与实施例一的圆片级封装方法类似。

实施例五

如图6-1至图6-2所示，该实施例与以上实施例的区别在于：

硅通孔11可以设置于正电极51、负电极52的长端外侧、短端外侧、对角线的外延侧的两种或三种的组合，如图6-1和图6-2 所示，以增加电信息通道，满足实际需要。

该实施例的半导体器件的圆片级封装方法的工艺过程与实施例一的圆片级封装方法类似。

本发明的硅基衬底1及绝缘层Ⅰ121、绝缘层Ⅱ122、再布线金属层、金属块采用圆片级硅基转接板工艺形成，因此比传统的硅基衬底更薄，厚度h1一般可以在200微米以下，甚至可以达到70～100微米。同时，硅基衬底1与LED芯片5的横截面的面积比最小可达1.5:1，适用于更小尺寸的LED芯片5封装，显著减小了的尺寸，符合LED产品的小型化应用趋势。而其热阻值大致在3-5℃/W，有效地提高了电光转化效率，因此其亮度远超同等型号的产品。

本发明一种半导体器件LED的封装结构不限于上述优选实施例，LED芯片5的正电极51或负电极52可以对应多个金属块，在小型化封装LED芯片5尺寸时，因LED芯片5的尺寸减小，以一个LED芯片5的电极对应一个金属块为佳，金属块与电极的接触面尽可能大，以利于散热。

导电电极的个数也可以在两个以上，以增加封装的灵活性和使用的方便性。

因此，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化及修饰，均落入本发明权利要求所界定的保护范围内。

Claims (7)

1.一种半导体器件的圆片级封装方法，其工艺过程如下：

步骤一、取硅晶圆片，所述硅晶圆片的正面沉积一绝缘层；

步骤二、顺次通过溅射、光刻、电镀金属工艺，在硅晶圆片的正面完成阵列排布的导电电极组，所述导电电极组的端部为导电电极的输入/输出端，所述导电电极的输入/输出端的余下区域为预留的芯片的倒装区域（50），同时顺次通过溅射、光刻、电镀金属工艺，在导电电极之间或者其一侧，且于LED芯片（5）的正下方形成导热电极（323），所述导电电极与导热电极（323）的表面通过化学镀的方法形成先成形镍层再成形金层的镍金层或通过化学镀的方法形成锡层，所述导电电极的输入/输出端设置于LED芯片（5）的正负电极的长端外侧、短端外侧、对角线的外延侧的一种或任意几种的组合；

步骤三、在完成导电电极组的硅晶圆片的正面通过粘合剂临时键合载体圆片；

步骤四、上下180°翻转完成临时键合的硅晶圆片，并减薄硅晶圆片的背面形成减薄面（111），硅基衬底（1）的厚度h1减至200微米以下；

步骤五、在对应导电电极的输入/输出端处，在减薄面（111）上顺次通过光刻、干法刻蚀工艺由上而下刻蚀硅晶圆片，形成硅通孔；

步骤六、在硅通孔内和减薄面（111）的表面沉积另一绝缘层；

步骤七、通过激光工艺或干法刻蚀工艺在硅通孔底部开设绝缘层开口，露出导电电极；

步骤八、在完成绝缘层开口的绝缘层的表面顺次通过溅射、光刻、电镀工艺形成阵列排布的再布线金属层，在芯片的倒装区域（50）内相邻两个再布线金属层彼此绝缘；

步骤九、取LED芯片（5），将LED芯片（5）倒装于芯片的倒装区域（50）内、且LED芯片（5）与芯片的倒装区域（50）内的各再布线金属层均连接；

步骤十、在完成芯片倒装的硅晶圆片的边缘设置围坝（9），在所述围坝（9）内点入热固性树脂并流平，所述热固性树脂覆盖芯片，热固性树脂经加温后固化成透光层（7）；

步骤十一、在透光层（7）成形后去除围坝（9）；

步骤十二、利用表面粗化工艺将透光层（7）的表面进行粗化处理，所述表面粗化工艺是将透光层（7）的上表面通过机械抛磨或激光打点的方法，使得透光层（7）的上表面呈具有微型结构的非光滑面，所述微型结构均匀分布；

步骤十三、采用拆键合工艺去除载体圆片和粘合剂，并贴装至划片膜上；

步骤十四、将划片膜上的完成封装工艺的硅晶圆片切割成独立的半导体器件的封装结构的单体，所述硅晶圆片形成单颗的硅基衬底（1）；

所述半导体器件的封装结构的硅基衬底（1）与LED芯片（5）的横截面的面积比最小可达1.5:1。

2.根据权利要求1所述的半导体器件的圆片级封装方法，其特征在于：在步骤四中，所述硅基衬底（1）的厚度h1减至70～100微米。

3.根据权利要求2所述的半导体器件的圆片级封装方法，其特征在于：在步骤五中，所述硅通孔（11）开设于LED芯片（5）的垂直区域之外，其纵截面呈倒梯形，且其大口端（1211）朝向LED芯片（5）、小口端（1221）朝向导电电极，所述硅通孔（11）的小口端（1221）的口径不小于20微米。

4.根据权利要求3所述的半导体器件的圆片级封装方法，其特征在于：在步骤九中，将所述LED芯片（5）倒装于芯片的倒装区域（50）内、且LED芯片（5）与芯片的倒装区域（50）内的各再布线金属层均连接之前还包括步骤：所述LED芯片（5）的正负电极与再布线金属层之间电镀或化学镀金属块。

5.根据权利要求4所述的半导体器件的圆片级封装方法，其特征在于： 所述金属块的靠近LED芯片（5）的正负电极的一端通过电镀的方法形成金属锡或锡合金。

6.根据权利要求5所述的半导体器件的圆片级封装方法，其特征在于：在步骤十中，在所述围坝（9）内点入热固性树脂之前还包括步骤：在所述LED芯片（5）的出光面涂覆荧光物质（6）。

7.根据权利要求6所述的半导体器件的圆片级封装方法，其特征在于：在步骤十中，所述热固性树脂为硅胶。