一種半導(dǎo)體器件的圓片級(jí)封裝結(jié)構(gòu)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種半導(dǎo)體器件的圓片級(jí)封裝結(jié)構(gòu)，屬于半導(dǎo)體封裝【技術(shù)領(lǐng)域】。其包括硅基襯底和帶有正負(fù)電極的LED芯片，所述硅基襯底的上表面為絕緣層Ⅰ、下表面為絕緣層Ⅱ，所述硅基襯底與LED芯片的橫截面的面積比最小可達(dá)1.5:1，所述絕緣層Ⅰ的上表面設(shè)置再布線金屬層，所述LED芯片倒裝于再布線金屬層的表面，所述LED芯片的垂直區(qū)域之外設(shè)置至少兩個(gè)硅通孔，所述絕緣層Ⅱ的下表面設(shè)置至少兩個(gè)導(dǎo)電電極，所述導(dǎo)電電極選擇性地覆蓋對(duì)應(yīng)的硅通孔，所述硅基襯底的上方設(shè)置表面經(jīng)過(guò)粗化處理的包封LED芯片的透光層。本發(fā)明形成了同等尺寸芯片的封裝結(jié)構(gòu)尺寸更小、熱阻值更低、成本更低而亮度更高的半導(dǎo)體器件的圓片級(jí)封裝結(jié)構(gòu)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種半導(dǎo)體器件的圓片級(jí)封裝結(jié)構(gòu)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體器件的圓片級(jí)封裝結(jié)構(gòu)，屬于半導(dǎo)體封裝【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]諸如發(fā)光二極管(Lighlt-Emitting D1de,簡(jiǎn)稱LED)的發(fā)光元件芯片是通過(guò)PN結(jié)形成發(fā)光源來(lái)發(fā)射各種顏色的光的半導(dǎo)體器件。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，LED電子產(chǎn)品的封裝密度要求越來(lái)越高。理論上，當(dāng)封裝基板厚度越小，相應(yīng)的封裝熱阻值越小，LED芯片工作時(shí)候的節(jié)點(diǎn)溫度越低，芯片的電光轉(zhuǎn)化效率就越高，LED芯片的亮度就越高。
[0003]因此，在一定意義上，小型化與低熱阻值是在保證LED芯片高亮度的情況下對(duì)市場(chǎng)低成本要求的不懈追求。傳統(tǒng)的陶瓷基板與引線框架的LED封裝結(jié)構(gòu)，其在封裝尺寸上受基板制造能力的限制，在LED封裝小型化方面難以取得突破，傳統(tǒng)封裝面積與LED芯片面積的橫截面比在2:1以上，從而導(dǎo)致封裝成本難以下調(diào)，而其熱阻值在8-15°C /ff (差異源于基板導(dǎo)熱系數(shù)的不同)，電光轉(zhuǎn)化效率大致在25%至45%。因此以陶瓷封裝與引線框架為代表的傳統(tǒng)封裝形式難以實(shí)現(xiàn)小型化、低熱阻值、高亮度、低成本此四者的兼顧。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服上述傳統(tǒng)半導(dǎo)體器件的封裝不足，提供一種同等尺寸芯片的封裝結(jié)構(gòu)尺寸更小、熱阻值更低、成本更低而亮度更高的半導(dǎo)體器件的圓片級(jí)封裝結(jié)構(gòu)。
[0005]本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:
本發(fā)明一種半導(dǎo)體器件的封裝結(jié)構(gòu)，其包括硅基襯底和帶有正負(fù)電極的LED芯片，所述硅基襯底的上表面為絕緣層1、下表面為絕緣層II，所述硅基襯底與LED芯片的橫截面的面積比最小可達(dá)1.5:1，
所述絕緣層I的上表面設(shè)置再布線金屬層，所述再布線金屬層的最外層為銀層或鋁層，所述LED芯片倒裝于再布線金屬層的表面，所述再布線金屬層于該LED芯片的正負(fù)電極之間分開(kāi)形成彼此絕緣的再布線金屬層圖案I和再布線金屬層圖案II，
所述LED芯片的垂直區(qū)域之外設(shè)置至少兩個(gè)硅通孔，所述硅通孔上下貫穿硅基襯底、絕緣層I和絕緣層II，其內(nèi)壁設(shè)置絕緣層III，所述硅通孔的縱截面呈倒梯形，且其大口端朝向絕緣層1、小口端朝向絕緣層II，
所述再布線金屬層圖案I和再布線金屬層圖案II分別向外延伸至同側(cè)的硅通孔，并布滿其內(nèi)壁及其小口端的底部，
所述絕緣層II的下表面設(shè)置至少兩個(gè)導(dǎo)電電極，所述導(dǎo)電電極選擇性地覆蓋對(duì)應(yīng)的硅通孔，并分別通過(guò)硅通孔的小口端與再布線金屬層圖案1、再布線金屬層圖案II連接，實(shí)現(xiàn)電氣連通，
所述硅基襯底的上方設(shè)置透光層，所述透光層包封LED芯片，且其出光面為表面經(jīng)過(guò)粗化處理的平面。
