堆叠式半导体封装件的制作方法
【专利说明】堆叠式半导体封装件
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2014年I月14日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请N0.10-2014-0004705的优先权，该申请的公开以引用方式全文并入本文中。
技术领域
[0003]本发明构思涉及一种堆叠式半导体封装件，具体地，涉及一种利用硅通孔将上芯片堆叠在下芯片上的半导体封装件。
【背景技术】
[0004]随着电子装置与电子工业和用户需求的快速发展一致地变得更加小型化、更轻和提供增强的更多功能性，发展了在单个半导体芯片中实现多种功能的系统芯片和在单个半导体封装件中包括多个堆叠式半导体芯片的堆叠式半导体封装件。另外，发展了系统芯片和不同的半导体芯片(例如，存储器半导体芯片)竖直堆叠的半导体封装件。
[0005]然而，必须考虑到半导体芯片的所有特征以实现堆叠有不同类型的半导体芯片的堆叠式半导体封装件。也就是说，在依赖于堆叠在下半导体芯片上的上半导体芯片的特征来设计下半导体芯片时会存在一些限制。
【发明内容】
[0006]各个实施例涉及堆叠式半导体封装件。
[0007]根据一些实施例，一种堆叠式半导体封装件包括下芯片和堆叠在下芯片上的至少一个上芯片。下芯片具有设置有多个穿通电极的穿通电极区域。至少一个上芯片具有设置有对应于多个穿通电极的多个焊盘的焊盘区域。沿着将上芯片的有源表面二等分的中心轴线设置焊盘区域，并且设置有上芯片的焊盘区域的中心轴线布置在从下芯片的有源表面在纵向上的中心轴线移位的位置。
[0008]在一些实施例中，设置有上芯片的焊盘区域的中心轴线与下芯片的有源表面在纵向上的中心轴线可以直角交叉。
[0009]在一些实施例中，设置有上芯片的焊盘区域的中心轴线与下芯片的有源表面在横向上的中心轴线可在同一线上对齐。
[0010]在一些实施例中，设置有上芯片的焊盘区域的中心轴线可从下芯片的有源表面在横向上的中心轴线平行地移位。
[0011]在一些实施例中，设置有上芯片的焊盘区域的中心轴线可从下芯片的有源表面在纵向上的中心轴线平行地移位。
[0012]在一些实施例中，至少一个上芯片的一部分可从下芯片的边缘向外突出。
[0013]在一些实施例中，上芯片的有源表面在纵向上的相对边缘可从下芯片的边缘向外突出。
[0014]在一些实施例中，可沿着上芯片的有源表面在纵向上的中心轴线设置焊盘区域。
[0015]在一些实施例中，可沿着下芯片的有源表面在横向上的中心轴线设置下芯片的穿通电极区域。
[0016]在一些实施例中，下芯片的穿通电极区域可设置为邻近下芯片的有源表面的边缘。
[0017]在一些实施例中，下芯片的穿通电极区域可包括设置为分别邻近下芯片的有源表面的相对边缘的第一穿通电极区域和第二穿通电极区域。此外，至少一个上芯片可包括两个上芯片，其分别堆叠在第一穿通电极区域和第二穿通电极区域上。
[0018]在一些实施例中，至少一个上芯片的有源表面在横向的边缘可离开下芯片的边缘向外突出。
[0019]在一些实施例中，下芯片可包括与穿通电极区域分开布置的功能块区域，可在功能块区域中设置多个功能块，下芯片的有源表面可具有在纵向上的第一长度和在横上向的第二长度，穿通电极区域可具有在下芯片的有源表面的纵向上的第一宽度并可在下芯片的有源表面的横向上延伸，并且所述多个功能块中的至少一个的各个边缘的长度可比第二长度与第一宽度之间的差的一半更长。
[0020]根据其它实施例，一种堆叠式半导体封装件包括下芯片和堆叠在下芯片上的至少一个上芯片。下芯片具有设置有多个穿通电极的穿通电极区域和与穿通电极区域分开布置并设置有多个功能块的功能块区域。所述至少一个上芯片具有设置有对应于所述多个穿通电极的多个焊盘的焊盘区域。沿着将上芯片的有源表面二等分的中心轴线设置焊盘区域。下芯片的有源表面具有在纵向上的第一长度和在横向上的第二长度。穿通电极区域具有在下芯片的有源表面的纵向上的第一宽度，并且在下芯片的有源表面的横向上延伸。在功能块区域中布置方形区域，该方形区域的边缘的长度比第二长度与第一宽度之间的差的一半更长。
