CN113314620A - 光学指纹芯片的晶圆级封装方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种光学指纹芯片的晶圆级封装方法，属于半导体封装领域，该光学指纹芯片的晶圆级封装方法通过先在光学指纹芯片晶圆的整片上贴合玻璃片，然后通过第一切割参考线、第三切割参考线切割玻璃片，通过第二切割参考线、第四切割参考线切割光学指纹芯片晶圆，相比于单颗贴合缩短了生产流程，一次即可加工数量较多的产品，提高了生产效率，且此种方法可使得切割完成的芯片和玻璃的平整性更好，有利于光学指纹产品的性能，另外，与先切割指纹晶圆再贴合单颗玻璃相比，缩短加工时间，从而减少了芯片的光学区域被污染的几率，提高了加工良品率。

Description

光学指纹芯片的晶圆级封装方法

技术领域

本发明涉及一种光学指纹芯片的晶圆级封装方法，属于半导体封装领域。

背景技术

光学指纹识别是将手指放在光学镜片上，手指在内置光源照射下，用棱镜将其投射在电荷耦合器件(CCD)上，进而形成脊线(指纹图像中具有一定宽度和走向的纹线)呈黑色、谷线(纹线之间的凹陷部分)呈白色的数字化的、可被指纹设备算法处理的多灰度指纹图象。

光学指纹传感器的优点主要表现为抗静电能力强、系统稳定性较好、使用寿命长，灵敏度特别的高，并能提供高分辨率的指纹图像，技术也最成熟。故现在多家公司都大量使用，主要用于指纹门锁，保险箱，汽车指纹防盗，手机电脑等。

传统的光学指纹芯片封装技术有两种如下两种：

第一种封装方法：先把晶圆切割成单颗芯片，再在单颗芯片上涂敷光学胶后贴光学保护玻璃片，但是，此种方法较易导致切割时污染芯片光学区域，涂敷光学胶等工艺加工时间长等效率低，良率差的缺点。

第二种封装方法：在整片晶圆上的光学区域采用印刷或点胶的方式涂抹一层光学胶，再在上面贴合若干单颗的光学保护玻璃片，但是，此方法相对加工时间较长，也易造成产品良率低，加工效率不高等缺点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种提高加工效率及提高加工良品率的光学指纹芯片的晶圆级封装方法。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：一种光学指纹芯片的晶圆级封装方法，包括：

S1：提供光学指纹芯片晶圆，所述光学指纹芯片晶圆具有向背设置的正面和背面，所述光学指纹芯片晶圆含有多颗芯片，每颗芯片的正面具有光学区域和PAD区域；

S2：于所述光学指纹芯片晶圆的正面涂布光学胶；

S3：提供与所述光学指纹芯片晶圆大小一致的玻璃片，将所述玻璃片贴合在所述光学指纹芯片晶圆的正面；

S4：沿第一切割参考线仅切割所述玻璃片，沿第二切割参考线于所述背面仅切割所述光学指纹芯片晶圆，沿平行或大致平行的第三切割参考线、第四切割参考线分别切割所述光学指纹芯片晶圆和玻璃片；其中，所述第一切割参考线与第二切割参考线平行且第一切割参考线偏至于第二切割参考线的一侧，所述第一切割参考线为光学区域和PAD区域的分离线，所述第二切割参考线与所述第三切割参考线垂直，所述第二切割参考线和第四切割参考线为单个芯片的两条相互垂直的切割道。

进一步地，所述光学指纹芯片晶圆上形成有第一切割标识和第二切割标识；在所述S4中，以所述第一切割标识和第二切割标识为参考对象，根据所述第二切割参考线、第四切割参考线的位置，于所述光学指纹芯片晶圆的正面算出第二切割参考线、第四切割参考线的位置坐标或第二切割参考线、第四切割参考线距离第一切割标识和第二切割标识的距离数据；当进行背面切割所述光学指纹芯片晶圆时，通过该位置坐标或距离数据进行切割。

进一步地，所述第一切割标识为第一平边，所述第二切割标识为第二平边，所述第一平边、第二平边的形成方法包括：将所述光学指纹芯片晶圆的外圆边切割，以在所述光学指纹芯片晶圆的外圆边上形成相互垂直的第一平边和第二平边。