[0006]本發(fā)明所述硅通孔設(shè)置于LED芯片的正負(fù)電極的長(zhǎng)端外側(cè)、短端外側(cè)、對(duì)角線的外延側(cè)的一種或任意幾種的組合。
[0007]本發(fā)明所述透光層的出光面布滿密度均勻的微型凹槽或微型凹坑。
[0008]本發(fā)明所述娃基襯底的厚度hi在200微米以下。
[0009]進(jìn)一步地，所述硅基襯底的厚度hi為70?100微米。
[0010]本發(fā)明所述硅通孔的小口端的口徑不小于20微米。
[0011]本發(fā)明所述正負(fù)電極與再布線金屬層之間設(shè)置金屬塊，所述金屬塊的高度h2的范圍為3?20微米。
[0012]進(jìn)一步地，所述金屬塊的高度h2的范圍為7?12微米。
[0013]本發(fā)明所述LED芯片的出光面涂覆熒光物質(zhì)。
[0014]本發(fā)明還包括導(dǎo)熱電極，所述導(dǎo)熱電極設(shè)置于導(dǎo)電電極之間或者其一側(cè)，且置于LED芯片的正下方。
[0015]本發(fā)明的有益效果是:
1、本發(fā)明的封裝結(jié)構(gòu)將硅通孔設(shè)置于LED芯片的垂直區(qū)域之外，而在其背面設(shè)置延展面積和設(shè)置位置占優(yōu)勢(shì)的導(dǎo)熱電極，有效地解決了半導(dǎo)體器件LED芯片的封裝結(jié)構(gòu)的可靠性和散熱問(wèn)題，降低了熱阻值；同時(shí)，進(jìn)一步減薄了硅基本體的厚度，減小了封裝結(jié)構(gòu)的厚度，也有助于降低熱阻值；并對(duì)透光層采用表面粗化工藝，形成微型結(jié)構(gòu)，提高出光效率，因此本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的亮度得到了顯著提高。
[0016]2、本發(fā)明的封裝結(jié)構(gòu)采用圓片級(jí)硅基轉(zhuǎn)接板工藝在硅晶圓片上完成絕緣層、導(dǎo)電電極、硅通孔、再布線金屬層等的排布，并為L(zhǎng)ED芯片預(yù)留倒裝區(qū)域，實(shí)現(xiàn)了同等尺寸芯片的封裝結(jié)構(gòu)尺寸更小，達(dá)到封裝面積與芯片面積的橫截面比最小至1.5:1，而傳統(tǒng)封裝面積與LED芯片面積的橫截面比在2:1以上，顯著減小了封裝結(jié)構(gòu)的尺寸，同時(shí)降低了生產(chǎn)成本，符合封裝結(jié)構(gòu)的小型化發(fā)展趨勢(shì)。
[0017]

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
圖1為本發(fā)明一種半導(dǎo)體器件的圓片級(jí)封裝方法的流程圖；
圖2-1為本發(fā)明一種小型的LED封裝結(jié)構(gòu)的實(shí)施例一的俯視(正面)不意圖；
圖2-2為圖2-1的A-A劑面不意圖；
圖2-3為圖2-1的B-B劑面不意圖；
圖2-4至圖2-9為圖2-2的仰視(背面)不意圖；
圖2-10為圖2-2的變形示意圖；
圖2A至圖20為本發(fā)明實(shí)施例一的封裝方法的流程示意圖；
圖3-1為本發(fā)明一種小型的LED封裝結(jié)構(gòu)的實(shí)施例二的俯視(正面)示意圖；
圖3-2為圖3-1的仰視(背面)不意圖；
圖3-3為圖3-1的變形的仰視(背面)不意圖；
圖4-1為本發(fā)明一種小型的LED封裝結(jié)構(gòu)的實(shí)施例三的俯視(正面)示意圖；
圖4-2為圖4-1的C-C劑面不意圖；
圖4-3為圖4-1的仰視(背面)不意圖；
圖4-4為圖4-1的變形一；
圖4-5為圖4-1的變形二 ；
圖5-1為本發(fā)明一種小型的LED封裝結(jié)構(gòu)的實(shí)施例四的俯視(正面)示意圖； 圖5-2為圖5-1的仰視(背面)不意圖；
圖6-1為圖5-1的變形；
圖6-2為圖6-1的仰視(背面)不意圖；
其中，硅基襯底I 娃通孔11 絕緣層I 121 大口端1211 絕緣層II 122 小口端1221 凹穴13
再布線金屬層圖案I 21 再布線金屬層圖案II 22 導(dǎo)電電極I 321 導(dǎo)電電極II 322 導(dǎo)熱電極323 金屬塊41、42 LED芯片5 熒光物質(zhì)6 透光層7;
娃晶圓片10 減薄面111 絕緣層I開(kāi)口 1211 輸入/輸出端3211、3221 芯片的倒裝區(qū)域50 載體圓片81 粘合劑811。

【具體實(shí)施方式】
[0018]參見(jiàn)圖1，本發(fā)明一種半導(dǎo)體器件的圓片級(jí)封裝方法的工藝流程如下:
5101:取娃晶圓片；
5102:采用圓片級(jí)硅基轉(zhuǎn)接板工藝在硅晶圓片上完成絕緣層、導(dǎo)電電極、硅通孔、再布線金屬層等的排布，并為L(zhǎng)ED芯片預(yù)留倒裝區(qū)域；
5103=LED芯片倒裝至倒裝區(qū)域；
5104:形成覆蓋LED芯片的透光層，并將透光層的表面進(jìn)行粗化處理；
