[发明专利]一种半导体器件的圆片级封装结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体器件的圆片级封装结构，属于半导体封装技术领域。 

背景技术

诸如发光二极管（Ligh1t-Emitting Diode，简称LED）的发光元件芯片是通过PN结形成发光源来发射各种颜色的光的半导体器件。随着电子技术的发展，LED电子产品的封装密度要求越来越高。理论上，当封装基板厚度越小，相应的封装热阻值越小，LED芯片工作时候的节点温度越低，芯片的电光转化效率就越高，LED芯片的亮度就越高。 

因此，在一定意义上，小型化与低热阻值是在保证LED芯片高亮度的情况下对市场低成本要求的不懈追求。传统的陶瓷基板与引线框架的LED封装结构，其在封装尺寸上受基板制造能力的限制，在LED封装小型化方面难以取得突破，传统封装面积与LED芯片面积的横截面比在2:1以上，从而导致封装成本难以下调，而其热阻值在8-15℃/W（差异源于基板导热系数的不同），电光转化效率大致在25%至45%。因此以陶瓷封装与引线框架为代表的传统封装形式难以实现小型化、低热阻值、高亮度、低成本此四者的兼顾。 

发明内容

本发明的目的在于克服上述传统半导体器件的封装不足，提供一种同等尺寸芯片的封装结构尺寸更小、热阻值更低、成本更低而亮度更高的半导体器件的圆片级封装结构。 

本发明的目的是这样实现的： 

本发明一种半导体器件的封装结构，其包括硅基衬底和带有正负电极的LED芯片，所述硅基衬底的上表面为绝缘层Ⅰ、下表面为绝缘层Ⅱ，所述硅基衬底与LED芯片的横截面的面积比最小可达1.5:1，

所述绝缘层Ⅰ的上表面设置再布线金属层，所述再布线金属层的最外层为银层或铝层，所述LED芯片倒装于再布线金属层的表面，所述再布线金属层于该LED芯片的正负电极之间分开形成彼此绝缘的再布线金属层图案Ⅰ和再布线金属层图案Ⅱ，

所述LED芯片的垂直区域之外设置至少两个硅通孔，所述硅通孔上下贯穿硅基衬底、绝缘层Ⅰ和绝缘层Ⅱ，其内壁设置绝缘层Ⅲ，所述硅通孔的纵截面呈倒梯形，且其大口端朝向绝缘层Ⅰ、小口端朝向绝缘层Ⅱ，

所述再布线金属层图案Ⅰ和再布线金属层图案Ⅱ分别向外延伸至同侧的硅通孔，并布满其内壁及其小口端的底部， 

所述绝缘层Ⅱ的下表面设置至少两个导电电极，所述导电电极选择性地覆盖对应的硅通孔，并分别通过硅通孔的小口端与再布线金属层图案Ⅰ、再布线金属层图案Ⅱ连接，实现电气连通，

所述硅基衬底的上方设置透光层，所述透光层包封LED芯片，且其出光面为表面经过粗化处理的平面。

本发明所述硅通孔设置于LED芯片的正负电极的长端外侧、短端外侧、对角线的外延侧的一种或任意几种的组合。 

本发明所述透光层的出光面布满密度均匀的微型凹槽或微型凹坑。 

本发明所述硅基衬底的厚度h1在200微米以下。 

进一步地，所述硅基衬底的厚度h1为70～100微米。 

本发明所述硅通孔的小口端的口径不小于20微米。 

本发明所述正负电极与再布线金属层之间设置金属块，所述金属块的高度h2的范围为3～20微米。 

进一步地，所述金属块的高度h2的范围为7～12微米。 

本发明所述LED芯片的出光面涂覆荧光物质。 

本发明还包括导热电极，所述导热电极设置于导电电极之间或者其一侧，且置于LED芯片的正下方。 

本发明的有益效果是： 

1、本发明的封装结构将硅通孔设置于LED芯片的垂直区域之外，而在其背面设置延展面积和设置位置占优势的导热电极，有效地解决了半导体器件LED芯片的封装结构的可靠性和散热问题，降低了热阻值；同时，进一步减薄了硅基本体的厚度，减小了封装结构的厚度，也有助于降低热阻值；并对透光层采用表面粗化工艺，形成微型结构，提高出光效率，因此本发明的半导体器件的亮度得到了显著提高。

2、本发明的封装结构采用圆片级硅基转接板工艺在硅晶圆片上完成绝缘层、导电电极、硅通孔、再布线金属层等的排布，并为LED芯片预留倒装区域，实现了同等尺寸芯片的封装结构尺寸更小，达到封装面积与芯片面积的横截面比最小至1.5:1，而传统封装面积与LED芯片面积的横截面比在2:1以上，显著减小了封装结构的尺寸，同时降低了生产成本，符合封装结构的小型化发展趋势。 

附图说明       

图1为本发明一种半导体器件的圆片级封装方法的流程图；