进一步地，在所述S1中，在切割前，将整片的所述光学指纹芯片晶圆的正面贴膜或者涂敷保护胶。

进一步地，所述玻璃片上同时形成有所述第一平边和第二平边。

进一步地，所述第一平边为相互平行的两条，所述第二平边为相互平行的两条。

进一步地，所述第一平边、第二平边的切割宽度为1mm至5mm。

进一步地，在所述S2中，所述光学胶仅涂布在所述光学区域内。

进一步地，在所述S2中，所述光学胶涵盖光学区域和PAD区域；在所述S4后，将PAD区域上的光学胶去除以用作后续组装打线。

进一步地，所述S4具体如下：

S41：通过划片或激光切割方法分别沿第一切割参考线、沿所述第三切割参考线仅切割玻璃片；

S42：用划片或激光切割方法分别沿所述第二切割参考线、沿所述第四切割参考线仅切割所述光学指纹芯片晶圆；

S43：用裂片方式沿S41、S42的切割位置将贴有玻璃片2的光学指纹芯片晶圆裂片成单颗含有玻璃片的芯片。

本发明的有益效果在于：本申请的光学指纹芯片的晶圆级封装方法通过先在光学指纹芯片晶圆的整片上贴合玻璃片，然后通过第一切割参考线、第三切割参考线切割玻璃片，通过第二切割参考线、第四切割参考线切割光学指纹芯片晶圆，相比于单颗贴合缩短了生产流程，一次即可加工数量较多的产品，提高了生产效率，且此种方法可使得切割完成的芯片和玻璃的平整性更好，有利于光学指纹产品的性能，另外，与先切割指纹晶圆再贴合单颗玻璃相比，缩短加工时间，从而减少了芯片的光学区域被污染的几率，提高了加工良品率。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1为本发明实施例一所示的四周切割对正边缘后的整体晶圆图；

图2为实施例一中只涂布光学区域光学胶晶圆图；

图3为实施例一中整体涂布光学胶晶圆图；

图4为实施例一中形第一切割参考线的虚拟布局图；

图5为实施例一中形第二切割参考线、第四切割参考线的虚拟布局图；

图6为本发明实施例二中只涂布光学区域光学胶晶圆图；

图7为实施例二中只涂布光学区域光学胶晶圆图；

图8为实施例二所示的四周切割对正边缘后的带保护玻璃片整体晶圆图；

图9为实施例一中形第一切割参考线的虚拟布局图；

图10为实施例一中形第二切割参考线、第四切割参考线的虚拟布局图；

图11为裂片后单颗芯片的正面图；

图12为裂片后单颗芯片侧面图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通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，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

请结合图1、图4和图5，本发明一实施例所示的光学指纹芯片的晶圆级封装方法包括：

S1：提供光学指纹芯片晶圆1，光学指纹芯片晶圆1具有向背设置的正面(未标号)和背面(未标号)，光学指纹芯片晶圆1含有多颗芯片(未标号)，每颗芯片的正面具有光学区域11和PAD区域12；

S2：于光学指纹芯片晶圆1的正面涂布光学胶；

S3：提供与光学指纹芯片晶圆1大小一致的玻璃片2，将玻璃片2贴合在光学指纹芯片晶圆1的正面；

S4：沿第一切割参考线10仅切割玻璃片2，沿第二切割参考线20于背面仅切割光学指纹芯片晶圆1，沿平行或大致平行的第三切割参考线30和第四切割参考线80切割光学指纹芯片晶圆1和玻璃片2；其中，第一切割参考线10与第二切割参考线20平行且第一切割参考线10偏至于第二切割参考线20的一侧，第一切割参考线10为光学区域11和PAD区域12的分离线(图1、图4中虚线部分)，第二切割参考线20与第三切割参考线30垂直，第二切割参考线20和第四切割参考线80为单个芯片的两条相互垂直的切割道。第三切割参考线30与第四切割参考线重叠或大致重新，本实施例中，该第三切割参考线30与第四切割参考线80重叠。

