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指纹识别芯片封装结构以及封装方法.pdf

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指纹识别 芯片 封装 结构 以及 方法
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摘要
申请专利号:

CN201710083787.6

申请日:

2017.02.16

公开号:

CN106684052A

公开日:

2017.05.17

当前法律状态:

撤回

有效性:

无权

法?#19978;?#24773;: 发明专利申请公布后的视为撤回IPC(主分类):H01L 23/31申请公布日:20170517|||实质审查的生效IPC(主分类):H01L 23/31申请日:20170216|||公开
IPC分类号: H01L23/31; H01L21/50; H01L21/56; G06K9/00 主分类号: H01L23/31
申请人: 苏州晶方半导体科技股份有限公司
发明人: 王之奇
地址: 215026 江苏省苏州市工业园区汀兰巷29号
优?#28909;ǎ?/td>
专利代理机构: 代理人:
PDF完整版下载: PDF下载
法律状态
申请(专利)号:

CN201710083787.6

授权公告号:

||||||

法律状态公告日:

2018.03.20|||2017.06.09|||2017.05.17

法律状态类型:

发明专利申请公布后的视为撤回|||实质审查的生效|||公开

摘要

本发明提供一种指纹识别芯片封装结构以及封装方法,包括:指纹识别芯片,包括相对的正面以及背面,所述指纹识别芯片的正面具有指纹识别区以及位于指纹识别区外围的多个焊垫,所述焊垫与所述指纹识别区电耦合,所述指纹识别区由多个阵列排布的像素点组成,所述像素点用于采集指纹信息;硅盖板,压合于所述指纹识别芯片的正面,所述硅盖板上对应指纹识别区具有多个通孔,所述通孔与所述像素点一一对应,且所述通孔的底部暴露所述像素点;所述硅盖板暴露所述焊垫。硅盖板具有较低的介电常数,可以?#26723;?#30456;邻像素点之间的串扰问题,提高了指纹识别的准确性。

