專利名稱：包括光學(xué)半導(dǎo)體器件的半導(dǎo)體封裝體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及包括例如光學(xué)半導(dǎo)體器件的半導(dǎo)體封裝體的領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
已知一種半導(dǎo)體封裝體，其包括安裝板、提供有第一光學(xué)檢測器的第一集成電路芯片、提供有次光學(xué)檢測器的次集成電路芯片以及提供有光學(xué)發(fā)射器的第三集成電路芯片，這三個芯片被粘合到安裝板上。不透明的蓋被粘合到安裝板的外圍上并通過存在的三個分離的室使每個芯片光學(xué)隔離。所述蓋具有三個分離的開口，所述三個開口面對上述三個光學(xué)元件而形成并被提供有三個透明的保護(hù)板。這種已知的半導(dǎo)體封裝體需要使用安裝板和特定尺寸的蓋的制造，涉及大量的安裝步驟且在外部地電連接集成電路芯片時的困難，并且與集成電路芯片的尺寸相比具有較大的尺度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出一種包括例如光學(xué)半導(dǎo)體器件的半導(dǎo)體封裝體，其整體上更為簡單且因而成本更低。提出一種半導(dǎo)體封裝體，包括支撐板，由可以通過光輻射的材料制成，且至少在支撐板的背面?zhèn)壬暇哂兄辽僖粋€細(xì)長孔的開口 ；集成電路半導(dǎo)體器件，安裝在支撐板的背面上，且具有從支撐板的背面?zhèn)绒D(zhuǎn)動的至少兩個光學(xué)元件，這些光學(xué)元件設(shè)置在細(xì)長孔的任意一側(cè)上；以及密封塊，由不透明材料制成，密封支撐板上的半導(dǎo)體器件并填充細(xì)長孔，在光學(xué)元件之間形成光學(xué)隔離劃分部，且在光學(xué)元件和支撐板之間留有腔體。根據(jù)一個變型實(shí)施例，上述的孔可以在支撐板的厚度方向上通過支撐板。根據(jù)另一個變型實(shí)施例，所述孔可以不通過支撐板，而在支撐板的正面?zhèn)壬狭粲幸粚?。所述孔可以從支撐板的一個邊緣延伸到相對邊緣。密封塊至少可以部分地圍繞支撐板。在半導(dǎo)體器件側(cè)上，支撐板可以提供有電連接跡線，所述電連接跡線在半導(dǎo)體器件之下延伸并鏈接到其凸塊接觸，并且在半導(dǎo)體器件之外延伸并鏈接到外部電連接裝置。外部電連接裝置可以包括經(jīng)過密封塊的電連接過孔。半導(dǎo)體器件可以包括至少一個主接收光學(xué)元件和至少一個發(fā)射光學(xué)元件，其位于支撐板的一側(cè)上和在被填充有不透明材料的所述孔的任意一側(cè)上。主接收光學(xué)元件和發(fā)射光學(xué)元件可以形成在分離的芯片中。不透明層可以形成在與半導(dǎo)體器件相對的支撐板的正面上，在該不透明層中具有面對主接收光學(xué)元件和發(fā)射光學(xué)元件的開口。半導(dǎo)體器件可以包括設(shè)置在與所述發(fā)射光學(xué)元件相同的所述孔側(cè)上的次接收光學(xué)元件。不透明層可以在次接收光學(xué)元件前面延伸。半導(dǎo)體器件可以包括至少一個主接收光學(xué)元件和至少一個次接收光學(xué)元件，其位于支撐板的一側(cè)上和在被填充有不透明材料的所述孔的任意一側(cè)上。不透明層可以形成在與半導(dǎo)體器件相對的支撐板的正面上，在該不透明層中具有面對主接收光學(xué)元件和次接收光學(xué)元件的開口。 主接收光學(xué)元件和次接收光學(xué)元件可以形成在單個芯片中。
阻擋部可以在半導(dǎo)體器件和支撐板之間延伸，并分別在所述光學(xué)元件周圍。還提出了一種在內(nèi)部包括半導(dǎo)體封裝體的移動電話，所述電話的殼體具有面對所述光學(xué)元件中的至少一個而定位的至少一個開口。


