專(zhuān)利名稱(chēng)：混合基板、半導(dǎo)體器件的封裝方法和封裝結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體封裝領(lǐng)域，特別涉及一種混合基板、半導(dǎo)體器件的封裝方法和封裝結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體器件封裝過(guò)程中，通常要用到封裝基板，該封裝基板用于封裝和保護(hù)半導(dǎo)體器件的功能面。以圖像傳感器的封裝結(jié)構(gòu)為例，現(xiàn)有圖像傳感器在封裝過(guò)程中需要用到大塊光學(xué)玻璃作為封裝基板。圖像傳感器是一種將一維或二維光學(xué)信息(opticalinformation)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的裝置。圖像傳感器可以被進(jìn)一步地分為兩種不同的類(lèi)型:互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)圖像傳感器和電荷耦合器件(CXD)圖像傳感器。傳統(tǒng)的圖像傳感器封裝方法通常是采用引線鍵合(Wire Bonding)等方式進(jìn)行封裝，但隨著集成電路的飛速發(fā)展，較長(zhǎng)的引線使得產(chǎn)品尺寸無(wú)法達(dá)到理想的要求。因此，晶圓級(jí)封裝(Wafer LevelPackage，WLP)逐漸取代引線鍵合封裝成為一種較為常用的封裝方法。同時(shí)，芯片尺寸封裝(Chip Scale Package, CSP)作為新一代的芯片封裝技術(shù)，倍受人們青睞，CSP通常指封裝外殼的尺寸不超過(guò)裸芯片尺寸1.2倍的一種先進(jìn)封裝形式。請(qǐng)參考圖1，現(xiàn)有圖像傳感器封裝結(jié)構(gòu)包括:圖像傳感器101，所述圖像傳感器101表面具有感光區(qū)域102 (感光區(qū)域102中包括多個(gè)像素單元)，位于所述圖像傳感器101表面的空腔墻103 (cavity wall，又稱(chēng)dam)，所述空腔墻103形成有空腔104，感光區(qū)域102位于所述空腔104中，光學(xué)玻璃105位于所述空腔墻103上表面和空腔104上方?，F(xiàn)有技術(shù)中，通常該光學(xué)玻璃105與空腔墻103形成的疊層結(jié)構(gòu)是密封的，即空腔104是密封的，并且空腔104中通常會(huì)抽真空至一定真空度。這是因?yàn)?，在后續(xù)制程中，需要對(duì)整個(gè)封裝結(jié)構(gòu)進(jìn)行加熱。例如在后續(xù)表面組裝(Surface Mounted Technology, SMT)過(guò)程中，需要將溫度升高到260攝氏度的高溫。如果空腔104中沒(méi)有設(shè)置真空度，空腔104內(nèi)的氣體壓強(qiáng)會(huì)增大許多倍，大塊光學(xué)玻璃105會(huì)受到多處空腔104中很大的氣體壓力，因而光學(xué)玻璃105會(huì)與空腔墻103脫離，導(dǎo)致整個(gè)封裝結(jié)構(gòu)損壞。但是，上述技術(shù)存在以下缺陷:I)上述封裝技術(shù)采用整塊光學(xué)玻璃105，僅由光學(xué)玻璃105提供強(qiáng)度，但由于玻璃的整體脆性比較大，因此封裝結(jié)構(gòu)的機(jī)械強(qiáng)度低，容易破碎；此外，大塊整面光學(xué)玻璃105價(jià)格昂貴，因此又提高了封裝成本；2)由于空腔墻103是由感光材料進(jìn)行曝光顯影得到的，其原材料成本和工藝成本都較高，并且空腔墻103在制作過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)曝光不完全而產(chǎn)生灰塵(particle)污染，該灰塵污染會(huì)導(dǎo)致大塊整面的光學(xué)玻璃105報(bào)廢，進(jìn)一步提高了封裝成本；3)由于空腔104存在一定真空度，因而在未受熱時(shí)，光學(xué)玻璃105會(huì)受到的較大的大氣壓強(qiáng)，使得光學(xué)玻璃105在封裝、切割或者使用過(guò)程中更加容易碎裂。類(lèi)似地，在其他半導(dǎo)體器件的封裝過(guò)程中，也存在上述問(wèn)題。更多晶圓級(jí)封裝的半導(dǎo)體器件請(qǐng)參考公開(kāi)號(hào)為CN102881666A的中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的問(wèn)題是提供一種混合基板、半導(dǎo)體器件的封裝方法和封裝結(jié)構(gòu)，既可以提高機(jī)械強(qiáng)度，防止基板破裂，又可以提高封裝的良率和效率，同時(shí)還會(huì)降低成本。為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種混合基板，用于封裝半導(dǎo)體器件，包括:支撐框架，包含相互連接的框底和框壁；所述框底具有第一通孔，所述框壁具有第二通孔，所述第一通孔的面積小于所述第二通孔的面積，并且所述第一通孔與所述第二通孔連通；透明基板，位于所述第二通孔中且固定在所述框底的上表面或所述框壁的側(cè)面；所述透明基板與所述框底之間存在第一微孔，所述透明基板與所述框壁之間存在第二微孔，所述第一微孔與所述第二微孔相通?？蛇x的，所述透明基板與所述框底之間設(shè)置有多個(gè)膠點(diǎn)，所述第一微孔位于所述膠點(diǎn)之間?？蛇x的，所述框底和所述框壁的連接方式為一體成型連接?？蛇x的，所述框底和所述框壁的制作材料包括陶瓷材料、耐燃樹(shù)脂材料、玻璃材料或者娃材料。可選的，所述框底和所述框壁的連接方式為膠粘連接?？蛇x的，所述透明基板上表面和/或下表面包括光學(xué)鍍膜。