一种半导体晶圆级封装结构的制作方法

本技术涉及半导体封装，尤其涉及一种半导体晶圆级封装结构。

背景技术：

1、晶圆级封装是一种先进的芯片封装技术，其中，对半导体芯片进行晶圆级封装相应可以得到半导体晶圆级封装结构。下面以滤波器晶圆级封装结构作为半导体晶圆级封装结构的典型代表进行说明。请参考图1，图1是现有技术中滤波器晶圆级封装结构的剖面示意图。如图所示，包括：滤波器芯片、盖帽20、连接结构、金属导电结构40以及焊球42。其中，滤波器芯片包括衬底10以及形成在该衬底10上的多个叠层结构11(为了简明起见图中仅示意性地绘制了一个叠层结构)，衬底10位于每一叠层结构11下方的位置上均形成有凹槽，该凹槽与位于其上方的叠层结构11围成用于声波反射的空气隙12，每一叠层结构11从下至上至少包括下电极、压电层以及上电极，且该上电极、压电层、下电极与位于其下方的空气隙12在器件厚度方向上存在重叠区域。盖帽20与滤波器芯片以正面相对的方式设置，并通过连接结构实现二者的连接。连接结构包括第一au-au键合部30a和第二au-au键合部30b，其中，第一au-au键合部30a用于信号的引出，其一端与盖帽20连接、另一端与滤波器芯片电连接，第二au-au键合部30b作为密封环用于对滤波器芯片的器件区形成保护。盖帽20上与第一au-au键合部对应的位置上形成有通孔，金属导电结构40填充在该通孔内并与第一au-au键合部30a形成电连接。焊球42形成在盖帽20的背面与导电结构40电连接。典型地焊球42和金属导电结构40之间形成有凸点下金属化层(ubm层)41。

2、针对于上述现有滤波器封装结构来说，由于盖帽20中设置有金属导电结构40，所以为了防止不必要的电连接，现有盖帽20通常采用高阻硅(厚度通常大于100μm)实现。相应地在盖帽20上形成通孔并填充金属导电结构40需要通过硅通孔(tsv，through-siliconvia)工艺实现。其中，由于高阻硅和硅通孔工艺的成本均较高，所以导致滤波器封装结构的制造成本也较高。

技术实现思路

1、为了克服现有技术中的上述缺陷，本实用新型提供了一种半导体晶圆级封装结构，该半导体晶圆级封装结构包括：

2、半导体芯片、盖帽、连接结构、导电结构以及焊球，其中，所述盖帽为多层薄膜结构；

3、所述半导体芯片的正面与所述盖帽的正面相对设置，并通过设置在其二者之间的所述连接结构形成连接；

4、所述连接结构包括第一连接部和第二连接部，所述第一连接部与所述半导体芯片电连接，所述第二连接部与所述半导体芯片和所述盖帽围成一密封腔，所述半导体芯片的器件区位于该密封腔内；

5、所述盖帽上与所述第一连接部对应的位置上形成有第一通孔，所述导电结构设置在所述第一通孔内并与所述第一连接部电连接；

6、所述焊球形成在所述盖帽的背面且与所述导电结构电连接。

7、根据本实用新型的一个方面，该半导体晶圆级封装结构中，所述多层薄膜结构的厚度范围是10μm至20μm。

8、根据本实用新型的另一个方面，该半导体晶圆级封装结构中，所述多层薄膜结构包括沿其厚度堆叠的一层第一薄膜层和一层第二薄膜层，或所述多层薄膜结构包括沿其厚度交替设置的第一薄膜层和第二薄膜层；其中，所述第一薄膜层和所述第二薄膜层的材料具有相反的应力。

