一种半导体芯片的封装结构的制作方法

1.本实用新型涉及半导体封装技术领域，尤其涉及一种半导体芯片的封装结构。


背景技术：

2.随着个人消费电子行业的快速发展，笔记本电脑等智能设备越来越朝着便携式、功能化方向发展。因此，提高智能设备内部的芯片封装结构的可靠性也是重要的发展方向。现有技术中，芯片的封装结构包括晶圆片和覆盖在晶圆片上的绝缘结构。其中一类芯片的封装结构中，绝缘结构的侧壁处覆盖设置金属线层，将晶圆片上电极的电信号导通至绝缘结构的上表面，便于与外部导电结构连接。电极通常设置在晶圆片的边缘处，为了暴露电极，绝缘结构仅覆盖中间部分的晶圆片，使得部分电极暴露并与金属线层电连接。但绝缘结构通常包括两层绝缘层，两层绝缘层的覆盖面积由下至上递减，即绝缘结构的侧壁处产生台阶面，使得覆盖在绝缘结构侧壁上的金属线层产生拐点，拐点处电阻较大，增加了金属线层上的产热量，热量过高降低了破坏芯片封装结构的可靠性，同时也增加了金属线层上产生应力集中的位置，增加了金属线层断裂的可能性，影响了金属线层的结构强度以及耐用性。
3.基于此，亟需一种半导体芯片的封装结构用来解决如上提到的问题。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种半导体芯片的封装结构，使得导电件在芯片的侧壁处为平面结构，减少了导电件上的拐点数量，减少了导电件上由于存在拐点而产生的热量，也减少了导电件上产生应力集中的位置，保证了导电件的结构强度以及耐用性。
5.为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：
6.一种半导体芯片的封装结构，包括：
7.晶圆片，所述晶圆片的第一表面设有功能区和多个电极，多个所述电极沿所述功能区的周向间隔设置，所述电极远离所述功能区的侧壁倾斜设置；
8.绝缘结构，覆盖所述第一表面且朝向所述晶圆片的一侧开设有容纳空间，所述容纳空间与所述第一表面之间围成空腔，所述功能区置于所述空腔内，所述绝缘结构的侧壁倾斜设置，且所述绝缘结构的侧壁与所述电极远离所述功能区的侧壁共面并形成切割斜面，所述切割斜面沿远离所述晶圆片的方向朝向所述绝缘结构的中部倾斜；
9.导电件，覆盖在所述切割斜面上并与所述电极电连接，所述导电件远离所述晶圆片的一端沿所述绝缘结构的外轮廓延伸至所述绝缘结构相背于所述晶圆片的端面上。
10.作为一种半导体芯片的封装结构的可选技术方案，所述绝缘结构包括第一绝缘层和第二绝缘层，所述容纳空间贯通所述第一绝缘层，所述第二绝缘层覆盖所述第一绝缘层背离所述第一表面的一侧并与所述第一绝缘层和所述第一表面之间围成所述空腔。
11.作为一种半导体芯片的封装结构的可选技术方案，所述半导体芯片的封装结构还包括绝缘保护层，所述绝缘保护层覆盖在所述导电件上，所述绝缘保护层上开设有导电开
口，所述导电件能够通过所述导电开口暴露。
12.作为一种半导体芯片的封装结构的可选技术方案，所述半导体芯片的封装结构还包括凸点，所述凸点位于所述导电开口内，所述凸点凸出于所述绝缘保护层设置，所述凸点与所述导电件电连接。
13.作为一种半导体芯片的封装结构的可选技术方案，所述电极设置有多个，所述导电件设置有多个，多个所述电极与多个所述导电件一一对应连接，多个所述导电件之间间隔设置，相邻两个所述导电件之间的所述绝缘结构上覆盖有所述绝缘保护层。
14.作为一种半导体芯片的封装结构的可选技术方案，所述第一表面上开设有凹槽，所述凹槽的第一端贯通所述晶圆片的侧壁，所述凹槽远离所述第一端的第二端延伸至所述切割斜面处，且所述第二端的槽壁与所述切割斜面共面。