為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明還提供了一種半導(dǎo)體器件的封裝方法，包括:提供晶圓，所述晶圓包括功能面和背面，所述晶圓的功能面包括多個(gè)半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)；提供如上所述的混合基板；將所述混合基板的框底與所述晶圓的功能面粘接，所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)與所述第一通孔相對(duì)應(yīng)；在所述晶圓的背面形成導(dǎo)電焊球；切割所述晶圓和所述混合基板，形成多個(gè)半導(dǎo)體器件?？蛇x的，所述半導(dǎo)體器件為圖像傳感器，所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括多個(gè)像素單元，所述像素單元位于所述第一通孔中?？蛇x的，提供所述混合基板包括:對(duì)所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)進(jìn)行晶圓測(cè)試；提供所述支撐框架；在所述支撐框架中與測(cè)試合格的所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)的第二通孔上形成上表面和/或下表面包括光學(xué)鍍膜的透明基板。可選的，所述封裝方法還包括:在將所述混合基板與所述晶圓粘接之后，提供支撐基板，將所述支撐基板粘貼在所述混合基板的所述框壁和所述透明基板上；在切割所述晶圓和所述混合基板時(shí)，同時(shí)切割所述支撐基板；在所述切割之后，去除所述支撐基板。為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明還提供了一種半導(dǎo)體器件的封裝結(jié)構(gòu)，包括:半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，包括功能面和背面；如上所述的混合基板，所述混合基板的框底粘貼在所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的功能面上；導(dǎo)電焊球，粘貼在所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的背面。
可選的，所述半導(dǎo)體器件為圖像傳感器，所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括多個(gè)像素單元，所述像素單元位于所述第一通孔中?？蛇x的，所述像素單元的個(gè)數(shù)在2兆以上。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案具有以下優(yōu)點(diǎn):1.本發(fā)明所提供的混合基板由支撐框架和透明基板組成，機(jī)械強(qiáng)度比整面光學(xué)玻璃高，不易破碎，使得利用該混合基板的封裝結(jié)構(gòu)的機(jī)械強(qiáng)度提高，并避免使用昂貴的整面光學(xué)玻璃，降低了成本；本發(fā)明所提供的混合基板不使用感光材料，不需要曝光顯影工藝，并且由于不使用感光材料，還可以避免因曝光不完全產(chǎn)生灰塵污染透明基板的問(wèn)題，簡(jiǎn)化了封裝制程，并進(jìn)一步降低了成本；本發(fā)明所提供的混合基板具有連通的第一微孔和第二微孔，可以透過(guò)氣體，使用該混合基板封裝半導(dǎo)體器件可以避免半導(dǎo)體器件內(nèi)部存在真空度的情況，消除了半導(dǎo)體器件內(nèi)部氣體壓強(qiáng)與外部大氣壓強(qiáng)的差異，減小了半導(dǎo)體器件各部分受到的壓力，使得半導(dǎo)體器件的封裝結(jié)構(gòu)更加牢固可靠。2.可選方案中，所述透明基板通過(guò)設(shè)置于所述框底上的膠點(diǎn)粘接固定于所述框底上，至少兩個(gè)相鄰膠點(diǎn)之間形成第一微孔，使得第一微孔的形成方式更加容易，并且灰塵不易通過(guò)該混合基板。3.可選方案中，所述支撐框架的框底和框壁由一體成型連接而成，該支撐框架由一體成型方式制作能夠節(jié)省制作流程，節(jié)約成本，并使得所形成的支撐框架具有良好的整體結(jié)構(gòu)。4.可選方案中，所述框底和所述框壁由同種材料制成，并且所述材料優(yōu)選為陶瓷材料、耐燃樹(shù)脂材料或者硅材料，陶瓷材料和耐燃樹(shù)脂材料機(jī)械強(qiáng)度高，有助于進(jìn)一步提高混合基板的機(jī)械強(qiáng)度。5.可選方案中，所述透明基板的上表面和/或下表面設(shè)置有光學(xué)鍍膜,該光學(xué)鍍膜一方面可以提高透明基板的透光性能或者阻擋紅外線性能，另一方面可以使透明基板做得更薄，降低了使用該混合基板的封裝結(jié)構(gòu)的厚度，并且，設(shè)置該光學(xué)鍍膜能夠使得使用該混合基板的圖像傳感器模組后續(xù)不必在模組鏡頭上設(shè)置光學(xué)鍍膜，節(jié)省了圖像傳感器模組的整體成本。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)圖像傳感器封裝結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例一混合基板結(jié)構(gòu)不意圖；圖3a為圖2中的混合基板沿I _ I線剖開(kāi)后，支撐框架的截面示意圖；圖3b為圖2中的混合基板沿1-1線剖開(kāi)后的截面示意圖；圖4為本發(fā)明實(shí)施例一混合基板中支撐框架的俯視示意圖；圖5為本發(fā)明實(shí)施例二混合基板截面示意圖；圖6為本發(fā)明實(shí)施例三混合基板截面示意圖；圖7為本發(fā)明實(shí)施例四混合基板截面示意圖；圖8為本發(fā)明實(shí)施例所提供的圖像傳感器晶圓級(jí)芯片尺寸封裝方法示意圖9為本發(fā)明實(shí)施例所提供的圖像傳感器晶圓級(jí)芯片尺寸封裝結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
