CN104851852B - 指纹识别芯片的封装结构及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种指纹识别芯片的封装结构及其制作方法，通过在暴露的导电焊垫上形成第一绝缘层，并延伸至介质层上且覆盖感应区，不仅能够避免感应区被刮伤、划伤，增加感应区的灵敏度；而且，第一绝缘层覆盖住导电焊垫，能够避免外界从导电焊垫的上方腐蚀焊垫，从而达到提高封装的良率和可靠性目的。通过形成于金属布线层上的保护层与第一绝缘层的背面相接合，形成一个对导电焊垫上方、介质层侧壁与金属布线层侧壁全包覆的结构，能够起到更好的保护作用，达到进一步提高封装良率和增加产品的可靠性的目的。

Description

指纹识别芯片的封装结构及其制作方法

技术领域

本发明涉及半导体芯片封装技术领域，尤其涉及一种指纹识别芯片的封装结构及其制作方法。

背景技术

目前，晶片级芯片尺寸封装是IC封装方式的一种，它是一种先将整片晶片进行封装，再切割得到单颗芯片的封装方法。

由于信息技术的发展，传统的以密码为特征的身份认证技术越来越满足不了各个行业的安全性要求。这种情况下，就需要生物识别技术进行身份认证。指纹识别属于生物特征的一种，通过提取指纹图像，输入计算机，再通过一系列复杂的图像处理和模式识别算法对指纹进行识别，完成身份认证过程。其应用范围广泛。对于指纹识别芯片的需求量也就越来越大。

然而，现有技术中，指纹识别芯片的封装结构通常包括芯片基底、若干凹槽、金属布线层和绝缘层，芯片基底的正面为功能面，功能面具有介质层、感应区和若干导电焊垫，该导电焊垫嵌设于感应区周边的介质层内，并与感应区通过金属布线电性连接，且导电焊垫正面部分暴露在介质层外；凹槽形成于芯片的背面与导电焊垫相对的位置，并自芯片基底背面向正面延伸，使凹槽底部暴露出导电焊垫；绝缘层形成于芯片基底背面上，包括凹槽内及基底背面的平面位置，凹槽内的绝缘层暴露出导电焊垫；金属布线层形成于绝缘层上，与导电焊垫电性连接，将导电焊垫的电性引导至芯片基底的平面位置上；上述结构中，绝缘层用于将芯片基底与金属布线层的电性隔离开，金属布线层用于将芯片的电信号导出。但是，这种封装结构，一方面，水汽很容易从介质层侧壁或导电焊垫(正面部分暴露在介质层外)上方渗入到内部，造成导电焊垫的腐蚀；另一方面，指纹识别芯片需要通过感应区来获取指纹图像，要提高感应灵敏度就要保护感应区不被损伤。因此，为增加指纹识别类芯片的可靠性、提高指纹识别芯片的灵敏度，就需要找到一种适合的指纹识别封装结构。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提出一种指纹识别芯片的封装结构及其制作方法，该封装结构对导电焊垫上方、介质层及金属布线层侧壁形成包覆，能够有效避免水汽从导电焊垫上方及导电焊垫周侧的介质层或金属布线层进入导电焊垫，将导电焊垫腐蚀，进而提高封装良率和可靠性。并且，该封装结构可以避免感应区的刮伤、损伤，增加感应区的灵敏度。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种指纹识别芯片的封装结构，包括一芯片基底，所述芯片基底的正面为功能面，所述功能面具有感应区、介质层、预设切割道和若干导电焊垫，若干所述导电焊垫嵌设于所述感应区周边的介质层内，并与所述感应区通过内部金属布线电性连接，且所述导电焊垫的正面部分暴露在所述介质层外；其特征在于：还包括第一绝缘层、若干第一凹槽、第二绝缘层、金属布线层和保护层；

所述第一绝缘层形成于所述导电焊垫正面暴露的部分上，并延伸覆盖住所述介质层的正面；

所述第一凹槽形成于所述芯片基底的背面并与所述导电焊垫位置相对，并自所述芯片基底的背面向正面延伸，使所述第一凹槽的底部暴露出所述导电焊垫背面正对的介质层；

所述第一凹槽的底部形成有第二凹槽，所述第二凹槽暴露出所述导电焊垫的背面，所述第二凹槽的底部形成有第三凹槽，所述第三凹槽暴露出所述第一绝缘层；所述金属布线层形成于所述第一凹槽的侧壁上，一端延伸至所述第二凹槽的底部，与所述导电焊垫电性连接，另一端延伸至所述芯片基底的背面上；

