專利名稱：用于指紋識(shí)別的半導(dǎo)體裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及用于實(shí)現(xiàn)指紋識(shí)別的半導(dǎo)體裝置，具體涉及通過跟蹤手指對(duì)于用作指紋識(shí)別的半導(dǎo)體裝置的識(shí)別區(qū)所提供的指紋來實(shí)現(xiàn)指紋識(shí)別的半導(dǎo)體裝置。
背景技術(shù)：
近年來，便攜式設(shè)備已能夠提供較高性能。尤其是，由于存儲(chǔ)容量增大使便攜式電話能夠存儲(chǔ)大容量的個(gè)人信息，而且普遍需要個(gè)人信息不會(huì)被其他人所閱讀。
而且，通過使用便攜式電話作為終端可實(shí)現(xiàn)電子銀行的系統(tǒng)。隨著這些技術(shù)的發(fā)展，指紋傳感器作為使用指紋的鑒定裝置引起人們關(guān)注。
在這些應(yīng)用中，用于指紋識(shí)別的半導(dǎo)體裝置需要實(shí)現(xiàn)高可靠性的指紋識(shí)別。
通常，對(duì)于使用指紋對(duì)照系統(tǒng)的指紋檢測(cè)方法，存在有光學(xué)檢測(cè)方法和靜電電容檢測(cè)方法。其中，靜電電容檢測(cè)方法是檢測(cè)指紋與用于指紋識(shí)別的半導(dǎo)體裝置的指紋檢測(cè)區(qū)中所形成的電極之間的靜電電容值的方法。由于使用靜電電容進(jìn)行指紋識(shí)別的半導(dǎo)體裝置可易于小型化，在較小電子設(shè)備等之中的這種應(yīng)用得到發(fā)展。
由于靜電電容檢測(cè)方法的指紋識(shí)別半導(dǎo)體裝置要求手指接觸電極并沿一方向掠過，半導(dǎo)體裝置的指紋檢測(cè)區(qū)暴露。由此，其結(jié)構(gòu)為在封裝半導(dǎo)體裝置的密封樹脂中形成開口，且指紋檢測(cè)區(qū)通過此開口向外暴露。
此外，通常使用普通半導(dǎo)體裝置所用的封裝結(jié)構(gòu)，例如BGA(球柵格陣列)型封裝結(jié)構(gòu)，作為指紋識(shí)別半導(dǎo)體裝置的封裝結(jié)構(gòu)。
圖1顯示出這種指紋識(shí)別的半導(dǎo)體裝置(以后稱之為指紋傳感器)的示例。大體上，指紋傳感器1包括半導(dǎo)體芯片2，基板3，和密封樹脂4。
在半導(dǎo)體芯片2的電路形成側(cè)(參照?qǐng)D1的上表面)形成用于指紋識(shí)別的指紋識(shí)別區(qū)(以后稱之為傳感單元6)。當(dāng)手指掠過傳感單元6的上面部分時(shí)，半導(dǎo)體芯片2檢測(cè)出手指與傳感單元6之間的靜電電容值，從而檢測(cè)出指紋。
基板3為玻璃環(huán)氧基板，且構(gòu)造成在玻璃環(huán)氧絕緣材料的上、下兩面形成布線層。半導(dǎo)體芯片2通過單元片(die)接合材料8固定到基板3。
在此示例中，半導(dǎo)體芯片2的背面(即，與形成傳感單元6的那面相反的一面)固定到基板3，以便為手指掠過而將傳感單元6向外暴露。此外，金線7將半導(dǎo)體芯片2與基板3電連接。
形成密封樹脂4，以覆蓋并從而保護(hù)半導(dǎo)體芯片2和金線7。為使傳感單元6向外暴露便于手指掠過，在密封樹脂4中相對(duì)于傳感單元6的位置形成開口9。以此方式，即使形成密封樹脂4，手指也能接觸傳感單元6(例如，參考JP，9-289268，A(第6頁(yè)圖11))。
圖2顯示出如何形成密封樹脂4。如上所述，需要在密封樹脂4中相對(duì)于傳感單元6的位置形成開口9。為此，在傳統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法中，對(duì)模制金屬10布置間隔物11，以便將傳感單元6如所示方式覆蓋。
間隔物11由柔性材料(如塑料)制成，且在為形成密封樹脂4而夾緊模制金屬10時(shí)，間隔物11緊貼于傳感單元6，從而阻止密封樹脂4流入傳感單元6。
根據(jù)傳統(tǒng)指紋傳感器1，當(dāng)形成密封樹脂4時(shí)，樹脂有可能從半導(dǎo)體芯片2和間隔物11之間的微小縫隙滲漏。如果樹脂滲漏，樹脂會(huì)覆蓋傳感單元6，如圖3所示(這樣的滲漏樹脂稱為樹脂溢料12)。當(dāng)在傳感單元6的表面上產(chǎn)生樹脂溢料12時(shí)，會(huì)造成使半導(dǎo)體芯片2不能正確操作，從而不能實(shí)現(xiàn)精確指紋識(shí)別的問題。
此外，當(dāng)形成密封樹脂4時(shí)，間隔物11直接與傳感單元6接觸，通過模制金屬10使間隔物11擠壓半導(dǎo)體芯片2。盡管間隔物11由柔性材料制成，如塑料，眾所周知，當(dāng)夾緊模制金屬10時(shí)會(huì)施加很大的夾力。由此，根據(jù)傳統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法，其中，間隔物11直接與傳感單元6接觸，造成使傳感單元6和半導(dǎo)體芯片2可能受到損壞(如裂縫等)，并導(dǎo)致降低可靠性的附帶問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)方面是提供一種用于指紋識(shí)別的半導(dǎo)體裝置，該半導(dǎo)體裝置包括半導(dǎo)體芯片，它包含用于實(shí)現(xiàn)指紋識(shí)別的指紋識(shí)別區(qū)；基板，在與指紋識(shí)別區(qū)相對(duì)應(yīng)的位置中具有開口，其中，通過倒裝焊接法將半導(dǎo)體芯片安裝在基板上；指紋識(shí)別區(qū)，與開口相對(duì)應(yīng)；和在半導(dǎo)體芯片與基板之間除形成開口以外的位置所提供的下填充材料。