15.本实用新型的有益效果：
16.本实用新型提供的半导体芯片的封装结构，包括晶圆片、绝缘结构和导电件。其中，绝缘结构的侧壁与电极远离功能区的侧壁共面并形成切割斜面，导电件覆盖在切割斜面上并与电极电连接，使得在芯片的侧壁处的导电件覆盖在平面上，即导电件在芯片的侧壁处为平面结构，减少了导电件上的拐点数量，减少了导电件上由于存在拐点而产生的热量累积，降低了温度对芯片封装结构的可靠性的影响，而且导电件上的拐点较少，也减少了导电件上产生应力集中的位置，降低了导电件断裂的可能性，保证了导电件的结构强度以及耐用性，从而保证了导电件能够稳定的将电极的电信号导通至绝缘结构相背于晶圆片的表面上，保证了芯片的功能性及使用寿命，提高了实用性。
附图说明
17.图1是本实用新型实施例提供的半导体芯片的封装结构的结构示意图；
18.图2是本实用新型实施例提供的半导体芯片的封装结构的封装过程中在晶圆片上设置第一绝缘层后的结构示意图；
19.图3是本实用新型实施例提供的半导体芯片的封装结构的封装过程中在晶圆片上设置第二绝缘层后的结构示意图；
20.图4是本实用新型实施例提供的半导体芯片的封装结构的封装过程中绝缘结构、电极和晶圆片被切割形成凹槽后的结构示意图；
21.图5是本实用新型实施例提供的半导体芯片的封装结构的封装过程中在绝缘结构上形成导电件后的结构示意图；
22.图6是本实用新型实施例提供的半导体芯片的封装结构的封装过程中在绝缘结构和导电件上形成绝缘保护层后的结构示意图；
23.图7是本实用新型实施例提供的半导体芯片的封装结构的封装过程中设置凸点后的结构示意图；
24.图8是本实用新型实施例提供的半导体芯片的封装结构的封装过程中切割晶圆片时的结构示意图。
25.图中：
26.10、芯片；10a、第一芯片；10b、第二芯片；20、切割刀；
27.1、晶圆片；11、功能区；12、电极；13、凹槽；14、切割区域；2、空腔；
28.3、绝缘结构；31、第一绝缘层；311、第一开口；32、第二绝缘层；
29.4、绝缘保护层；
30.5、导电件；51、斜面导电部；52、平面导电部；53、延伸导电部；
31.6、凸点；7、切割斜面。
具体实施方式
32.为使本实用新型解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施例的技术方案做进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
33.在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
34.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
35.下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。
36.本实施例提供了一种半导体芯片的封装结构。具体地，如图1所示，半导体芯片的封装结构包括晶圆片1、绝缘结构3和导电件5。晶圆片1的第一表面设有功能区11和多个电极12，多个电极12与功能区11均间隔设置，多个电极12沿功能区11的周向间隔设置，电极12远离功能区11的侧壁倾斜设置；绝缘结构3覆盖第一表面且朝向晶圆片1的一侧开设有容纳空间，容纳空间与第一表面之间围成空腔2，功能区11置于空腔2内，绝缘结构3的侧壁倾斜设置，且绝缘结构3的侧壁与电极12远离功能区11的侧壁共面并形成切割斜面7，切割斜面7沿远离晶圆片1的方向朝向绝缘结构3的中部倾斜；导电件5覆盖在切割斜面7上并与电极12电连接，导电件5远离晶圆片1的一端沿绝缘结构3的外轮廓延伸至绝缘结构3相背于晶圆片1的端面上。
