CN113371669A - 半导体结构及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及半导体结构及其制造方法。通过设置用于压制阻挡第一阻挡体和防水透气膜的第二阻挡体，以解决防水透气膜的脱层问题，提高了产品的良率。

Description

半导体结构及其制造方法
技术领域
本公开涉及半导体技术领域，具体涉及半导体结构及其制造方法。
背景技术
微机电系统(MEMS,Micro-Electro-Mechanical System)，也叫做微电子机械系统、微系统、微机械等，指尺寸在几毫米乃至更小的高科技装置。
MEMS环境传感器，例如MEMS麦克风、MEMS气压计、MEMS温湿度计、MEMS气体传感器等。为了实现感测功能，MEMS环境传感器必须暴露于环境中才能准确地感测周围环境条件。而MEMS环境传感器外露而导致无法具有防水功能。近年出现的便携式(portable)产品，例如手表、手机等，都希望可以具有防水功能以增加泛用性并降低损坏率，所以现有产品系于MEMS环境传感器上方设置防水结构(例如micro-hole film，微孔膜)以使达到IP67或IP68之防水等级的保护效果。然而，由于防水结构暴露于外，容易在后续封装制程中出现脱层问题。
发明内容
本公开提供了半导体结构及其制造方法。
第一方面，本公开提供了一种半导体结构，该半导体结构包括：芯片；第一阻挡体，设于芯片的主动区域的周围；防水透气膜，设于第一阻挡体上；第二阻挡体，与防水透气膜的上表面和侧表面接触。
在一些可选的实施方式中，第一阻挡体和/或第二阻挡体为坝状或环状。
在一些可选的实施方式中，第二阻挡体与第一阻挡体的侧表面接触。
在一些可选的实施方式中，防水透气膜设有至少一个通孔。
在一些可选的实施方式中，通孔的直径在1微米到2.8微米之间。
在一些可选的实施方式中，至少一个通孔在朝向芯片的方向上渐缩。
在一些可选的实施方式中，该半导体结构还包括：基板，芯片设于基板上。
在一些可选的实施方式中，该半导体结构还包括：导线，通过导线电性连接芯片与基板。
在一些可选的实施方式中，该半导体结构还包括：模封层，包覆芯片和导线。
在一些可选的实施方式中，模封层与第二阻挡体的侧表面接触。
在一些可选的实施方式中，模封层的高度大于第二阻挡体的高度，模封层部分覆盖于第二阻挡体上。
在一些可选的实施方式中，模封层的高度小于第二阻挡体的高度，第二阻挡体的转角呈圆弧态。
第二方面，本公开提供了一种半导体结构的制造方法，该方法包括：在芯片的主动区域的周围设置第一阻挡体；在第一阻挡体上设置防水透气膜；设置第二阻挡体，第二阻挡体与防水透气膜的上表面和侧表面接触。
在一些可选的实施方式中，在在芯片的主动区域的周围设置第一阻挡体之前，该方法还可以包括：提供基板；在基板上设置芯片。
在一些可选的实施方式中，该方法还包括：通过导线电性连接芯片与基板。
在一些可选的实施方式中，方法还包括：填入模封材，以形成包覆芯片和导线的模封层。
在一些可选的实施方式中，在芯片的主动区域的周围设置第一阻挡体，包括：在芯片的主动区域的周围以旋转涂布的方式形成第一阻挡体。
在一些可选的实施方式中，设置第二阻挡体，包括：以旋转涂布的方式形成第二阻挡体。
在一些可选的实施方式中，防水透气膜设有至少一个通孔，至少一个通孔是以刻蚀开孔方式形成的。
为了解决由于防水结构暴露于外，容易在后续封装制程中出现脱层问题的技术问题，本公开提供的半导体结构及其制造方法，在形成防水结构的基础上，再在防水结构上设置压制阻挡防水结构的阻挡体，以解决防水结构的脱层问题。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本公开的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1是根据本公开的半导体结构的一个实施例的结构示意图；
图2A是根据本公开的半导体结构的一个实施例的局部结构的俯视示意图；
图2B是根据本公开的半导体结构的一个实施例的防水透气膜的结构示意图；
图3A是根据本公开的半导体结构的一个实施例的模封层与第二阻挡体之间的第一状态示意图；