將通過附圖來示出并通過非限制性例子的形式來描述根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體封裝體，其中圖I示出半導(dǎo)體封裝體的一個變型實(shí)施例的橫截面圖；圖2示出用于圖I的半導(dǎo)體封裝體的裝配有電連接跡線的支撐板的平面圖；圖3示出裝配有圖I的半導(dǎo)體封裝體的半導(dǎo)體器件的支撐板的平面圖；圖4至圖12在橫截面中示出制作圖I的半導(dǎo)體封裝體的步驟；圖13示出圖I的半導(dǎo)體封裝體的變型實(shí)施例的橫截面圖；圖14示出半導(dǎo)體封裝體的另一變型實(shí)施例的橫截面圖；以及圖15示出半導(dǎo)體封裝體的另一變型實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式可以采用長方體形式的半導(dǎo)體封裝體I包括疊層，所述疊層從前往后包括由可以通過光輻射的材料例如玻璃制成的支撐板2和位于支撐板2的背面2a側(cè)上的集成電路半導(dǎo)體器件3，并且半導(dǎo)體封裝體I包括用于支撐板2上的半導(dǎo)體器件3的例如由環(huán)氧樹脂制成的密封塊4。根據(jù)示出的例子，支撐板2包括第一矩形支撐板部分5和第二矩形支撐板部分6，第一矩形支撐板部分5和第二矩形支撐板部分6 —個沿著另一個來布置，以便在它們相對的邊緣之間定義孔7，它們的另一個邊緣以一定距離來布置在封裝體I中并且與封裝體I的外圍8平行。根據(jù)示出的例子，半導(dǎo)體器件3包括第一集成電路芯片9，第一集成電路芯片9在孔7上方經(jīng)過并具有位于支撐板部分5之上的部分9a和位于支撐板部分6之上的部分％，并且半導(dǎo)體器件3包括位于支撐板部分6之上的第二集成電路芯片10，集成電路芯片9和10的邊緣被布置成與支撐板部分5和6的邊緣平行。第一集成電路芯片9的部分9a在其正面包括第一光學(xué)元件11，第一光學(xué)元件11被定位成面對支撐板部分5、形成第一光福射接收器。第一集成電路芯片9的該部分9b在其正面也包括第二光學(xué)元件12，第二光學(xué)元件12被定位成面對支撐板部分6、形成第二光輻射接收器。
第二集成電路芯片10在其正面包括光學(xué)元件13，光學(xué)元件13被定為成面向支撐板部分6、形成光福射發(fā)射器。在支撐板部分5的背面和第一集成電路芯片9的正面之間，形成圍繞該芯片9的第一接收光學(xué)元件11的環(huán)形金屬阻擋部14。以一個在另一個頂上的方式，金屬阻擋部14包括在支撐板部分5的背面上的金屬環(huán)形跡線15和在第一集成電路芯片9的正面上的金屬環(huán)形跡線16。在支撐板部分6的背面和第一集成電路芯片9的正面之間，形成圍繞該芯片9的第二接收光學(xué)元件12的環(huán)形金屬阻擋部17。以一個在另一個頂上的方式，金屬阻擋部17包括在支撐板部分6的背面上的金屬環(huán)形跡線18和在第一集成電路芯片9的正面上的金屬環(huán)形跡線19。在支撐板部分6的背面和集成電路芯片10的正面之間，形成圍繞該芯片10的接收光學(xué)元件13的環(huán)形金屬阻擋部20。以一個在另一個頂上的方式，金屬阻擋部20包括在支撐板部分6的背面上的金屬環(huán)形跡線21和在第一集成電路芯片10的正面上的金屬環(huán)形 跡線22，金屬環(huán)形跡線21和金屬環(huán)形跡線22鏈接到其集成電路。在支撐板部分5和6的背面上，形成多個電連接金屬跡線23，多個電連接金屬跡線23在第一集成電路芯片9之下延伸，距阻擋部14和17的外圍一定距離，并通過電連接凸塊接觸24電連接到該第一芯片，并在第一芯片9的邊緣之外延伸。在支撐板部分6的背面上，形成至少一個電連接金屬跡線25，所述至少一個電連接金屬跡線25在集成電路芯片10之下延伸且鏈接到環(huán)形阻擋部20，并在該芯片10的邊緣之外延伸。密封塊4包圍支撐板部分5和6的外圍以及集成電路芯片9和10的外圍，填充支撐板部分5和6與集成電路芯片9和10之間的空間以及環(huán)形阻擋部14、17、20的外圍，填充支撐板部分5與集成電路芯片9的正面之間的孔7以便形成不透明的劃分部7a，填充集成電路芯片9和10之間的空間并覆蓋集成電路芯片10的背面。由此，密封塊4的外圍構(gòu)成了封裝體I的外圍8。支撐板部分5和6的正面以及密封塊4的正面構(gòu)成了正面26。集成電路芯片9的背面和密封塊4的背面構(gòu)成了背面27。此外，在環(huán)形阻擋部14內(nèi)部在集成電路芯片9的光學(xué)元件11之間留有腔體28，在環(huán)形阻擋部17內(nèi)部在集成電路芯片9的光學(xué)元件12之間留有腔體29、并且在環(huán)形阻擋部20內(nèi)部在集成電路芯片10的光學(xué)元件13之間留有腔體30。在電連接跡線23和25背后，密封塊4提供有通孔31和32，通孔31和32被金屬填充以便形成連接過孔33和34。在背面27上，還形成有鏈接到電連接過孔33的背面電連接跡線35，使得可以經(jīng)由電連接跡線23、電連接凸塊接觸24、電連接過孔33和電連接跡線35來制成集成電路芯片9的背面外部電連接。在背面27上，還形成有鏈接到電連接過孔34的背面電連接跡線36和背面電連接跡線37，背面電連接跡線37通過形成在密封塊4中的背面孔39鏈接到集成電路芯片10的背面電連接凸塊接觸38，使得可以經(jīng)由電連接跡線25、環(huán)形阻擋部20、電連接過孔34和電連接跡線36以及經(jīng)由電連接跡線37和電連接凸塊接觸38來制成集成電路芯片10的背面外部電連接。