权利要求书

1.一种指纹识别芯片封装结构,其特征在于,包括:
指纹识别芯片,包括相对的正面以及背面,所述指纹识别芯片的正面具有指纹识别区
以及位于指纹识别区外围的多个焊垫,所述焊垫与所述指纹识别区电耦合,所述指纹识别
区由多个阵列排布的像素点组成,所述像素点用于采集指纹信息;
硅盖板,压合于所述指纹识别芯片的正面,所述硅盖板上对应指纹识别区具有多个通
孔,所述通孔与所述像素点一一对应,且所述通孔的底部暴露所述像素点;
所述硅盖板暴露所述焊垫。
2.根据权利要求1所述的指纹识别芯片封装结构,其特征在于,在所述硅盖板上对应焊
垫的位置设置凹槽,所述凹槽的底部暴露所述像素点。
3.根据权利要求1所述的指纹识别芯片封装结构,其特征在于,所述焊垫沿着所述指纹
识别芯片的至少一个侧边排列,该侧边具有一个或者多个所述凹槽。
4.根据权利要求3所述的指纹识别芯片封装结构,其特征在于,所述凹槽?#30001;?#33267;该侧边
的边缘,使得硅盖板暴露该侧边边缘。
5.根据权利要求3所述的指纹识别芯片封装结构,其特征在于,所述凹槽包括第一凹槽
以及位于所述第一凹槽底部的开孔,每一开孔对应一个焊垫,且所述开孔底部暴露所述焊
垫,所述第一凹槽的深度小于所述硅盖板的厚度。
6.根据权利要求1所述的指纹识别芯片封装结构,其特征在于,还包括:
背板,具有彼此相对的正面以及背面,背板上设置有电路层;
所述指纹识别芯片的背面固定在所述背板的正面,所述背板的正面上设置有与所述电
路层电耦合的焊盘,所述焊垫与所述焊盘电耦合,一个焊垫对应一个焊盘。
7.根据权利要求6所述的指纹识别芯片封装结构,其特征在于,所述封装结构还包括塑
封层,所述焊垫与所述焊盘通过金属线电连接,所述塑封层包覆所述金属线。
8.根据权利要求6所述的指纹识别芯片封装结构,其特征在于,所述焊垫与所述焊盘通
过金属布线层电连接。
9.根据权利要求6所述的指纹识别芯片封装结构,其特征在于,所述指纹识别芯片通过
贴片工艺固定在所述背板上。
10.根据权利要求6所述的指纹识别芯片封装结构,其特征在于,所述背板为印刷电路
板或柔性线路板。
11.根据权利要求1所述的指纹识别芯片封装结构,其特征在于,所述硅盖板的材质为
单晶硅。
12.根据权利要求1所述的指纹识别芯片封装结构,其特征在于,所述硅盖板的厚度范
围是100μm-400μm,包括端点值。
13.一种指纹识别芯片封装方法,其特征在于,包括:
提供晶圆,包括多个网格状排布的指纹识别芯片,所述指纹识别芯片包括相对的正面
以及背面,所述指纹识别芯片的正面具有指纹识别区以及位于指纹识别区外围的多个焊
垫,所述焊垫与所述指纹识别区电耦合,所述指纹识别区由多个阵列排布的像素点组成,所
述像素点用于采集指纹信息;
提供盖板;
将所述盖板与所述晶圆对位压合,所述盖板压合于所述指纹识别芯片的正面,所述盖
板与所述晶圆的形状尺寸相同;
在所述盖板上形成通孔并使得所述盖板暴露焊垫;
通过切割工艺切割所述晶圆以及盖板,形成多个指纹识别芯片封装体;
进行切割工艺后,所述盖板被?#25351;?#20026;多个与所述指纹识别芯片一一相对固定的硅盖
板;
所述硅盖板具有多个通孔,所述通孔与所述像素点一一对应,且所述通孔的底部暴露
所述像素点;
且,所述硅盖板暴露所述焊垫。
14.根据权利要求13所述的指纹识别芯片封装方法,其特征在于,在所述硅盖板上对应
焊垫的位置形成凹槽,所述凹槽的底部暴露所述像素点。
15.根据权利要求14所述的指纹识别芯片封装方法,其特征在于,利用深硅刻蚀工艺同
步形成所述通孔以及所述凹槽。
16.根据权利要求14所述的指纹识别芯片封装方法,其特征在于,所述焊垫沿着所述指
纹识别区的至少一个侧边排列,在该侧边形成一个或者多个所述凹槽。
17.根据权利要求16所述的指纹识别芯片封装方法,其特征在于,所述凹槽?#30001;?#33267;该侧
边的边缘,使得硅盖板暴露该侧边边缘。
18.根据权利要求16所述的指纹识别芯片封装方法,其特征在于,形成所述凹槽的工艺
包括:
在所述盖板上对应焊垫的位置形成至少一个第一凹槽,第一凹槽的深度小于所述盖板
的厚度;
在所述第一凹槽底部形成开孔,每一开孔对应一个焊垫,且所述开孔底部暴露所述焊
垫。
19.根据权利要求13所述的指纹识别芯片封装方法,其特征在于,在切割形成指纹识别
芯片封装体之后,还包括如下步骤:
提供背板,具有彼此相对的正面以及背面,背板上设置有电路层;
将所述指纹识别芯片的背面固定在所述背板的正面;
所述背板的正面上设置有与所述电路层电耦合的焊盘,将所述焊垫与所述焊盘通过金
属线电耦合,一个焊垫对应一个焊盘。
20.根据权利要求19所述的指纹识别芯片封装方法,其特征在于,通过打线工艺在所述
焊垫与所述焊盘之间形成用于电连接两者的金属线;采用塑封工艺形成塑封层,所述塑封
层包覆所述金属线。
21.根据权利要求19所述的指纹识别芯片封装方法,其特征在于,通过RDL工艺形成金
属布线层,所述金属布线层将所述焊垫与所述焊盘电连接。
22.根据权利要求19所述的指纹识别芯片封装方法,其特征在于,所述指纹识别芯片通
过贴片工艺固定在所述背板上。
23.根据权利要求19所述的指纹识别芯片封装方法,其特征在于,所述背板为印刷电路
板或柔性线路板。
24.根据权利要求13所述的指纹识别芯片封装方法,其特征在于,所述硅盖板的材质为
单晶硅。
25.根据权利要求13所述的指纹识别芯片封装方法,其特征在于,所述硅盖板的厚度范
围是100μm-400μm,包括端点值。

说明书

指纹识别芯片封装结构以及封装方法

技术领域

本发明涉及半导体芯片封装技术领域,尤其涉及指纹识别芯片的封装结构以及封
装方法。

背景技术

随着科学技术的不断进步,越来越多的电?#30001;?#22791;广泛的应用于人们的日常生活以
及工作当中,为人们的日常生活以及工作带来?#21496;?#22823;的便利,成为当今人们不可或缺的重
要工具。而随着电?#30001;?#22791;功能的不断增加,电?#30001;?#22791;存储的重要信息也越来越多,电?#30001;?#22791;
的身份验证技术成为目前电?#30001;?#22791;研发的一个主要方向。