5105:將完成封裝工藝的硅晶圓片切割成單顆半導(dǎo)體器件的封裝體。
[0019]現(xiàn)在將在下文中參照附圖更加充分地描述本發(fā)明，在附圖中示出了本發(fā)明的示例性實(shí)施例，從而本公開(kāi)將本發(fā)明的范圍充分地傳達(dá)給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。然而，本發(fā)明可以以許多不同的形式實(shí)現(xiàn)，并且不應(yīng)被解釋為限制于這里闡述的實(shí)施例。
[0020]實(shí)施例一，參見(jiàn)圖2-1至圖2-10 半導(dǎo)體器件LED的封裝結(jié)構(gòu)如圖2-2和圖2-3所示，分別為圖2_1的A-A剖面圖和B-B剖面圖。在硅基襯底I的上表面設(shè)置絕緣層I 121、下表面設(shè)置絕緣層II 122，絕緣層I 121和絕緣層II 122的材質(zhì)可以相同，其材質(zhì)包括但不局限于氧化硅薄膜，以使具有半導(dǎo)體性能的硅基襯底I絕緣。絕緣層I 121的上表面為彼此絕緣的再布線金屬層圖案I 21、再布線金屬層圖案II 22，再布線金屬層圖案I 21、再布線金屬層圖案II 22的材質(zhì)一般由金屬銅制成，其最外層為光滑平坦的銀層、鋁層(圖中未示出)等兼具有高反射率和導(dǎo)電性能良好的金屬層，以增強(qiáng)LED封裝產(chǎn)品的光反射強(qiáng)度，提高LED封裝產(chǎn)品的出光亮度。LED芯片5倒裝于再布線金屬層圖案I 21和再布線金屬層圖案II 22的表面且與再布線金屬層圖案
I21和再布線金屬層圖案II 22橫跨連接。LED芯片5帶有正電極51、負(fù)電極52，再布線金屬層圖案I 21和再布線金屬層圖案II 22于該LED芯片5的正電極51與負(fù)電極52之間分開(kāi)且彼此絕緣，以避免LED芯片5短路。在正電極51與再布線金屬層圖案I 21之間可以設(shè)置金屬塊I 41,在負(fù)電極52與再布線金屬層圖案II 22之間可以設(shè)置金屬塊II 42,金屬塊I 41、金屬塊II 42的材質(zhì)通常為銅，但其材質(zhì)不局限于此。其上兩端設(shè)有焊料金屬(圖中未示出)，通常為金屬錫或錫合金，其厚度不超過(guò)5微米，在LED芯片5完成倒裝工藝之后形成錫基金屬間化合物，以增強(qiáng)LED芯片5與再布線金屬層圖案I 21、再布線金屬層圖案
II22之間的連接可靠性。
[0021]金屬塊141、金屬塊II 42的橫截面形狀和大小根據(jù)實(shí)際需要確定。通常其橫截面形狀、大小與正電極51、負(fù)電極52的橫截面形狀、大小一致。金屬塊I 41與金屬塊II 42的高度一般相等，高度h2的范圍為3?20微米，以高度范圍為7?12微米為佳，以實(shí)現(xiàn)其支撐、導(dǎo)熱作用的同時(shí)滿足小型化的封裝結(jié)構(gòu)需要。
[0022]在LED芯片5的垂直區(qū)域之外設(shè)置兩個(gè)硅通孔11，如圖2_1、圖2_4、圖2_5、圖2_6所示。硅通孔11上下貫穿硅基襯底1、絕緣層I 121和絕緣層II 122，硅通孔11的縱截面呈倒梯形，且其大口端1211朝向絕緣層I 121、小口端1221朝向絕緣層II 122，如圖2-2、圖2-3所示，其小口端1221的口徑不小于20微米，以小口端1221的口徑在30微米左右為佳，以保證連接的電可靠性，同時(shí)降低工藝難度，進(jìn)而降低生產(chǎn)成本。硅通孔11可以設(shè)置于LED芯片5的電極51、負(fù)電極52的短端外側(cè)，如圖2_1所示。硅通孔11在LED芯片5的倒裝區(qū)域之外的具體位置根據(jù)實(shí)際需要來(lái)確定。硅通孔11的內(nèi)壁設(shè)置絕緣層III 123，絕緣層
III123可以是獨(dú)立的膜層，如圖2-2所示，材質(zhì)為氧化硅薄膜，但材質(zhì)不局限于此。絕緣層III 123可以是絕緣層I 121延伸至硅通孔11內(nèi)的部分，與絕緣層I 121為一體結(jié)構(gòu)。再布線金屬層圖案I 21、再布線金屬層圖案II 22分別向外延伸至同側(cè)的硅通孔11，并沿絕緣層III123的表面覆蓋硅通孔11的內(nèi)壁和沉積于硅通孔11的小口端1221的底部，并在硅通孔11的中央留下一小小的凹穴13。
[0023]硅通孔11也可以設(shè)置在LED芯片5的垂直區(qū)域之內(nèi)，但由于此凹穴13的存在和硅通孔11處各層材質(zhì)的多樣特性及封裝工藝的后續(xù)操作，可能會(huì)降低硅通孔11處各層與上下部件(如再布線金屬層、金屬塊、LED芯片5、導(dǎo)電電極)的連接可靠性，尤其是再布線金屬層與LED芯片5或金屬塊、再布線金屬層與導(dǎo)電電極之間的連接可靠性。