所述第二绝缘层形成于所述芯片基底与所述金属布线层之间；

所述保护层形成于所述金属布线层上，并延伸至所述第三凹槽内，与所述第一绝缘层的背面相接。

作为本发明的进一步改进，所述第一绝缘层与所述保护层的材质相同，所述第一绝缘层的材质为氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或前述的组合或感光性高分子材料。

作为本发明的进一步改进，所述第一绝缘层、所述保护层均与所述介质层的材质相同，所述介质层的材质为氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或前述的组合。

作为本发明的进一步改进，所述第一绝缘层的材质与所述第二绝缘层的材质相同。

作为本发明的进一步改进，所述芯片基底背面形成有作为金属布线层与外部件连接窗口的焊球。

一种指纹识别芯片的封装结构的制作方法，形成步骤如下：

步骤a.提供一具有若干芯片单元的晶片，每个所述芯片单元包括芯片基底，所述芯片基底的正面为功能面，所述功能面具有感应区、介质层、预设切割道和若干导电焊垫，若干所述导电焊垫嵌设于所述感应区周边的介质层内，并与所述感应区通过内部金属布线电性连接，且所述导电焊垫的正面部分暴露在所述介质层外；

步骤b.在晶片正面形成一层第一绝缘层，使所述第一绝缘层覆盖在导电焊垫暴露在外的部分上，且该第一绝缘层延伸覆盖住所述介质层的正面；

步骤c.在步骤b形成的第一绝缘层上连接一临时基底；

步骤d.在晶片背面形成自所述芯片基底的背面向正面延伸的若干第一凹槽，使所述第一凹槽的底部暴露出导电焊垫背面正对的介质层；

步骤e.在所述第一凹槽的侧壁上形成一层第二绝缘层，所述第二绝缘层的一端延伸至所述第一凹槽的底部，另一端延伸至所述芯片基底的背面上；

步骤f.在所述第一凹槽的底部形成一第二凹槽，所述第二凹槽暴露出所述导电焊垫的背面；

步骤g.在所述第一凹槽内的第二绝缘层上形成一层金属布线层，所述金属布线层一端延伸至所述第二凹槽的底部，与所述导电焊垫电性连接，另一端延伸至所述芯片基底的背面上；

步骤h.在所述第二凹槽的底部形成一第三凹槽，所述第三凹槽暴露出所述第一绝缘层；

步骤i.在所述金属布线层上形成一层保护层，且所述保护层延伸至所述第三凹槽的底部，与所述第一绝缘层的背面相接；

步骤j.将所述临时基底去除；

步骤k.将晶片分立为单个芯片单元。

作为本发明的进一步改进，步骤h放于步骤f之后，步骤g之前。

作为本发明的进一步改进，所述第一绝缘层与所述保护层的材质相同，所述第一绝缘层的材质为氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或前述的组合或感光性高分子材料。

作为本发明的进一步改进，所述第一绝缘层、所述保护层均与所述介质层的材质相同，所述介质层的材质为氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或前述的组合。

作为本发明的进一步改进，还包括在步骤h之后，在所述芯片基底背面形成作为金属布线层与外部件连接窗口的焊球的步骤。

本发明的有益效果是：本发明提供一种指纹识别芯片的封装结构及其制作方法，该封装结构及制作方法通过在暴露的导电焊垫上形成第一绝缘层，并延伸至介质层上且覆盖感应区，不仅能够避免感应区被刮伤、划伤，增加感应区的灵敏度；而且，第一绝缘层覆盖住导电焊垫，能够避免外界从导电焊垫的上方腐蚀焊垫，从而达到提高封装的良率和可靠性目的。且该封装结构中第一绝缘层与保护层对导电焊垫、介质层侧壁与金属布线层侧壁形成了一种全包覆结构，能够起到更好的保护作用，达到了进一步提高封装良率和增加产品可靠性的目的。较佳的，第一绝缘层与保护层材质相同，保证全包覆结构结合良好，更佳的，第一绝缘层、介质层与保护层的材质均相同，这样，他们之间能够更好结合在一起，避免了介质层与第一绝缘层、保护层因为材料不同而发生分层现象，起到更好的保护作用。