在一实施例中，光学指纹芯片晶圆1上形成有第一切割标识40和第二切割标识50；在S4中，以第一切割标识40和第二切割标识50为参考对象，根据第二切割参考线20、第四切割参考线80的位置，于光学指纹芯片晶圆1的正面算出第二切割参考线20、第四切割参考线80的位置坐标或第二切割参考线20、第四切割参考线80距离第一切割标识40和第二切割标识50的距离数据；当进行背面切割所述光学指纹芯片晶圆1时，通过该位置坐标或距离数据进行切割。本实施例中，具体的，第一切割标识40为第一平边40，第二切割标识50为第二平边50，第一平边40、第二平边50的形成方法包括：将光学指纹芯片晶圆1的外圆边切割，以在光学指纹芯片晶圆1的外圆边上形成相互垂直的第一平边40和第二平边50。具体的：

可选的，S1还包括如下步骤：将光学指纹芯片晶圆1的外圆边切割，以在光学指纹芯片晶圆1的外圆边上形成相互垂直的第一平边40和第二平边50；在S4中，以第一平边40和第二平边50为参考对象，根据第二切割参考线20、第四切割参考线80的位置，于光学指纹芯片晶圆1的正面算出第二切割参考线20、第四切割参考线80的位置坐标或第二切割参考线20、第四切割参考线80距离第一平边40和第二平边50的距离数据；当进行背面切割光学指纹芯片晶圆1时，通过该位置坐标或距离数据进行切割。其中，可选地，在S1中，在切割前，将整片的光学指纹芯片晶圆1的正面贴膜或者涂敷保护胶。

或者，可选的，S3还包括如下步骤：将光学指纹芯片晶圆1的外圆边切割，以在光学指纹芯片晶圆1和的外圆边上形成相互垂直的第一平边40和第二平边50；在S4中，以第一平边40和第二平边50为参考对象，根据第二切割参考线20、第四切割参考线80的位置，于光学指纹芯片晶圆1的正面算出第二切割参考线20、第四切割参考线80的位置坐标或第二切割参考线20、第四切割参考线80距离第一平边40和第二平边50的距离数据；当进行背面切割光学指纹芯片晶圆1时，通过该位置坐标或距离数据进行切割。

可选地，玻璃片2上同时形成有第一平边40和第二平边50。具体的，第一平边40为相互平行的两条，第二平边50为相互平行的两条。第一平边40、第二平边50的切割宽度为1mm至5mm。需要说明的是，第一平边40和第二平边50为切割时的定向线，其可以根据实际情况设置一条或者两条。

可选地，在S2中，光学胶仅涂布在光学区域11内；或者，在S2中，光学胶涵盖光学区域11和PAD区域12；在S4后，将PAD区域12上的光学胶去除以用作后续组装打线。

可选地，S4具体如下：

S41：通过划片或激光切割方法分别沿第一切割参考线10、沿第三切割参考线30仅切割玻璃片2；

S42：用划片或激光切割方法分别沿第二切割参考线20、沿第四切割参考线80仅切割光学指纹芯片晶圆1；

S43：用裂片方式沿S41、S42的切割位置将贴有玻璃片2的光学指纹芯片晶圆裂片成单颗含有玻璃片2的芯片1(如图12所示)。

下面以一个具体实施方式(实施例一)进行具体阐述。

光学指纹芯片的晶圆级封装方法包括：

步骤一，参见图1，将整片的光学指纹芯片晶圆1正面贴膜或者涂敷保护胶后，用切割机于光学指纹芯片晶圆1的外圆边上切割形成两两对应设置的第一平边40和第二平边50，以用作后续的第二切割参考线20、沿第四切割参考线80。第一平边40和第二平边50的切割宽度可在1mm至5mm不等，即被切除的部分的弓长的最大深度在1mm至5mm不等。

步骤二，在光学指纹芯片晶圆1上涂布光学胶3。该光学胶3的涂布方式为：参见图2，一种方法采用点光学胶3等只均匀的涂布于芯片的光学区域11，该光学胶3不污染或者覆盖打线PAD区域12；或者，参见图3，采用点胶或旋转等方法均匀的涂布于整片光学指纹芯片晶圆1的表面。

步骤三，将与光学指纹芯片晶圆1大小一致的保护玻璃片2与光学指纹芯片晶圆1贴合后烘烤固化。

步骤四，采用双面错位切割的方式切割光学指纹芯片晶圆1。具体的：参见图4，先对玻璃片2进行切割，采用划片或者激光切割等方法切割玻璃片2，切割一方向为沿第三切割参考线30切割玻璃片2，切割另一方向为沿第一切割参考线10切割玻璃片2。