[0021]在一些实施例中，第二长度可比第一长度与第一宽度之间的差更短，并且可在功能块区域中设置方形区域，其长度与第二长度相等或比第二长度更短。
[0022]在一些实施例中，第二长度可比第一长度与第一宽度之间的差更长，并且可在功能块区域中设置方形区域，其长度与第一长度与第一宽度之间的差相等或比第一长度与第一宽度之间的差更短。
[0023]在一些实施例中，下芯片的穿通电极区域可包括第一穿通电极区域和第二穿通电极区域，它们彼此分离并且分别设置为邻近下芯片的有源表面的相对边缘。至少一个上芯片可包括分别堆叠在第一穿通电极区域和第二穿通电极区域上的至少两个上芯片。
[0024]在一些实施例中，第一长度减去第一宽度的两倍得到的值可大于第二长度，并且可在功能块区域中设置方形区域，其长度与第二长度相等或比第二长度更短。
[0025]在一些实施例中，第一长度减去第一宽度的两倍得到的值可小于第二长度，并且可在功能块区域中设置方形区域，其长度与第一长度减去第一宽度的两倍得到的值相等或比第一长度减去第一宽度的两倍得到的值更短。
[0026]根据其它实施例，一种堆叠式半导体封装件包括下芯片和堆叠在下芯片上的上芯片。下芯片包括穿通电极区域和功能块区域。穿通电极区域具有第一宽度以设置多个穿通电极，并且沿着下芯片的有源表面在横向上的中心轴线设置穿通电极区域。功能块区域与穿通电极区域分开布置，并且多个功能块布置在功能块区域中。上芯片包括焊盘区域，沿着在上芯片的有源表面的纵向上将上芯片的有源表面二等分的中心轴线设置焊盘区域，并且在焊盘区域中设置有对应于所述多个穿通电极的多个焊盘。下芯片的有源表面具有在纵向上的第一长度和在横向上的第二长度，并且上芯片的有源表面在纵向上的长度是比第二长度更长的第三长度。
[0027]在一些实施例中，可在功能块区域中布置方形区域，该方形区域的边缘的长度比第二长度与第一宽度之间的差的一半更长，并且与第一长度与第一宽度之间的差的一半相等或比第一长度与第一宽度之间的差的一半更短。
[0028]在一些实施例中，第三长度可比第一长度更短。
[0029]根据其它实施例，一种堆叠式半导体封装件包括封装衬底、附着在封装衬底上的下芯片、堆叠在下芯片上的上芯片和形成在封装衬底上以包围下芯片和上芯片的模制层。下芯片包括穿通电极区域和功能块区域。穿通电极区域具有在下芯片的有源表面的纵向上的第一宽度，从而设置多个穿通电极。沿着下芯片的有源表面在横向上的中心轴线设置穿通电极区域。功能块区域与穿通电极区域分开布置，并且在功能块区域中布置多个功能块。上芯片包括焊盘区域，沿着在上芯片的有源表面的纵向上将上芯片的有源表面二等分的中心轴线设置焊盘区域，并且在焊盘区域中设置对应于所述多个穿通电极的多个焊盘。下芯片的有源表面具有在纵向上的第一长度和在横向上的第二长度，并且所述多个功能块中的至少一个是主功能块，在所述主功能块中，各个边缘的长度比第二长度与第一宽度之间的差的一半更长。
[0030]在一些实施例中，主功能块可为中央处理单元或图形处理单元。
[0031 ] 在一些实施例中，上芯片的有源表面在纵向上的长度可为比第二长度更长并且比第一长度更短的第三长度，并且上芯片的一部分可从下芯片的边缘向外突出。
【附图说明】
[0032]通过以下结合附图的详细描述将更加清楚地理解本发明构思的示例性实施例，其中:
[0033]图1至图7示出了根据本发明构思的实施例的堆叠式半导体封装件包括的半导体芯片的布局；
[0034]图8至图13是示出根据本发明构思的实施例的堆叠式半导体封装件的示意性透视图；
[0035]图14至图20是示出根据本发明构思的实施例的堆叠式半导体封装件包括的下芯片的示意性平面图；
[0036]图21是示出根据本发明构思的实施例的堆叠式半导体封装件的示意性剖视图；
[0037]图22是示意性地示出包括在根据本发明构思的实施例的堆叠式半导体封装件中的下芯片的层；
