本發(fā)明涉及半導體封裝技術領域，具體涉及一種覆蓋金屬層填充孔或槽的封裝結構及其制作方法。

背景技術：

目前，聲表面波濾波芯片主要采用傳統(tǒng)的塑封層塑封的方式封裝成LGA(Land Grid Array)即柵格陣列封裝模式，產品厚度較大，當后續(xù)需要整合到一個系統(tǒng)上，會經歷再一次塑封，整體的成本以及厚度均沒有優(yōu)勢。

參見圖11，一種聲表面波濾波芯片的晶圓級封裝結構，包括芯片100和基板200，芯片功能面與基板正面鍵合在一起，在基板正面、芯片非功能面以及芯片周側進行塑封，形成了塑封層800，可增加芯片的機械強度，方便后續(xù)制程，在基板背面進行晶圓級TSV技術，將芯片功能面芯片焊墊的電性通過金屬層400引出至基板背面，在金屬層上設置了焊球111。后續(xù)在進行SMT(Surface Mount Technology)即表面組裝技術時，使用焊球做互連，導致封裝厚度較大，且TSV孔或槽300內的包封材料112(保護層)通常為薄層結構，導致孔或槽內容易產生氣泡頂破包封材料，造成接觸不良、漏電等可靠性風險。

技術實現(xiàn)要素：

為了解決上述技術問題，本發(fā)明提出一種覆蓋金屬層填充孔或槽的封裝結構及其制作方法，具有封裝體積小、可靠性高、機械強度好以及成本低等優(yōu)點。

本發(fā)明的技術方案是這樣實現(xiàn)的：

一種覆蓋金屬層填充孔或槽的封裝結構，包括一芯片，其包含功能面和與其相對的非功能面，所述功能面包含有功能區(qū)和位于四周的焊墊；一基板,正面具有圍堰,所述基板正面與芯片功能面通過圍堰鍵合，所述圍堰覆蓋芯片焊墊，功能區(qū)與基板之間形成空腔，所述基板背面具有通孔或槽，所述通孔或槽貫穿圍堰露出所述芯片焊墊；在通孔或槽內以及基板背面鋪設有金屬層，所述金屬層與焊墊電性連接；所述金屬層上覆蓋有導電互連材料，該導電互連材料的厚度小于用于電性互連的導電凸塊的厚度，且所述導電互連材料填滿或部分填充了所述通孔或槽。

進一步的，所述基板正面對應功能區(qū)的位置具有凹腔，所述凹腔的腔壁與腔底的角度是90°或是90°～180°范圍之間，其中包括180°。

進一步的，所述導電互連材料為錫膏或導電膠。

進一步的，所述導電互連材料在所述基板背面上呈單層或多層的平面狀。

進一步的，所述芯片和基板以及導電互連材料的封裝體厚度小于360微米。

進一步的，所述芯片和基板的組裝體與一電路板組裝，先使所述基板背面包含所述導電互連材料貼合于所述電路板上，然后在所述電路板上對所述組裝體的正面及周側進行塑封層整體塑封。

進一步的，所述電路板上所述芯片組裝體以外的區(qū)域結合有其他芯片，所述芯片組裝體及其他芯片進行塑封層整體一次塑封。

進一步的，所述基板為硅基板、玻璃基板、陶瓷基板、塑料基板中的一種或其它硬質基板。

一種覆蓋金屬層填充孔或槽的封裝結構的制作方法，包括以下步驟：

步驟一、提供一芯片，所述芯片包含功能面和與其相對的非功能面，所述功能面包含有功能區(qū)和位于四周的焊墊；

步驟二、提供一基板，所述基板正面鋪設可光刻聚合物膠，通過曝光、顯影形成圍堰；

步驟三、所述芯片功能面與基板正面通過圍堰鍵合；

步驟四、在所述基板背面對應焊墊的位置刻蝕形成通孔或槽，并露出焊墊；

步驟五、在所述通孔或槽內以及基板背面鋪設絕緣層，并將所述通孔或槽底部的絕緣層去除露出焊墊；

步驟六、在通孔或槽內以及基板背面通過涂布或濺射的方式鋪設金屬層，所述金屬層與焊墊電性連接；

步驟七、采用印刷、點膠或涂布的方式在步驟六的金屬層上設置導電互連材料，并且將通孔或槽完全或部分填充，所述導電互連材料通過金屬層與芯片焊墊電性連接，該導電互連材料的厚度小于用于電性互連的導電凸塊的厚度；