本發(fā)明的另一方面是提供根據(jù)本發(fā)明第二種方式的用于指紋識(shí)別的半導(dǎo)體裝置，該半導(dǎo)體裝置包括半導(dǎo)體芯片，具有用于實(shí)現(xiàn)指紋識(shí)別的指紋識(shí)別區(qū)；基板，在與指紋識(shí)別區(qū)相對(duì)應(yīng)的位置中具有開口；和密封樹脂，用于保護(hù)半導(dǎo)體芯片和基板，其中，半導(dǎo)體芯片安置在基板上，以使指紋識(shí)別區(qū)與開口相對(duì)應(yīng)，在半導(dǎo)體芯片與基板之間通過用于引線的開口構(gòu)成引線連接，用于引線的開口形成于基板中，且在基板的第一面上提供密封樹脂，第一面與安裝半導(dǎo)體芯片的第二面相反。
此外，本發(fā)明的又一方面是提供根據(jù)本發(fā)明第三種方式的用于指紋識(shí)別的半導(dǎo)體裝置，該半導(dǎo)體裝置包括半導(dǎo)體芯片，具有用于實(shí)現(xiàn)指紋識(shí)別的指紋識(shí)別區(qū)；和安裝半導(dǎo)體芯片的基板，其中，通過倒裝焊接法將半導(dǎo)體芯片安裝在基板上，以便半導(dǎo)體芯片的指紋識(shí)別區(qū)形成側(cè)的相反側(cè)面對(duì)在半導(dǎo)體芯片中提供有穿透通道(penetrationvia)的基板。
另外，本發(fā)明的又一方面是提供根據(jù)本發(fā)明第四種方式的用于指紋識(shí)別的半導(dǎo)體裝置，該半導(dǎo)體裝置包括半導(dǎo)體芯片，具有穿透通道；和指紋識(shí)別區(qū)，用于實(shí)現(xiàn)指紋識(shí)別，在半導(dǎo)體芯片的指紋識(shí)別區(qū)形成側(cè)的相反側(cè)上形成重布線(re-wiring)，重布線通過穿透通道與指紋識(shí)別區(qū)電連接，并且形成絕緣層，以覆蓋該相反側(cè)除重布線的外部連接終端形成部分以外的部分。
因此，本發(fā)明提供了用于高可靠性指紋識(shí)別的、真正解決現(xiàn)有技術(shù)局限和缺點(diǎn)所導(dǎo)致的一個(gè)或多個(gè)問題的半導(dǎo)體裝置。
在本申請(qǐng)?zhí)岢霰Ｗo(hù)的發(fā)明中，提供一種用于指紋識(shí)別的半導(dǎo)體裝置，該半導(dǎo)體裝置包括半導(dǎo)體芯片，具有用于實(shí)現(xiàn)指紋識(shí)別的指紋識(shí)別區(qū)，基板，具有與所述指紋識(shí)別區(qū)相對(duì)應(yīng)的開口，所述半導(dǎo)體芯片倒裝焊接到所述基板上，并使所述指紋識(shí)別區(qū)與所述開口對(duì)應(yīng)，和下填充材料，提供在所述半導(dǎo)體芯片和所述基板之間除了形成所述開口的位置以外的部分。
根據(jù)本發(fā)明的上述用于指紋識(shí)別的半導(dǎo)體裝置，其中，所述基板包括玻璃環(huán)氧基本材料。
根據(jù)本發(fā)明的上述用于指紋識(shí)別的半導(dǎo)體裝置，其中，所述基板包括聚酰亞胺樹脂基本材料。
根據(jù)本發(fā)明的上述用于指紋識(shí)別的半導(dǎo)體裝置，其中，所述基板為柔性基板。
根據(jù)本發(fā)明的上述用于指紋識(shí)別的半導(dǎo)體裝置，其中，所述基板為TAB基板。
根據(jù)本發(fā)明的上述用于指紋識(shí)別的半導(dǎo)體裝置，其中，所述基板包括由焊球所構(gòu)成的外部連接終端。
根據(jù)本發(fā)明的上述用于指紋識(shí)別的半導(dǎo)體裝置，其中，所述基板包括由連接件所構(gòu)成的外部連接終端。
根據(jù)本發(fā)明的上述用于指紋識(shí)別的半導(dǎo)體裝置，其中，所述半導(dǎo)體芯片利用靜電電容原理，并通過手指掠過所述指紋識(shí)別區(qū)來實(shí)現(xiàn)指紋識(shí)別。
本發(fā)明還提供一種用于指紋識(shí)別的半導(dǎo)體裝置，該半導(dǎo)體裝置包括半導(dǎo)體芯片，具有用于實(shí)現(xiàn)指紋識(shí)別的指紋識(shí)別區(qū)，基板，具有與所述指紋識(shí)別區(qū)相對(duì)應(yīng)的第一開口，和第二開口，所述半導(dǎo)體芯片安裝在所述基板上，使所述指紋識(shí)別區(qū)與所述第一開口相對(duì)應(yīng)，通過穿過所述第二開口的引線將所述半導(dǎo)體芯片與所述基板電連接，和密封樹脂，用于保護(hù)所述半導(dǎo)體芯片和所述基板，所述密封樹脂設(shè)置在與第二表面相反的第一表面上，在第二表面上安裝所述的半導(dǎo)體芯片，所述第一表面和所述第二表面屬于所述基板。