由于指纹具有唯一性和不变性,使得指纹识别技术具有安全性好、可靠性高以及
使用简单等诸多优点。因此,指纹识别技术成为当下各种电?#30001;?#22791;进行身份验证的主流技
术。

目前,电容型的指纹识别芯片是现有电?#30001;?#22791;常用的指纹识别芯片之一,其通过
指纹识别区域的大量像素点(pixel)来采集使用者的指纹信息,每个像素点作为一个检测
点。具体的,进行指纹识别时,指纹的脊线与谷线到指纹识别芯片的距离不同,使得二者与
指纹识别芯片形成的检测电容不同。通过各个像素点采集手指不同区域的电容值,并转换
为电信号,根据所有像素点转换的电信号可以获取指纹信息。

现有的指纹识别芯片中,分辨率一般要求在508dpi以上,这就要求至少具有88*88
个像素点,甚至至少具有192*192个像素点。在一个仅供一个手指按压的指纹识别制备如此
多的像素点,很容易导致相邻像素点之间的电信号出现串扰问题,?#26723;?#25351;纹识别的准确性。

发明内容

本发明解决的问题是通过提供一种指纹识别芯片的封装结构以及封装方法,在指
纹识别芯片的正面增加硅盖板,可以?#26723;?#30456;邻像素点之间的串扰问题,提高了指纹识别的
准确性。

本发明提供一种指纹识别芯片封装结构,包括:指纹识别芯片,包括相对的正面以
及背面,所述指纹识别芯片的正面具有指纹识别区以及位于指纹识别区外围的多个焊垫,
所述焊垫与所述指纹识别区电耦合,所述指纹识别区由多个阵列排布的像素点组成,所述
像素点用于采集指纹信息;硅盖板,压合于所述指纹识别芯片的正面,所述硅盖板上对应指
纹识别区具有多个通孔,所述通孔与所述像素点一一对应,且所述通孔的底部暴露所述像
素点;所述硅盖板暴露所述焊垫。

优选的,在所述硅盖板上对应焊垫的位置设置凹槽,所述凹槽的底部暴露所述像
素点。

优选的,所述焊垫沿着所述指纹识别芯片的至少一个侧边排列,该侧边具有一个
或者多个所述凹槽。

优选的,所述凹槽?#30001;?#33267;该侧边的边缘,使得硅盖板暴露该侧边边缘。

优选的,所述凹槽包括第一凹槽以及位于所述第一凹槽底部的开孔,每一开孔对
应一个焊垫,且所述开孔底部暴露所述焊垫,所述第一凹槽的深度小于所述硅盖板的厚度。

优选的,所述指纹识别芯片封装结构还包括:背板,具有彼此相对的正面以及背
面,背板上设置有电路层;所述指纹识别芯片的背面固定在所述背板的正面,所述背板的正
面上设置有与所述电路层电耦合的焊盘,所述焊垫与所述焊盘电耦合,一个焊垫对应一个
焊盘。

优选的,所述封装结构还包括塑封层,所述焊垫与所述焊盘通过金属线电连接,所
述塑封层包覆所述金属线。

优选的,所述焊垫与所述焊盘通过金属布线层电连接。

优选的,所述指纹识别芯片通过贴片工艺固定在所述背板上。

优选的,所述背板为印刷电路板或柔性线路板。

优选的,所述硅盖板的材质为单晶硅。

优选的,所述硅盖板的厚度范围是100μm-400μm,包括端点值。

本发明还提供一种指纹识别芯片封装方法,包括:提供晶圆,包括多个网格状排布
的指纹识别芯片,所述指纹识别芯片包括相对的正面以及背面,所述指纹识别芯片的正面
具有指纹识别区以及位于指纹识别区外围的多个焊垫,所述焊垫与所述指纹识别区电耦
合,所述指纹识别区由多个阵列排布的像素点组成,所述像素点用于采集指纹信息;提供盖
板;将所述盖板与所述晶圆对位压合,所述盖板压合于所述指纹识别芯片的正面,所述盖板
与所述晶圆的形状尺寸相同;在所述盖板上形成通孔并使得所述盖板暴露焊垫;通过切割
工艺切割所述晶圆以及盖板,形成多个指纹识别芯片封装体;进行切割工艺后,所述盖板被
?#25351;?#20026;多个与所述指纹识别芯片一一相对固定的硅盖板;所述硅盖板具有多个通孔,所述
通孔与所述像素点一一对应,且所述通孔的底部暴露所述像素点;且,所述硅盖板暴露所述
焊垫。