[0024]硅基襯底I的絕緣層II 122的下表面設(shè)置導(dǎo)電電極I 321和導(dǎo)電電極II 322，如圖2-1、圖2-3和圖2-4所示。導(dǎo)電電極I 321和導(dǎo)電電極II 322的材質(zhì)包括但不局限于銅，其表面可以但非必要設(shè)置先形成鎳層再形成金層的鎳金層或錫層作為保護(hù)層，鎳金層或錫層通過(guò)電鍍或化學(xué)鍍的方法形成，以防止金屬銅表面氧化并且滿足焊接可靠性的要求。導(dǎo)電電極I 321和導(dǎo)電電極II 322選擇性地覆蓋硅通孔11，并與硅通孔11內(nèi)的再布線金屬層圖案I 21、再布線金屬層圖案II 22通過(guò)小口端1221分別連接，導(dǎo)電電極321通過(guò)硅通孔11內(nèi)的再布線金屬層圖案I 21與正電極51實(shí)現(xiàn)電氣連通，導(dǎo)電電極322通過(guò)硅通孔11內(nèi)的再布線金屬層圖案II 22與負(fù)電極52實(shí)現(xiàn)電氣連通。導(dǎo)電電極I 321和導(dǎo)電電極II 322的形狀一般為大小合適的矩形，以與現(xiàn)有基板匹配，同時(shí)降低工藝難度。
[0025]硅基襯底I的上方的透光層7覆蓋并保護(hù)LED芯片5，其出光面為表面經(jīng)過(guò)粗化處理的平面，如圖2-2的區(qū)域I的放大區(qū)域I (a)、I (b)、I (c)所示。該表面粗化工藝可以使出光面的表面粗糙化，以有效減弱出光過(guò)程的全反射效應(yīng)，提升出光效率，進(jìn)一步提高LED封裝產(chǎn)品的出光亮度。具體地，是在透光層7的出光面布滿密度均勻的微型凹槽，如平行延伸的V形槽(如I (a)所示)、平行延伸的弧形槽(如I (b)所示)等，槽的延伸方向、延伸軌跡(直的或曲的)具有任意性，或者為密度均勻的微型凹坑(如I (c)所示)，但微型結(jié)構(gòu)不限于此，要求粗化處理的密度均勻是為了保證LED的封裝產(chǎn)品的性能(如亮度等光學(xué)參數(shù))趨于一致。
[0026]透光層7必須選擇透光性、韌性較好的材質(zhì)，如硅膠、光學(xué)級(jí)的環(huán)氧樹(shù)脂等，以保護(hù)LED芯片5，且有利于光線出射。另外，透光層7可以對(duì)從LED芯片5發(fā)射的光的方向性或顏色進(jìn)行調(diào)整。盡管在圖2-2、2-3中透光層7是平坦的，但是本發(fā)明不限于此。透光層7也可以具有各種形狀，例如，凹透鏡和凸透鏡。但透光層7的平坦的出光面可以更好地實(shí)現(xiàn)超薄、小型化的設(shè)計(jì)目的。透光層7同時(shí)填充硅通孔11內(nèi)的凹穴13，由于凹穴13很小，再布線金屬層圖案I 21、再布線金屬層圖案II 22的最外層為增強(qiáng)光線反射的銀層或鋁層，因此凹穴13的存在對(duì)整個(gè)LED封裝的出光效果不造成影響，即不會(huì)留下明顯的光線暗區(qū)，至少肉眼無(wú)法辨別。
[0027]為了解決LED封裝產(chǎn)品的散熱問(wèn)題，硅基襯底I的下表面還可以設(shè)置導(dǎo)熱電極323，其形狀沒(méi)有特殊要求，一般制成大小合適的矩形，以降低工藝難度，如圖2-2、圖2-3、圖2-5和圖2-6所示。導(dǎo)熱電極323的材質(zhì)包括但不局限于銅，其表面可以但非必要設(shè)置鎳金層或錫層作為保護(hù)層，其中，鎳金層為先形成鎳層再形成金層的兩層結(jié)構(gòu)。該保護(hù)層也可通過(guò)電鍍或化學(xué)鍍的方法形成，以防止金屬銅表面氧化并且滿足焊接可靠性的要求。為了最大限度地發(fā)揮導(dǎo)熱電極323的導(dǎo)熱、散熱功能，導(dǎo)熱電極323以置于LED芯片5的正下方為佳，因?yàn)榻嚯x地靠近LED芯片5可以使散熱通道更短，熱阻值更小，散熱性能更穩(wěn)定。具體地,導(dǎo)熱電極323可以設(shè)置于導(dǎo)電電極I 321和導(dǎo)電電極II 322之間，如圖2-5所示；或者設(shè)置于導(dǎo)電電極I 321和導(dǎo)電電極II 322的一側(cè)，如圖2-6所不。通常導(dǎo)熱電極323的延展面積大于導(dǎo)電電極321和/或?qū)щ婋姌O322的延展面積，也可以更好地發(fā)揮其導(dǎo)熱、散熱功能。
[0028]LED芯片5的正電極51、負(fù)電極52可以分別對(duì)應(yīng)一個(gè)硅通孔11，如圖2_1至圖2_6所不，娃通孔11位于正電極51、負(fù)電極52的短端外側(cè)的其中一側(cè)。
[0029]LED芯片5的正電極51、負(fù)電極52可以分別對(duì)應(yīng)兩個(gè)硅通孔11，如圖2_7至圖2_9所示。兩個(gè)硅通孔11分別位于正電極51、負(fù)電極52的短端外側(cè)的其中一側(cè)，該兩個(gè)硅通孔11可以并行橫向排列，如圖2-7所示，也可以并行縱向排列，如圖2-8所示，或者可以交錯(cuò)排列，如圖2-9所示。
