具体实施方式

以下揭示内容提供用于实施所提供主题的不同特征的许多不同实施例或实例。下文描述组件和布置的特定实例来阐释本发明的某些方面。当然，这些仅是实例且并不希望为限制性的。举例来说，在以下描述中，第一特征形成于第二特征上方或上可包含其中第一特征和第二特征形成或安置成直接接触的实施例，也可包含其中额外特征形成或安置在第一特征与第二特征之间使得第一特征与第二特征不直接接触的实施例。另外，本发明可在各种实例中重复参考数字和/或字母。这种重复是出于简化和清楚的目的且本身并不规定所论述的各种实施例和/或配置之间的关系。

图1为根据本发明的一些实施例的半导体封装结构1的横截面图。半导体封装结构1包含衬底10、裸片11和导电结构12。裸片11安置于衬底10上且具有背对衬底10的第一表面11a。裸片的第一表面11a包含感测区15和衬垫16。衬垫16布置在裸片11的第一表面11a的周缘附近，且通过导线12电连接到衬底的相应衬垫(未标示)。施加模制化合物，例如环氧树脂，以形成覆盖并保护裸片的衬垫、导线以及衬底的衬垫的包封物13。包封物13布置在半导体封装结构1的周缘附近，且界定暴露裸片11的感测区15的凹部。微流体结构14施加到裸片11的第一表面上并接触所述第一表面。微流体结构14具有突出部分，所述突出部分配合到由包封物13界定的凹部中，使得微流体结构14可容易地耦合到裸片11。

半导体封装结构1可用于样本分析。在一些实施例中，样本可包含生物样本，例如血液、尿液、唾液、血浆或血清。在一些实施例中，样本可包含食物样本。在样本分析期间，至少一部分样本穿过微流体结构14并进入裸片11的感测区15，使得裸片11检测样本并将检测到的信号变换成电信号。

在图1所示的实施例中，如果样本从感测区溢流并到达由模制化合物形成的包封物处，那么包封物可能与样本反应，从而导致样本污染并影响测试结果的准确性。本发明进一步提供如图2A、图2B、图3、图4、图5A、图5B、图6、图7和图8所示的半导体封装结构，其包含具有感测区和衬垫的裸片。将从感测区到裸片衬垫(或到覆盖裸片衬垫的模制化合物)的距离调整到特定范围，使得如果存在样本溢流，其不会到达裸片衬垫或模制化合物。此外，衬垫仅布置在裸片的一个边缘附近(即，裸片的相对边缘附近或甚至裸片的其它边缘附近都不布置衬垫)，因此，可减少模制化合物的使用，且感测区可布置成尽可能接近所述相对边缘，从而不仅降低制造成本，而且降低样本污染的可能性。

图2A和图2B示出根据本发明的一些实施例的半导体封装结构2。图2A为半导体封装结构2的俯视图。图2B为沿着图2A半导体封装结构2的线a-a'的横截面图。如图2A和图2B中所示，半导体封装结构2包含衬底20、裸片21和导电结构22。

裸片21具有背对衬底的第一表面21a且包含在第一表面21a的感测区25和衬垫26。第一表面21a具有第一边缘21e1和与其相对的第二边缘21e2。感测区25安置成邻近第一边缘21e1，且衬垫26安置成远离第一边缘21e1。在一些实施例中，衬垫26可安置成邻近第二边缘21e2。裸片21的感测区25具有远离裸片的第一表面21a的第一边缘21e1的第一端251。在一些实施例中，裸片的第一表面21a呈四边形，例如矩形或正方形形式。

感测区25具有长度C(即，感测区25在第一表面上的最大尺寸)。感测区25可呈圆形、矩形或任何其它合适形状的形式。

在一些实施例中，从感测区25的第一端251到衬垫26的中心的距离A等于或大于从感测区25的第一端251到裸片的第一表面21a的第一边缘21e1的距离B。在一些实施例中，距离A等于或大于感测区25的长度C。在一些实施例中，距离A等于或大于感测区25的长度C的1.1倍(即，A≧1.1×C)。在一些实施例中，距离A等于或大于感测区25的长度C的1.2倍、1.3倍、1.4倍或1.5倍。在一些实施例中，距离A指代从感测区25的第一端251到衬垫26的中心的最短距离，且距离B指代从感测区25的第一端251到裸片的第一表面21a的第一边缘21e1的最短距离。由于将从感测区到裸片衬垫的距离(即，距离A)调整到特定范围，因此如果存在样本溢流，其不会到达裸片衬垫或覆盖裸片衬垫的模制化合物，因而降低样本污染的可能性。