[0038]图23至图25是示意性地示出包括在根据本发明构思的实施例的堆叠式半导体封装件中的上芯片的布局；
[0039]图26是根据本发明构思的实施例的堆叠式半导体封装件的框图；
[0040]图27是根据本发明构思的实施例的堆叠式半导体封装件的框图；
[0041]图28是包括根据本发明构思的实施例的堆叠式半导体封装件的电子装置的透视图；以及
[0042]图29示出了根据本发明构思的一些实施例的堆叠式半导体封装件包括的半导体芯片的布局。
【具体实施方式】
[0043]下文中，将参照附图更加完全地描述各个实施例。
[0044]提供以下实施例以使得本公开将是彻底和完整的，并且将把本发明构思的范围完全传递给本领域技术人员。因此，可按照不同的形式实现这些实施例并且不应理解为限于本文阐述的实施例。此外，在附图中，为了清楚地示出，可夸大层和区的尺寸。
[0045]应该理解，当一个元件或层被称作“位于”另一元件或层“上”、“连接至”和/或“结合至”另一元件或层时，所述一个元件或层可直接位于另一元件或层上、连接至和/或结合至所述另一元件或层，或者可存在中间元件或层。相反，当一个元件被称作“直接位于”另一元件或层“上”、“直接连接至”和/或“直接结合至”另一元件或层时，不存在中间元件或层。相同的附图标记或相同的参考指示符始终指代相同元件。
[0046]应该理解，虽然本文中可使用术语“第一”、“第二”等来描述多个元件、组件、区、层和/或部分，但是这些元件、组件、区、层和/或部分不应被这些术语限制。相反，这些术语仅用于方便地将一个元件、组件、区、层或部分与另一区、层或部分区分开。例如，第一元件、第一组件、第一区、第一层或第一部分可被称作第二元件、第二组件、第二区、第二层或第二部分，而不脱离本发明构思的教导。
[0047]可使用诸如“在……下方”、“在……之下”、“下”、“在……之上”、“上”、“顶部”、“底部”等的空间相对术语，以描述例如附图中所示的一个元件和/或特征与另一元件和/或特征的关系。应该理解，空间相对术语旨在涵盖使用中和/或操作中的装置的除图中所示的取向之外的不同取向。例如，如果图中的装置颠倒，则被描述为在其它元件或特征之下和/或下方的元件将因此被取向为在其它元件或特征之上。装置可按照其它方式取向(旋转90度或位于其它取向)，并且本文所用的空间相对描述语将相应地解释。
[0048]本文所用的术语仅是为了描述特定实施例，并且不旨在限制本发明构思。如本文所用，除非上下文清楚另有说明，否则单数形式“一”、“一个”和“该”也旨在包括复数形式。还应该理解，术语“包括”、“具有”及其变形形式指明存在所列特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或添加一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。
[0049]可参照示意性地示出本发明构思的理想实施例的剖视图描述本发明构思的实施例。这样，能够预见作为例如制造技术和/或公差的结果的示出的形状的变形形式。因此，本发明构思的实施例不应理解为限于本文示出的区的特定形状，而是包括由例如制造导致的形状的偏差。可利用仅一个实施例或至少两个实施例的组合实现本发明构思。除非另有说明，否则本文使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与示例实施例所属的领域的普通技术人员之一所通常理解的含义相同的含义。
[0050]如本文所用，术语“和/或”包括相关所列项之一或多个的任何和所有组合。另外，当诸如“……中的至少一个”的表达出现在一列元件之后时，其修饰整列元件而不修饰列中的单独的元件。
[0051]以下，通过参照附图描述本发明构思的实施例更完全地描述本发明构思。
[0052]图1至图7示出了将被包括在根据本发明构思的一些实施例的堆叠式半导体封装件中的半导体芯片的布局。关于图2至图7，省略已参照图1进行的描述。