[0030]根據(jù)用于形成LED芯片5的化合物半導(dǎo)體材料的不同，該LED芯片5可以發(fā)射藍(lán)色光、綠色光或紅色光。而且，LED芯片5也可以發(fā)射沒(méi)有顏色的紫外(UV)光。日常生活中，人們更多的是使用白光。為了獲得白光，可以選擇發(fā)藍(lán)色光的LED芯片5，并在LED芯片5的出光面涂覆熒光物質(zhì)6，形成對(duì)LED芯片5的五個(gè)出光面的包覆，熒光物質(zhì)6可以外延至再布線金屬層21、22的上表面，形成對(duì)再布線金屬層21、22的部分覆蓋，如圖2_2、圖2_3所示；或者完全覆蓋，同時(shí)填充硅通孔11內(nèi)的凹穴13，如圖2-10所示，以適應(yīng)圓片級(jí)生產(chǎn)工藝，降低工藝難度。
[0031]熒光物質(zhì)6如:黃色熒光粉，通過(guò)藍(lán)光激發(fā)黃色熒光粉發(fā)出黃光，進(jìn)而與LED芯片5所發(fā)的部分藍(lán)光混合獲得白光，或者使用黃色熒光粉與少量紅色熒光粉的混合來(lái)獲得暖白光，白光或暖白光LED的封裝結(jié)構(gòu)如圖2-2、圖2-10所示。
[0032]透光層7也可以包括熒光粉。可以根據(jù)所需的顏色適當(dāng)?shù)剡x擇熒光粉，熒光粉可以分散在用于形成透光層7的透光材料中。
[0033]盡管在上述描述中透光層7是單層，但是本發(fā)明不限于此?？商鎿Q地，根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域，透光層7可以具有包括兩層或更多層的多層結(jié)構(gòu)。
[0034]該實(shí)施例的半導(dǎo)體器件LED的圓片級(jí)封裝方法的工藝過(guò)程如下:
步驟一、取硅晶圓片，所述硅晶圓片的正面和背面均沉積一氧化硅薄膜材質(zhì)的絕緣層120、122，起絕緣保護(hù)作用，如圖2A所示。
[0035]步驟二、順次通過(guò)濺射、光刻、電鍍金屬工藝，在硅晶圓片的正面完成陣列排布的導(dǎo)電電極組321、322，所述導(dǎo)電電極組321、322的端部為導(dǎo)電電極的輸入/輸出端3211、3221，所述導(dǎo)電電極的輸入/輸出端3211、3221設(shè)置于LED芯片5的正負(fù)電極的短端外側(cè)如圖2A和2A’所示。
[0036]所述導(dǎo)電電極的輸入/輸出端3211、3221的余下區(qū)域?yàn)轭A(yù)留的芯片的倒裝區(qū)域50 ;同時(shí)順次通過(guò)派射、光刻、電鍍金屬工藝,在導(dǎo)電電極之間或者其一側(cè),且于LED芯片5的正下方形成導(dǎo)熱電極323。所述導(dǎo)電電極與導(dǎo)熱電極323的表面通過(guò)化學(xué)鍍的方法形成先成形鎳層再成形金層的鎳金層或通過(guò)化學(xué)鍍的方法形成錫層。
[0037]步驟三、在完成導(dǎo)電電極組的硅晶圓片的正面通過(guò)粘合劑811臨時(shí)鍵合載體圓片81 ;如圖2B所示。
[0038]步驟四、上下180°翻轉(zhuǎn)完成臨時(shí)鍵合的硅晶圓片，并減薄硅晶圓片的背面形成減薄面111，娃基襯底I的厚度hi減至200微米以下,最薄可減至70?100微米，以滿足小型化封裝結(jié)構(gòu)的需要。如圖2C、2D所示。
[0039]步驟五、在對(duì)應(yīng)導(dǎo)電電極的輸入/輸出端3211、3221處，在減薄面111上順次通過(guò)光刻、干法刻蝕工藝由上而下刻蝕硅晶圓片，形成硅通孔11 ;所述硅通孔11開(kāi)設(shè)于LED芯片5的垂直區(qū)域之外，其縱截面呈倒梯形，且其大口端1211朝向LED芯片5、小口端1221朝向?qū)щ婋姌O321、322，所述硅通孔11的小口端1221的口徑一般不小于20微米，以降低工藝難度，節(jié)約生產(chǎn)成本。如圖2E所示。
[0040]步驟六、在硅通孔內(nèi)和減薄面111的表面沉積另一絕緣層121 ;如圖2F所示。
[0041]步驟七、通過(guò)激光工藝或干法刻蝕工藝在硅通孔11的底部開(kāi)設(shè)絕緣層開(kāi)口 1211，露出導(dǎo)電電極的輸入/輸出端3211、3221 ;如圖2G所示。
[0042]步驟八、在完成絕緣層開(kāi)口 1211的絕緣層121的表面順次通過(guò)濺射、光刻、電鍍工藝形成陣列排布的再布線金屬層21、22，在芯片的倒裝區(qū)域50內(nèi)相鄰兩個(gè)再布線金屬層21與再布線金屬層22彼此絕緣；如圖2H所示。再布線金屬層I 21、再布線金屬層II 22的最外層濺射銀層或鋁層(圖中未示出)，以提高光線的出射率。并通過(guò)電鍍或化學(xué)鍍的方法，在正電極51與再布線金屬層圖案I 21之間形成金屬塊I 41，在負(fù)電極52與再布線金屬層圖案II 22之間形成金屬塊II 42，如圖21所示。金屬塊I 41、金屬塊II 42的材質(zhì)通常為銅，其上端一般通過(guò)電鍍的方法形成厚度不超過(guò)5微米的金屬錫或錫合金。