优选的,在所述硅盖板上对应焊垫的位置形成凹槽,所述凹槽的底部暴露所述像
素点。

优选的,利用深硅刻蚀工艺同步形成所述通孔以及所述凹槽。

优选的,所述焊垫沿着所述指纹识别区的至少一个侧边排列,在该侧边形成一个
或者多个所述凹槽。

优选的,所述凹槽?#30001;?#33267;该侧边的边缘,使得硅盖板暴露该侧边边缘。

优选的,形成所述凹槽的工艺包括:在所述盖板上对应焊垫的位置形成至少一个
第一凹槽,第一凹槽的深度小于所述盖板的厚度;在所述第一凹槽底部形成开孔,每一开孔
对应一个焊垫,且所述开孔底部暴露所述焊垫。

优选的,在切割形成指纹识别芯片封装体之后,还包括如下步骤:提供背板,具有
彼此相对的正面以及背面,背板上设置有电路层;将所述指纹识别芯片的背面固定在所述
背板的正面;所述背板的正面上设置有与所述电路层电耦合的焊盘,将所述焊垫与所述焊
盘通过金属线电耦合,一个焊垫对应一个焊盘。

优选的,通过打线工艺在所述焊垫与所述焊盘之间形成用于电连接两者的金属
线;采用塑封工艺形成塑封层,所述塑封层包覆所述金属线。

优选的,通过RDL工艺形成金属布线层,所述金属布线层将所述焊垫与所述焊盘电
连接。

优选的,所述指纹识别芯片通过贴片工艺固定在所述背板上。

优选的,所述背板为印刷电路板或柔性线路板。

优选的,所述硅盖板的材质为单晶硅。

优选的,所述硅盖板的厚度范围是100μm-400μm,包括端点值。

通过上述描述可知,本发明技术方案提供的指纹识别芯片的封装结构以及封装方
法中,在指纹识别芯片的正面设置有一个硅盖板,该硅盖板具有多个与指纹识别芯片的像
素点一一对应的通孔,所述通孔用于露出所述像素点,硅盖板具有较低的介电常数,可以降
低相邻像素点之间的串扰问题,提高了指纹识别的准确性。

同时,由于硅盖板具有较大的机械强度,因此,相对于采用具有通孔的光刻胶层用
以避免串扰的现有技术方案,本发明技术方案可以通过复用该硅盖板作为封装结构的盖
板,无需再单独设置盖板,?#26723;?#20102;制作成本以及封装结构的厚度。

而且,相对于采用具有通孔的光刻胶层用以避免串扰的现有技术方案,由于光刻
胶的机械强度较小,进行指纹识别时候,手指按压会导致厚度发生形变,即便在第一表面设
置较大厚度的光刻胶层,由于其机械强度较小,不能对指纹识别芯片的基底进行进一步的
减薄处理。对于本发明技术方案,进一步,可以采用100μm-400μm的硅盖板的厚度。本发明技
术方案可以采用厚度为300μm的硅盖板,一方面,在避免串扰问题的同时,可以使得封装结
构的盖板具有较大的机械强度,进行指纹识别时,硅盖板不会由于受到手指的按压而导致
厚度的形变,不影响到指纹识别的准确度;另一方面,还可以对指纹识别芯片的基底进行进
一步的减薄处理,在保证封装结构机械强度以及避免串扰问题的同时,使得指纹识别芯片
具有较薄的厚度。

在形成指纹识别芯片的封装结构时,一般是对具有多个指纹识别芯片的晶圆进行
统一封装,然后通过切割形成多个单粒的封装结构。采用本发明技术方案的封装方法,在晶
圆朝向像素点的一侧固定盖板,一方面,盖板用于形成各个封装结构的硅盖板,用于避免串
扰问题,另一方面,盖板还可以作为保护基板,以便于在晶圆背离像素点的一侧背板形成背
面结构,背板无需单独设置保护基板,?#26723;?#24037;序流程以及制作成本。

附图说明

图1为本发明优选实施例提供的指纹识别芯片封装结构切面示意图;

图1(a)为图1中指纹识别芯片封装结构的俯视示意图;