附图说明

图1为本发明实施例中步骤a中提供的晶片结构示意图；

图2为本发明实施例中步骤b后的晶片结构示意图；

图3为本发明实施例中步骤c后的晶片结构示意图；

图4为本发明实施例中步骤d后的晶片结构示意图；

图5为本发明实施例中步骤e后的晶片结构示意图；

图6为本发明实施例中步骤f后的晶片结构示意图；

图7为本发明实施例中步骤g后的晶片结构示意图；

图8为本发明实施例中步骤h后的晶片结构示意图；

图9为本发明实施例中步骤i后的晶片结构示意图；

图10为本发明实施例中步骤j后的晶片结构示意图；

图11为本发明实施例中步骤k后的晶片结构示意图；

图12为本发明实施例步骤k后形成的指纹识别芯片的封装结构示意图。

结合附图，作以下说明：

100——芯片基底 100a——芯片基底的正面

100b——芯片基底的背面 101——元件区

102——导电焊垫 103——介质层

104——预设切割道 2——第一凹槽

3——第二绝缘层 4——金属布线层

5——保护层 6——第一绝缘层

7——第二凹槽 8——第三凹槽

200——临时基底

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的技术内容，特举以下实施例详细说明，其目的仅在于更好理解本发明的内容而非限制本发明的保护范围。

实施例1

如图12所示，一种指纹识别芯片的封装结构，包括一芯片基底100，所述芯片基底的正面100a为功能面，所述功能面具有感应区101、预设切割道104和若干导电焊垫102，若干所述导电焊垫嵌设于所述感应区周边的介质层内，并与所述感应区通过内部金属布线电性连接，且所述导电焊垫的正面部分暴露在所述介质层外；还包括第一绝缘层6、若干第一凹槽2、第二绝缘层3、金属布线层4和保护层5；

所述第一绝缘层形成于所述导电焊垫正面暴露的部分上，并延伸覆盖住所述介质层的正面，且所述第一绝缘层暴露与所述感应区正对的介质层；

所述第一凹槽形成于所述芯片基底的背面100b与所述导电焊垫相对的位置，并自所述芯片基底的背面向正面延伸，使所述第一凹槽的底部暴露出所述导电焊垫背面正对的介质层；

所述第一凹槽的底部形成有第二凹槽7，所述第二凹槽暴露出所述导电焊垫的背面；

所述金属布线层形成于所述第一凹槽的侧壁上，一端延伸至所述第二凹槽的底部，与所述导电焊垫电性连接，另一端延伸至所述芯片基底的背面上；

所述第二绝缘层形成于所述芯片基底与所述金属布线层之间；

所述第二凹槽的底部形成有第三凹槽8，所述第三凹槽暴露出所述第一绝缘层；

所述保护层形成于所述金属布线层上，并延伸至所述第三凹槽的底部，与所述第一绝缘层的背面相接；

所述芯片基底背面形成有作为金属布线层与外部件连接窗口的焊球。

优选的，所述第一绝缘层与所述保护层的材质相同，所述第一绝缘层的材质为氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或前述的组合或感光性高分子材料。

优选的，所述第一绝缘层、所述保护层均与所述介质层的材质相同，所述介质层的材质为氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或前述的组合。保护层的材质、第一绝缘层材质与介质层的材质均相同是一种优选的实施例，在其他实施例中，保护层的材质、第一绝缘层和介质层的材质可以不同。

所述第二绝缘层的材质可以与所述第一绝缘层的材质相同，也可以与第一绝缘层材质不相同，优选的，所述第二绝缘层的材质可以与所述第一绝缘层的材质相同。

作为一种优选实施例，指纹识别芯片的封装结构的制作方法步骤如下：

步骤a.参见图1，提供一具有若干芯片单元的晶片，每个所述芯片单元包括芯片基底100，所述芯片基底的正面100a为功能面，所述功能面具有感应区101、介质层103和若干导电焊垫102，若干所述导电焊垫嵌设于所述感应区周边的介质层内，并与所述感应区通过金属布线电性连接，且所述导电焊垫的正面部分暴露在所述介质层外；相邻芯片单元之间具有预设切割道104。

步骤b.参见图2，在晶片正面形成一层第一绝缘层6，使所述第一绝缘层覆盖在导电焊垫暴露在外的部分上，且该第一绝缘层延伸覆盖住所述介质层的正面，所述第一绝缘层覆盖与所述感应区正对的介质层。

步骤c.参见图3，在步骤b形成的第一绝缘层上连接一临时基底200；即将晶片100与一临时基底200进行键合。具体形成方法如下：首先，在第一绝缘层6及与感应区相对应的介质层上涂覆一层粘合层；然后，将临时基底200与晶片100通过粘合层进行连接。