此外，通過由不透明材料制成的正面層40來覆蓋正面26。該正面層具有形成為面向集成電路芯片9的接收光學(xué)元件11的開口 41以及形成為面向集成電路芯片10的發(fā)射光學(xué)元件13的開口 42。光學(xué)透鏡43可以被安裝在開口 41中。光學(xué)透鏡也可以與不透明層40的開口 42相關(guān)聯(lián)。剛才描述的半導(dǎo)體封裝體I提供了以下優(yōu)點(diǎn)。一方面，與接收光學(xué)元件11相關(guān)聯(lián)的腔體28以及玻璃支撐板部分5，另一方面，與接收光學(xué)元件12和發(fā)射光學(xué)元件13相關(guān)聯(lián)的空腔29和30以及玻璃支撐板部分6，借助于密封塊4光學(xué)隔離，特別地借助于如下事實(shí)而光學(xué)隔離該密封塊4填充支撐板部分5和6
之間的孔7并且延伸遠(yuǎn)至集成電路芯片9的正面。由此，集成電路芯片9的接收光學(xué)元件11可以通過與光學(xué)透鏡43相關(guān)聯(lián)的不透明正面層40的開口 41、支撐板部分5、腔體28來僅接收外部光輻射，而集成電路芯片10的發(fā)射光學(xué)元件13發(fā)出的光輻射不能夠經(jīng)由半導(dǎo)體封裝體I內(nèi)部的任何路徑抵達(dá)它。集成電路芯片10的發(fā)射光學(xué)元件13通過腔體30、玻璃支撐板部分6和不透明正面層40的開口 42來發(fā)射光輻射。集成電路芯片9的接收光學(xué)元件12主要從集成電路芯片10的發(fā)射光學(xué)元件13接收光輻射，其次通過支撐板部分6和腔體29經(jīng)由不透明正面層40的開口 42接收來自外部的光輻射，來自接收光學(xué)元件12的信號能夠形成用于分析來自集成電路芯片9的接收光學(xué)元件11的信號的基準(zhǔn)。上述內(nèi)容的結(jié)果在于半導(dǎo)體封裝體I可以用作鄰近檢測器?？梢酝ㄟ^如下制造的相同半導(dǎo)體封裝體的晶片級制造來獲得半導(dǎo)體封裝體I。如圖4所示，玻璃晶片100安裝在平面支撐部101上，例如通過雙面粘合劑來保持。該晶片具有如下的表面，使得以矩陣形式一個挨著另一個的多個位置102 (圖2)對應(yīng)于要制造的多個半導(dǎo)體封裝體I。接著，如圖5所示，在根據(jù)圖2的圖示的每個位置102上同時制作阻擋部14、17和20的金屬環(huán)形跡線15、18和21以及金屬跡線23和25。接著，如圖6所示，執(zhí)行玻璃晶片100的刻蝕，使得在每個位置102上只保留支撐板部分5、6?？梢酝ㄟ^化學(xué)刻蝕、激光射線、打磨或離子刻蝕來執(zhí)行這一操作。接著，如圖7所示，通過在芯片9、10與相應(yīng)的跡線之間插入金屬環(huán)形跡線16、19、22以及金屬凸塊接觸24，集成電路芯片9、10被置于適當(dāng)位置。這一操作可以通過表面安裝、然后將組件置于烘箱中來執(zhí)行。接著，如圖8所示，例如通過壓縮模制或轉(zhuǎn)移模制來形成樹脂層103，并且在進(jìn)行硬化之后，對該層103進(jìn)行背面平坦化以在每個位置102形成使正面26和背面27交叉鏈接的密封塊4。接著，如圖9所示，在每個位置102，在集成電路芯片10的背面上在樹脂103的層中制作孔開口 39。接著，如圖10所示，在每個位置102，在跡線23、25的背面上在樹脂103的層中制作孔31、32，這些孔被金屬填充，以便形成電連接過孔33、34。接著，如圖11所示，在每個位置102，制作背面開口 39，然后制作背面跡線35、37。接著，如圖12所示，在去除支撐部101之后，制作正面層104，以在每個位置102形成正面層40，并在每個位置102制作開口 41、42。接著，將光學(xué)元件43安裝在每個位置102。接著，通過沿著位置102之間的公共邊緣進(jìn)行切割來將半導(dǎo)體封裝體I單片化。根據(jù)一個變型實(shí)施例，支撐板部分5、6可以由在以上結(jié)合圖6描述的制造步驟中制作的采用槽形式的非穿通的孔7來分離。