步骤五，参见图5，切割光学指纹芯片晶圆1的反面，采用刀片切割等方法完成指纹晶圆的背面的切割，切割一方向为沿第四切割参考线80切割光学指纹芯片晶圆1，切割另一方向为沿第二切割参考线20切割光学指纹芯片晶圆1。

步骤六，用裂片等方式沿步骤4步骤5的切割位置将整片贴有玻璃片2的光学指纹芯片晶圆1裂片成图11、图12的单颗芯片1，该单颗芯片1含有被切割后的玻璃片2，用以后道指纹模组的组装。

对于步骤2中整片光学指纹芯片晶圆1涂布光学胶3的产品，在单颗芯片分割后，采用激光等方式把PAD区域12上的光学胶3去除以用作后续组装打线，其中，图11中光学区域11上的光学胶3仍保留。

需要说明的是，请结合图1，第一切割参考线10、第二切割参考线20、第三切割参考线30、第四切割参考线80均于光学指纹芯片晶圆1的正面为可视线，其中，本实施例中，第三切割参考线30与第四切割参考线80重叠。图4中，当光学指纹芯片晶圆1贴上玻璃片2后，图4中的第一切割参考线10、第三切割参考线30为隔着玻璃片2从光学指纹芯片晶圆1上可视的线条，切割玻璃片2时，按照第三切割参考线30横向切割，按照第一切割参考线10竖向切割。图5中，切割光学指纹芯片晶圆1从光学指纹芯片晶圆1的背面实现切割，即从图5所示的面上切割该光学指纹芯片晶圆1。而于背面切割光学指纹芯片晶圆1时，由于光学指纹芯片晶圆1的背面为光滑的镜面，其无任何标识(即背面不可以看到第二切割参考线20、第四切割参考线80，为了便于理解，图5中画出第二切割参考线20、第四切割参考线80)，所以，需要使用第一平边40和第二平边50作为参照对象，具体为：以第一平边40和第二平边50为参考对象，根据第二切割参考线20、第四切割参考线80的位置，于光学指纹芯片晶圆1的正面先算出第二切割参考线20、第四切割参考线80的位置坐标或第二切割参考线20、第四切割参考线80距离第一平边40和第二平边50的距离数据，然后当进行背面切割光学指纹芯片晶圆1时，通过该位置坐标或距离数据进行切割。

下面以另一个具体实施方式(实施例二)进行具体阐述。

步骤一，在光学指纹芯片晶圆1上涂布光学胶3。该光学胶3的涂布方式为：参见图6，一种方法采用点光学胶3等只均匀的涂布于芯片的光学区域11，该光学胶3不污染或者覆盖打线PAD区域12；或者，参见图7，采用点胶或旋转等方法均匀的涂布于整片光学指纹芯片晶圆1的表面。

步骤二，将与整片光学指纹芯片晶圆1大小一致的玻璃片粘在光学指纹芯片晶圆1上后烘烤固化。

步骤三，参见图8，用切割机于光学指纹芯片晶圆1的外圆边上切割形成两两对应设置的第一平边40和第二平边50，以用作后续的第二切割参考线20、第四切割参考线80的参考对象。第一平边40和第二平边50的切割宽度可在1mm至5mm不等，即被切除的部分的弓长的最大深度在1mm至5mm不等。具体的：先将玻璃片2按照计算的尺寸切除四个小平边，再继续往下把光学指纹芯片晶圆1切割以形成两两对应设置的第一平边40和第二平边50。

步骤四，采用双面错位切割的方式切割光学指纹芯片晶圆1。具体的：参见图9，先对玻璃片2进行切割，采用划片或者激光切割等方法切割玻璃片2，切割一方向为沿第三切割参考线30切割玻璃片2，切割另一方向为沿第一切割参考线10切割玻璃片2。

步骤五，参见图10，切割光学指纹芯片晶圆1的反面，采用刀片切割等方法完成指纹晶圆的背面的切割，切割一方向为沿第四切割参考线80切割光学指纹芯片晶圆1，切割另一方向为沿第二切割参考线20切割光学指纹芯片晶圆1。

步骤六，用裂片等方式沿步骤4步骤5的切割位置将整片贴有玻璃片2的光学指纹芯片晶圆1裂片成图11、图12的单颗芯片1，该单颗芯片1含有被切割后的玻璃片2，用以后道指纹模组的组装。