37.本实施例提供的半导体芯片的封装结构，包括晶圆片1、绝缘结构3和导电件5。其中，绝缘结构3的侧壁与电极12远离功能区11的侧壁共面并形成切割斜面7，导电件5覆盖在切割斜面7上并与电极12电连接，使得在芯片10的侧壁处的导电件5覆盖在平面上，即导电件5在芯片10的侧壁处为平面结构，减少了导电件5上的拐点数量，减少了导电件5上由于存在拐点而产生的热量累积，降低了温度对芯片封装结构的可靠性的影响，而且导电件5上的拐点较少，也减少了导电件5上产生应力集中的位置，降低了导电件5断裂的可能性，保证了导电件5的结构强度以及耐用性，从而保证了导电件5能够稳定的将电极12的电信号导通至
绝缘结构3相背于晶圆片1的表面上，保证了芯片10的功能性及使用寿命，提高了实用性。
38.在本实施例中，功能区11可为叉指换能器，电极12为设置在晶圆片1表面的焊盘，电极12可为铝焊盘、铝镍金焊盘、铝镍钯金焊盘等。在其他实施例中，芯片类型不作限定，功能区11的类型跟随芯片的类型适应性调整，在此不作限定。
39.作为优选方案，绝缘结构3包括第一绝缘层31和第二绝缘层32，容纳空间贯通第一绝缘层31，第二绝缘层32覆盖第一绝缘层31背离第一表面的一侧并与第一绝缘层31和第一表面之间围成空腔2。可以理解的是，第一绝缘层31的侧壁与第二绝缘层32的侧壁均倾斜设置，且第一绝缘层31的侧壁与第二绝缘层32的侧壁共面，共同形成绝缘结构3的倾斜侧壁。将绝缘结构3设置为两层结构，在晶圆片1上先设置第一绝缘层31，将容纳空间在第一绝缘层31上通过光刻的方式成形，最后在第一绝缘层31上设置第二绝缘层32，形成绝缘结构3，利于简化容纳空间的成型过程，便于生产加工。
40.在本实施例中，第一绝缘层31和第二绝缘层32均采用光敏有机绝缘材料，具体通过旋涂光敏有机绝缘涂层的方式或利用层压光敏有机绝缘板材料的方式形成第一绝缘层31，利用层压光敏有机绝缘板材料的方式形成第二绝缘层32。进一步地，第一绝缘层31的厚度不小于1μm，第二绝缘层32的厚度不小于1μm。
41.优选地，导电件5包括平面导电部52和斜面导电部51，平面导电部52覆盖在绝缘结构3相背于晶圆片1的端面上，斜面导电部51覆盖在切割斜面7上并与电极12电连接，平面导电部52与斜面导电部51朝向彼此延伸并电连接。
42.具体地，导电件5优选采用金属材质，可通过磁控溅射(physical vapor deposition，pvd)、电镀、光刻或刻蚀工艺成形。在本实施例中，导电件5的厚度不小于0.1μm。
43.作为优选，第一表面上开设有凹槽13，凹槽13的第一端贯通晶圆片1的侧壁，凹槽13远离第一端的第二端延伸至切割斜面7处，且第二端的槽壁与切割斜面7共面。在第一表面上设置凹槽13，可通过一次切割将绝缘结构3以及电极12切穿，并形成切割斜面7以及凹槽13，从而保证了电极12能够形成倾斜的侧壁，且电极12上倾斜的侧壁均能够与导电件5连接，保证了导电件5与电极12之间的连接面积以及连接的稳定性，从而保证了导电件5能够将电极12的电稳定的导通至绝缘结构3上方，保证了芯片10的功能性。在本实施例中，凹槽13的深度不小于0.1μm，即晶圆片1的第一表面与凹槽13的槽底面之间的高度不小于0.1μm，保证电极12可以被切穿，具体开槽深度可适应性调整，在此不作限定。