做詳細(xì)的說(shuō)明。在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明，但是本發(fā)明還可以采用其他不同于在此描述的其它方式來(lái)實(shí)施，因此本發(fā)明不受下面公開(kāi)的具體實(shí)施例的限制。正如背景技術(shù)部分所述，請(qǐng)繼續(xù)參考圖1，現(xiàn)有技術(shù)使用光學(xué)玻璃105與空腔墻103來(lái)形成圖像傳感器封裝結(jié)構(gòu)，空腔104具有一定真空度，使得整面光學(xué)玻璃105在未受熱時(shí)受到大氣壓強(qiáng)的壓應(yīng)力，容易在封裝切割或者使用過(guò)程中碎裂。另外，使用空腔墻103和光學(xué)玻璃105也使得圖像傳感器封裝成本高。因而，本發(fā)明首先提供一種混合基板，取代上述光學(xué)玻璃105與空腔墻103的組合結(jié)構(gòu)。本發(fā)明所提供的混合基板通過(guò)支撐框架和透明基板來(lái)取代光學(xué)玻璃105與空腔墻103的組合結(jié)構(gòu)。其中支撐框架包含相互連接的框底和框壁，所述框底具有第一通孔，所述框壁具有第二通孔，所述第一通孔的面積小于所述第二通孔的面積，并且所述第一通孔與所述第二通孔連通。透明基板位于所述第二通孔中，并且固定在所述框底的上表面，同時(shí)透明基板與所述框底之間存在第一微孔，所述透明基板與所述框壁之間存在第二微孔，所第一微孔與第二微孔相通。這樣，該混合基板就用支撐框架的框底取代了原本的空腔墻103，用第二通孔中的透明基板取代了原本的光學(xué)玻璃105，從而提高了整個(gè)封裝結(jié)構(gòu)的機(jī)械強(qiáng)度，并且不需原來(lái)的感光材料和曝光顯影工藝，不需要整面大塊光學(xué)玻璃，降低了成本。同時(shí)，由于具有連通的第一微孔和第二微孔，也使得整個(gè)結(jié)構(gòu)不存在真空度，消除了混合基板兩面的氣壓壓差，防止發(fā)生混合基板與所封裝的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)發(fā)生脫層的情況。實(shí)施例一請(qǐng)參考圖2，本實(shí)施例提供一種混合基板200，該混合基板200包括支撐框架210和透明基板220。支撐框架210包括框底211和框壁212。在圖2中，混合基板200是倒扣過(guò)來(lái)放置的，因而支撐框架210中點(diǎn)劃線以上部分為框底211，而在點(diǎn)劃線以下部分為框壁212。框底211包括用于暴露出圖像傳感器像素單元的第一通孔(圖2中未標(biāo)注，請(qǐng)參考圖3a中的虛線框213)。本實(shí)施例中，支撐框架210的框底211和框壁212由同種材料制成，并且其制作材料可以?xún)?yōu)選為陶瓷材料、耐燃樹(shù)脂材料、玻璃材料或者硅材料。進(jìn)一步優(yōu)選的，支撐框架210的框底211和框壁212可以由陶瓷材料、耐燃樹(shù)脂材料或者硅材料一體成型。由一體成型方式制作支撐框架210能夠節(jié)省制作流程，節(jié)約成本，并使得所形成的支撐框架210具有良好的整體結(jié)構(gòu)。其中，所述耐燃樹(shù)脂材料包括BT樹(shù)脂(Bismaleimide Triazine,全稱(chēng)BT樹(shù)脂基板材料，由雙馬來(lái)酰亞胺與氰酸酯樹(shù)脂合成制得的，是一種特殊的高性能基板材料)。陶瓷材料的機(jī)械強(qiáng)度大，而B(niǎo)T樹(shù)脂材料的抗沖擊和抗壓性能良好，它們的機(jī)械強(qiáng)度都遠(yuǎn)高于光學(xué)玻璃。本實(shí)施例中用于制作支撐框架210的玻璃材料可以?xún)?yōu)選為強(qiáng)化玻璃材料。請(qǐng)參考圖3a和圖3b。其中，圖3a可以看成是圖2中的混合基板200沿I _ I線剖開(kāi)后，支撐框架210的截面示意圖，圖3b可以看成是圖2中的混合基板200沿1-1線剖開(kāi)后自身的截面示意圖。需要注意到，圖2中框底211朝上，而圖3a和圖3b中框底211朝下。從圖3a中可以直觀看到，支撐框架210的框底211連接框壁212，框底211具有第一通孔213 (圖3a中較小的虛線框)，框壁212具有第二通孔214 (圖3a中較大的虛線框)，從圖3a中還可以進(jìn)一步看出，第一通孔213的面積小于所述第二通孔214的面積(可進(jìn)一步參考圖4)，并且第一通孔213與第二通孔214連通。同時(shí)參考圖3a和圖3b可知，透明基板220位于第二通孔214中(第一通孔和第二通孔在圖3b中未標(biāo)注)且固定在所述框底211的上表面。透明基板220可以由玻璃材料或者有機(jī)透明樹(shù)脂材料制成。本實(shí)施例中優(yōu)選的，透明基板220為光學(xué)玻璃，其與支撐框架210通過(guò)膠點(diǎn)230粘接。圖3b中顯示透明基板220粘接于框底211上表面，但是透明基板220也可以粘接于框壁212的側(cè)壁(只要保證第二微孔與第一微孔相通既可)，或者透明基板220與框底211和框壁212的側(cè)壁都進(jìn)行粘接，以固定于所述第二通孔214中。本實(shí)施例中透明基板220的上表面與所述框壁212的上表面可以齊平，從而使得混合基板200各部分的上表面都處于同一水平高度。請(qǐng)參考圖4，圖4為支撐框架210的俯視示意圖。從中進(jìn)一步可以看出，支撐框架210在框底211設(shè)置有上述的第一通孔213，在框壁212設(shè)置有第二通孔214，該第二通孔214的面積大于第一通孔213的面積，使得部分框底211的表面作為第二通孔214底部，該部分可以看成是臺(tái)階面。