本發(fā)明還提供一種用于指紋識(shí)別的半導(dǎo)體裝置，該半導(dǎo)體裝置包括半導(dǎo)體芯片，具有用于實(shí)現(xiàn)指紋識(shí)別的指紋識(shí)別區(qū)，以及具有穿透通道，在所述半導(dǎo)體芯片的第一表面上制備所述指紋識(shí)別區(qū)，基板，用于裝配所述半導(dǎo)體芯片，其中，所述半導(dǎo)體芯片倒裝焊接到所述基板，并使第二表面面對(duì)所述基板，所述第二表面與所述第一表面相反，和在所述半導(dǎo)體芯片與所述基板之間提供的下填充材料。
本發(fā)明還提供一種用于指紋識(shí)別的半導(dǎo)體裝置，該半導(dǎo)體裝置包括半導(dǎo)體芯片，具有用于實(shí)現(xiàn)指紋識(shí)別的指紋識(shí)別區(qū)，和穿透通道，在所述半導(dǎo)體芯片的第一表面上制備所述指紋識(shí)別區(qū)，重布線，形成在所述半導(dǎo)體芯片的第二表面上，所述第二表面與所述第一表面相反，其中，所述重布線通過所述穿透通道與所述指紋識(shí)別區(qū)電連接，和絕緣層，用于覆蓋所述第二表面除所述重布線的外部連接終端所處位置以外的部分。


圖1表示用于指紋識(shí)別的傳統(tǒng)半導(dǎo)體裝置示例的截面圖；圖2表示用來解釋用于指紋識(shí)別的傳統(tǒng)半導(dǎo)體裝置的制造方法的截面圖；圖3表示用來解釋用于指紋識(shí)別的傳統(tǒng)半導(dǎo)體裝置的問題的截面圖；圖4表示根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的用于指紋識(shí)別的半導(dǎo)體裝置的截面圖；圖5表示根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的用于指紋識(shí)別的半導(dǎo)體裝置的前視圖；圖6表示根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的用于指紋識(shí)別的半導(dǎo)體裝置的后平面視圖；圖7表示根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的用于指紋識(shí)別的半導(dǎo)體裝置的截面圖；圖8表示根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的用于指紋識(shí)別的半導(dǎo)體裝置的截面圖；圖9表示根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的用于指紋識(shí)別的半導(dǎo)體裝置的截面圖；圖10表示根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施例的用于指紋識(shí)別的半導(dǎo)體裝置的截面圖；圖11表示根據(jù)本發(fā)明第六實(shí)施例的用于指紋識(shí)別的半導(dǎo)體裝置的截面圖；圖12表示根據(jù)本發(fā)明第七實(shí)施例的用于指紋識(shí)別的半導(dǎo)體裝置的截面圖；圖13表示根據(jù)本發(fā)明第八實(shí)施例的用于指紋識(shí)別的半導(dǎo)體裝置的截面圖；圖14表示根據(jù)本發(fā)明第九實(shí)施例的用于指紋識(shí)別的半導(dǎo)體裝置的截面圖；圖15表示根據(jù)本發(fā)明第十實(shí)施例的用于指紋識(shí)別的半導(dǎo)體裝置的截面圖；圖16表示根據(jù)本發(fā)明第十一實(shí)施例的用于指紋識(shí)別的半導(dǎo)體裝置的截面圖；圖17表示根據(jù)本發(fā)明第十二實(shí)施例的用于指紋識(shí)別的半導(dǎo)體裝置的截面圖；
圖18表示根據(jù)本發(fā)明第十三實(shí)施例的用于指紋識(shí)別的半導(dǎo)體裝置的截面圖；和圖19表示根據(jù)本發(fā)明第十四實(shí)施例的用于指紋識(shí)別的半導(dǎo)體裝置的截面圖。
具體實(shí)施例方式
下面，將參照附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例。
圖4，圖5，和圖6顯示出作為本發(fā)明第一實(shí)施例的用于指紋識(shí)別的半導(dǎo)體裝置20A(以后將用于指紋識(shí)別的半導(dǎo)體裝置簡(jiǎn)稱為指紋傳感器)。圖4表示指紋傳感器20A的截面圖(沿圖6中的A-A線所獲得)，圖5表示指紋傳感器20A的前視圖，以及圖6表示指紋傳感器20A的后平面視圖。
指紋傳感器20A包括半導(dǎo)體芯片22A和基板23A。半導(dǎo)體芯片22A包括傳感單元26，傳感單元26用作實(shí)現(xiàn)指紋識(shí)別的指紋識(shí)別區(qū)，傳感單元26設(shè)置在半導(dǎo)體芯片22A的電路形成側(cè)30上。