图2为本发明另一实施例提供的指纹识别芯片封装结构切面示意图;

图2(a)为图2中指纹识别芯片封装结构的俯视示意图;

图3为本发明又一实施例指纹识别芯片封装结构切面示意图;

图4为图2中的指纹识别芯片封装结构与背板连接的切面示意图;

图5为图2中的指纹识别芯片封装结构与背板连接的切面示意图;

图6-图9为本发明实施例提供的一种指纹识别芯片的封装方法的流程示意图;

图10(a)以及图10(b)为本发明另一实施例中形成另一种凹槽结构的方法流程示
意图。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明的具体实施方式进行详?#35813;?#36848;。但这些实施方式并不限
制本发明,本领域的普通技术人?#22791;?#25454;这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换
均包含在本发明的保护范围内。

需要说明的是,提供这些附图的目的是为了有助于理解本发明的实施例,而不应
解释为对本发明的不当的限制。为了更清楚起见,图中所示尺寸并未按比例绘制,可能会做
放大、缩小或其他改变。此外,在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。另
外,以下描述的第一特征在第二特征之“上”的结构可以包括第一和第二特征形成为直接接
触的实施例,?#37096;?#20197;包括另外的特征形成在第一和第二特征之间的实施例,这样第一和第
二特征可能不是直接接触。

请参考图1,为本发明优选实施例提供的指纹识别芯片封装结构,包括:指纹识别
芯片11,指纹识别芯片11具有相对的正面111以及背面112;以及,覆盖在指纹识别芯片11正
面111上的硅盖板12。

指纹识别芯片11的正面111具有指纹识别区a以及包围指纹识别区a的非感应区b,
多个焊垫15设置于非感应区b内,焊垫15与指纹识别区a电耦合,指纹识别区a由多个阵列排
布的像素点13组成,像素点13用于采集指纹信息。焊垫15用于与外部电路电连接。进行指纹
识别时,外部电路经由焊垫15获取指纹识别芯片11检测到的指纹信息。

需要说明的是,本发明实施例中,指纹识别芯片11的结构不局限实施例图示结构。
本发明适用于指纹识别区a与焊垫15位于同一表面的指纹识别芯片。

硅盖板12压合于指纹识别芯片11的正面111,硅盖板12上对应指纹识别区a具有多
个通孔14,通孔14与像素点13一一对应,且通孔14的底部暴露像素点13;硅盖板12具有较低
的介电常数,能够解决相邻像素点13之间的信号串扰问题。

硅盖板12上对应非感应区b还设置有凹槽16,凹槽16对应焊垫15的位置,凹槽16底
部暴露焊垫15。

请参考图1(a),为图1中指纹识别芯片11封装结构的俯视结构示意图,硅盖板12覆
盖于指纹识别芯片11的正面111上,且硅盖板12与指纹识别芯片11的尺寸一致。硅盖板12上
设置有通孔14以及凹槽16。

采用深硅刻蚀工艺形成通孔14,通孔14的形状尺寸与像素点13的形状尺寸一致。
通孔14底部暴露像素点13。

可选的,在形成通孔14的同时形成凹槽16,凹槽16的底部暴露焊垫15。

于本实施例中,凹槽16的深度与通孔14的深度相同。

指纹识别芯片11具有第一侧边1101、第二侧边1102、第三侧边1103以及第四侧边
1104,四个侧边?#26469;?#39318;尾相?#26377;?#25104;四边形,于本实施例中,多个焊垫15排成两列,分别沿着
侧边1101以及侧边1103排列。在硅盖板上对应第一侧边1101以及第三侧边1103分别形成一
个凹槽16,相应侧边所有焊垫均位于凹槽16中,当然,于本发明的其他实施例中,可以根据
该列多个焊垫的稀疏排布情况设置多个凹槽。

凹槽16设置于指纹识别芯片11上相应侧边的内侧且凹槽底部16未暴露指纹识别
芯片11的相应的侧边。

凹槽16的结构有多种。本发明不限定为说明书?#33455;?#30340;实施例的凹槽结构,凡未脱
离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

请参考图2以及图2(a),于本实施例中,凹槽16?#30001;?#33267;指纹识别芯片11相应侧边的
边缘,凹槽16的底部暴露指纹识别芯片11相应侧边的边缘。

请参考图3,于本实施例中,凹槽16具有第一凹槽1601以及位于第一凹槽1601底部
的开孔1602,每一开孔1602对应一个焊垫15,且开孔1602的底部暴露焊垫15。