衬底20可包含用于电连接的迹线、衬垫或互连件。衬底20包含第一表面20a和在第一表面20a处的一或多个衬垫。裸片21的衬垫26通过导电结构22电连接到衬底20的相应衬垫(未标示)。导电结构22可为导线或金属引脚。

在图2B中所示的实施例中，衬底20具有用于容纳裸片21的空腔。裸片21安置或嵌入衬底20内，且裸片21的第一表面21a从衬底20的第一表面20a暴露。在一些实施例中，裸片21的第一表面21a与衬底20的第一表面20a大体上共面。在一些实施例中，裸片21的感测区25与衬底20的第一表面20a大体上共面。由于裸片21的第一表面21a(或裸片21的感测区25)与衬底20的第一表面20a大体上共面并因此形成平坦表面，因此与根据图1的半导体封装结构1的实施例相比，更容易在其上放置微流体结构24。在一些实施例中，微流体结构可通过超声波焊接接合到半导体封装结构，其在微流体结构与半导体封装结构之间提供优于根据图1的半导体封装结构1的实施例的接合。

半导体封装结构2可进一步包含覆盖裸片21的衬垫26和导电结构22的保护结构23。保护结构23还覆盖衬底的衬垫，所述衬垫通过导电结构22电连接到裸片21的衬垫26。在图2B中所示的一些实施例中，保护结构23可为包封物23。所述包封物可包含模制化合物。

在一些实施例中，从感测区25的第一端251到保护结构23的距离D等于或大于从感测区的第一端251到裸片的第一表面的第一边缘的距离B。在一些实施例中，距离D等于或大于感测区25的长度C。在一些实施例中，距离D等于或大于感测区25的长度C的1.1倍(即，D≧1.1×C)。在一些实施例中，距离A等于或大于感测区25的长度C的1.2倍、1.3倍、1.4倍或1.5倍。在一些实施例中，距离D指代从感测区25的第一端251到保护结构23的最短距离，且距离B指代从感测区25的第一端251到裸片的第一表面21a的第一边缘21e1的最短距离。由于将从感测区到保护结构的距离(即，距离D)调整到特定范围，因此如果存在样本溢流，其不会到达保护结构，因而降低样本污染的可能性。

在一些实施例中，衬垫26的周缘接触保护结构23的周缘，使得距离D还可指代从感测区25的第一端251到衬垫26的周缘(或衬垫外缘)的距离。

半导体封装结构2可进一步包含安置在裸片21的感测区25上并与其接触的微流体结构24。微流体结构24可包含微导管或微通道，且将样本引导到裸片的感测区。微流体结构可由聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、环烯聚合物或共聚物(COC)、聚苯乙烯(PS)或其它合适的材料制成。在一些实施例中，微流体结构由PDMS或PMMA制成。

图3为根据本发明的一些实施例的半导体封装结构3的俯视图。除半导体封装结构3的裸片21的感测区25呈圆形形式以外，图3中所示的半导体封装结构3具有类似于半导体封装结构2的结构。

图4为根据本发明的一些实施例的半导体封装结构4的横截面图。除裸片21安置于衬底20上且半导体封装结构4包含虚拟组件40以外，图4中所示的半导体封装结构4具有类似于半导体封装结构2的结构。

如图4中所示，裸片21安置于衬底20的第一表面20a上，且虚拟组件(dummycomponent)40安置于衬底20的第一表面20a上。虚拟组件40具有背对衬底20的第一表面40a，且虚拟组件40的第一表面40a与裸片21的第一表面21a大体上共面。在一些实施例中，虚拟组件40的第一表面40a与裸片21的感测区25大体上共面。由于裸片21的第一表面21a(或裸片21的感测区25)与虚拟组件40的第一表面40a大体上共面使得形成平坦表面，因此与根据图1的半导体封装结构1的实施例相比，更容易在其上放置微流体结构24。另外，由于裸片21安置于衬底20的第一表面20a上，因此不必在衬底20内形成用于容纳裸片21的空腔，因而可简化制造工艺并且可降低成本。