在該第二通孔214底部上(即框底211露出的上表面，亦即上述臺(tái)階面)，本實(shí)施例中優(yōu)選的，采用如圖4中所示的分點(diǎn)點(diǎn)膠方式，將膠材均勻地點(diǎn)在框底211上，形成多個(gè)膠點(diǎn)230，各個(gè)膠點(diǎn)230之間存在一定距離，以保證在透明基板220粘貼在框底211之后，仍有至少兩個(gè)膠點(diǎn)230之間存在第一微孔。通過(guò)上述點(diǎn)膠方式，后續(xù)將透明基板220粘接在支撐框架210的框底211(亦即第二通孔214中)之后，至少其中兩個(gè)相鄰膠點(diǎn)230之間還會(huì)存在第一微孔(未圖示)，通過(guò)膠點(diǎn)230之間形成第一微孔的方式使得該第一微孔的形成變得簡(jiǎn)單，并且灰塵不易通過(guò)該混合基板。而在透明基板220與框壁212之間存在第二微孔(未標(biāo)號(hào)，可看成是圖3b中透明基板220與框壁212之間的空白區(qū)域)。結(jié)合參考圖3b和圖4可知，透明基板220在第二通孔214中固定時(shí)，透明基板220與框底211之間存在第一微孔(存在膠點(diǎn)230之間)，透明基板220與框壁212之間存在第二微孔,第一微孔與第二微孔之間連通,這樣，混合基板200就能夠透過(guò)氣體。這與現(xiàn)有技術(shù)中整面光學(xué)玻璃105和空腔墻103形成的不透氣的疊層結(jié)構(gòu)(請(qǐng)參考圖1)不同。并且，第一微孔和第二微孔呈相互垂直結(jié)構(gòu)，可看成L型結(jié)構(gòu)，因而，雖然混合基板200可以透過(guò)氣體，但是雜物或者灰塵等很難通過(guò)混合基板200。由于混合基板200能夠透過(guò)氣體，因而當(dāng)使用該混合基板200來(lái)封裝圖像傳感器可以避免圖像傳感器封裝結(jié)構(gòu)內(nèi)部存在真空環(huán)境的情況，消除了圖像傳感器封裝結(jié)構(gòu)內(nèi)部氣體壓強(qiáng)與外部大氣壓強(qiáng)的差異，從而減小了圖像傳感器封裝結(jié)構(gòu)受到的壓力，使得圖像傳感器的封裝結(jié)構(gòu)更加牢固可靠。本實(shí)施例中，支撐框架210和透明基板220組成的混合基板200的強(qiáng)度會(huì)比現(xiàn)有技術(shù)中整面光學(xué)玻璃的強(qiáng)度提高許多，同時(shí)，由于該混合基板200可以單獨(dú)制作，有利于大規(guī)模生產(chǎn)，能夠使生產(chǎn)成本降低。此外，使用該混合基板200可以不使用感光材料，不進(jìn)行曝光顯影工藝，不使用大塊整面光學(xué)玻璃，進(jìn)一步降低了生產(chǎn)成本。在采用本實(shí)施例所提供的混合基板進(jìn)行封裝時(shí)，可以對(duì)所要封裝的晶圓進(jìn)行晶圓測(cè)試(Chip Probing或者Circuit Probing, CP),主要測(cè)試晶圓功能面上對(duì)應(yīng)的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，然后提供支撐框架，在測(cè)試符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)上方的支撐框架對(duì)應(yīng)的第二通孔中設(shè)置含有光學(xué)鍍膜透明基板，例如含有光學(xué)鍍膜的光學(xué)玻璃，從而形成混合基板。而在測(cè)試不符合要求的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)上方的支撐框架對(duì)應(yīng)的第二通孔中設(shè)置普通光學(xué)玻璃，也形成混合基板。這樣，可以使得封裝過(guò)程中的原材料資源得到更加優(yōu)化的配置。實(shí)施例二請(qǐng)參考圖5,圖5為本發(fā)明實(shí)施例二混合基板500的截面不意圖。本實(shí)施例所提供的混合基板500與實(shí)施例一所提供的混合基板200大部分結(jié)構(gòu)相同。相同部分可以參照實(shí)施例一中的內(nèi)容。本實(shí)施例混合基板500與實(shí)施例一中混合基板200不同之處在于，混合基板500的透明基板520中，上表面和下表面都包括光學(xué)鍍膜510。該光學(xué)鍍膜510可以是IR(紅外線)膜或者AR (ant1-reflect)膜(減反射膜,也稱(chēng)抗反射膜或者增透膜),或者是兩者的疊層。IR膜可以允許可見(jiàn)光透過(guò)鏡頭而截止或反射紅外光，從而使得所封裝的半導(dǎo)體器件時(shí)，不會(huì)受到不必要的紅外線影響。AR膜可以減少反射光，從而增加進(jìn)行所封裝的半導(dǎo)體器件的透光量。在本發(fā)明的其它實(shí)施例中，根據(jù)需要，也可以選擇在透明基板520上表面和下表面的其中之一上設(shè)置光學(xué)鍍膜。本實(shí)施例中，所述光學(xué)鍍膜510優(yōu)選為厚度可控的IR膜，由于具有該光學(xué)鍍膜510，因而可以采用較薄的玻璃來(lái)制作透明基板520，降低了整個(gè)封裝結(jié)構(gòu)的厚度，當(dāng)利用該混合基板500運(yùn)用于圖像傳感器的封裝時(shí)，能夠使得使用該混合基板500的圖像傳感器模組后續(xù)不必在模組鏡頭上設(shè)置光學(xué)鍍膜，節(jié)省了圖像傳感器模組的整體成本，還能夠在節(jié)省圖像傳感器模組整體成本的同時(shí)提高圖像傳感器模組所產(chǎn)生的圖像質(zhì)量(透明基板變薄的同時(shí)，光學(xué)性能提高)，特別適合大像素圖像傳感器的封裝。實(shí)施例三請(qǐng)繼續(xù)參考圖6，圖6為本發(fā)明實(shí)施例三混合基板600的截面示意圖。