步骤d.参见图4，在晶片背面形成自所述芯片基底的背面100b向正面延伸的若干第一凹槽2，使所述第一凹槽的底部暴露出导电焊垫背面正对的介质层；即第一凹槽的底部与导电焊垫位置相对，中间由介质层隔开。

步骤e.参见图5，在所述第一凹槽的侧壁上形成一层第二绝缘层3，所述第二绝缘层的一端延伸至所述第一凹槽的底部，另一端延伸至所述芯片基底的背面上；即在晶片的背面及第一凹槽内(侧壁和底部)沉积形成一层第二绝缘层。

步骤f.参见图6，在所述第一凹槽的底部形成一第二凹槽7，所述第二凹槽暴露出所述导电焊垫的背面；即将导电焊垫背面的介质层去除，暴露出其对应的导电焊垫。

步骤g.参见图7，在所述第一凹槽内的第二绝缘层上形成一层金属布线层4，所述金属布线层一端延伸至所述第二凹槽的底部，与所述导电焊垫电性连接，另一端延伸至所述芯片基底的背面上；即在第二绝缘层和导弹焊垫上方铺设一层金属布线层，将导电焊垫的电性导出。

步骤h.参见图8，在所述第二凹槽的底部形成一第三凹槽8，所述第三凹槽暴露出所述第一绝缘层；即在相邻两芯片单元之间的预设切割道位置处的介质层去掉。

步骤i.参见图9，在所述金属布线层上形成一层保护层5，且所述保护层延伸至所述第三凹槽的底部，与所述第一绝缘层的背面相接。

步骤j.参见图10，将所述临时基底去除；

步骤k.参见图11，将晶片分立为单个芯片单元，即按照预设切割道进行切割，形成单颗的高可靠性晶片级芯片尺寸封装结构，参见图12。

可选的，步骤h放于步骤f之后，步骤g之前。

优选的，所述第一绝缘层与所述保护层的材质相同，所述第一绝缘层的材质为氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或前述的组合或感光性高分子材料。具体形成方法为：当第一绝缘层的材质为氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或前述组合时，通过化学气相淀积法(CVD)或增强化学气相沉积法(PECVD)或者热氧化或其他合适的方法形成。当第一绝缘层的材质为感光性高分子材料时，在晶片正面(含暴露的导电焊垫部分)上涂布一层感光性高分子材料，然后通过曝光、显影等工艺形成第一绝缘层。

优选的，所述第一绝缘层、所述保护层均与所述介质层的材质相同，所述介质层的材质为氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或前述的组合。

优选的，第二绝缘层的材质与第一绝缘层的材质相同，即可以为氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或高分子材料或前述的组合或感光高分子材料。

优选的，还包括在步骤h之后，在所述芯片基底背面形成作为金属布线层与外部件连接窗口的焊球的步骤。

上述指纹识别芯片的封装结构及其制作方法中，通过在暴露的导电焊垫上形成第一绝缘层，并延伸至介质层上，不仅能够避免感应区被刮伤、划伤，增加感应区的灵敏度。而且，第一绝缘层覆盖住导电焊垫，能够避免外界从导电焊垫的上方腐蚀焊垫，从而达到提高封装的良率和可靠性目的。且该封装结构形成于金属布线层上的保护层与第一绝缘层的背面相接合的结构，形成了对导电焊垫上方、介质层侧壁与金属布线层侧壁全包覆的结构，能够起到更好的保护作用，达到进一步提高封装良率和增加产品的可靠性的目的。此外，第一绝缘层、介质层与保护层的材质均相同，这样，他们之间能够更好结合在一起，避免了介质层与第一绝缘层、保护层因为材料不同而发生分层现象，起到更好的保护作用。

以上实施例是参照附图，对本发明的优选实施例进行详细说明。本领域的技术人员通过对上述实施例进行各种形式上的修改或变更，但不背离本发明的实质的情况下，都落在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种指纹识别芯片的封装结构，包括一芯片基底(100)，所述芯片基底的正面(100a)为功能面，所述功能面具有感应区(101)、介质层(103)、预设切割道(104)和若干导电焊垫(102)，若干所述导电焊垫嵌设于所述感应区周边的介质层内，并与所述感应区通过内部金属布线电性连接，且所述导电焊垫的正面部分暴露在所述介质层外；其特征在于：还包括第一绝缘层(6)、若干第一凹槽(2)、第二绝缘层(3)、金属布线层(4)和保护层(5)；