44.进一步地，导电件5还包括延伸导电部53，斜面导电部51远离平面导电部52的一端沿切割斜面7以及凹槽13的槽壁延伸至凹槽13的槽底面，保证了导电件5能够与电极12的侧壁完全连接。进一步地，斜面导电部51沿凹槽13的槽底面延伸有延伸导电部53，由于导电件5通过磁控溅射形成，设置延伸导电部53，也能够使导电件5与晶圆片1连接，使得芯片10的封装结构更稳定。
45.作为优选方案，半导体芯片的封装结构还包括绝缘保护层4。绝缘保护层4覆盖在导电件5上，绝缘保护层4上开设有导电开口，导电件5能够通过导电开口暴露。设置绝缘保护层4，能够保护导电件5，保证了芯片10的耐用度，而且导电件5仅能够通过导电开口暴露，确定了导电件5与外部线缆的连接位置，避免了外部线缆与导电件5的其他位置连接。在本实施例中，绝缘保护层4对应平面导电部52的位置上设置导电开口。
46.进一步地，电极12设置有多个，故与电极12连接的导电件5设置有多个，且多个电极12与多个导电件5一一对应连接，多个导电件5之间间隔设置，以实现多个电极12之间的绝缘设置，相邻两个导电件5之间的绝缘结构3上也覆盖有绝缘保护层4，使得绝缘保护层4能够将绝缘结构3和导电件5整体保护起来，进一步保证了绝缘保护层4的保护作用，且绝缘保护层4通过一次旋涂即可实现将绝缘结构3和导电件5整体覆盖，利于提高芯片10的封装效率。
47.在本实施例中，绝缘保护层4可采用光敏有机绝缘材料，具体通过旋涂光敏有机绝缘涂层的方式形成绝缘保护层4。在其他实施例中，还可利用其他方式或其他材料形成绝缘保护层4，在此不作限定。
48.再进一步地，半导体芯片的封装结构还包括凸点6，凸点6位于导电开口内，凸点6凸出于绝缘保护层4设置，凸点6与导电件5电连接。设置凸点6，进一步便于与外部线缆连接，提高了实用性。凸点6相背于导电件5的一端凸出于绝缘保护层4，进一步便于与外部线缆连接。凸点6的高度大于5μm，具体数值可根据需求适应性选取，在此不作限定。
49.为了便于理解，前文中描述的半导体芯片的封装结构采用如下描述的半导体芯片的封装方法进行制作。具体地，方法包括：
50.s1、提供晶圆片1，晶圆片1的第一表面上设置功能区11和电极12；
51.s2、在第一表面上制作带有容纳空间的绝缘基层；
52.s3、沿晶圆片1的切割区域14切割绝缘基层和电极12，形成绝缘结构3以及暴露电极12的切割斜面7；
53.s4、制作导电件5；
54.s5、沿切割区域14切割晶圆片1，形成单颗芯片10。
55.上述的半导体芯片的封装方法，用于制作前文中描述的半导体芯片的封装结构。切割绝缘基层和电极12的边缘，形成绝缘结构3以及暴露电极12的切割斜面7，使得导电件5能够覆盖在切割斜面7上并与电极12电连接，利于导电件5在芯片10的侧壁处形成为平面结构，减少了导电件5上的拐点数量，减少了导电件5上由于存在拐点而产生的热量累积，降低了温度对芯片封装结构的可靠性的影响，而且导电件5上的拐点较少，也减少了导电件5上产生应力集中的位置，降低了导电件5断裂的可能性，保证了导电件5的结构强度以及耐用性，从而保证了导电件5能够稳定的将电极12的电信号导通至绝缘结构3相背于晶圆片1的表面上，保证了芯片10的功能性及使用寿命，提高了实用性。
56.如图2-图8所示为本实施例提供的半导体芯片的封装结构的制作过程分步过程图，参照图2-图8，详细说明半导体芯片的封装结构的封装过程。
57.s1、提供晶圆片1，晶圆片1的第一表面上设置功能区11和电极12。