本實(shí)施例所提供的混合基板600與實(shí)施例一所提供的混合基板200部分結(jié)構(gòu)相同。相同部分可以參照實(shí)施例一中的內(nèi)容。本實(shí)施例混合基板600與實(shí)施例一中混合基板200不同之處在于，框底611和框壁612由同種材料分別制成，再粘接在一起形成支撐框架610。與實(shí)施例一中類(lèi)似的，框底611和框壁612的制作材料可以?xún)?yōu)選為陶瓷材料、耐燃樹(shù)脂材料、玻璃材料或者硅材料。進(jìn)一步優(yōu)選的，框底611和框壁612可以由陶瓷材料、耐燃樹(shù)脂材料或者硅材料一體成型，例如它們由陶瓷材料一體燒制而成，或者由耐燃樹(shù)脂材料一體注塑成型。其中，所述耐燃樹(shù)脂材料包括BT樹(shù)脂。本實(shí)施例中，框底611和框壁612通過(guò)膠材630粘接在一起，而膠材630同時(shí)用于將透明基板620與框底611粘接。但是，在其它實(shí)施例中，粘接框底611和框壁612所用膠材和粘接透明基板620的膠材可以分開(kāi)。這種分開(kāi)的方式可以使得混合基板600的制作方式更為靈活。實(shí)施例四請(qǐng)參考圖7,圖7為本發(fā)明實(shí)施例四混合基板700的截面不意圖。本實(shí)施例所提供的混合基板700與實(shí)施例一所提供的混合基板200大部分結(jié)構(gòu)相同。相同部分可以參照實(shí)施例一中的內(nèi)容。本實(shí)施例混合基板700與實(shí)施例一中混合基板200不同之處在于，支撐框架710的框底711和所述框壁712由不同材料制作，然后再將框底711和框壁712粘接形成整體結(jié)構(gòu)。框底711和框壁712可以分別用陶瓷材料、耐燃樹(shù)脂材料、玻璃材料和硅材料來(lái)制作，只需要保證兩者使用不同材料即可。其中，所述的耐燃樹(shù)脂材料包括BT樹(shù)脂。與實(shí)施例三類(lèi)似，本實(shí)施例中，框底711和框壁712通過(guò)膠材730粘接在一起，而膠材730同時(shí)將透明基板720粘接于框底711上。但是，在其它實(shí)施例中，粘接框底711和框壁712所用膠材和粘接透明基板720的膠材也可以分開(kāi)。本發(fā)明還提供一種半導(dǎo)體器件的封裝方法，所述半導(dǎo)體器件的封裝方法運(yùn)用如實(shí)施例一至四所述的混合基板進(jìn)行封裝。下面以圖像傳感器作為一種具體的半導(dǎo)體器件，對(duì)所述封裝方法作詳述和說(shuō)明。需要說(shuō)明的是，在本發(fā)明的其它實(shí)施例也可以是圖像傳感器以外的其它半導(dǎo)體器件。本實(shí)施例提供一種圖像傳感器晶圓級(jí)芯片尺寸封裝方法，包括步驟SI至S4:步驟SI，提供晶圓，所述晶圓包括功能面和背面，所述晶圓的功能面包括多個(gè)圖像傳感器。請(qǐng)參考圖8，本實(shí)施例中晶圓包括多個(gè)圖像傳感器結(jié)構(gòu)，圖8中顯示出了該晶圓的部分區(qū)域，該區(qū)域中顯示出了兩個(gè)圖像傳感器結(jié)構(gòu)，從圖8中可以看出，該圖像傳感器結(jié)構(gòu)包括襯底870，所述襯底870可以為硅襯底，并且該硅襯底可以摻雜有其它元素。步驟S2，提供如上所述的混合基板。本實(shí)施例中，提供如上所述的混合基板包括:對(duì)所述圖像傳感器結(jié)構(gòu)進(jìn)行晶圓測(cè)試；提供所述支撐框架；在所述支撐框架中與測(cè)試合格的所述圖像傳感器結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)的第二通孔上形成上表面和/或下表面包括光學(xué)鍍膜的透明基板，本實(shí)施例中可以具體選用含有光學(xué)鍍膜的光學(xué)玻璃，而在測(cè)試不符合要求的圖像傳感器結(jié)構(gòu)上方的支撐框架對(duì)應(yīng)的第二通孔中設(shè)置普通光學(xué)玻璃。這樣，可以使得封裝過(guò)程中的原材料資源得到更加優(yōu)化的配置。步驟S3，將所述的混合基板的框底與所述晶圓的功能面粘接，所述圖像傳感器與所述第一通孔相對(duì)應(yīng)。請(qǐng)繼續(xù)參考圖8，本實(shí)施例中，所述混合基板包括了支撐框架810、透明基板820以及粘接二者的膠材830，其中支撐框架810與實(shí)施例一至四中相同，包括框底和框壁，但本實(shí)施例未對(duì)框底和框壁進(jìn)行標(biāo)注，其具體內(nèi)容可參考實(shí)施例一至四中的相關(guān)內(nèi)容。在將上所述的混合基板的框底與所述晶圓功能面粘接時(shí)，晶圓功能面的圖像傳感器結(jié)構(gòu)剛好對(duì)應(yīng)位于混合基板的第一通孔(該第一通孔在圖8中未標(biāo)注,可參考實(shí)施例一相關(guān)內(nèi)容)。本實(shí)施例中，在透明基板820的上下表面都設(shè)置有光學(xué)鍍膜840,該光學(xué)鍍膜840可以是IR膜和/或AR膜。同時(shí)，除了在透明基板820的上下表面都設(shè)置光學(xué)鍍膜840外，也可以在透明基板820其中一個(gè)表面設(shè)置光學(xué)鍍膜，或者兩個(gè)表面均不設(shè)置光學(xué)鍍膜，總之，可根據(jù)對(duì)所要形成的圖像傳感器的封裝結(jié)構(gòu)的要求來(lái)設(shè)置光學(xué)鍍膜。本實(shí)施例混合基板的下表面(可看成是支撐框架810框底的下表面)可以通過(guò)膠材850與晶圓功能面粘接，該晶圓形成有多個(gè)圖像傳感器單元。從圖8中可以看出，每個(gè)透明基板820下面對(duì)應(yīng)一個(gè)圖像傳感器單元，并且支撐框架810的第一通孔下面對(duì)應(yīng)著一個(gè)感光區(qū)域860，該感光區(qū)域860由多個(gè)像素單元組成。