步驟八、提供一電路板，將基板背面包含所述導電互連材料與電路板貼合，進行回流焊工藝，使所述芯片和基板的組裝體與所述電路板通過導電互連材料進行互連；

步驟九、在所述電路板上對所述步驟八的組裝體的正面及周側進行塑封層整體塑封。

進一步的，所述電路板上所述芯片和基板的組裝體以外的區(qū)域結合有其他芯片，所述未塑封的芯片和基板的組裝體及其他芯片進行塑封層整體一次塑封。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明提供一種覆蓋金屬層填充孔或槽的封裝結構，該封裝結構包括一芯片，所述芯片功能面與基板正面通過圍堰鍵合，所述圍堰覆蓋芯片焊墊，功能區(qū)與基板之間形成空腔，所述基板背面具有通孔或槽，所述通孔或槽貫穿圍堰露出所述芯片焊墊，孔或槽內鋪設有金屬層，芯片功能面芯片焊墊的電性通過金屬層引出至基板背面，代替在金屬層上制作包封材料作為保護層，代替導電凸塊(焊球、凸點等)作為互連，采用填滿或大部分填滿孔或槽并延伸至基板背面的導電互連材料作為包封材料及互連，然后進行SMT貼板，由于導電互連材料填滿或大部分填滿了孔或槽，避免了孔內氣泡頂破包封材料而帶來的可靠性風險；且由于延伸至基板背面的導電互連材料的厚度遠小于導電凸塊的厚度，同時可大大降低整體封裝的厚度，即封裝體積小；且由于該導電互連材料為單層或多層的平面狀結構，比如由錫膏或導電膠通過印刷、點膠或涂布形成，在進行SMT貼板時，可通過塑封層整體塑封到電路板上，可靠性好，降低了制作成本，也可減少整體封裝體的厚度；此外，可將芯片通過導電互連材料與至少一其他芯片貼裝在同一電路板上，做一次性整體塑封，減少塑封層塑封的次數(shù)，可靠性好，降低成本，減少整體封裝體的厚度。

附圖說明

圖1為本發(fā)明中芯片結構示意圖；

圖2-1為本發(fā)明中基板及在其上形成圍堰后結構示意圖；

圖2-2為本發(fā)明中具有凹腔的基板結構示意圖；

圖3為本發(fā)明中由芯片與基板組成的組裝體結構示意圖；

圖4為本發(fā)明中組裝體的基板上形成通孔或槽后結構示意圖；

圖5為本發(fā)明中在通孔或槽內及基板背面鋪設絕緣層并暴露焊墊后結構示意圖；

圖6為本發(fā)明中在通孔或槽內及基板背面的絕緣層上形成金屬層后結構示意圖；

圖7為本發(fā)明中在通孔內及基板背面的金屬層上形成導電互連材料后結構示意圖；

圖8為本發(fā)明中芯片與基板組成的組裝體與電路板組裝互連的結構示意圖；

圖9為本發(fā)明中電路板上具有其他芯片的結構示意圖；

圖10為本發(fā)明形成的導電互連材料覆蓋金屬層填充通孔的封裝結構的示意圖；

圖11為現(xiàn)有技術中聲表面波濾波芯片的晶圓級封裝結構示意圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明實施例的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

如圖7所示，一種覆蓋金屬層填充孔或槽的封裝結構，包括一芯片100,其包含功能面和與其相對的非功能面，所述功能面包含有功能區(qū)101和位于四周的焊墊102；一基板200,正面具有圍堰110,所述基板正面與芯片功能面通過圍堰110鍵合，所述圍堰110覆蓋芯片焊墊102，功能區(qū)101與基板200之間形成空腔，所述基板背面具有通孔或槽300，所述通孔或槽300貫穿圍堰露出所述芯片焊墊102；在通孔或槽內以及基板背面鋪設金屬層400，所述金屬層400與焊墊102電性連接；所述金屬層400上覆蓋有導電互連材料500，該導電互連材料的厚度小于用于電性互連的導電凸塊的厚度，且所述導電互連材料500填滿或部分填充了所述通孔或槽300。

上述結構中，采用導電互連材料500代替導電凸塊(焊球、凸點等)做互連，由于導電互連材料500完全填滿或部分填充了通孔300，因此，可降低通孔內氣泡頂破包封材料造成接觸不良、漏電而帶來的可靠性風險，且由于延伸至基板背面的導電互連材料的厚度遠小于導電凸塊的厚度，同時可大大降低整體封裝的厚度，即封裝體積?。?/p>

可選的，所述基板正面對應功能區(qū)的位置具有凹腔，所述凹腔的腔壁與腔底的角度是90°或是90°到180°范圍之間,其中包括180°，不包括180°時，凹腔可進一步的避免膠水溢到功能區(qū)造成污染。

可選的，所述芯片為聲表面波濾波芯片，然其應用不限于此，其他實施例中，該封裝結構可應用于各種芯片需要做互連的半導體器件，例如是有源元件(active element)或無源元件(passive element)、數(shù)字電路或模擬電路等集成電路的電子元件(electronic components)、微機電系統(tǒng)(Micro ElectroMechanical Systems,MEMS)、壓力感測器(pressure sensors)；