图3B是根据本公开的半导体结构的一个实施例的模封层与第二阻挡体之间的第二状态示意图；
图4A到图4D是根据本公开的半导体结构的制造过程中的结构示意图。
符号说明：
1-芯片，11-主动区域，2-第一阻挡体，3-防水透气膜，31-通孔，4-第二阻挡体，5-基板，6-导线，7-模封层。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对说明本公开的具体实施方式，通过本说明书记载的内容本领域技术人员可以轻易了解本公开所解决的技术问题以及所产生的技术效果。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外，为了便于描述，附图中仅示出了与有关发明相关的部分。
需要说明的是，说明书附图中所绘示的结构、比例、大小等，仅用于配合说明书所记载的内容，以供本领域技术人员的了解与阅读，并非用以限定本公开可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本公开所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本公开所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“第一”、“第二”及“一”等用语，也仅为便于叙述的明了，而非用以限定本公开可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，应当也视为本公开可实施的范畴。
另外，在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本公开。
图1是根据本公开的半导体结构的一个实施例的结构示意图。如图1所示，该半导体结构可以包括芯片1、第一阻挡体2、防水透气膜3以及第二阻挡体4。其中，第一阻挡体2可以设于芯片1的主动区域11的周围。防水透气膜3可以设于第一阻挡体2上。第二阻挡体4可以与防水透气膜3的上表面和侧表面接触。
芯片1可以包括ASIC芯片和MEMS芯片。
第一阻挡体2可以用于阻挡其他部件接触芯片1的主动区域11。第一阻挡体2例如可以采用环氧树脂基材料或聚合物材料。
防水透气膜3可以起到防水功能，可以隔绝外来水接触芯片1的主动区域11。
第二阻挡体4不仅可以用于阻挡其他部件接触芯片1的主动区域11上的防水透气膜3，还可以用于压制防水透气膜3，以解决防水结构的脱层问题。第二阻挡体4与第一阻挡体2可以使用相同或不同的材料制作，例如可以采用环氧树脂基材料或聚合物材料。
在一些可选的实施方式中，第一阻挡体2和/或第二阻挡体4可以为坝状或环状。
从俯视角度看，第一阻挡体2可以围绕着芯片1的主动区域11，第二阻挡体4可以围绕着防水透气膜3。请参考图2A，图2A示出了根据本公开的半导体结构的一个实施例的局部结构的俯视示意图。如图2A所示，第二阻挡体4可以呈圆形态样环绕第一阻挡体2和防水透气膜3。
在一些可选的实施方式中，第二阻挡体4可以与第一阻挡体2的侧表面接触。以实现第二阻挡体4压制阻挡第一阻挡体2以及防水透气膜3。
请参考图2B，图2B示出了根据本公开的半导体结构的一个实施例的防水透气膜3的结构示意图。
在一些可选的实施方式中，如图2B所示，防水透气膜3可以设有至少一个通孔31。
在一些可选的实施方式中，通孔31的直径可以在1微米到2.8微米之间。
由于水分子最小的粒径为2.8微米，气体或水气分子的粒径小于1微米，所以将防水透气膜3的通孔31直径设置在1微米到2.8微米之间，以有效防止水分子进入并且仍可感测环境信息，可以同时实现感测功能和防水功能。
在一些可选的实施方式中，至少一个通孔31可以在朝向芯片1的方向上渐缩。由于图形化开孔的制程中的蚀刻工艺，随着防水透气膜3的厚度变化，通孔31在朝向芯片1的方向上渐缩，即通孔31的孔径可能会由宽至窄。
在一些可选的实施方式中，该半导体结构还可以包括基板5。芯片1可以设于基板5上。