由本說(shuō)明書(shū)實(shí)施例一對(duì)混合基板的描述可知，本實(shí)施例中混合基板并非密封住感光區(qū)域860。這是因?yàn)?，透明基?20和支撐框架810之間存在著第一微孔和第二微孔，并且它們相互連通，這些微孔使得混合基板可以透過(guò)氣體，使得感光區(qū)域860能夠與混合基板外表面的大氣相通，避免在感光區(qū)域860的上部的空間中設(shè)置真空環(huán)境，從而使得混合基板和感光區(qū)域受到的大氣壓強(qiáng)差都得到消除，因而使得整個(gè)結(jié)構(gòu)牢固可靠。同時(shí)，由上述描述可知，透明基板820和支撐框架810之間存在第一微孔和第二微孔,第一微孔和第二微孔本身的直徑較小，因而灰塵等雜質(zhì)難進(jìn)入感光區(qū)域860，保證了圖像傳感器封裝結(jié)構(gòu)的品質(zhì)。本實(shí)施例中所用的混合基板可看成是實(shí)施例二所提供的混合基板，但是，本實(shí)施例也可以采用實(shí)施例一、實(shí)施例三或者實(shí)施例四所提供的混合基板，也就是說(shuō)，本實(shí)施例可以采用實(shí)施例一至四中所提供的混合基板，并且采用上述混合基板可以避免使用整面大塊光學(xué)玻璃，從而使得在圖像傳感器晶圓級(jí)芯片尺寸封裝過(guò)程中不易出現(xiàn)玻璃碎裂的情況，提高了生產(chǎn)良率，同時(shí)由于不用使用感光材料和整面光學(xué)玻璃，也使得該封裝方法的成本降低。需要說(shuō)明的是，雖然沒(méi)有圖示，但是本實(shí)施例中，當(dāng)所述混合基板與所述晶圓粘接后，還可以在混合基板的外表面上粘接支撐基板，該支撐基板可以是具有一定力學(xué)強(qiáng)度的玻璃板、塑料板或者膠帶，這樣，進(jìn)一步保護(hù)圖像傳感器在封裝過(guò)程中的安全。在切割上述晶圓和混合基板的過(guò)程中，也一并切割該支撐基板，等到將具有多個(gè)圖像傳感器單元的晶圓切割成單個(gè)圖像傳感器之后，再去除所述支撐基板。步驟S4，在所述晶圓的背面形成導(dǎo)電焊球。請(qǐng)繼續(xù)參考圖8，本實(shí)施例對(duì)所述晶圓的背面制作內(nèi)部引線結(jié)構(gòu)為金屬互連結(jié)構(gòu)。所述金屬互連結(jié)構(gòu)包括金屬互連線872，在金屬互連線872外部包裹著一層絕緣層871，而在金屬互連線872的里層還包括另外一層絕緣層873，該絕緣層873將半導(dǎo)體襯底871與金屬互連線872隔開(kāi)，防止它們之間發(fā)生相互影響。該金屬互連線872其中一端連接到接觸墊(Pad)875。圖8中顯示該金屬互連線872和該接觸墊875成一整體結(jié)構(gòu)，這是為了表示它們可以由同種材料制成，但是它們也可以由不同材料制成，只需要保證該接觸墊875通過(guò)金屬互連線872與導(dǎo)電焊球874電連接。該導(dǎo)電焊球874作為該圖像傳感器的導(dǎo)電引出點(diǎn)。圖8中顯示接觸墊875與感光區(qū)域860呈斷開(kāi)，但二者實(shí)際電性連接。本實(shí)施例中，所述金屬互連結(jié)構(gòu)為無(wú)硅通孔連接結(jié)構(gòu)，但是在本發(fā)明的其它實(shí)施例中，所述金屬互連結(jié)構(gòu)也可以呈硅通孔連接結(jié)構(gòu)以使得金屬互連線與感光區(qū)域電性連接。步驟S5，切割所述晶圓和所述混合基板，形成多個(gè)圖像傳感器。請(qǐng)參考圖9，本實(shí)施例中，所述半導(dǎo)體器件為圖像傳感器，該圖像傳感器晶圓級(jí)芯片尺寸封裝方法最后切割所述晶圓以獲得分離的單個(gè)圖像傳感器，形成如圖9所示的結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)可以看成是圖8所示結(jié)構(gòu)沿中間部位切割分離得到，因而其各部分內(nèi)容可以參考圖8中的內(nèi)容。圖9中所示的金屬互連結(jié)構(gòu)屬于無(wú)硅通孔連接結(jié)構(gòu)，在本發(fā)明的其它實(shí)施例中，也可以采用具有硅通孔連接結(jié)構(gòu)的金屬互連結(jié)構(gòu)。由于運(yùn)用了實(shí)施例一至四所述的混合基板，本實(shí)施例在將所述晶圓切割成單個(gè)圖像傳感器時(shí)，可以采用激光切割，這樣可以減少芯片間的切割道的尺寸。從中也可以知道，通過(guò)運(yùn)用實(shí)施例一至四所述的混合基板，可以使得晶圓的切割工藝選擇范圍更廣。需要說(shuō)明的是，本實(shí)施例所提供的圖像傳感器晶圓級(jí)芯片尺寸封裝方法可以彌補(bǔ)現(xiàn)有圖像傳感器晶圓級(jí)芯片尺寸封裝方法無(wú)法用于較大像素圖像傳感器封裝的缺點(diǎn)，因而本實(shí)施例中，所述每個(gè)感光區(qū)域860中像素單元的個(gè)數(shù)優(yōu)選在2兆(M)以上?，F(xiàn)有技術(shù)的圖像傳感器封裝方法中，像素尺寸越大，則像素單元所處位置的第一通孔越大，由上述描述可知，現(xiàn)有技術(shù)中該空腔需要設(shè)置具有一定真空度，因而該第一通孔越大，則存在真空度的空間越大，整個(gè)圖像傳感器受到的壓力也就越大，在封裝和后續(xù)使用過(guò)程中就越容易損壞。但是本實(shí)施例所提供的圖像傳感器封裝方法不需要設(shè)置真空度，因而本實(shí)施例提供的封裝方法尤其適合大像素圖像傳感器的封裝。需要說(shuō)明的是，本實(shí)施例在完成上述封裝后，需要再進(jìn)行表面組裝(可利用表面組裝技術(shù)進(jìn)行表面組裝)，可在表面組裝之時(shí)或者之后，或者在圖像傳感器裝鏡頭之前，用膠把上述(透明基板與支撐框架的框壁之間形成的)第二微孔密封起來(lái)，或者把第一微孔和第二微孔同時(shí)密封起來(lái)，以提高最后成型的圖像傳感器鏡頭模組的可靠性。