當(dāng)手沿如圖6中箭頭X所示的方向掠過傳感單元26時(shí)，半導(dǎo)體芯片22A根據(jù)靜電電容原理實(shí)現(xiàn)指紋識(shí)別。半導(dǎo)體芯片22A按照靜電電容原理的操作沿箭頭Y所示方向更短，沿箭頭X所示方向更長(zhǎng)，其中，方向X和方向Y相互垂直設(shè)置。因此，本發(fā)明的指紋傳感器20A可制成比其他基于光學(xué)裝置的指紋識(shí)別裝置更小。
基板23A為所謂的玻璃環(huán)氧基板。如圖4所示，指紋傳感器20A包括玻璃環(huán)氧材料32作為核心材料；布線層34，制備于玻璃環(huán)氧材料32的兩側(cè)；和絕緣層33，用于保護(hù)布線層34，從而構(gòu)成基板23A。通過通孔電極44將形成于玻璃環(huán)氧材料32上表面和底表面的布線層34電連接。
指紋傳感器20A還包括制備于基板23A上的焊球25，焊球作為外部連接終端。根據(jù)本實(shí)施例，焊球25設(shè)置在基板23A的芯片裝配側(cè)35上。因此，從基板23A的芯片裝配側(cè)35上設(shè)置有焊球25的位置，去除絕緣層33。
此外，將從芯片裝配側(cè)35的表面量起的焊球25的高度設(shè)置成高于從芯片裝配側(cè)35的表面量起的半導(dǎo)體芯片22A的高度。另外，在后面所指出的其中有半導(dǎo)體芯片22A被引線鍵合(wire-bonded)的另一指紋傳感器中，將從芯片裝配側(cè)35量起的焊球25的高度也設(shè)置成高于從芯片裝配側(cè)35量起的半導(dǎo)體芯片22A的高度。
此外，在基板23A中預(yù)先形成開口29。開口29的形成使開口29穿透基板23A，且將其形狀和大小(面積)制成與半導(dǎo)體芯片22A中形成的傳感單元26相對(duì)應(yīng)。
通過倒裝焊接法將半導(dǎo)體芯片22A安置在基板23A上。將半導(dǎo)體芯片22A倒裝焊接到基板23A的具體實(shí)現(xiàn)過程如下。在基板23A的芯片裝配側(cè)35上，預(yù)先設(shè)置用作下填充材料38的樹脂薄片。將用作下填充材料38的樹脂薄片設(shè)置成樹脂薄片包圍開口29的形成位置。
此外，在半導(dǎo)體芯片22A的電路形成側(cè)30上預(yù)先形成柱狀凸塊(stud bump)37。柱狀凸塊37由金屬(諸如，金)制成，且利用引線鍵合技術(shù)形成在電路形成側(cè)30的預(yù)定位置處。
當(dāng)將半導(dǎo)體芯片22A裝配到基板23A上時(shí)，在使作為下填充材料38的樹脂薄片變軟并表現(xiàn)出粘力的溫度下加熱。然后，進(jìn)行定位，以使半導(dǎo)體芯片22A的傳感單元26和基板23A的開口29對(duì)齊，并在基板23A上實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體芯片22A的倒裝焊接。
以此方式，柱狀凸塊37與布線層34電連接，從而，半導(dǎo)體芯片22A與基板23A電連接。這里，由于下填充材料38保護(hù)著布線層34和柱狀凸塊37的接合，半導(dǎo)體芯片22A和基板23A之間獲得可靠的電連接。此外，下填充材料38將半導(dǎo)體芯片22A和基板23A進(jìn)行粘合，即，半導(dǎo)體芯片22A和基板23A通過下填充材料38實(shí)現(xiàn)機(jī)械連接。
此外，盡管當(dāng)將半導(dǎo)體芯片22A裝配到基板23A上時(shí)，對(duì)作為下填充材料38的樹脂薄片加熱，如上所述，加熱溫度達(dá)到使下填充材料38變軟并表現(xiàn)出粘接力，不過，并不足以高于使下填充材料38熔化。因此，不會(huì)出現(xiàn)樹脂溢料，即，阻止樹脂薄片熔化以及流到傳感單元26上。
若按如上所述將半導(dǎo)體芯片22A裝配到基板23A上，通過在基板23A中形成的開口29暴露出半導(dǎo)體芯片22A的傳感單元26，如圖4和圖6所示。因此，通過手指掠過在開29之間的傳感單元26實(shí)現(xiàn)指紋識(shí)別。
根據(jù)本實(shí)施例的指紋傳感器20A，在基板23A中與傳感單元26相對(duì)應(yīng)的位置處預(yù)先形成開口29，并將半導(dǎo)體芯片22A倒裝焊接到基板23A，并使傳感單元26與開口29相對(duì)應(yīng)。以此方式，本實(shí)施例的指紋傳感器20A不使用傳統(tǒng)方法所用的密封樹脂4(參看圖1至圖3)，完全阻止樹脂溢料的出現(xiàn)，即，阻止密封樹脂流入半導(dǎo)體芯片22A的傳感單元26。
此外，根據(jù)本實(shí)施例，對(duì)半導(dǎo)體芯片22A和基板23A之間的電連接不使用引線。由此，不需要在指紋傳感器20A中提供引線空間，因此使指紋傳感器20A制造得較薄。
下面，說明本發(fā)明第二實(shí)施例。
圖7表示作為本發(fā)明第二實(shí)施例的指紋傳感器20B的截面圖。此處在圖7中，對(duì)于與如圖4和圖6所示結(jié)構(gòu)中相同的元件賦予相同的附圖標(biāo)記，且不重復(fù)其說明。