[0043]金屬塊141、金屬塊1141的橫截面形狀和大小根據(jù)實(shí)際需要確定。通常其橫截面形狀、大小與正電極51、負(fù)電極52的橫截面形狀、大小一致。金屬塊I 41與金屬塊II 42的高度一般相等，高度h2的范圍為3?20微米，以高度范圍h2為7?12微米為佳，以實(shí)現(xiàn)其支撐、導(dǎo)熱作用的同時(shí)滿足小型化的封裝結(jié)構(gòu)需要。
[0044]步驟九、取LED芯片5，將LED芯片5倒裝于芯片的倒裝區(qū)域50內(nèi)、且LED芯片5與芯片的倒裝區(qū)域50內(nèi)的再布線金屬層I 21與再布線金屬層II 22均連接，在此過(guò)程中，金屬塊I 41、金屬塊II 42的上端的不厚的金屬錫或錫合金與相鄰金屬形成錫基金屬間化合物，以增強(qiáng)LED芯片5與再布線金屬層I 21、再布線金屬層II 22之間的連接可靠性；如圖2J所示。
[0045]步驟十、在完成芯片倒裝的硅晶圓片的邊緣設(shè)置足夠高的圍壩9，在所述圍壩9內(nèi)點(diǎn)入硅膠等熱固性樹(shù)脂并流平，所述熱固性樹(shù)脂覆蓋LED芯片5，熱固性樹(shù)脂經(jīng)加溫后固化成透光層7;如圖2K、圖2L所示。圍壩9的材質(zhì)包括但不局限于是硅膠。在所述圍壩9內(nèi)點(diǎn)入硅膠等熱固性樹(shù)脂之前還包括步驟:在所述LED芯片5的出光面涂覆熒光物質(zhì)6，如熒光粉與硅膠等膠混合形成的混合膠體；熒光物質(zhì)6也可以整面噴涂，亦可使用網(wǎng)版遮掩噴涂，然后通過(guò)晶圓級(jí)測(cè)試色溫，進(jìn)行適當(dāng)?shù)难a(bǔ)粉。
[0046]步驟^^一、在透光層7成形后去除圍壩9 ;如圖2M所示。
[0047]步驟十二、利用表面粗化工藝將透光層7的表面進(jìn)行粗化處理，所述表面粗化工藝是將透光層7的上表面進(jìn)行機(jī)械拋磨，使得拋磨后的透光層7的上表面呈具有均勻分布的微型結(jié)構(gòu)的非光滑面，以提高出光效率，其微型結(jié)構(gòu)如圖2-2所示，如:機(jī)械加工頭選擇V形刀頭，通過(guò)設(shè)定的進(jìn)程高速旋轉(zhuǎn)V形刀頭刻劃透光層7的上表面，形成均勻分布的V形槽(如圖2M之圖1I (a)所示)；或者利用激光打點(diǎn)工藝，在透光層7的上表面打制密度均勻的微型凹坑(如圖2M之圖11(c)所示)。表面粗化工藝不限于機(jī)械拋磨或激光打點(diǎn)的方法，其他方法，如干法刻蝕、軟膜轉(zhuǎn)印等方法也可實(shí)現(xiàn)透光層7的上表面的微型結(jié)構(gòu)，以提高出光效率。
[0048]步驟十三、采用拆鍵合工藝去除載體圓片81和粘合劑811，并貼裝至劃片膜82上；如圖2N所示。
[0049]步驟十四、將劃片膜82上的完成封裝工藝的硅晶圓片切割成單顆半導(dǎo)體器件的封裝體。如圖20所示。
[0050]實(shí)施例二
如圖3-1至圖3-3所示，該實(shí)施例與實(shí)施例一的區(qū)別在于:
LED芯片5的正電極51、負(fù)電極52可以分別對(duì)應(yīng)兩個(gè)硅通孔11，該兩個(gè)硅通孔11分別位于正電極51、負(fù)電極52的短端外側(cè)，如圖3-1和3-2所示。導(dǎo)電電極I 321和導(dǎo)電電極
II322與正電極51、負(fù)電極52平行分布，分別覆蓋正電極51、負(fù)電極52同側(cè)的兩個(gè)硅通孔11，并與同側(cè)的正電極51、負(fù)電極52實(shí)現(xiàn)電氣連通。
[0051]LED芯片5的正電極51、負(fù)電極52可以分別對(duì)應(yīng)兩個(gè)以上硅通孔11，再布線金屬層圖案I 21、再布線金屬層圖案II 22作相應(yīng)的調(diào)整來(lái)連接硅通孔11。如圖3-3所示。
[0052]該實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的圓片級(jí)封裝方法的工藝過(guò)程與實(shí)施例一的圓片級(jí)封裝方法類(lèi)似。
[0053]實(shí)施例三
如圖4-1至圖4-5所示，該實(shí)施例與實(shí)施例二、實(shí)施例三的區(qū)別在于:
娃通孔11設(shè)置于正電極51、負(fù)電極52的長(zhǎng)端外側(cè),如圖4-1、圖4-2所不。娃通孔11在LED芯片5的倒裝區(qū)域之外的具體位置根據(jù)實(shí)際需要來(lái)確定。LED芯片5的正電極51、負(fù)電極52可以分別對(duì)應(yīng)兩個(gè)硅通孔11，再布線金屬層圖案I 21、再布線金屬層圖案II 22可以呈背對(duì)背的U字形來(lái)分別連通同側(cè)的兩個(gè)硅通孔11，兩個(gè)硅通孔11可以并排分布，如圖4-4所示，也可以交錯(cuò)分布。導(dǎo)電電極I 321和導(dǎo)電電極II 322與正電極51、負(fù)電極52平行分布，分別覆蓋正電極51、負(fù)電極52同側(cè)的兩個(gè)娃通孔11，并與同側(cè)的正電極51、負(fù)電極52實(shí)現(xiàn)電氣連通。