本发明实施例中,硅盖板12为单晶硅盖板、或多晶硅盖板、或非晶硅盖板、或锗化
硅盖板、或碳化硅盖板等半导体材料制备的盖板。一方面,半导体材料的硅盖板12具有较低
的介电常数,能够有效?#26723;?#30456;邻像素点13的串扰问题,另一方面,半导体材料制备的硅盖板
12的莫氏硬度一般在10以上,硬度较高,机械强度大,手指按压时,不会产生厚度形变,不会
影响指纹识别的准确性,且硅盖板12可以复用为指纹识别芯片封装结构的盖板,无需单独
设置盖板,?#26723;?#20102;指纹识别芯片的厚度以及制作成本。

可选的,硅盖板12的厚度范围是100μm-400μm,包括端点值。本发明实施例提供的
封装结构中,可以采用较大厚度的硅盖板,如300μm厚度的硅盖板。

相对于采用具有通孔的光刻胶层用以避免串扰的现有技术方案,一方面,本发明
采用的硅盖板12在避免串扰问题的同时,可以使得封装结构的盖板具有较大的机械强度,
进行指纹识别时,硅盖板12不会由于受到手指的按压而导致厚度的形变,保证了指纹识别
的准确度;另一方面,还可以对指纹识别芯片11的基底进行进一步的减薄处理,在保证封装
结构机械强度以及避免串扰问题的同时,使得指纹识别芯片11具有较薄的厚度。对于采用
具有通孔的光刻胶层用以避免串扰的现有技术方案,由于光刻胶的机械强度较小,进行指
纹识别时候,手指按?#26500;?#21051;胶层会导致光刻胶层的厚度发生形变,且即便在第一表面设置
较大厚度的光刻胶层,由于其机械强度较小,不能对指纹识别芯片11的基底进行进一步的
减薄处理。

图1所示实施方式中,指纹识别芯片11与硅盖板12通过黏胶进行压合固定。

还可以设置指纹识别芯片11与硅盖板12通过焊接工艺进行固定。此时,指纹识别
芯片11与硅盖板12相对的表面分别设置有用于焊接固定的固定焊盘,将二者表面的固定焊
盘通过焊接工艺进行结合固定,以使得硅盖板12固定在指纹识别芯片11上。

还可以设置硅盖板12朝向指纹识别芯片11的表面周缘具有金属层。金属层与指纹
识别芯片11的硅基底相对的区域通过金-硅共晶、互熔结合固定,进而使得硅盖板12固定在
指纹识别芯片11上。此时,金属层包括层叠设置的钛层、铂层以及金层;其中,采用溅射工艺
?#26469;?#22312;硅盖板12表面形成钛层、铂层以及金层。于本发明的另一实施例中,?#37096;?#20197;将金属层
设置在指纹识别芯片11的正面111上。

参考图4,图4为本发明实施例提供的又一种指纹识别芯片的封装结构示意图,该
封装结构在图2所示封装结构的基础上,进一步包括:与指纹识别芯片11相互固定的背板
22。背板22上设置有电路层(图4中未绘示)以及与电路层电耦合的多个焊盘21。背板具有彼
此相对的正面以及背面。焊盘21设置于背板22的正面上。指纹识别芯片11的背面固定在背
面22的正面上。

可选的,背板22为PCB基板、玻璃基板、金属基板、盖板半导体衬底以及聚合物柔性
基板中的一种。

在图4所示实施方式中,指纹识别芯片11与背板22通过胶层23粘结固定。

在其他实施方式中,指纹识别芯片11与背板22还可以通过焊接固定,此时指纹识
别芯片11的表面与背板22的表面均具有溅射工艺形成的固定焊盘,通过焊接工艺将指纹识
别芯片11的固定焊盘与背板22的固定焊盘焊接固定。

在其他实施方式中,指纹识别芯片11与背板22?#37096;?#20197;通过金-硅共晶、互熔结合固
定,金-硅共晶、互熔结合固定原理与指纹识别芯片11与硅盖板12的金-硅共晶、互熔结合固
定原理相同,可以参考上述描述,在此不再赘述。