雖然第一實(shí)施例的指紋傳感器20A使用玻璃環(huán)氧基板用作裝配半導(dǎo)體芯片22A的基板23A，但根據(jù)第二實(shí)施例的指紋傳感器20B的特征在于，使用聚酰亞胺帶39作為用于裝配半導(dǎo)體芯片22A的基板23B的基本材料。
在基板23B的芯片裝配側(cè)35上形成預(yù)定圖案的布線層34。在布線層34的電極部分，倒裝焊接半導(dǎo)體芯片22A的柱狀凸塊37。此外，在基板23B中形成開口29，并在基板23B上裝配半導(dǎo)體芯片22A，并使傳感單元26與開口29對(duì)應(yīng)。
如上所述，本實(shí)施例的基板23B由聚酰亞胺帶39作為基本材料形成，因此，可比采用玻璃環(huán)氧基板的基板23A制造得更薄。從而，通過使用以聚酰亞胺帶39作為基本材料用來裝配半導(dǎo)體芯片22A的基板23B，可使本實(shí)施例的指紋傳感器20B制得較薄。
下面，說明本發(fā)明第三實(shí)施例。
圖8表示根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的指紋傳感器20C的截面圖。在圖8中，對(duì)于與如圖4和圖6所示結(jié)構(gòu)中相同的元件賦予相同的附圖標(biāo)記，且不重復(fù)其說明。
在第一實(shí)施例的指紋傳感器20A的情形中，使用柱狀凸塊37將半導(dǎo)體芯片22A倒裝焊接到基板23A。相反，根據(jù)本實(shí)施例的指紋傳感器20C使用金線27用于半導(dǎo)體芯片22A和基板23C之間的電連接。此外，在本實(shí)施例中，為保護(hù)金線27，使用了密封樹脂24。
在本實(shí)施例的基板23C中還形成開口29，并在基板23C上裝配半導(dǎo)體芯片22A，并使傳感單元26與開口29對(duì)應(yīng)。根據(jù)本實(shí)施例，使用粘合劑41將半導(dǎo)體芯片22A機(jī)械粘合到基板23C。
根據(jù)本實(shí)施例，將半導(dǎo)體芯片22A的金線27焊接在電路形成側(cè)30上，電路形成側(cè)30粘合固定到基板23C的芯片裝配側(cè)35。為此，除形成開口29外，在基板23C中還形成用于引線的開口40。用于引線的開40制備在與半導(dǎo)體芯片22A的金線27焊接位置相對(duì)應(yīng)的位置中。
因此，每個(gè)金線27的一端連接至半導(dǎo)體芯片22A電路形成側(cè)30的預(yù)定焊接位置，另一端連接至在基板23C相反側(cè)36(即，基板23C與裝配半導(dǎo)體芯片22A的芯片裝配側(cè)35相反的那面)上形成的布線層34，金線27穿過用于引線的開口40。
此外，為保護(hù)金線27，在基板23C的相反側(cè)36上形成密封樹脂24。密封樹脂24的形成將基板23C的相反側(cè)36除開29的形成位置以外的部分覆蓋。此外，在用于引線的開口40中還形成密封樹脂24，以保護(hù)金線27。
通過使用模制金屬形成密封樹脂24(未顯示出，參看圖2)。當(dāng)形成密封樹脂24時(shí)，在模制金屬與用于形成開口29的基板23C(即，在形成開口29的部位不形成密封樹脂24)之間放置間隔物56(在圖8中如點(diǎn)劃線所示)。使用傳統(tǒng)指紋傳感器1，間隔物11直接接觸半導(dǎo)體芯片2的傳感單元6，如參照?qǐng)D2的說明。由此，會(huì)造成對(duì)半導(dǎo)體芯片2和傳感單元6的損壞。
在另一方面，根據(jù)本實(shí)施例，在形成密封樹脂24時(shí)所用的間隔物56接觸基板23C的相反側(cè)36。這樣，由于間隔物56接觸基板23C，而不是傳感單元26，從而當(dāng)形成密封樹脂24時(shí)，不會(huì)對(duì)半導(dǎo)體芯片22A和傳感單元26造成損壞，同時(shí)提高了指紋傳感器20C的可靠性。
在從與間隔物56的接觸部分出現(xiàn)樹脂滲漏的情形中，在基板23C的相反側(cè)36上產(chǎn)生樹脂溢料，而傳感單元26并不受影響；因此，實(shí)現(xiàn)了半導(dǎo)體芯片22A的正確操作，從而提高精確傳感器20C的可靠性。
此外，在本實(shí)施例中盡管使用了金線27，通過在基板23A中形成的用于引線的開口40，金線27將半導(dǎo)體芯片22A與基板23C電連接。即，引線環(huán)路的一部分高度包含在基板23C的厚度中。因此，指紋傳感器20C可比傳統(tǒng)指紋傳感器1(參看圖1)制造得更薄。
下面，說明本發(fā)明第四實(shí)施例。
圖9表示作為本發(fā)明第四實(shí)施例的指紋傳感器20D的截面圖。此處在圖9中，對(duì)于與如圖4，圖7和圖8所示結(jié)構(gòu)中相同的元件賦予相同的附圖標(biāo)記，且不重復(fù)其說明。
根據(jù)本實(shí)施例的指紋傳感器20D不同于如圖8所示的第三實(shí)施例的指紋傳感器20C，其不同之處在于使用聚酰亞胺帶39作為用于裝配半導(dǎo)體芯片22A的基板23D的基本材料。
對(duì)于基板23D，形成開口29和用于引線的開口40。通過粘合劑41將半導(dǎo)體芯片22A粘合固定到基板23D的芯片裝配側(cè)35。