本發(fā)明還提供了一種半導(dǎo)體器件的封裝結(jié)構(gòu)，所述半導(dǎo)體器件的封裝結(jié)構(gòu)運(yùn)用了上述實(shí)施例一至四所述的混合基板進(jìn)行封裝，得到具有實(shí)施例一至四所述混合基板的半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)。本說(shuō)明書(shū)下面以圖像傳感器晶圓級(jí)芯片尺寸封裝結(jié)構(gòu)為一種具體的半導(dǎo)體器件封裝結(jié)構(gòu)，對(duì)該封裝結(jié)構(gòu)加以說(shuō)明。請(qǐng)參考圖9，本實(shí)施例所提供的圖像傳感器晶圓級(jí)芯片尺寸封裝結(jié)構(gòu)如圖9所示，它包括襯底870，所述襯底870可以為硅襯底，并且該硅襯底可以摻雜有其它元素。在該襯底870的功能面上通過(guò)膠材850粘貼混合基板(未標(biāo)注)，該混合基板包括了支撐框架810、透明基板820以及粘接二者的膠材830，其中支撐框架810包括框底和框壁，但本實(shí)施例未對(duì)框底和框壁進(jìn)行標(biāo)注，其具體內(nèi)容可參考實(shí)施例一至四中的相關(guān)內(nèi)容。在將上所述的混合基板的框底與所述圖像傳感器功能面粘接時(shí)，晶圓功能面的像素單元?jiǎng)偤脤?duì)應(yīng)位于混合基板的第一通孔(第一通孔在圖9中未標(biāo)注,可參考實(shí)施例一相關(guān)內(nèi)容)。本實(shí)施例中，在透明基板820的上下表面都設(shè)置有光學(xué)鍍膜840，該光學(xué)鍍膜840可以是IR膜和/或AR膜。每個(gè)透明基板820下面對(duì)應(yīng)一個(gè)圖像傳感器單元，并且支撐框架810的第一通孔下面對(duì)應(yīng)著一個(gè)感光區(qū)域860，該感光區(qū)域860由多個(gè)像素單元組成。每個(gè)感光區(qū)域860中像素單元的個(gè)數(shù)優(yōu)選在2兆(M)以上，其原因可參考實(shí)施例五中的封裝方法相應(yīng)內(nèi)容。本實(shí)施例中混合基板使得感光區(qū)域860與外界大氣相通。這是因?yàn)椋该骰?20和支撐框架810之間存在著第一微孔和第二微孔，并且它們相互連通。這些微孔使得混合基板可以透過(guò)氣體，從而使得感光區(qū)域860能夠混合基板外表面的大氣相通，避免在感光區(qū)域860的上部的空間中設(shè)置真空環(huán)境，從而使得混合基板和感光區(qū)域受到的大氣壓強(qiáng)差都得到消除，因而使得整個(gè)結(jié)構(gòu)牢固可靠。同時(shí)，由上述描述可知，透明基板820和支撐框架810之間存在第一微孔和第二微孔，第一微孔和第二微孔本身的直徑較小，因而灰塵等雜質(zhì)難進(jìn)入感光區(qū)域860，保證了圖像傳感器封裝結(jié)構(gòu)的品質(zhì)。本實(shí)施例所提供的圖像傳感器包括金屬互連結(jié)構(gòu)，所述金屬互連結(jié)構(gòu)包括金屬互連線872，在金屬互連線872外部包裹著一層絕緣層871，而在金屬互連線872的里層還包括另外一層絕緣層873，該絕緣層873將半導(dǎo)體襯底871與金屬互連線872隔開(kāi)，防止它們之間發(fā)生相互影響。該金屬互連線872其中一端連接到接觸墊875。圖8中顯示該金屬互連線872和該接觸墊875成一整體結(jié)構(gòu)，這是為了表示它們可以由同種材料制成，但是它們也可以由不同材料制成，只需要保證該接觸墊875通過(guò)金屬互連線872與導(dǎo)電焊球874電連接。該導(dǎo)電焊球874作為該圖像傳感器的導(dǎo)電引出點(diǎn)。圖9中顯示接觸墊875與感光區(qū)域860呈斷開(kāi)，但二者實(shí)際電性連接。本實(shí)施例中所用的混合基板可看成是實(shí)施例二所提供的混合基板，但是，本實(shí)施例也可以采用實(shí)施例一、實(shí)施例三或者實(shí)施例四所提供的混合基板，也就是說(shuō)，本實(shí)施例可以采用實(shí)施例一至四中所提供的混合基板，并且采用上述混合基板可以避免使用整面大塊光學(xué)玻璃，從而使得在圖像傳感器晶圓級(jí)芯片尺寸封裝過(guò)程中不易出現(xiàn)玻璃碎裂的情況，提高了生產(chǎn)良率，由于不用使用感光材料和整面光學(xué)玻璃，也使得該封裝方法的成本降低。本實(shí)施例所述金屬互連結(jié)構(gòu)為無(wú)硅通孔連接結(jié)構(gòu)，但是在本發(fā)明的其它實(shí)施例中，所述金屬互連結(jié)構(gòu)也可以呈硅通孔連接結(jié)構(gòu)使得金屬互連線與感光區(qū)域電性連接。本說(shuō)明書(shū)中各個(gè)部分采用遞進(jìn)的方式描述，每個(gè)部分重點(diǎn)說(shuō)明的都是與其他部分的不同之處，各個(gè)部分之間相同或者近似的部分請(qǐng)相互參見(jiàn)。以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例，目的是為了使本領(lǐng)域技術(shù)人員更好的理解本發(fā)明的精神，然而本發(fā)明的保護(hù)范圍并不以該具體實(shí)施例的具體描述為限定范圍，任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明精神的范圍內(nèi)，可以對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例做修改，而不脫離本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種混合基板，用于封裝半導(dǎo)體器件，其特征在于，包括: 支撐框架，包含相互連接的框底和框壁；所述框底具有第一通孔，所述框壁具有第二通孔，所述第一通孔的面積小于所述第二通孔的面積，并且所述第一通孔與所述第二通孔連通； 透明基板，位于所述第二通孔中且固定在所述框底的上表面或所述框壁的側(cè)面； 所述透明基板與所述框底之間存在第一微孔，所述透明基板與所述框壁之間存在第二微孔，所述第一微孔與所述第二微孔相通。