9、根据本实用新型的又一个方面，该半导体晶圆级封装结构中，所述第一薄膜层和所述第二薄膜层的材料均为无机绝缘材料。

10、根据本实用新型的又一个方面，该半导体晶圆级封装结构中，所述第一薄膜层和所述第二薄膜层中的一个是二氧化硅层、另一个是氮化硅层。

11、根据本实用新型的又一个方面，该半导体晶圆级封装结构中，所述多层薄膜结构中所述二氧化硅层的总厚度与所述氮化硅层的总厚度的比值大于2。

12、根据本实用新型的又一个方面，该半导体晶圆级封装结构中，所述多层薄膜结构还包括形成在所述第一通孔侧壁上的绝缘层，其中，所述第一薄膜层和所述第二薄膜层中的一个其材料是低阻半导体材料、另一个其材料是无机绝缘材料。

13、根据本实用新型的又一个方面，该半导体晶圆级封装结构中，所述第一薄膜层和所述第二薄膜层中的一个是低阻硅层、另一个是二氧化硅层。

14、根据本实用新型的又一个方面，该半导体晶圆级封装结构中，所述多层薄膜结构还包括第一光刻胶层，所述第一光刻胶层形成在所述第一薄膜层和所述第二薄膜层所构成结构的背离所述半导体芯片的表面上。

15、根据本实用新型的又一个方面，该半导体晶圆级封装结构中，所述第一连接部包括通过键合形成连接的金属层和第二光刻胶层，其中，所述金属层位于所述半导体芯片侧，所述第二光刻胶层位于所述盖帽侧，所述第二光刻胶层上形成有与所述导电结构对应的第二通孔，所述导电结构从所述第一通孔延伸至所述第二通孔与所述金属层电连接；所述第二连接部包括第三光刻胶层。

16、本实用新型所提供的半导体晶圆级封装结构中的盖帽采用多层薄膜结构实现。也就是说，本实用新型在实现盖帽时避免了高阻硅的使用，相应地在盖帽中形成通孔并填充导电结构也就无需使用硅通孔技术实现，如此一来，可以有效降低半导体晶圆级封装结构的制造成本。即相较于现有技术来说，本实用新型所提供的半导体晶圆级封装结构具有制造成本低的优势。

技术特征：

1.一种半导体晶圆级封装结构，该半导体晶圆级封装结构包括：

2.根据权利要求1所述的半导体晶圆级封装结构，其特征在于，所述多层薄膜结构的厚度范围是10μm至20μm。

3.根据权利要求1所述的半导体晶圆级封装结构，其特征在于：

4.根据权利要求3所述的半导体晶圆级封装结构，其特征在于：

5.根据权利要求4所述的半导体晶圆级封装结构，其特征在于：

6.根据权利要求5所述的半导体晶圆级封装结构，其特征在于：

7.根据权利要求3所述的半导体晶圆级封装结构，其特征在于：

8.根据权利要求7所述的半导体晶圆级封装结构，其特征在于：

9.根据权利要求3至8中任一项所述的半导体晶圆级封装结构，其特征在于：

10.根据权利要求1所述的半导体晶圆级封装结构，其特征在于：

技术总结
本技术提供了一种半导体晶圆级封装结构，该半导体晶圆级封装结构包括半导体芯片、盖帽、连接结构、导电结构以及焊球，其中，盖帽为多层薄膜结构；半导体芯片的正面与盖帽的正面相对设置，并通过设置在其二者之间的连接结构形成连接；连接结构包括第一连接部和第二连接部，第一连接部与半导体芯片电连接，第二连接部与半导体芯片和盖帽围成一密封腔，半导体芯片的器件区位于该密封腔内；盖帽上与第一连接部对应的位置上形成有第一通孔，导电结构设置在第一通孔内并与第一连接部电连接；焊球形成在盖帽的背面且与导电结构电连接。本技术所提供的半导体晶圆级封装结构具有制造成本低的优势。

技术研发人员：唐滨,赖志国,杨清华
受保护的技术使用者：苏州汉天下电子有限公司
技术研发日：20221220
技术公布日：2024/1/13