此外，通過金線27將半導(dǎo)體芯片22A與基板23D電連接。電連接半導(dǎo)體芯片22A與基板23D的金線27通過在基板23D中形成的用于引線的開口40來制備。此外，在基板23C的相反側(cè)36上，形成用于保護(hù)金線27的密封樹脂24。
如上所述，由聚酰亞胺帶39作為基本材料制成的基板23D比采用玻璃環(huán)氧基板的基板23C更薄。因此，通過使用聚酰亞胺帶39為基本材料制成的基板23D用作裝配半導(dǎo)體芯片22A的基板，將本實(shí)施例的指紋傳感器20D制成較薄。
下面，說明本發(fā)明第五實(shí)施例。
圖10表示作為本發(fā)明第五實(shí)施例的指紋傳感器20E的截面圖。此處在圖10中，對(duì)于與如圖4和圖6所示結(jié)構(gòu)中相同的元件賦予相同的附圖標(biāo)記，且不重復(fù)其說明。
在上述第一至第四實(shí)施例中，在基板23A至23D上安置半導(dǎo)體芯片22A，并使半導(dǎo)體芯片22A的電路形成側(cè)30分別面對(duì)基板23A至23D的芯片裝配側(cè)35。相反，根據(jù)本實(shí)施例，將指紋傳感器20E構(gòu)造成在基板23E上裝配半導(dǎo)體芯片22B，并使不作為半導(dǎo)體芯片22B電路形成側(cè)的背面31面對(duì)基板23E的芯片裝配側(cè)35。
因此，本實(shí)施例指紋傳感器20E的電路形成側(cè)30以及半導(dǎo)體芯片22B的傳感單元26面朝外(在圖10中向上)。由此，為將基板23E與電路以及在電路形成側(cè)30形成的傳感單元26電連接，在根據(jù)本實(shí)施例的半導(dǎo)體芯片22B中形成穿透通道43。
每個(gè)穿透通道43是通過對(duì)垂直穿透半導(dǎo)體芯片22B的通孔提供導(dǎo)電金屬而形成。以此方式，穿透通道43起到電連接半導(dǎo)體芯片22B的電路形成側(cè)30和背面31的引線作用。穿透通道43的上端與在電路形成側(cè)30上形成的傳感單元26和電路相連接，在穿透通道43的下端設(shè)置焊接凸塊42。
通過將焊接凸塊42與在基板23E上形成的布線層34焊接，將如上所述的半導(dǎo)體芯片22B裝配在基板23E上。此外，在半導(dǎo)體芯片22B和基板23E之間設(shè)置下填充材料38，以加強(qiáng)半導(dǎo)體芯片22B和基板23E的機(jī)械接合特性，并保護(hù)穿透通道43與布線層34的接合位置。如上所述，根據(jù)本實(shí)施例，由于傳感單元26面朝外，在基板23E中并不形成在其他實(shí)施例中諸如開口29的開口。
根據(jù)本實(shí)施例的指紋傳感器20E，傳感單元26面朝外，使用穿透通道43實(shí)現(xiàn)在半導(dǎo)體芯片22B與基板23E之間的電連接。即，根據(jù)其中傳感單元26面朝外的本實(shí)施例，不使用諸如指紋傳感器1的金線7(參看圖1)之類的引線將半導(dǎo)體芯片22B和基板23E電連接。由于不使用金線7，無需形成用于保護(hù)金線7的密封樹脂4。
因此，由于在之上形成傳感單元26的電路形成側(cè)30上不具有諸如密封樹脂之類的元件，將指紋傳感器20E制成平面。即，由于當(dāng)手指掠過傳感單元26時(shí)不會(huì)碰到任何東西，從而提高了可用性。另外，由于不使用密封樹脂，不會(huì)涉及到樹脂溢料的問題，使指紋傳感器20E制得較薄。
下面，說明本發(fā)明第六實(shí)施例。
圖11表示作為本發(fā)明第六實(shí)施例的指紋傳感器20F的截面圖。此處在圖11中，對(duì)于與如圖4，圖7和圖10所示結(jié)構(gòu)中相同的元件賦予相同的附圖標(biāo)記，且不重復(fù)其說明。
除使用聚酰亞胺帶39作為用于裝配半導(dǎo)體芯片22B的基板23F的基本材料外，本實(shí)施例的指紋傳感器20F與如圖10所示第五實(shí)施例的指紋傳感器20E相同。
與采用玻璃環(huán)氧基板的基板23E相比，使用聚酰亞胺帶39作為基本材料的基板23F制得更薄。因此，通過使用以聚酰亞胺帶39作為基本材料用來裝配半導(dǎo)體芯片22B的基板23F，可使指紋傳感器20F制得較薄。
下面，說明本發(fā)明的第七至第十二實(shí)施例。
圖12至圖17分別表示各作為本發(fā)明第七至第十二實(shí)施例的指紋傳感器20G至20L的截面圖。此處在圖12至圖17中，對(duì)于與如圖4至圖11所示結(jié)構(gòu)中相同的元件賦予相同的附圖標(biāo)記，且不重復(fù)其說明。
除分別適于使用柔性基板45A至45F作為用于裝配半導(dǎo)體芯片22A和22B的基板外，分別作為第七至第十二實(shí)施例的指紋傳感器20G至20L分別與第一至第六實(shí)施例的指紋傳感器20A至20F相同。將柔性基板45A至45F構(gòu)造成具有絕緣樹脂帶46，絕緣樹脂帶46由諸如聚酰亞胺的樹脂構(gòu)成，在其上具有預(yù)定圖案的印刷電路47。