[0053]根据一些实施例，堆叠式半导体封装件包括:下芯片，其具有设置有多个穿通电极的穿通电极区域；以及至少一个上芯片，其堆叠在下芯片上，并具有焊盘区域，在所述焊盘区域中设置有对应于多个穿通电极的多个接合焊盘，如下面的详细描述那样。穿通电极区域沿着垂直于下芯片的有源表面的纵向的方向布置。焊盘区域可在纵向上沿着上芯片的中心轴线布置。
[0054]具体地说，如图1所示，堆叠式半导体封装件I可包括第一半导体芯片100-1和第二半导体芯片200-1。第二半导体芯片200-1堆叠在第一半导体芯片100-1上。第一半导体芯片100-1和第二半导体芯片200-1分别在下文中被称作下芯片100-1和上芯片200-1。
[0055]下芯片100-1可具有设置有多个穿通电极(未示出)的穿通电极区域120-1。上芯片200-1可具有设置有对应于多个穿通电极的多个焊盘(未示出)的焊盘区域230-1。穿通电极区域120-1的形成有多个穿通电极的一部分以及焊盘区域230-1的形成有多个焊盘的一部分可彼此重叠。例如，多个穿通电极和多个焊盘可设置在穿通电极区域120-1和焊盘区域230-1重叠的那部分。可沿着将上芯片200-1的有源表面二等分的中心轴线形成焊盘区域230-1。
[0056]下文中，除非另有说明，否则半导体芯片的中心轴线可表示将半导体芯片的有源表面二等分的中心轴线。也就是说，半导体芯片的有源表面的中心轴线可为垂直于半导体芯片的有源表面的中心轴线或沿着有源表面延伸的中心轴线。除非另有说明，否则半导体芯片的有源表面的中心轴线可为沿着有源表面延伸的中心轴线。例如，半导体芯片的中心轴线可为半导体芯片的有源表面在纵向上的中心轴线或其在横向上的中心轴线。另外，除非另有说明，否则纵向和横向可分别表示有源表面的纵向和横向。在本公开中，词语“纵向”可与“长度方向”可交换地使用。
[0057]穿通电极区域和焊盘区域中的每一个可为用于分离整个半导体芯片的区域。“有源表面”可简单地表示这样的位置，在该位置中沿着将有源表面二等分的中心轴线设置穿通电极区域和焊盘区域。这可意指穿通电极区域和焊盘区域的位置不仅由半导体芯片的有源表面限制。例如，穿通电极区域和焊盘区域中的每一个可为其厚度在从有源表面至非有源表面的范围内的区域。
[0058]当半导体芯片彼此分离时从包括半导体芯片的晶圆剩余的划道区域的一部分可残留在实际制造的半导体芯片的边缘。可在用于将单独的半导体芯片分离的切锯工艺中去除划道区域，但是可存在残余部分。在本发明构思中，除非另有说明，否则半导体芯片的边缘可表示除残余的划道区域以外的单独的半导体芯片的有效区域的边缘。
[0059]下芯片100-1可具有实质上的矩形形状。下芯片100-1的有源表面可具有在纵向上的第一长度LI和在横向上的第二长度L2。第二长度可比第一长度LI更短。
[0060]例如，在图1至图7中，为了第一长度LI与第二长度L2之间的相对尺寸比较，第一长度LI和第二长度L2可由相同的标号标记，但是图1至图7中的第一长度LI和第二长度L2可不具有相同的值。
[0061]在一些实施例中，上芯片200-1的焊盘区域230-1可在与下芯片100-1的有源表面的纵向中心轴线不同的方向上延伸。
[0062]上芯片200-1的焊盘区域230-1所位于的中心轴线可设置为使其从在下芯片100-1在纵向上的中心轴线移位。在这种情况下，下芯片100-1在纵向上的中心轴线可被称作纵向中心轴线。
[0063]可沿着将下芯片100-1的有源表面二等分的横向上的中心轴线(“横向中心轴线〃)形成下芯片100-1的穿通电极区域120-1。
[0064]上芯片200-1的焊盘区域230-1所位于的中心轴线可处在从下芯片100_1的有源表面的纵向中心轴线旋转以后的位置。例如，上芯片200-1的焊盘区域230-1所位于的中心轴线可布置为与下芯片100-1的有源表面的纵向中心轴线成约90度。也就是说，上芯片200-1的焊盘区域230-1所位于的中心轴线和下芯片100-1的有源表面的纵向中心轴线可彼此交叉。例如，上芯片200-