由此，支撐板部分5、6在正面將通過薄的剩余層鏈接。根據(jù)另一個變型實(shí)施例，支撐板2可以延伸到封裝體I的側(cè)部8，并具有在之前結(jié)合圖6描述的制造步驟中以交叉槽的形式制作的從一側(cè)到另一側(cè)穿通的或非穿通的孔7。圖13示出了支撐板2，支撐板2延伸到封裝體I的側(cè)部8，提供有從一側(cè)到另一側(cè)的非穿通的孔7，支撐板部分5和6在正面通過薄的剩余層44而鏈接。在這種情況下，可以例如通過涂料來至少覆蓋產(chǎn)生的支撐板部分5和6的側(cè)部，或者半導(dǎo)體封裝體I可以被設(shè) 置在具有面向開口 41和42的開口的不透明包封體中。根據(jù)圖14所示的另一個變型實(shí)施例，半導(dǎo)體封裝體50與上述的半導(dǎo)體封裝體I的區(qū)別在于如下事實(shí)其集成電路半導(dǎo)體器件3包括集成電路芯片51，其對應(yīng)于集成電路芯片9的部分9a且只提供有接收光學(xué)元件11，而集成電路芯片10提供有發(fā)射光學(xué)元件13。因而，集成電路芯片51僅與阻擋部14相關(guān)聯(lián)以及與跡線33和適當(dāng)?shù)碾娺B接過孔33相關(guān)聯(lián)。因而，在支撐板2中的孔7可以在集成電路芯片10和集成電路芯片51之間的區(qū)域中延伸。根據(jù)圖15所示的另一個變型實(shí)施例，半導(dǎo)體封裝體60與上述半導(dǎo)體器件I的區(qū)別在于以下事實(shí)其集成電路半導(dǎo)體器件3只包括集成電路芯片9，而集成電路芯片10被去除。在這種情況下，不透明的正面外部層40具有面向接收光學(xué)元件12定位的互補(bǔ)開
n 61。在這種情況下，這對于處理支撐板部分5、6以便形成不同的濾光器可能是有利的。一般來說，可以通過實(shí)施在微電子領(lǐng)域中所使用的常規(guī)手段來獲得所述的各種制造步驟。之前描述的半導(dǎo)體封裝體，具體來說半導(dǎo)體封裝體1，可以安裝在移動電話的包封體或殼體內(nèi)部，該包封體或殼體具有面對開口 41、42的開口以便形成能夠檢測是否出現(xiàn)人體的一部分或?qū)ο蟮泥徑鼨z測器，從而在電話的電子電路中產(chǎn)生具體命令。本發(fā)明不限于上述實(shí)施例。在不偏離所附權(quán)利要求限定的范圍的情況下，許多變型實(shí)施例是可行的。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體封裝體，包括 支撐板(2)，由可以通過光輻射的材料制成，且至少在該支撐板的背面?zhèn)壬暇哂兄辽僖粋€細(xì)長孔(7)的開口， 集成電路半導(dǎo)體器件(3)，安裝在所述支撐板的背面上，且具有從所述支撐板的背面?zhèn)绒D(zhuǎn)動的至少兩個光學(xué)元件，這些光學(xué)元件設(shè)置在所述細(xì)長孔的任意一側(cè)上，以及 密封塊(4)，由不透明材料制成，密封所述支撐板上的半導(dǎo)體器件(3)并填充所述細(xì)長孔(7)，在所述光學(xué)元件之間形成光學(xué)隔離劃分部(7a)，且在所述光學(xué)元件和所述支撐板之間留有腔體。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的封裝體，其中，所述孔(7)在所述支撐板的厚度方向上通過所述支撐板⑵。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的封裝體，其中，所述孔(7)在所述支撐板的厚度方向上不通過 所述支撐板，而在所述支撐板(2)的正面?zhèn)壬狭粲幸粚?44)。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的封裝體，其中所述孔(7)從所述支撐板(2)的一個邊緣延伸到相對邊緣。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的封裝體，其中，所述密封塊(4)至少部分地圍繞所述支撐板(2)。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的封裝體，其中，在所述半導(dǎo)體器件(3)側(cè)上，所述支撐板(2)提供有電連接跡線(23，25)，所述電連接跡線在所述半導(dǎo)體器件(3)之下延伸并鏈接到其凸塊接觸(24，22)，并且在所述半導(dǎo)體器件(3)之外延伸且鏈接到外部電連接裝置(31，34)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的所述封裝體，其中所述外部電連接裝置包括通過所述密封塊(4)的電連接過孔(31，34)。