具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案做进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅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，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

本实施例提供了一种流体检测芯片的封装结构。具体地，如图1-图2所示，流体检测芯片的封装结构包括透明盖板1、晶圆片2、围堰3和焊球6。透明盖板上垂直开设有通液孔11。晶圆片2包括相背设置的第一端面和第二端面，第一端面上设有感光检测区21和焊垫23，第二端面上设有刻蚀凹部22，焊垫23与刻蚀凹部22正对设置。围堰3首尾相连呈封闭状，且围堰3的一端与透明盖板1连接，另一端与晶圆片2连接，以使透明盖板1、晶圆片2和围堰3之间形成空腔31，感光检测区21置于空腔31内，通液孔11与空腔31正对设置。焊球6设置在第二端面上并与焊垫23电连接。本实施例提供的流体检测芯片的封装结构，采用在透明盖板1上开设通液孔11，且透明盖板1、晶圆片2和围堰3之间围成空腔31，感光检测区21和通液孔11对应设置在空腔31内，空腔31作为微流道，流体能够直接通过通液孔11进入空腔31内，且光能够通过透明盖板1直接照射至感光检测区21上。本实施例提供的封装结构，透明盖板1使得流体在进入芯片后的各个过程均可见，能够排除其他因素对于检测结果的影响，从而提高了检测结果的准确性与可靠性，且结构简单，省去了在晶圆片2上加工微流道的过程，降低了生产难度和生产成本，提高了生产效率。

在本实施例中，通液孔11为两个，一个通液孔11作为进液孔，另一个作为出液孔。在其他实施例中，通液孔11的数量还可适应性调整，在此不作限定。

在本实施例中，晶圆片2与围堰3之间设置有键合胶层7，保证了晶圆片2与围堰3之间的键合的牢固程度，提高了芯片的结构强度和实用性。具体通过键合机将晶圆片2与围堰3键合。在其他实施例中，晶圆片2与围堰3还可以不通过键合胶层7直接键合，在此不作限定。

如图3-图7所示，提供了五种空腔31横截面的形状。优选地，空腔31的横截面呈圆形(图3)、椭圆形(图4)、长方形(图5)、U形(图6)或Z形(图7)。具体实际形状可根据实际情况而调整，围堰3形成的空腔31作为被检测的液体的流道，保证每个通液孔11均与空腔31连通。

优选地，透明盖板1的材质为玻璃。玻璃的绝缘性、透光性和散热性较好，且具有一定的结构强度，能够观察到液体检测的过程，保证了检测的可靠性，而且避免了芯片温度过高，影响检测过程，提高了芯片的实用性，也能很好的保护被检测的液体，避免了空气中的杂质影响检测过程，提高了检测结果的精确性与可靠性。在其他实施例中，透明盖板1的材质还可以为有机薄膜。

在本实施例中，刻蚀凹部22可为直孔、TSV孔或斜切槽，具体实际形状可根据实际情况而调整。

具体地，流体检测芯片的封装结构还包括金属导电层5。金属导电层5设置在第二端面上和刻蚀凹部22内，金属导电层5与焊垫23和焊球6均电连接。设置金属导电层5能够实现将焊垫23与焊球6电连接，保证焊球6能够与晶圆片2电连接，便于采用焊球6进行测试芯片或监测流体，且将金属导电层5作为重布线层，便于根据实际需求在晶圆片2上布线，提高了实用性。在本实施例中，金属导电层5通过电镀的方式加工到晶圆片2上，且金属导电层5的材质可为铜等导电材质。

进一步地，流体检测芯片的封装结构还包括钝化层4。钝化层4设置在晶圆片2与金属导电层5之间。保证了晶圆片2与金属导电层5之间的绝缘性，并保护晶圆片2，提高了芯片的耐用性和实用性。在本实施例中，钝化层4的材质为聚酰胺(polyamide，缩写PA)。在其他实施例中，钝化层4可由其他绝缘材料制成，在此不作限定。

在一些实施例中，金属导电层5由钛层、铜层、镍层和金层依次叠放组成，钛层与钝化层4连接。在另一些实施例中，金属导电层5由铝层、镍层和金层依次叠放组成，铝层与钝化层4连接。可以理解的是，金属导电层5的材质还可根据实际需求而调整，在此不作限定。金属导电层5的厚度为2～20μm。