優(yōu)選的，所述導電互連材料為錫膏或導電膠，錫膏或導電膠具有與導電凸塊相同的電性能，可以在保證電性可靠的同時降低封裝厚度；

可選的，所述導電互連材料在所述基板背面上呈單層或多層的平面狀結構，比如由錫膏或導電膠通過印刷、點膠或涂布形成，在進行SMT貼板時，可通過塑封層整體塑封到電路板上，可靠性好，降低了制作成本，也可減少整體封裝體的厚度。

優(yōu)選的，所述芯片和基板以及導電互連材料的封裝體厚度小于360微米。

可選的，所述芯片和基板的組裝體與一電路板組裝，先使所述基板背面包含所述導電互連材料貼合于所述電路板上，然后在所述電路板上對所述組裝體正面及周側進行塑封層整體塑封，做一次性整體塑封，減少塑封層塑封的次數(shù)，可靠性好，降低成本，減少整體封裝體的厚度。

可選的，所述電路板上所述芯片和基板的組裝體以外的區(qū)域結合有其他芯片，所述未塑封的芯片和基板的組裝體及其他芯片進行塑封層整體一次塑封。

可選的，所述基板為硅基板、玻璃基板、陶瓷基板、塑料基板中的一種或其它硬質基板，本實施例中，優(yōu)選硅基板，硅是熱的良導體，可以明顯改善導熱性能，從而延長了器件的壽命。

一種覆蓋金屬層填充孔或槽的封裝結構的制作方法，包括以下步驟：

步驟一、參見圖1，提供一芯片100，所述芯片包含功能面和與其相對的非功能面，所述功能面包含有功能區(qū)101和位于四周的焊墊102；

步驟二、參見圖2-1，提供一基板200，所述基板正面鋪設可光刻聚合物膠，通過曝光、顯影形成圍堰110；參見圖2-2，是所述基板的另一種結構，所述基板正面對應功能區(qū)的位置刻有凹腔，所述凹腔的腔壁與腔底的角度為90°，或大于90°小于180°，可進一步避免膠水溢到功能區(qū)造成污染。

步驟三、參見圖3，芯片的功能面與一基板正面通過圍堰110鍵合，圍堰的材質為可光刻的高分子聚合物，包括環(huán)氧樹脂、聚酰亞胺樹脂或其它適合的光刻材料；

步驟四、參見圖4，在所述基板背面對應焊墊的位置采用蝕刻工藝設置通孔300，并且暴露芯片功能面芯片焊墊102，所述通孔的形狀可以是基板的正面向背面延伸的上小下大的斜孔，也可以是上下大小相同的直孔(圖中未示出)，在本實施例中，優(yōu)選斜孔，在其他實施例中，通孔還可以是開槽結構；

步驟五、參見圖5，在所述通孔或槽內以及基板背面鋪設絕緣層120，防止漏電，并將所述通孔或槽的底部的絕緣層去除，露出焊墊102，絕緣層120包含一層或多層二氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、氧化鋁、苯并環(huán)丁烯、聚酰亞胺、或者其他具有絕緣性質的介電材料；

步驟六、參見圖6，在通孔或槽內以及基板背面的絕緣層120上通過涂布或濺射的方式鋪設金屬層400，所述金屬層與焊墊102電性連接，金屬層400包括銅、鎳、金、鋁、鎳磷、鈀和鈦中的一種的單層金屬層或多種的多層金屬層，基板背面上導電互連材料以外的金屬層上也可以覆蓋有保護層，以對金屬層進行保護，防止其裸露氧化等；

步驟七、參見圖7，在對準基板背面通孔的位置采用印刷、點膠或涂布的方式將導電互連材料500覆蓋在金屬層400上，并且填滿或大部分填滿通孔300，導電互連材料500經金屬層400與芯片焊墊102電性連接，既避免了孔內氣泡頂破包封材料帶來可靠性風險，又減小了封裝結構的整體厚度，可使芯片和基板以及導電互連材料的整體封裝厚度小于360微米。

步驟八、參見圖8，提供一電路板600，將基板200背面與電路板600通過導電互連材料500貼合，進行回流焊工藝，實現(xiàn)芯片100與電路板600互連，避免了使用導電凸塊做互連會出現(xiàn)的異?，F(xiàn)象，例如凸塊斷裂、枕頭現(xiàn)象，以及減小了整體組裝結構的厚度。

可選的，除了單個所述芯片100外，電路板600上還可以并排安裝至少一個其他芯片700，結構示圖參見圖9。

步驟九、參見圖10，在電路板上對芯片100和基板200的組裝體進行塑封層整體塑封，芯片較多時，將未進行塑封的所述組裝體與至少一其他芯片同時進行一次性塑封。這樣，因僅需做一次性整體塑封，減少塑封層塑封的次數(shù)，可靠性好，降低成本，減少整體封裝體的厚度。

以上實施例是參照附圖，對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行詳細說明。本領域的技術人員通過對上述實施例進行各種形式上的修改或變更，但不背離本發(fā)明的實質的情況下，都落在本發(fā)明的保護范圍之內。