分別由圖12至圖15所示的指紋傳感器20G至20J的結(jié)構(gòu)為，半導(dǎo)體芯片22A的傳感單元26分別面對(duì)柔性基板45A至45D。因此，在柔性基板45A至45D中形成開口29，使傳感單元26可接觸得到。
此外，對(duì)于分別由圖12和圖13所示第七和第八實(shí)施例的指紋傳感器20G和20H，各利用柱狀凸塊37將半導(dǎo)體芯片22A倒裝焊接在各個(gè)柔性基板45A和45B。另一方面，對(duì)于分別由圖14和圖15所示第九和第十實(shí)施例的指紋傳感器20I和20J，各使用金線27將半導(dǎo)體芯片22A倒裝焊接在各個(gè)柔性基板45C和45D。因此，為保護(hù)金線27，在指紋傳感器20I和20J中形成密封樹脂24。
此外，在分別由圖16和圖17所示的指紋傳感器20K和20L的情形中，在柔性基板45E和45F上分別裝配半導(dǎo)體芯片22B，并使傳感單元26面朝外，即在各自的附圖中朝上。由此，使用在穿透通道43下端形成的焊接凸塊42，將半導(dǎo)體芯片22B連接到柔性基板45E和45F。
對(duì)于分別在圖12，圖14，和圖16所示的指紋傳感器20G，20I，和20K，使用分別在柔性基板45A，45C和45E上設(shè)置的焊球25作為外部連接終端。通過在絕緣樹脂帶46中形成的通孔49將焊球25連接到印刷電路47。
對(duì)于分別在圖13，圖15，和圖17所示的指紋傳感器20H，20J，和20L，分別在柔性基板45B，45D和45F上設(shè)置連接件48，并用作外部連接終端。在每個(gè)柔性基板45B，45D和45F視圖中右端部分形成連接件48。此外，在圖13，圖15，和圖17的(B)部分顯示出連接件48的平面圖。
如上所示，由于適于使用能夠彎曲的柔性基板45A至45F作為用于裝配半導(dǎo)體芯片22A和22B的基板，通過裝配有指紋傳感器20G至20L的電子設(shè)備，可將指紋傳感器20G至20L分別按需進(jìn)行變形。
以此方式，改善指紋傳感器20G至20L對(duì)于電子設(shè)備的裝配特性。此外，由于使用常用且經(jīng)濟(jì)有效的焊球25和連接件48作為外部連接終端，即使當(dāng)使用柔性基板45A至45F作為適合用于裝配半導(dǎo)體芯片22A和22B的基板，也經(jīng)濟(jì)地實(shí)現(xiàn)柔性基板45A至45F。
下面，說明本發(fā)明第十三實(shí)施例。
圖18表示作為本發(fā)明第十三實(shí)施例的指紋傳感器20M的截面圖。此處在圖18中，對(duì)于與如圖4和圖6所示結(jié)構(gòu)中相同的元件賦予相同的附圖標(biāo)記，且不重復(fù)其說明。
根據(jù)本實(shí)施例的指紋傳感器20M，其特征在于，通過使用TAB(帶自動(dòng)鍵合，Tape Automated Bonding)帶50作為用于裝配半導(dǎo)體芯片22A的基板。
TAB帶50包括，在中心位置處具有開口29的聚酰亞胺帶51，和在聚酰亞胺帶51上形成的布線52。此外，一部分布線52延伸到開口29作為連接終端53，并將半導(dǎo)體芯片22A的焊接凸塊42倒裝焊接到連接終端53。
由于TAB帶50允許密集形成布線52，從而可增加半導(dǎo)體芯片22A的終端數(shù)目。即，根據(jù)本實(shí)施例，通過使用TAB帶50作為用于裝配半導(dǎo)體芯片22A的基板，可增加焊接凸塊42的數(shù)目。
下面，說明本發(fā)明第十四實(shí)施例。
圖19表示作為本發(fā)明第十四實(shí)施例的指紋傳感器20N的截面圖。此處在圖19中，對(duì)于與如圖4或圖6所示結(jié)構(gòu)中相同的元件賦予相同的附圖標(biāo)記，且不重復(fù)其說明。
本實(shí)施例的指紋傳感器20N的結(jié)構(gòu)即所謂的CSP(芯片尺寸封裝，Chip Size Package)結(jié)構(gòu)。在半導(dǎo)體芯片22B中制備穿透通道43。通過穿透通道43，將在電路形成側(cè)30上形成的傳感單元26和電子線路連接到在半導(dǎo)體芯片22B的背面31上形成的重布線層54。在重布線層54設(shè)置焊球25用作外部連接終端。
根據(jù)本實(shí)施例的指紋傳感器20N，與上述實(shí)施例不同的是，不將基板用作在傳感單元26和焊球25之間提供電連接的中介物，而是在半導(dǎo)體芯片22B中制備穿透通道43，以及在半導(dǎo)體芯片22B的背面31形成重布線層54，以提供在傳感單元26與焊球25之間的電連接。
以此方式，可將指紋傳感器20N制成與半導(dǎo)體芯片22B幾乎相同的尺寸，有助于使電子設(shè)備小型化。此外，可在片級(jí)(waferlevel)制造指紋傳感器20N，提高了產(chǎn)量，并實(shí)現(xiàn)降低成本。
(發(fā)明效果)如上所述，根據(jù)本發(fā)明，實(shí)現(xiàn)了如下所述的多種效果。
由于本發(fā)明的第一種方式不需要傳統(tǒng)上所用的密封樹脂，不涉及樹脂外溢(密封樹脂流入半導(dǎo)體芯片的指紋識(shí)別區(qū))的問題。雖然不使用密封樹脂，但獲得了用于指紋識(shí)別的半導(dǎo)體裝置的滿意可靠性。此外，由于不使用引線，不需要確保留出用于形成引線環(huán)路的空間，從而可使用于指紋識(shí)別的半導(dǎo)體裝置制得較薄。