对于步骤2中整片光学指纹芯片晶圆1涂布光学胶3的产品，在单颗芯片分割后，采用激光等方式把PAD区域12上的光学胶3去除以用作后续组装打线，其中，图11中光学区域11上的光学胶3仍保留。需要说明的是，同实施例一，第二切割参考线20、第四切割参考线80于光学指纹芯片晶圆1的背面不可视，图10中为了便于理解，画出第二切割参考线20、第四切割参考线80，该第二切割参考线20、第四切割参考线80的定位方式同实施例一，在此不对其进行详细描述。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种光学指纹芯片的晶圆级封装方法，其特征在于，包括：

S1：提供光学指纹芯片晶圆，所述光学指纹芯片晶圆具有向背设置的正面和背面，所述光学指纹芯片晶圆含有多颗芯片，每颗芯片的正面具有光学区域和PAD区域；

S2：于所述光学指纹芯片晶圆的正面涂布光学胶；

S3：提供与所述光学指纹芯片晶圆大小一致的玻璃片，将所述玻璃片贴合在所述光学指纹芯片晶圆的正面；

S4：沿第一切割参考线仅切割所述玻璃片，沿第二切割参考线于所述背面仅切割所述光学指纹芯片晶圆，沿平行或大致平行的第三切割参考线、第四切割线分别切割所述光学指纹芯片晶圆和玻璃片；其中，所述第一切割参考线与第二切割参考线平行且第一切割参考线偏至于第二切割参考线的一侧，所述第一切割参考线为光学区域和PAD区域的分离线，所述第二切割参考线与所述第三切割参考线垂直，所述第二切割参考线和第四切割参考线为单个芯片的两条相互垂直的切割道。

2.如权利要求1所述的光学指纹芯片的晶圆级封装方法，其特征在于，所述光学指纹芯片晶圆上形成有第一切割标识和第二切割标识；在所述S4中，以所述第一切割标识和第二切割标识为参考对象，根据所述第二切割参考线、第四切割参考线的位置，于所述光学指纹芯片晶圆的正面算出第二切割参考线、第四切割参考线的位置坐标或第二切割参考线、第四切割参考线距离第一切割标识和第二切割标识的距离数据；当进行背面切割所述光学指纹芯片晶圆时，通过该位置坐标或距离数据进行切割。

3.如权利要求2所述的光学指纹芯片的晶圆级封装方法，其特征在于，所述第一切割标识为第一平边，所述第二切割标识为第二平边，所述第一平边、第二平边的形成方法包括：将所述光学指纹芯片晶圆的外圆边切割，以在所述光学指纹芯片晶圆的外圆边上形成相互垂直的第一平边和第二平边。

4.如权利要求3所述的光学指纹芯片的晶圆级封装方法，其特征在于，在所述S1中，在切割前，将整片的所述光学指纹芯片晶圆的正面贴膜或者涂敷保护胶。

5.如权利要求3所述的光学指纹芯片的晶圆级封装方法，其特征在于，所述玻璃片上同时形成有所述第一平边和第二平边。

6.如权利要求3所述的光学指纹芯片的晶圆级封装方法，其特征在于，所述第一平边为相互平行的两条，所述第二平边为相互平行的两条。

7.如权利要求3所述的光学指纹芯片的晶圆级封装方法，其特征在于，所述第一平边、第二平边的切割宽度为1mm至5mm。

8.如权利要求1所述的光学指纹芯片的晶圆级封装方法，其特征在于，在所述S2中，所述光学胶仅涂布在所述光学区域内。

9.如权利要求1所述的光学指纹芯片的晶圆级封装方法，其特征在于，在所述S2中，所述光学胶涵盖光学区域和PAD区域；在所述S4后，将PAD区域上的光学胶去除以用作后续组装打线。

10.如权利要求1所述的光学指纹芯片的晶圆级封装方法，其特征在于，所述S4具体如下：

S41：通过划片或激光切割方法分别沿第一切割参考线、沿所述第三切割参考线仅切割玻璃片；

S42：用划片或激光切割方法分别沿所述第二切割参考线、沿所述第四切割参考线仅切割所述光学指纹芯片晶圆；

S43：用裂片方式沿S41、S42的切割位置将贴有玻璃片2的光学指纹芯片晶圆裂片成单颗含有玻璃片的芯片。

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