58.具体地，晶圆片1上布置有多个功能区11和多个电极12。晶圆片1的第一表面还设置有切割区域14，切割区域14将晶圆片1划分为多个单颗芯片10，每个芯片上设置有一个功能区11以及六个电极12，且六个电极12沿周向间隔排布在功能区11的周围。图2-图7中，晶圆片1上设置有一个切割区域14，将晶圆片1划分为两个芯片10，分别为第一芯片10a和第二芯片10b。其中，图2-图7中的切割区域14、功能区11以及电极12的数量仅为示例，其他实施例中可适应性调整，在此不作限定。
59.s2、在第一表面上制作带有容纳空间的绝缘基层。
60.进一步地，如前文中描述，绝缘结构3包括第一绝缘层31和第二绝缘层32，绝缘结构3通过切割绝缘基层形成。因此，步骤s2具体包括，在第一表面上设置第一绝缘层31，并在第一绝缘层31上光刻形成容纳空间，将第二绝缘层32覆盖在第一绝缘层31上，以使第一绝缘层31、第二绝缘层32以及第一表面之间围成空腔2。将绝缘结构3设置为双层结构，便于在第一绝缘层31上光刻或刻蚀形成容纳空间。
61.具体地，通过旋涂或层压的方式在晶圆片1上制成第一绝缘层31，对第一绝缘层31上对应功能区11的位置进行光刻，以暴露功能区11。在第一绝缘层31对应功能区11的位置处形成第一开口311，第一开口311形成为容纳空间，第一开口311的侧壁与功能区11之间间隔设置。图2所示为在晶圆片1上设置第一绝缘层31后的结构示意图。
62.进一步地，通过层压的方式在第一绝缘层31上制成第二绝缘层32。且第二绝缘层32设置有至少两个，且阵列排布在第一绝缘层31上，至少两个第二绝缘层32与划分好的芯片10一一对应设置，且相邻两个第二绝缘层32间隔设置，后续切割绝缘结构3形成切割斜面7时，在相邻两个第二绝缘层32之间的间隔处切割，去除的材料较少，便于切割，而且第二绝缘层32与第一绝缘层31的材料不同时，受热后第二绝缘层32可能翘曲，相比将第二绝缘层32铺满第一绝缘层31而言，上述结构设置，第二绝缘层32的长度和宽度尺寸较小，缩小了挠度，降低了芯片10产生翘曲的可能性，便于后续产品的加工，保证了产品的合格率。图3所示为在第一绝缘层31上设置第二绝缘层32后的结构示意图。
63.具体地，图5中，第一芯片10a和第二芯片10b上方分别设置一个第二绝缘层32，两个第二绝缘层32间隔设置，在切割绝缘基层形成切割斜面7时，对于第一芯片10a而言，沿第一芯片10a周向切割绝缘基层和电极12，同理，对于第二芯片10b而言，沿第二芯片10b周向切割绝缘基层和电极12，使得第一芯片10a与第二芯片10b之间的连接处形成倒梯形槽，即第一芯片10a与第二芯片10b相邻两个边缘处的切割斜面7以及凹槽13的槽壁和槽底面共同形成上述倒梯形槽，第一芯片10a的其他边缘以及第二芯片10b的其他边缘处的切割斜面7以及凹槽13均形成缺口。使得每个芯片10上的绝缘结构3的截面均呈梯形，且梯形的小端相背于晶圆片1设置。
64.在其他实施例中，也可将第二绝缘层32设置为一体结构，铺满第一绝缘层31，即将第一绝缘层31完全覆盖，在此不作限定。
65.s3、沿晶圆片1的切割区域14切割绝缘基层和电极12，形成绝缘结构3以及暴露电极12的切割斜面7。
66.在本实施例中，步骤s3中，在晶圆片1上先形成绝缘基层，再切割处理绝缘基层和电极12形成暴露电极12的切割斜面7，在进行切割操作前，电极12均能够被绝缘基层保护，减少了电极12的暴露时长。此外，由于电极12位于晶圆片1的边缘处，切割电极12，能够缩小电极12的宽度尺寸，使得切割电极12后能够暴露较多的晶圆片1，便于后续对晶圆片1进行切割，而且在切割晶圆片1时也利于去除晶圆片1边缘多余的部分，有利于缩小芯片10尺寸，从而有利于芯片10体积的小型化，提高了实用性。图4所示为绝缘结构3、电极12和晶圆片1被切割后的结构示意图。