所述第一绝缘层形成于所述导电焊垫正面暴露的部分上，并延伸覆盖住所述介质层的正面；

所述第一凹槽形成于所述芯片基底的背面(100b)并与所述导电焊垫位置相对，并自所述芯片基底的背面向正面延伸，使所述第一凹槽的底部暴露出所述导电焊垫背面正对的介质层；

所述第一凹槽的底部形成有第二凹槽(7)，所述第二凹槽暴露出所述导电焊垫的背面，所述第二凹槽的底部形成有第三凹槽(8)，所述第三凹槽暴露出所述第一绝缘层；所述金属布线层形成于所述第一凹槽的侧壁上，一端延伸至所述第二凹槽的底部，与所述导电焊垫电性连接，另一端延伸至所述芯片基底的背面上；

所述第二绝缘层形成于所述芯片基底与所述金属布线层之间；

所述保护层形成于所述金属布线层上，并延伸至所述第三凹槽内，与所述第一绝缘层的背面相接。

2.根据权利要求1所述的指纹识别芯片的封装结构，其特征在于：所述第一绝缘层与所述保护层的材质相同，所述第一绝缘层的材质为氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或前述的组合或感光性高分子材料。

3.根据权利要求1所述的指纹识别芯片的封装结构，其特征在于：所述第一绝缘层、所述保护层均与所述介质层的材质相同，所述介质层的材质为氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或前述的组合。

4.根据权利要求2或3所述的指纹识别芯片的封装结构，其特征在于：所述第一绝缘层的材质与所述第二绝缘层的材质相同。

5.根据权利要求1所述的指纹识别芯片的封装结构，其特征在于：所述芯片基底背面形成有作为金属布线层与外部件连接窗口的焊球。

6.一种指纹识别芯片的封装结构的制作方法，其特征在于：形成步骤如下：

步骤a.提供一具有若干芯片单元的晶片，每个所述芯片单元包括芯片基底(100)，所述芯片基底的正面(100a)为功能面，所述功能面具有感应区(101)、介质层(103)、预设切割道(104)和若干导电焊垫(102)，若干所述导电焊垫嵌设于所述感应区周边的介质层内，并与所述感应区通过内部金属布线电性连接，且所述导电焊垫的正面部分暴露在所述介质层外；

步骤b.在晶片正面形成一层第一绝缘层(6)，使所述第一绝缘层覆盖在导电焊垫暴露在外的部分上，且该第一绝缘层延伸覆盖住所述介质层的正面；

步骤c.在步骤b形成的第一绝缘层上连接一临时基底(200)；

步骤d.在晶片背面形成自所述芯片基底的背面(100b)向正面延伸的若干第一凹槽(2)，使所述第一凹槽的底部暴露出导电焊垫背面正对的介质层；

步骤e.在所述第一凹槽的侧壁上形成一层第二绝缘层(3)，所述第二绝缘层的一端延伸至所述第一凹槽的底部，另一端延伸至所述芯片基底的背面上；

步骤f.在所述第一凹槽的底部形成一第二凹槽(7)，所述第二凹槽暴露出所述导电焊垫的背面；

步骤g.在所述第一凹槽内的第二绝缘层上形成一层金属布线层(4)，所述金属布线层一端延伸至所述第二凹槽的底部，与所述导电焊垫电性连接，另一端延伸至所述芯片基底的背面上；

步骤h.在所述第二凹槽的底部形成一第三凹槽(8)，所述第三凹槽暴露出所述第一绝缘层；

步骤i.在所述金属布线层上形成一层保护层(5)，且所述保护层延伸至所述第三凹槽的底部，与所述第一绝缘层的背面相接；

步骤j.将所述临时基底去除；

步骤k.将晶片分立为单个芯片单元。

7.根据权利要求6所述的指纹识别芯片的封装结构的制作方法，其特征在于：步骤h放于步骤f之后，步骤g之前。

8.根据权利要求6或7所述的指纹识别芯片的封装结构的制作方法，其特征在于：所述第一绝缘层与所述保护层的材质相同，所述第一绝缘层的材质为氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或前述的组合或感光性高分子材料。

9.根据权利要求6或7所述的指纹识别芯片的封装结构的制作方法，其特征在于：所述第一绝缘层、所述保护层均与所述介质层的材质相同，所述介质层的材质为氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或前述的组合。

10.根据权利要求6所述的指纹识别芯片的封装结构的制作方法，其特征在于：还包括在步骤h之后，在所述芯片基底背面形成作为金属布线层与外部件连接窗口的焊球的步骤。