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的封裝體，其中，所述半導(dǎo)體器件(3)包括至少一個主接收光學(xué)元件(11)和至少一個發(fā)射光學(xué)元件(13)，其位于所述支撐板(2)的一側(cè)上和在被填充有不透明材料的所述孔(7)的任意一側(cè)上。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的封裝體，其中，所述主接收光學(xué)元件(11)和所述發(fā)射光學(xué)元件(13)形成在分離的芯片(9，10)中。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的封裝體，包括不透明層(40)，形成在與所述半導(dǎo)體器件相對的所述支撐板(2)的正面上，在所述不透明層中具有面對所述主接收光學(xué)元件(11)和所述發(fā)射光學(xué)兀件(13)的開口。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的封裝體，其中，所述半導(dǎo)體器件(3)包括設(shè)置在與所述發(fā)射光學(xué)元件(13)相同的所述孔(7)側(cè)上的次接收光學(xué)元件(12)。
12.根據(jù)權(quán)利要求10和11所述的封裝體，其中，所述不透明層(40)在所述次接收光學(xué)元件(12)前面延伸。
13.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的封裝體，其中所述半導(dǎo)體器件(3)包括至少一個主接收光學(xué)元件(11)和至少一個次接收光學(xué)元件(12)，其位于所述支撐板(2)的一側(cè)上和在被填充有不透明材料的所述孔(7)的任意一側(cè)上。
14.根據(jù)權(quán)利要求8所述的封裝體，包括不透明層(40)，形成在與所述半導(dǎo)體器件相對的所述支撐板(2)的正面上，在所述不透明層(40)中具有被定位成面對所述主接收光學(xué)元件(11)和所述次接收光學(xué)元件(13)的開口(41，61)。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的封裝體，其中，所述主接收光學(xué)元件(11)和所述次接收光學(xué)元件(12)形成在單個芯片(9)中。
16.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的封裝體，包括阻擋部(14，17，20)，其在所述半導(dǎo)體器件(3)和所述支撐板(2)之間延伸并且分別在所述光學(xué)元件(11，12，13)周圍。
17.一種在內(nèi)部包括根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體封裝體的移動電話，其中所述電話的殼體具有面對所述光學(xué)元件中的至少一個光學(xué)元件而定位的至少一個開□。
全文摘要
本發(fā)明涉及包括光學(xué)半導(dǎo)體器件的半導(dǎo)體封裝體。提供一種半導(dǎo)體封裝體，包括支撐板(2)，由可以通過光輻射的材料制成，且至少在該支撐板的背面?zhèn)壬暇哂兄辽僖粋€細(xì)長孔(7)的開口；集成電路半導(dǎo)體器件(3)，安裝在所述支撐板的背面上，且具有從所述支撐板的背面?zhèn)绒D(zhuǎn)動的至少兩個光學(xué)元件，這些光學(xué)元件設(shè)置在所述細(xì)長孔的任意一側(cè)上；以及密封塊(4)，由不透明材料制成，密封所述支撐板上的半導(dǎo)體器件(3)并填充所述細(xì)長孔(7)，在所述光學(xué)元件之間形成光學(xué)隔離劃分部(7a)，且在所述光學(xué)元件和所述支撐板之間留有腔體。
文檔編號H01L25/00GK102738132SQ201210098819
公開日2012年10月17日 申請日期2012年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月1日
發(fā)明者E·維吉爾-巴蘭克, R·考菲 申請人:意法半導(dǎo)體(格勒諾布爾2)公司