67.具体地，步骤s3中，切割绝缘基层和电极12时，切割至晶圆片1，以使在晶圆片1的第一表面上形成凹槽13，凹槽13的第一端贯通晶圆片1的侧壁，凹槽13远离第一端的第二端延伸至切割斜面7处，且第二端的槽壁与切割斜面7共面。在切割绝缘基层和电极12时，加大
切割深度，使得晶圆片1也被切割，保证了通过一次切割就能够将绝缘结构3以及电极12切穿，并形成切割斜面7，从而保证了电极12能够形成倾斜的侧壁，且电极12上倾斜的侧壁均能够与导电件5连接，保证了导电件5与电极12之间的连接面积以及连接的稳定性，从而保证了导电件5能够将电极12的电稳定的导通至绝缘结构3上方，保证了芯片10的功能性。
68.现有技术中，通常采用光刻或刻蚀的工艺去除绝缘基层与电极12上的材料，形成槽状结构，而在光刻或刻蚀的过程中，需要在绝缘基层与电极12上涂覆化学药剂，容易对电极12造成损伤。在本实施例中，采用激光切割或金属刀片切割绝缘基层以及电极12，避免了电极12受到化学药剂的侵蚀，保护了电极12，保证了产品的合格率。
69.s4、制作导电件5。
70.具体地，步骤s4中，先在第二绝缘层32上通过pvd溅射物理气相沉积等工艺形成金属基层，然后通过光刻或刻蚀金属基层形成导电件5，实现将导电件5覆盖在切割斜面7、凹槽13以及第二绝缘层32上，以将电极12的电信号导通至绝缘结构3上。图5所示为设置导电件5后的结构示意图。
71.具体地，相邻两个芯片10的两个相对的边缘处的导电件5一一正对且间隔设置。即在第一芯片10a与第二芯片10b之间的倒梯形槽内，成对设置有导电件5，每对导电件5正对设置，且每对导电件5上的延伸导电部53间隔设置，当后续切割形成单颗芯片10时，避免了切割导电件5，减少了切割对于导电件5的损坏，而且也减少了需要切割的材料的种类，降低了对于切割设备的需求，降低了封装成本。
72.作为优选方案，步骤s4之后，还包括：
73.s41、在导电件5和绝缘结构3上覆盖绝缘保护层4。
74.具体地，绝缘保护层4可采用采用光敏有机绝缘材料，利用旋涂或喷涂等工艺在绝缘结构3和导电件5上制作成型。图6所示为设置绝缘保护层4后的结构示意图。进一步地，绝缘保护层4填充上述倒梯形槽和缺口。
75.s42、在绝缘保护层4上开设导电开口。
76.具体地，可利用光刻等工艺，在绝缘保护层4正对导电件5上平面导电部52的位置上形成导电开口，便于确定导电件5的暴露位置
77.s43、在导电开口内设置凸点6，凸点6与导电件5电连接。
78.具体地，设置凸点6，便于与外部线缆连接，提高了实用性。随后可通过印刷、植球、电镀和烧结等工艺在导电件5上设置凸点6，在此不作限定。图7所示为设置凸点6后的结构示意图。
79.s5、沿晶圆片1的切割区域14切割晶圆片1，形成单颗芯片10。
80.具体地，可使用机械切割或激光切割技术将晶圆片1按切割区域14切开，将第一芯片10a和第二芯片10b形成单颗芯片10。图8所示为使用切割刀20对晶圆片1进行切割时的结构示意图。
81.显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为了清楚说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。