基板5可以包括有机物和/或无机物，有机物例如可以是：聚酰胺纤维(Polyamide，PA)、聚酰亚胺(Polyimide，PI)、环氧树脂(Epoxy)、聚对苯撑苯并二噁唑(Poly-p-phenylene benzobisoxazole，PBO)纤维、FR-4环氧玻璃布层压板、PP(PrePreg，预浸材料或称为半固化树脂、半固化片)、ABF(Ajinomoto Build-up Film)等，无机物例如可以是硅(Si),玻璃(glass)，陶瓷(ceramic)，氧化硅，氮化硅，氧化钽等。基板5也可以是PCB(Printed Circuit Board，印制电路板)。
在一些可选的实施方式中，该半导体结构还可以包括导线6。可以通过导线6电性连接芯片1与基板5。可以采用引线键合的方式，实现芯片1与基板5之间的电连接。
在一些可选的实施方式中，该半导体结构还可以包括模封层7。模封层7可以包覆芯片1和导线6。
模封层7可以采用有机物，有机物例如可以是环氧树脂(Epoxy resin)、填充物(Filler)、催化剂(Catalyst)、颜料(Pigment)、脱模剂(Release Agent)、阻燃剂(FlameRetardant)、耦合剂(Coupling Agent)、硬化剂(Hardener)、低应力吸收剂(Low StressAbsorber)、粘合促进剂(Adhesion Promoter)、离子捕获剂(Ion Trapping Agent)。
在一些可选的实施方式中，模封层7可以与第二阻挡体4的侧表面接触。这里，第二阻挡体4可以起到阻挡模封层7的作用。
在一些可选的实施方式中，模封层7的高度可以大于第二阻挡体4。模封层7部分可以覆盖于第二阻挡体4上。
在一些可选的实施方式中，模封层7的高度可以小于第二阻挡体4。第二阻挡体4的转角可以呈圆弧态。
请参考图3A和图3B，图3A示出了根据本公开的半导体结构的一个实施例的模封层7与第二阻挡体4之间的第一状态示意图。图3B示出了根据本公开的半导体结构的一个实施例的模封层7与第二阻挡体4之间的第二状态示意图。
在模封层7制程中使用脱膜(release film)的缘故，如图3A所示，当脱膜下压力较小时，模封层7的高度可以大于第二阻挡体4的高度，且跨越与第二阻挡体4的界线而稍微覆盖于第二阻挡体4上，反之，如图3B所示，模封层7的高度可以小于第二阻挡体4的高度，且第二阻挡体4具有一圆弧态样之拔模角。
本公开提供的半导体结构，通过设置用于压制阻挡第一阻挡体2和防水透气膜3的第二阻挡体4，以解决防水透气膜3的脱层问题。另外，相对于现有结构，本公开提供的半导体结构由于降低了第一阻挡体2的高度，而使得防水透气膜3更靠近芯片1的主动区域11，进一步因为第二阻挡体4的保护而不至于防水透气膜3全部裸露于外而易遭到破坏，可同时降低水气的渗透与外力的接触，提高了产品的良率。
图4A到图4D是根据本公开的半导体结构的制造过程中的结构示意图。为了更好地理解本公开的各方面，已简化各图。
请参考图4A，在芯片1的主动区域11的周围设置第一阻挡体2。
第一阻挡体2例如可以采用环氧树脂基材料或聚合物材料。
在一些可选的实施方式中，在芯片1的主动区域11的周围设置第一阻挡体2可以包括：在芯片1的主动区域11的周围以旋转涂布(spin coating)的方式形成第一阻挡体2。
这里，由于旋转涂布具有均匀性佳的优点，对后续设置防水透气膜3时可以有效防止翘起(tilt)。
在一些可选的实施方式中，可以采用干膜(dry film)制作第一阻挡体2。
在一些可选的实施方式中，如图4A所示，在芯片1的主动区域11的周围设置第一阻挡体2之前，该方法还可以包括：提供基板5。在基板5上设置芯片1。
请参考图4B，在第一阻挡体2上设置防水透气膜3。
在一些可选的实施方式中，防水透气膜3设有至少一个通孔，至少一个通孔是以刻蚀开孔方式形成的，如图4B所示，具体地，该方法还可以包括：提供薄膜，然后以刻蚀开孔方式在该薄膜上形成至少一个通孔31，以形成防水透气膜3。
由于图形化开孔的制程中的蚀刻工艺，随着防水透气膜3的厚度变化，通孔31在朝向芯片1的方向上渐缩，即通孔31的孔径可能会由宽至窄。
请参考图4C，在一些可选的实施方式中，该方法还可以包括：设置第二阻挡体4，第二阻挡体4与防水透气膜3的上表面和侧表面接触。