在一些实施例中，虚拟组件40为虚拟晶片或由玻璃或聚合物制成。在一些实施例中，虚拟组件由聚合物制成，且所述聚合物包含PDMS或PMMA。

图5A为根据本发明的一些实施例的半导体封装结构5的横截面图。图5A中所示的半导体封装结构5具有类似于半导体封装结构2的结构。图5B为根据本发明的一些实施例的半导体封装结构5'的横截面图。图5B中所示的半导体封装结构5'具有类似于半导体封装结构4的结构。在半导体封装结构5和半导体封装结构5'中，盖23'用作保护结构且覆盖裸片21的衬垫26和导电结构22。盖23'可由金属、塑料或其它合适的材料制成。

图6为根据本发明的一些实施例的半导体封装结构6的横截面图。半导体封装结构6包含衬底20和裸片21。如图2B、图4、图5A和图5B中所示，裸片21可安置于衬底20上或内且包含背对衬底20的第一表面21a。裸片21的第一表面21a具有第一边缘21e1和与第一边缘21e1相对的第二边缘21e2。

裸片21，从第一边缘21e1到第二边缘21e2，包含用于测试生物样本的第一区R1、用于将裸片21电连接到衬底20的第二区R2以及位于第一区R1与第二区R2之间的用于防止样本进入第二区R2的第三区R3。

裸片21的第一区R1包含功能区域25。功能区域25检测样本且将检测到的信号变换成电信号。在一些实施例中，第一区R1的功能区域25邻近于裸片21的第三区R3且具有邻接裸片21的第三区R3的远端251。在一些实施例中，第一区R1可进一步包含非功能区域，非功能区域位于第一区R1的周缘并包围功能区域25。

裸片21的第二区R2可包含用于电连接的一或多个衬垫。第二区R2的衬垫电连接到衬底20的相应衬垫。半导体封装结构6进一步包含覆盖第二区的一或多个衬垫26的保护结构23(例如包封物或盖)。保护结构23还可罩盖衬底20的衬垫，所述衬垫通过导电结构22电连接到裸片21的衬垫26。

裸片21的第三区R3位于第一区R1与第二区R2之间，且可有效地防止样本进入第二区R2。在一些实施例中，第三区R3的长度等于或大于第一区的长度R1。在一些实施例中，第三区R3的长度等于或大于第一区R1的功能区域25的长度C。在一些实施例中，第三区R3的长度等于或大于第一区R1的功能区域25的长度C的1.1倍。在一些实施例中，第三区R3的长度等于或大于第一区R1的功能区域25的长度C的1.2倍、1.3倍或1.4倍或1.5倍。如图6中所示，第一区R1、第三区R3和第二区R2沿x轴依序布置，且第一区R1、第三区R3、第二区R2和功能区域25的长度指代其沿x轴的最大尺寸。由于将第三区R3的长度调整到特定范围，使得如果存在样本溢流，其不会到达安置在第二区R2中的裸片衬垫。

半导体封装结构6可进一步包含安置于裸片21的第一区R1上的微流体结构24。在一些实施例中，微流体结构可通过超声波焊接接合到半导体封装结构。微流体结构24可包含微导管或微通道，且将样本引导到裸片21的第一区R1(例如裸片的第一区R1的功能区域25)以供测试。微流体结构可如上文所论述由聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、环烯聚合物或共聚物(COC)、聚苯乙烯(PS)或其它合适的材料制成。

图7为根据本发明的一些实施例的半导体封装结构7的横截面图。图7中所示的半导体封装结构7具有类似于半导体封装结构2或半导体封装结构6的结构。如图7中所示，第三区R3可进一步包含凹槽71。凹槽71可通过激光切割或锯切形成。凹槽71可容纳样本溢流，因此可进一步防止样本进入第二区R2。

图8为根据本发明的一些实施例的半导体封装结构7的横截面图。图8中所示的半导体封装结构8具有类似于半导体封装结构2或半导体封装结构6的结构。如图8中所示，第三区R3可进一步包含挡扳72，其进一步防止样本进入第二区R2。

在一些实施例中，第三区R3可包含疏溶性(solvophobic)涂层，使得样本不会进入第三区R3。疏溶性涂层可由任何合适材料制成，视样本的组成决定。

本发明提供一种用于制造半导体封装结构的方法，其包含以下步骤：将裸片安置于衬底上或内；将所述裸片电连接到所述衬底；安置覆盖所述裸片的感测区的微流体结构；以及进行超声波焊接以将所述微流体结构接合到所述半导体封装结构。半导体封装结构可具有如上文所论述的结构。

在一些实施例中，将裸片电连接到衬底的步骤包含通过导电结构(例如导线或金属引脚)将裸片的衬垫电连接到衬底的相应衬垫。在一些实施例中，所述方法进一步包含安置覆盖裸片的衬垫、衬底的相应衬垫和导电结构的保护结构(例如包封物或盖)的步骤。