[0054]LED芯片5的正電極51、負(fù)電極52可以分別對(duì)應(yīng)兩個(gè)以上娃通孔11，再布線金屬層圖案I 21、再布線金屬層圖案II 22作相應(yīng)的調(diào)整來(lái)連接硅通孔11。如圖4-5所示。
[0055]導(dǎo)熱電極323可以但非必要設(shè)置，如圖4-2、4-3所示。以導(dǎo)熱電極323設(shè)置于LED芯片5的正下方為佳,導(dǎo)電電極I 321和導(dǎo)電電極II 322設(shè)置于導(dǎo)熱電極323的兩側(cè)，導(dǎo)熱電極323的延展面積大于導(dǎo)電電極321和/或?qū)щ婋姌O322的延展面積，以更好地發(fā)揮其導(dǎo)熱、散熱功能，如圖4-3所示。
[0056]該實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的圓片級(jí)封裝方法的工藝過(guò)程與實(shí)施例一的圓片級(jí)封裝方法類(lèi)似。
[0057]實(shí)施例四
如圖5-1至圖5-2所示，該實(shí)施例與以上實(shí)施例的區(qū)別在于:
硅通孔11可以設(shè)置于對(duì)角線的外延側(cè)，如圖5-1所示，硅通孔11在LED芯片5的倒裝區(qū)域之外的具體位置根據(jù)實(shí)際需要來(lái)確定。再布線金屬層圖案I 21、再布線金屬層圖案
II22可以呈背對(duì)背的U字形來(lái)分別連通同側(cè)的兩個(gè)硅通孔11。導(dǎo)電電極I 321和導(dǎo)電電極II 322與正電極51、負(fù)電極52平行分布，分別覆蓋正電極51、負(fù)電極52同側(cè)的兩個(gè)硅通孔11，并與同側(cè)的正電極51、負(fù)電極52實(shí)現(xiàn)電氣連通。
[0058]導(dǎo)熱電極323設(shè)置于導(dǎo)電電極I 321和導(dǎo)電電極II 322之間，如圖5-2所示，通常導(dǎo)熱電極323的延展面積大于導(dǎo)電電極321和/或?qū)щ婋姌O322的延展面積，也可以更好地發(fā)揮其導(dǎo)熱、散熱功能。
[0059]該實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的圓片級(jí)封裝方法的工藝過(guò)程與實(shí)施例一的圓片級(jí)封裝方法類(lèi)似。
[0060]實(shí)施例五
如圖6-1至圖6-2所示，該實(shí)施例與以上實(shí)施例的區(qū)別在于:
硅通孔11可以設(shè)置于正電極51、負(fù)電極52的長(zhǎng)端外側(cè)、短端外側(cè)、對(duì)角線的外延側(cè)的兩種或三種的組合，如圖6-1和圖6-2所示，以增加電信息通道，滿足實(shí)際需要。
[0061]該實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的圓片級(jí)封裝方法的工藝過(guò)程與實(shí)施例一的圓片級(jí)封裝方法類(lèi)似。
[0062]本發(fā)明的硅基襯底I及絕緣層I 121、絕緣層II 122、再布線金屬層、金屬塊采用圓片級(jí)硅基轉(zhuǎn)接板工藝形成，因此比傳統(tǒng)的硅基襯底更薄，厚度hi—般可以在200微米以下，甚至可以達(dá)到70?100微米。同時(shí)，硅基襯底I與LED芯片5的橫截面的面積比最小可達(dá)1.5: 1，適用于更小尺寸的LED芯片5封裝，顯著減小了的尺寸，符合LED產(chǎn)品的小型化應(yīng)用趨勢(shì)。而其熱阻值大致在3-5°C /W，有效地提高了電光轉(zhuǎn)化效率，因此其亮度遠(yuǎn)超同等型號(hào)的產(chǎn)品。
[0063]本發(fā)明一種半導(dǎo)體器件LED的封裝結(jié)構(gòu)不限于上述優(yōu)選實(shí)施例，LED芯片5的正電極51或負(fù)電極52可以對(duì)應(yīng)多個(gè)金屬塊，在小型化封裝LED芯片5尺寸時(shí)，因LED芯片5的尺寸減小，以一個(gè)LED芯片5的電極對(duì)應(yīng)一個(gè)金屬塊為佳，金屬塊與電極的接觸面盡可能大，以利于散熱。
[0064]導(dǎo)電電極的個(gè)數(shù)也可以在兩個(gè)以上，以增加封裝的靈活性和使用的方便性。