具体地，刻蚀凹部22内的钝化层4上开设有激光孔。激光孔与焊垫23正对设置，金属导电层5通过激光孔电连接于焊垫23。开设激光孔，便于金属导电层5与焊垫23电连接，从而实现焊球6与焊垫23之间的电连接。在本实施例中，激光孔通过激光打孔的方式开设形成，使得焊垫23通过激光孔露出，金属导电层5直接延伸至焊垫23上，实现焊垫23与金属导电层5电连接。在其他实施例中，还可通过其他工艺开设孔，便于金属导电层5与焊垫23电连接，在此不作限定。

优选地，流体检测芯片的封装结构还包括阻焊层8。阻焊层8设置在金属导电层5相背于晶圆片2的一侧；且阻焊层8上开设有开口，焊球6的一端置于开口内并与金属导电层5电连接，另一端凸出于开口。设置阻焊层8，具有绝缘作用也能够保护金属导电层5，避免金属导电层5被侵蚀，提高了芯片的耐用性和实用性。在阻焊层8上设置开口，便于露出金属导电层5，实现焊球6与金属导电层5之间的电连接。具体地，阻焊层8为绝缘材质。

本实施例还提供了一种流体检测芯片的封装方法，用于制作如上述的流体检测芯片的封装结构。具体地，如图8所示，方法包括：

S1、提供带有通液孔11的透明盖板1；

S2、在带孔的透明盖板1上制作围堰3；

S3、提供晶圆片2，晶圆片2的第一端面上设置感光检测区21和焊垫23；

S4、将带有围堰3的透明盖板1与晶圆片2的第一端面键合；

S5、磨削晶圆片2的第二端面，减薄晶圆片2至预设厚度；

S6、在磨削后的第二端面上刻蚀形成刻蚀凹部22；

S7、在晶圆片2的第二端面上设置焊球6；

S8、对晶圆片2切割，形成单颗芯片10。

本实施例提供的流体检测芯片的封装方法，将透明盖板1与晶圆片2之间通过围堰3连接，三者之间形成空腔31作为微流道，液体能够通过通液孔11进入微流道，流向感光检测区21，实现液体的检测过程。避免了在晶圆片2上开设微流道，降低了生产与封装的操作难度和生产成本，提高了生产效率。且先对晶圆片2封装再切割形成多个单颗芯片10，避免了因刻蚀的过程中芯片尺寸过小而降低加工精度，从而提高了刻蚀凹部22的精度。

如图9所示为本实施例提供的流体检测芯片的封装方法的详细步骤流程图，如图10-图18所示为本实施例提供的流体检测芯片的封装方法的分步过程图，参照图9-图18，详细说明流体检测芯片的封装方法。

S1、提供带有通液孔11的透明盖板1。

在本实施例中，采用开设有通液孔11的玻璃板作为透明盖板1。玻璃片可为圆形或方形。

S2、在带孔的透明盖板1上制作围堰3。

具体地，如图10所示，围堰3通过光刻工艺固定在透明盖板1上，将光刻胶涂抹在透明盖板1上，使用光刻仪在透明盖板1上制作光阻层作为围堰3。围堰3能够围成的空腔31的横截面可为圆形、椭圆形、长方形、U形或Z形。

具体地，步骤S2之后，还包括：S21、清洗带有围堰3的透明盖板1。

具体地，一般通过等离子体轰击被清洗产品表面，实现分子级水平的污染物去除，或将带有围堰3的玻璃盖板1浸泡在药液内的方式来实现，清洗透明盖板1，有利于改善封装后流体检测芯片的空腔31内的环境，避免了空腔31内残留粉尘与光刻胶等杂质，避免了其他因素影响测试结果，保证了检测芯片的在检测液体的测试结果的准确性与可靠性。此外，在清洗透明盖板1后，挑选完整的透明盖板1进行后续的封装步骤，保证后续芯片产品的合格率。

S3、提供晶圆片2，晶圆片2的第一端面上设置感光检测区21和焊垫23。

具体地，晶圆片2上均匀间隔布置有多个感光测试区21和多个焊垫23。

S4、将带有围堰3的透明盖板1与晶圆片2的第一端面键合。

如图11所示，具体地，在步骤S4的键合过程中，为了保证液体能够通过通液孔11进入空腔，并能够在空腔31内完成检测过程，需要保证透明盖板1上的通液孔11与流体检测芯片的感光检测区21相对应设置，使用对准机台进行键合前的对位，保证对位后透明盖板1上的通液孔11与感光检测区21能够精准匹配，保证了流体检测芯片的功能性与实用性，也保证了检测过程的可见性。

进一步地，将透明盖板1与围堰3对位完成后，使用键合机台，通过密闭的真空环境下给定一定的压力温度，将对位好的晶圆片2与透明盖板1键合。避免了高温高压的键合过程，也降低了键合过程对于芯片及感光检测区21的影响，进一步保证了流体检测芯片的功能性与实用性。