此外，根據(jù)本發(fā)明的第二種方式，盡管采用密封樹脂，在基板的相反側(cè)中制備密封樹脂，因此，密封樹脂不會(huì)流入半導(dǎo)體芯片，從而，密封樹脂不會(huì)流入指紋識(shí)別區(qū)。此外，由于一部分引線環(huán)路的高度與基板的厚度重疊，從而即使使用引線，與傳統(tǒng)產(chǎn)品相比，也可將根據(jù)本發(fā)明的用于指紋識(shí)別的半導(dǎo)體裝置制得更薄。
此外，根據(jù)本發(fā)明的第三種方式，用于指紋識(shí)別的半導(dǎo)體裝置的指紋識(shí)別區(qū)形成側(cè)變?yōu)槠矫?，這加強(qiáng)了當(dāng)進(jìn)行指紋識(shí)別時(shí)的可用性。此外，由于不使用密封樹脂，不會(huì)涉及樹脂外溢的問題。
此外，根據(jù)本發(fā)明，可使用多種基板材料作為基板。
此外，根據(jù)本發(fā)明，使用了常用且經(jīng)濟(jì)有效的焊球和連接件作為在基板上所制備的外部連接終端。
此外，根據(jù)本發(fā)明，可將用于指紋識(shí)別的半導(dǎo)體裝置制得與半導(dǎo)體芯片幾乎相同薄和小的尺寸。
此外，由于基于靜電電容原理實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的指紋識(shí)別，而不涉及光學(xué)方面的問題，可將用于指紋識(shí)別的半導(dǎo)體裝置小型化。
此外，本發(fā)明并不限于這些實(shí)施例，在不偏離本發(fā)明范圍的條件下可進(jìn)行多種修改和變形。
本發(fā)明基于2003年3月31日在日本專利局申請(qǐng)的日本在先申請(qǐng)No.2003-097095，從而該申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容引作參考。
權(quán)利要求
1.一種用于指紋識(shí)別的半導(dǎo)體裝置，該半導(dǎo)體裝置包括半導(dǎo)體芯片，具有用于實(shí)現(xiàn)指紋識(shí)別的指紋識(shí)別區(qū)，基板，具有與所述指紋識(shí)別區(qū)相對(duì)應(yīng)的第一開口，和第二開口，所述半導(dǎo)體芯片安裝在所述基板上，使所述指紋識(shí)別區(qū)與所述第一開口相對(duì)應(yīng)，通過穿過所述第二開口的引線將所述半導(dǎo)體芯片與所述基板電連接，和密封樹脂，用于保護(hù)所述半導(dǎo)體芯片和所述基板，所述密封樹脂設(shè)置在與第二表面相反的第一表面上，在第二表面上安裝所述的半導(dǎo)體芯片，所述第一表面和所述第二表面屬于所述基板。
2.一種用于指紋識(shí)別的半導(dǎo)體裝置，該半導(dǎo)體裝置包括半導(dǎo)體芯片，具有用于實(shí)現(xiàn)指紋識(shí)別的指紋識(shí)別區(qū)，以及具有穿透通道，在所述半導(dǎo)體芯片的第一表面上制備所述指紋識(shí)別區(qū)，基板，用于裝配所述半導(dǎo)體芯片，其中，所述半導(dǎo)體芯片倒裝焊接到所述基板，并使第二表面面對(duì)所述基板，所述第二表面與所述第一表面相反，和在所述半導(dǎo)體芯片與所述基板之間提供的下填充材料。
3.一種用于指紋識(shí)別的半導(dǎo)體裝置，該半導(dǎo)體裝置包括半導(dǎo)體芯片，具有用于實(shí)現(xiàn)指紋識(shí)別的指紋識(shí)別區(qū)，和穿透通道，在所述半導(dǎo)體芯片的第一表面上制備所述指紋識(shí)別區(qū)，重布線，形成在所述半導(dǎo)體芯片的第二表面上，所述第二表面與所述第一表面相反，其中，所述重布線通過所述穿透通道與所述指紋識(shí)別區(qū)電連接，和絕緣層，用于覆蓋所述第二表面除所述重布線的外部連接終端所處位置以外的部分。
全文摘要
本發(fā)明批露了一種基于靜電電容原理實(shí)現(xiàn)指紋識(shí)別的半導(dǎo)體裝置。手指掠過半導(dǎo)體芯片的指紋識(shí)別區(qū)提供具有改善可靠性的真正指紋識(shí)別的操作。該半導(dǎo)體裝置包括半導(dǎo)體芯片和基板，半導(dǎo)體芯片具有實(shí)現(xiàn)指紋識(shí)別的傳感單元，基板在與傳感單元相對(duì)應(yīng)的位置處形成開口。將半導(dǎo)體芯片倒裝焊接到基板，使傳感單元與開口對(duì)應(yīng)，除開口形成位置外，在半導(dǎo)體芯片與基板之間設(shè)置下填充材料。
文檔編號(hào)G06K9/00GK1828880SQ200610006029
公開日2006年9月6日 申請(qǐng)日期2004年1月30日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月31日
發(fā)明者岡田晃, 佐藤充 申請(qǐng)人:富士通株式會(huì)社