[0065]因此，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何修改、等同變化及修飾，均落入本發(fā)明權(quán)利要求所界定的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種半導(dǎo)體器件的封裝結(jié)構(gòu)，其包括硅基襯底(I)和帶有正負(fù)電極的LED芯片(5)，所述硅基襯底(I)的上表面為絕緣層I (121)、下表面為絕緣層II (122)， 其特征在于:所述硅基襯底(I)與LED芯片(5)的橫截面的面積比最小可達(dá)1.5:1， 所述絕緣層I (121)的上表面設(shè)置再布線金屬層，所述再布線金屬層的最外層為銀層或鋁層，所述LED芯片(5)倒裝于再布線金屬層的表面，所述再布線金屬層于該LED芯片(5)的正負(fù)電極之間分開(kāi)形成彼此絕緣的再布線金屬層圖案I (21)和再布線金屬層圖案II(22)， 所述LED芯片(5)的垂直區(qū)域之外設(shè)置至少兩個(gè)硅通孔(11 )，所述硅通孔(11)上下貫穿硅基襯底(I)、絕緣層I (121)和絕緣層II (122)，其內(nèi)壁設(shè)置絕緣層111(123)，所述硅通孔(11)的縱截面呈倒梯形，且其大口端(1211)朝向絕緣層I (121)、小口端(1221)朝向絕緣層 II (122)， 所述再布線金屬層圖案I (21)和再布線金屬層圖案II (22)分別向外延伸至同側(cè)的硅通孔(11)，并布滿其內(nèi)壁及其小口端(1221)的底部， 所述絕緣層II (122)的下表面設(shè)置至少兩個(gè)導(dǎo)電電極，所述導(dǎo)電電極選擇性地覆蓋對(duì)應(yīng)的硅通孔(11)，并分別通過(guò)硅通孔(11)的小口端(1221)與再布線金屬層圖案I (21)、再布線金屬層圖案II (22)連接，實(shí)現(xiàn)電氣連通， 所述硅基襯底(I)的上方設(shè)置透光層(7 )，所述透光層(7 )包封LED芯片(5 )，且其出光面為表面經(jīng)過(guò)粗化處理的平面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述硅通孔(11)設(shè)置于LED芯片(5)的正負(fù)電極的長(zhǎng)端外側(cè)、短端外側(cè)、對(duì)角線的外延側(cè)的一種或任意幾種的組入口 ο
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體器件的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述透光層(7)的出光面布滿密度均勻的微型凹槽或微型凹坑。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的半導(dǎo)體器件的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述硅基襯底(I)的厚度hi在200微米以下。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體器件的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述硅基襯底(I)的厚度hi為70?100微米。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的半導(dǎo)體器件的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述硅通孔(11)的小口端(1221)的口徑不小于20微米。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的半導(dǎo)體器件的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述正負(fù)電極與再布線金屬層之間設(shè)置金屬塊，所述金屬塊的高度h2的范圍為3?20微米。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體器件的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述金屬塊的高度h2的范圍為--12微米。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的半導(dǎo)體器件的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述LED芯片(5)的出光面涂覆熒光物質(zhì)(6)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的半導(dǎo)體器件的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于:還包括導(dǎo)熱電極(323)，所述導(dǎo)熱電極(323)設(shè)置于導(dǎo)電電極之間或者其一側(cè)，且置于LED芯片(5)的正下方。
【文檔編號(hào)】H01L33/44GK104393161SQ201410673474
【公開(kāi)日】2015年3月4日 申請(qǐng)日期:2014年11月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月21日
【發(fā)明者】張黎, 賴志明, 陳棟, 陳錦輝 申請(qǐng)人:江陰長(zhǎng)電先進(jìn)封裝有限公司