2.如權(quán)利要求1所述的混合基板，其特征在于，所述透明基板與所述框底之間設(shè)置有多個(gè)膠點(diǎn)，所述第一微孔位于所述膠點(diǎn)之間。
3.如權(quán)利要求1所述的混合基板，其特征在于，所述框底和所述框壁的連接方式為一體成型連接。
4.如權(quán)利要求3所述的混合基板，其特征在于，所述框底和所述框壁的制作材料包括陶瓷材料、耐燃樹(shù)脂材料、玻璃材料或者硅材料。
5.如權(quán)利要求1所述的混合基板，其特征在于，所述框底和所述框壁的連接方式為膠粘連接。
6.如權(quán)利要求5所述的混合基板，其特征在于，所述框底和/或所述框壁的制作材料包括陶瓷材料、耐燃樹(shù)脂材料、玻璃材料或者硅材料。
7.如權(quán)利要求1所述的混合基板，其特征在于，所述透明基板上表面和/或下表面包括光學(xué)鍍膜。
8.一種半導(dǎo)體器件的封裝方法，其特征在于，包括: 提供晶圓，所述晶圓包括功能面和背面，所述晶圓的功能面包括多個(gè)半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)； 提供如權(quán)利要求1至7任一項(xiàng)所述的混合基板； 將所述混合基板的框底與所述晶圓的功能面粘接，所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)與所述第一通孔相對(duì)應(yīng)； 在所述晶圓的背面形成導(dǎo)電焊球； 切割所述晶圓和所述混合基板，形成多個(gè)半導(dǎo)體器件。
9.如權(quán)利要求8所述的封裝方法，其特征在于，所述半導(dǎo)體器件為圖像傳感器，所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括多個(gè)像素單元，所述像素單元位于所述第一通孔中。
10.如權(quán)利要求9所述的封裝方法，其特征在于，還包括:在將所述混合基板與所述晶圓粘接之后，提供支撐基板，將所述支撐基板粘貼在所述混合基板的所述框壁和所述透明基板上；在切割所述晶圓和所述混合基板時(shí)，同時(shí)切割所述支撐基板；在所述切割之后，去除所述支撐基板。
11.如權(quán)利要求9所述的封裝方法，其特征在于，所述像素單元的個(gè)數(shù)在2兆以上。
12.如權(quán)利要求8所述的封裝方法，其特征在于，提供所述混合基板包括:對(duì)所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)進(jìn)行晶圓測(cè)試；提供所述支撐框架；在所述支撐框架中與測(cè)試合格的所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)的第二通孔上形成上表面和/或下表面包括光學(xué)鍍膜的透明基板。
13.一種半導(dǎo)體器件的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括: 半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，包括功能面和背面； 如權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng) 所述的混合基板，所述混合基板的框底粘貼在所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的功能面上； 導(dǎo)電焊球，粘貼在所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的背面。
14.如權(quán)利要求13所述的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述半導(dǎo)體器件為圖像傳感器，所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括多個(gè)像素單元，所述像素單元位于所述第一通孔中。
15.如權(quán)利要求14所述的`封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述像素單元的個(gè)數(shù)在2兆以上。
全文摘要
本發(fā)明提供一種混合基板以及半導(dǎo)體器件的封裝方法和封裝結(jié)構(gòu)。所述混合基板用于封裝半導(dǎo)體器件，該混合基板包括支撐框架，包含相互連接的框底和框壁；所述框底具有第一通孔，所述框壁具有第二通孔，所述第一通孔的面積小于所述第二通孔的面積，并且所述第一通孔與所述第二通孔連通；透明基板，位于所述第二通孔中且固定在所述框底的上表面或所述框壁的側(cè)面；所述透明基板與所述框底之間存在第一微孔，所述透明基板與所述框壁之間存在第二微孔，所述第一微孔與所述第二微孔相通。本發(fā)明所提供的混合基板的強(qiáng)度比現(xiàn)有大塊整面光學(xué)玻璃的強(qiáng)度提高許多，使得使用該混合基板的封裝結(jié)構(gòu)和封裝方法在良率和效率提高的同時(shí)成本降低。
文檔編號(hào)H01L23/14GK103178023SQ20131006498
公開(kāi)日2013年6月26日 申請(qǐng)日期2013年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月28日
發(fā)明者鄧輝, 夏歡, 趙立新, 李文強(qiáng) 申請(qǐng)人:格科微電子(上海)有限公司