可选的,背板22上的设置有连接端子26,用于与其他电路电连接。

可选的,背板22上电耦合有其他功能芯片。

通过打线工艺形成金属线31并将金属线31的两端分别电连接焊垫15以及焊盘21。

图5为本发明实施例提供的又一种指纹识别芯片的封装结构示意图,该封装结构
与图4所示方式不同在于,焊垫15与焊盘21通过金属布线层33电耦合。金属布线层33至少覆
盖焊垫15的一部分,且至少覆盖焊盘21的一部分。此时,可以通过溅镀工艺形成该金属布线
层33。

基于上述封装结构实施例,本发明还提供给了一种指纹识别芯片的封装方法,该
封装方法如图6-图8所示,为本发明实施例提供的指纹识别芯片的封装方法的流程示意图,
该封装方法包括:

步骤S11:如图6以及图7所示,提供晶圆100。

其中,图7为图6所示晶圆100在PP’方向的切面图,晶圆100具有彼此相对的正面
111以及背面112。晶圆100包括多个网格状排布的指纹识别芯片11。每个相邻指纹识别芯片
11具有多个用于采集指纹信息的像素点13。像素点13阵列排布且位于正面111。相邻指纹识
别芯片11之间具有切割?#26723;?20,以便于在后续切割工艺中进行切割处理。

每一指纹识别芯片11包括设置于正面111上的指纹识别区a以及包围指纹识别区a
的非感应区b。像素点13设置在指纹识别区a。在非感应区b设置有焊垫15。焊垫15与指纹识
别区a电耦合。焊垫15用于与外部电路电连接。进行指纹识别时,外部电路经由焊垫15获取
指纹识别芯片11检测到的指纹信息。

需要说明的是,相邻两个指纹识别芯片11之间的切割?#26723;?20仅为两个指纹识别
芯片11之间预留的用于切割的留白区域,切割?#26723;?20与两侧的指纹识别芯片11之间不具
有实际的边界线。

步骤S12:如图8所示,提供盖板200,将盖板200与晶圆100对位压合,盖板200覆盖
于晶圆100的正面111上。

可以设置盖板200朝向晶圆100的表面与像素点13无间隙接触。

可以设置在垂直于盖板200的方向上,盖板200与晶圆100正对设置上,即二者相对
的表面相同。在后续步骤中,经过切割,盖板200?#25351;?#20026;多个硅盖板12。

在后续步骤中进行切割后,硅盖板12覆盖对应指纹识别芯片11的指纹识别区a,根
据焊垫15与焊盘21的电连接方式,设置硅盖板12露出对应的指纹识别芯片11的所有焊垫
15。

该步骤中,通过黏胶在晶圆100的正面111上固定盖板200。切割后,封装结构如图1
所示。通过黏胶在晶圆100的正面111上固定盖板200时,在盖板200朝向晶圆100的表面形成
预设?#21450;?#30340;黏胶层,黏胶层具有多个与指纹识别芯片11一一对应的开口。指纹识别芯片11
的指纹识别区a位于对应开口内。

可选的,可以通过丝网印刷形成黏胶层。根据焊垫15与焊盘21的电连接方式,设置
黏胶层上的开口露出对应指纹识别芯片11的所有焊垫15。

该步骤中,还可以通过焊接工艺将晶圆100与盖板200对位压合。在晶圆100以及盖
板200彼此相接的表面上分别形成用于焊接固定的固定焊盘,将二者表面的固定焊盘通过
焊接工艺进行结合固定,以使得盖板200固定在晶圆100上。

该步骤中,还可以在盖板200朝向每个指纹识别芯片11的区域周缘形成金属层;在
设定的?#38706;?#21644;压强下,使得金-硅共晶、互熔,以使得金属层与指纹识别芯片11结合固定,将
盖板200固定在晶圆100上。切割后。每个指纹识别芯片11与对应的硅盖板12通过金-硅共
晶、互熔工艺相互固定。此时,晶圆100为硅衬底,以实现金-硅共晶、互熔结合固定。通过溅
射工?#25214;来?#22312;盖板200朝向每个指纹识别芯片11的区域表面形成钛层、铂层以及金层。于本
发明的另一实施例中,?#37096;?#20197;将金属层设置在指纹识别芯片11的正面111上。

?#26412;?#22278;100与盖板200对位压合后,由于盖板200具有较强的机械强度,可以对晶圆
200的背面112进行减薄,以使得切割后的指纹识别芯片11具有较薄的厚度。也就是说,可以
对所有指纹识别芯片11的背面112进行减薄处理,?#26723;?#25351;纹识别芯片11的厚度。如可以采用
机械研磨工艺对晶圆100背离盖板200一侧的表面进行减薄。