在本实施例中，步骤S4中，具体为通过键合胶层7将透明盖板1的围堰3与晶圆片2键合。在其他实施例中，透明盖板1与围堰3之间的键合构成还可以不设置键合胶层7，或通过其他方式将透明盖板1与晶圆片1连接，在此不作限定。

S5、磨削晶圆片2的第二端面，减薄晶圆片2至预设厚度。

具体地，如图12所示，根据实际芯片的高度要求，直接通过磨削来物理减薄晶圆片2的高度，并可根据实际需求适应性调整。

S6、在磨削后的第二端面上刻蚀形成刻蚀凹部22。

具体地，如图13-图15所示，刻蚀凹部22具体可选择为TSV孔(图13)、直孔(图14)或斜面槽(图15)，可根据需求调整刻蚀凹部22的截面形状。且使用干法刻蚀的工艺加工刻蚀凹部22，既能够得到刻蚀凹部22也能去除晶圆片2的表面应力。

S7、在晶圆片2的第二端面上设置焊球6。

如上述，流体检测芯片的封装结构还包括金属导电层5和阻焊层8，金属导电层5设置在第二端面上和刻蚀凹部22内，阻焊层8设置在金属导电层5相背于晶圆片2的一侧并与焊垫23电连接，阻焊层8上开设开口。

那么，步骤S7中，具体包括：

S71、在晶圆片2上设置金属导电层5。

金属导电层5便于芯片的重布线，提高了实用性。

且又根据前文的描述，流体检测芯片的封装结构还包括钝化层4，钝化层4设置在晶圆片2与金属导电层5之间，刻蚀凹部22内的钝化层4上开设有激光孔，激光孔与焊垫23正对设置，金属导电层5通过激光孔电连接于焊垫23。

那么，步骤S71中，如图16所示，具体包括：

S711、在晶圆片2上设置钝化层4。

具体地，可采用涂抹或喷涂的方式将钝化层4铺设在晶圆片2上，提高了晶圆片2的第二端面与金属导电层5之间的绝缘性能。在喷涂钝化层4的过程中，可使用少量多次的喷涂方法，便于检查每层的喷涂质量。在其他实施例中，也可以通过PECVD(Plasma EnhancedChemical Vapor Deposition，等离子体增强化学的气相沉积法)在晶圆片2的表面上溅镀一层绝缘介质作为钝化层4；或是在使用PECVD的方法溅镀一层绝缘介质后，再在绝缘介质上喷涂一层PA层作为钝化层4。

S712、在刻蚀凹部22内的钝化层4上激光打孔形成激光孔，以使焊垫23从激光孔中露出。

在钝化层4上开设激光孔，便于金属导电层5与焊垫23之间的导电连接，保证能够通过设置在金属导电层5上的焊球6进行芯片的使用与质检。

S713、在钝化层4相背于晶圆片2的一侧和激光孔内设置金属导电层5。

具体地，通过电镀、PVD(物理气相沉积)或化学镀等方式设置金属导电层5，便于在芯片的晶圆片2上重布线的铺设。进一步地，首先在钝化层4上溅镀钛层和铜层或溅镀铝层，然后在铜层或铝层的预设位置上涂抹光刻胶，使用光刻仪进行曝光显影和湿法刻蚀的步骤，得到所需的重布线的图形，在所需的重布线的图形上通过置换反应将镍层和金层置换再铜层或铝层上。

S72、在金属导电层5上设置阻焊层8。

如图17所示，阻焊层8为绝缘材质，通过旋涂或喷涂的方式铺设在金属导电层5上，保护金属导电层5，并在阻焊层8上设置多个开口，便于设置焊球6。在喷涂阻焊层8的过程中，可使用少量多次的喷涂方法，便于检查每层的喷涂质量。在阻焊层8的预设位置上涂抹光刻胶，通过曝光显影得到具有开口的阻焊层8。

S73、焊球6置于阻焊层8上的开口内。

具体地，通过焊球印刷工艺或植球工艺将焊球6设置在阻焊层8上的开口内，以形成图1中的芯片的封装结构。焊球6的材质为锡或锡的合金，锡与金属导电层5的金层接触，能够实现电连接。

S8、对晶圆片2切割，形成单颗芯片10。

如图18所示，将晶圆片2根据多个感光检测区21分别对应划分形成多个芯片封装，通过机械切割或激光切割将整个封装好的流体检测晶圆片切割为单颗的流体检测芯片，形成如图1所示的芯片封装结构。切割后便于挑选合格的芯片，避免了不合格芯片流入后续生产加工过程。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。