如本文所用，除非上下文另有明确规定，否则单数术语“一(a/an)”和“所述”可包含多个提及物。

如本文所用，术语“导电(conductive/electrically conductive)”和“电导率”指代输送电流的能力。导电材料通常指示展现对于电流流动的极少或零对抗的那些材料。电导率的一个量度为西门子/米(S/m)。通常，导电材料为电导率大于约10⁴S/m(例如至少10⁵S/m或至少10⁶S/m)的一种材料。材料的电导率有时可随温度而改变。除非另有指定，否则材料的电导率是在室温下测量的。

另外，量、比率和其它数值有时在本文中以范围格式呈现。应理解，此范围格式是为了便利和简洁而使用，且应灵活地理解，不仅包含明确地指定为范围限制的数值，而且包含涵盖于那个范围内的所有个别数值或子范围，如同明确地指定每一数值和子范围一般。

如本文所用，为易于描述，本文可使用空间相对术语，例如“上方”、“下方”、“向上”、“左”、“右”、“向下”、“顶部”、“底部”、“垂直”、“水平”、“侧”、“较高”、“较低”、“上部”、“上”、“下”等来描述如图所示的一个元件或特征与另一元件或特征的关系。除图式中所描绘的定向以外，空间相关术语旨在涵盖装置在使用或操作中的不同定向。设备可按其他方式定向(旋转90度或处于其它定向)，且本文中所使用的空间相对描述词因此可以同样地进行解释。应理解，当元件被称为“连接到”或“耦合到”另一元件时，其可直接连接或耦合到所述另一元件，或可存在介入元件。

如本文所用，术语“近似”、“大体上”、“大体”和“约”用于描述和考虑较小变化。当与事件或情形结合使用时，所述术语可指其中事件或情形精确地发生的例子以及其中事件或情形极近似地发生的例子。举例来说，当结合数值使用时，术语可指小于或等于所述数值的±10％的变化范围，例如小于或等于±5％、小于或等于±4％、小于或等于±3％、小于或等于±2％、小于或等于±1％、小于或等于±0.5％、小于或等于±0.1％或小于或等于±0.05％。举例来说，如果第一数值在第二数值的小于或等于±10％的变化范围内，例如小于或等于±5％、小于或等于±4％、小于或等于±3％、小于或等于±2％、小于或等于±1％、小于或等于±0.5％、小于或等于±0.1％、或小于或等于±0.05％，那么第一数值可被认为与第二数值“大体上”相同或相等。举例来说，“大体上”垂直可指相对于90°的小于或等于±10°的角度变化范围，例如小于或等于±5°、小于或等于±4°、小于或等于±3°、小于或等于±2°、小于或等于±1°、小于或等于±0.5°、小于或等于±0.1°、或小于或等于±0.05°。

如果两个表面之间的位移不大于5μm、不大于2μm、不大于1μm或不大于0.5μm，那么可认为所述两个表面共面的或大体上共面。如果表面的最高点与最低点之间的移位不大于5μm、不大于2μm、不大于1μm或不大于0.5μm，那么可认为表面大体上平坦。

另外，量、比率和其它数值有时在本文中以范围格式呈现。应理解，此范围格式是为了便利和简洁而使用，且应灵活地理解，不仅包含明确地指定为范围限制的数值，而且包含涵盖于那个范围内的所有个别数值或子范围，如同明确地指定每一数值和子范围一般。

虽然已参考本发明的具体实施例描述并图解本发明，但这些描述和图解并非限制性的。所属领域的技术人员应理解，可在不脱离如由所附权利要求书定义的本发明的真实精神和范围的情况下，作出各种改变且取代等效物。图解可能未必按比例绘制。归因于制造工艺和公差，本发明中的工艺再现与实际设备之间可能存在区别。可能存在并未特定说明的本发明的其它实施例。说明书和附图应视为说明性的而不是限制性的。可进行修改，以使特定情形、材料、物质组成、方法或工艺适于本发明的目标、精神和范围。所有这些修改都既定在所附权利要求书的范围内。虽然本文中揭示的方法已参考按特定次序执行的特定操作加以描述，但应理解，可在不脱离本发明的教示的情况下对这些操作进行组合、细分或重新排序以形成等效方法。因此，除非本文中特别指示，否则操作的次序和分组并非对本发明的限制。