步骤S13:如图9所示,在盖板200上形成通孔14以及凹槽16。

在形成多个与像素点13一一对应的通孔14时,可以通过激光打孔工艺或深硅刻蚀
工艺形成通孔14。

于本实施例中,采用刻蚀工艺在形成通孔14的同时形成凹槽16,凹槽16的底部暴
露焊垫15。凹槽16的深度与通孔14的深度相同。

每一指纹识别芯片11具有第一侧边1101、第二侧边1102、第三侧边1103以及第四
侧边1104,四个侧边?#26469;?#39318;尾相?#26377;?#25104;四边形,多个焊垫15排成两列,分别沿着侧边1101以
及侧边1103排列。在硅盖板上对应第一侧边1101以及第三侧边1103分别形成一个凹槽16,
相应侧边所有焊垫均位于凹槽16中。

凹槽16?#30001;?#33267;指纹识别芯片11相应侧边的边缘,凹槽16的底部暴露指纹识别芯片
11相应侧边的边缘。

步骤S13:如图2以及图2(a)所示,利用切割工艺切割盖板200以及晶圆100形成如
图2以及图2(a)所示的指纹识别芯片封装结构。

凹槽16的结构有多种。本发明不限定为说明书?#33455;?#30340;实施例的凹槽结构,凡未脱
离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

请参考图3,于本实施例中,凹槽16具有第一凹槽1601以及位于第一凹槽1601底部
的开孔1602,每一开孔1602对应一个焊垫15,且开孔1602的底部暴露焊垫15。

图10(a)以及图10(b)为形成图3所示的凹槽结构的流程示意图。

请参考图10(a),在盖板200上对应焊垫15的位置形成第一凹槽1601,并?#20197;?#30422;板
200上对应像素点13的位置形成第一通孔1401。可以采用刻蚀工艺同步形成第一凹槽1601
以及第一通孔1401。第一凹槽1601与第一通孔1401具有相同的深度,两者的深度小于盖板
200的厚度。

请参考图10(b),进一步采用刻蚀工艺在盖板200上第一凹槽1601的底部形成开孔
1602,每一开孔1602对应一个焊垫15,且开孔1602的底部暴露焊垫15。

同步对第一通孔1401进行刻蚀,形成暴露像素点13的通孔14。

进行切割工艺,形成多个封装结构,每个封装结构具有相对固定的指纹识别芯片
11以及硅盖板12。然后,指纹识别芯片11背离硅盖板12的一侧固定背板22。此时,将指纹识
别芯片11固定于背板22上包括:通过金属线(如图3所示)、或金属布线层(如图4所示)将焊
垫15以及焊盘21电连接。

通过金属线31(如图3所示)将焊垫15以及焊盘21电连接包含如下工艺:1)在相应
的焊垫15与焊盘21之间通过打线工艺形成将两者电连接的金属线31;2)通过塑封工艺形成
包覆金属线31的塑封层(图3中未绘示),用于保护并固定金属线且防止相邻金属线接触而
短路。

通过金属布线层33(如图4所示)将焊垫15以及焊盘21电连接包含如下工艺:1)采
用RDL供应形成金属布线层33将相应的焊垫15与焊盘21电连接;2)形成覆盖金属布线层33
的绝?#24403;?#25252;层(图4中未所示)

本发明实施例提供的封装方法,用于制备上述实施例中的封装结构,制作工艺简
单,成本低,可以形成防止串扰的指纹识别芯片的封装结构。

而?#20197;?#24418;成指纹识别芯片的封装结构时,一般是对具有多个指纹识别芯片的晶圆
进行统一封装,然后通过切割形成多个单粒结构。采用本发明技术方案的封装方法,在晶圆
朝向像素点的一侧固定盖板,一方面,盖板用于形成各个封装结构的半导体盖板,用于避免
串扰问题,另一方面,盖板还可以作为保护基板,?#26723;?#24037;序流程以及制作成本。

应当理解,虽然本说明书按照实施方式加以描述,但并非每个实施方式仅包含一
个独立的技术方案,说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见,本领域技术人员应当将说
明书作为一个整体,各实施方式中的技术方案?#37096;?#20197;经适当组合,形成本领域技术人员可
以理解的其他实施方式。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说
明,它们并非用以限制本发明的保护范围,凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式
或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

关于本文
本文标题:指纹识别芯片封装结构以及封装方法.pdf
链接地址:http://www.pqiex.tw/p-6079802.html
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