第二阻挡体4例如可以采用环氧树脂基材料或聚合物材料。第一阻挡体2和第二阻挡体4可以选用相同的材质。
在一些可选的实施方式中，设置第二阻挡体4可以包括：以旋转涂布的方式形成第二阻挡体4。
请参考图4D，在一些可选的实施方式中，该方法还可以包括：通过导线6电性连接芯片1与基板5。填入模封材，以形成包覆芯片1和导线6的模封层7。
本公开提供的制造半导体结构的方法能够实现与前述半导体结构类似的技术效果，这里不再赘述。
尽管已参考本公开的特定实施例描述并说明本公开，但这些描述和说明并不限制本公开。所属领域的技术人员可清楚地理解，可进行各种改变，且可在实施例内替代等效组件而不脱离如由所附权利要求书限定的本公开的真实精神和范围。图示可能未必按比例绘制。归因于制造过程中的变量等等，本公开中的技术再现与实际实施之间可能存在区别。可存在未特定说明的本公开的其它实施例。应将说明书和图示视为说明性的，而非限制性的。可作出修改，以使特定情况、材料、物质组成、方法或过程适应于本公开的目标、精神以及范围。所有此些修改都落入此所附权利要求书的范围内。虽然已参考按特定次序执行的特定操作描述本文中所公开的方法，但应理解，可在不脱离本公开的教示的情况下组合、细分或重新排序这些操作以形成等效方法。因此，除非本文中特别指示，否则操作的次序和分组并不限制本公开。

Claims (19)

1.一种半导体结构，包括：
芯片；
第一阻挡体，设于所述芯片的主动区域的周围；
防水透气膜，设于所述第一阻挡体上；
第二阻挡体，与所述防水透气膜的上表面和侧表面接触。
2.根据权利要求1所述的半导体结构，其中，所述第一阻挡体和/或所述第二阻挡体为坝状或环状。
3.根据权利要求1所述的半导体结构，其中，所述第二阻挡体与所述第一阻挡体的侧表面接触。
4.根据权利要求1所述的半导体结构，其中，所述防水透气膜设有至少一个通孔。
5.根据权利要求4所述的半导体结构，其中，所述通孔的直径在1微米到2.8微米之间。
6.根据权利要求4所述的半导体结构，其中，所述至少一个通孔在朝向所述芯片的方向上渐缩。
7.根据权利要求1所述的半导体结构，其中，所述半导体结构还包括：
基板，所述芯片设于所述基板上。
8.根据权利要求7所述的半导体结构，其中，所述半导体结构还包括：
导线，通过所述导线电性连接所述芯片与所述基板。
9.根据权利要求8所述的半导体结构，其中，所述半导体结构还包括：
模封层，包覆所述芯片和所述导线。
10.根据权利要求9所述的半导体结构，其中，所述模封层与所述第二阻挡体的侧表面接触。
11.根据权利要求10所述的半导体结构，其中，所述模封层的高度大于所述第二阻挡体的高度，所述模封层部分覆盖于所述第二阻挡体上。
12.根据权利要求10所述的半导体结构，其中，所述模封层的高度小于所述第二阻挡体的高度，所述第二阻挡体的转角呈圆弧态。
13.一种制造半导体结构的方法，包括：
在芯片的主动区域的周围设置第一阻挡体；
在所述第一阻挡体上设置防水透气膜；
设置第二阻挡体，所述第二阻挡体与所述防水透气膜的上表面和侧表面接触。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，在所述在芯片的主动区域的周围设置第一阻挡体之前，所述方法还包括：
提供基板；
在所述基板上设置所述芯片。
15.根据权利要求13所述的方法，其中，所述方法还包括：
通过导线电性连接所述芯片与所述基板。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述方法还包括：
填入模封材，以形成包覆所述芯片和所述导线的模封层。
17.根据权利要求13所述的方法，其中，所述在芯片的主动区域的周围设置第一阻挡体，包括：
在所述芯片的主动区域的周围以旋转涂布的方式形成所述第一阻挡体。
18.根据权利要求13所述的方法，其中，所述设置第二阻挡体，包括：
以旋转涂布的方式形成所述第二阻挡体。
19.根据权利要求13所述的方法，其中，所述防水透气膜设有至少一个通孔，所述至少一个通孔是以刻蚀开孔方式形成的。
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