半导体封装件及其制造方法_2

文档序号:9289264阅读:来源:国知局
外部连接端子18,其中,可通过执行RDL (重分布层)处理来形成互连层。
[0036]相对于附图的方向,热膨胀增强图案17设置在中介层主体10底部的凹陷中,使得热膨胀增强图案17的底表面与中介层主体10的第二表面1b基本上齐平。在一实施方式中,通过使第二表面1b选择性地凹进预定深度,在中介层主体10中形成凹陷16,通过用热膨胀增强材料填充凹陷16来形成热膨胀增强图案17。因此,热膨胀增强图案17分别设置在凹陷16中。凹陷16具有从中介层主体10的第二表面1b起算的预定深度并且设置在TSV 15之间。凹陷16中的每个与最近的TSV 15分开预定距离W。热膨胀增强图案17可由具有高热膨胀系数(CTE)的材料形成。在一实施方式中,热膨胀增强图案17由具有5ppm/°C或更大的CTE的材料形成。热膨胀增强图案17比包括硅(Si)的中介层主体10具有相对更高的CTE。热膨胀增强图案17可由诸如BCB(苯并环丁烯)和聚酰亚胺的绝缘聚合物材料中的任一种或者一种或多种聚合物材料的混合物形成。
[0037]第一半导体芯片20、第二半导体芯片22和第三半导体芯片24布置在中介层12上方,第一绝缘层21、第二绝缘层23和第三绝缘层27分别布置在中介层主体10与第一半导体芯片20、第二半导体芯片22和第三半导体芯片24之间。在一实施方式中,中介层主体
10、钝化层11、第一绝缘层21、第二绝缘层23和第三绝缘层27分别由具有不同CTE的材料形成。
[0038]通常,钝化层11、第一绝缘层21、第二绝缘层23和第三绝缘层27比包括硅(Si)的中介层主体10具有相对更高的CTE。钝化层11、第一绝缘层21、第二绝缘层23和第三绝缘层27对于热变化相对敏感并且往往会响应于热变化而膨胀或收缩。因此,可能会导致中介层12变形。例如,当温度冷却下来时,钝化层11、第一绝缘层21、第二绝缘层23和第三绝缘层27的收缩程度大于中介层主体10。结果,可向着中介层主体10的第一表面1a施加第一弯曲力,因此中介层12的第一表面1a可朝向上方向弯曲。另一方面,当温度被加热起来时,钝化层11、第一绝缘层21、第二绝缘层23和第三绝缘层27的膨胀程度大于中介层主体10。结果,可向着中介层主体10的第二表面1b施加第二弯曲力,因此中介层12的第一表面1a可朝向下方向弯曲。
[0039]然而,在根据本公开的实施方式的具有热膨胀增强图案17的半导体封装件中,当中介层12被冷却下来或者被加热起来时,施加于第二表面1b的应力可因靠近中介层主体10的第二表面1b设置的热膨胀增强图案17而被抵消。因此,可以基本上防止中介层12变形。
[0040]图2示出根据本公开的另一实施方式的半导体封装件。该半导体封装件包括中介层32、多个TSV 35、多个热膨胀增强图案37、第一半导体芯片40、第二半导体芯片42和第三半导体芯片44。
[0041]中介层32包括中介层主体30和钝化层31。中介层主体30具有第一表面30a和第二表面30b,钝化层31设置在第一表面30a上。TSV 35中的每个穿过中介层主体30并且具有突出部分,该突出部分从第二表面30b突出预定高度,进入热膨胀增强图案37中。热膨胀增强图案37设置在中介层主体30的第二表面30b上,位于中介层主体30下方并且在TSV 35的突出部分之间。第一半导体芯片40、第二半导体芯片42和第三半导体芯片44布置在钝化层31上方。
[0042]中介层主体30可包括S1、玻璃或Si02。TSV 35中的每个从第一表面30a穿过中介层主体30到达第二表面30b并且从第二表面30b突出预定高度36。在一实施方式中,在TSV 35和中介层主体30之间的界面处进一步设置诸如氧化硅的绝缘层(未示出),以防止在TSV 35和中介层主体30之间产生短路或漏电流。TSV 35包括填充通孔33的金属材料层34。
[0043]在中介层主体30的第一表面30a上设置由绝缘材料形成的钝化层31。钝化层31可在其内包括由导电材料形成的电路布线图案(未示出)。
[0044]在钝化层31上方安装第一半导体芯片40及分别布置在第一半导体芯片40的相反侧的第二半导体芯片42和第三半导体芯片44。第一半导体芯片40可被作为单个芯片安装,第二半导体芯片42和第三半导体芯片44中的每个可具有两个或更多个芯片的堆叠结构。第一半导体芯片40通过第一连接电极46电连接到中介层32,第二半导体芯片42和第三半导体芯片44分别通过第二连接电极48和第三连接电极49电连接到中介层32。第一绝缘层41设置在第一连接电极46之间,第二绝缘层43设置在第二连接电极48之间,第三绝缘层47设置在第三连接电极49之间。第一绝缘层41或第二绝缘层43和第三绝缘层47可以包括底部填充材料。底部填充材料可包括硅树脂和/或环氧树脂。
[0045]中介层32的钝化层31可在其内设置有电路布线图案(未示出),第一半导体芯片40、第二半导体芯片42和第三半导体芯片44可通过电路布线图案电连接到TSV35。
[0046]TSV 35的第一端面可连接到钝化层31,TSV 35的第二端面可暴露于中介层主体30的第二表面30b。在一实施方式中,TSV 35的第二端面可连接到诸如焊料球或焊料凸块的外部连接端子38。
[0047]热膨胀增强图案37设置在中介层主体30的第二表面30b上。在一实施方式中,当形成TSV 35时,TSV 35从中介层主体30的第二表面30b突出预定高度36,并且暴露于外部。结果,在相邻TSV 35之间形成间隔39。热膨胀增强图案37可在中介层主体30的第二表面30b上填充相邻TSV 35之间的间隔39。热膨胀增强图案37的一个表面可接触第二表面30b,热膨胀增强图案37的另一个表面可与TSV 35的第二端面基本上齐平。热膨胀增强图案37可由具有高CTE的材料形成。在一实施方式中,热膨胀增强图案37由具有5ppm/°C或更大的CTE的材料形成。热膨胀增强图案37比包括硅(Si)的中介层主体30具有相对更高的CTE。具体地,热膨胀增强图案37可由诸如BCB和聚酰亚胺的绝缘聚合物材料中的任一种或者一种或多种聚合物材料的混合物形成。
[0048]由于热膨胀增强图案37设置在中介层主体30的第二表面30b上位于TSV 35之间,因此由于中介层主体30、钝化层31和第一绝缘层41或第二绝缘层43和第三绝缘层47的CTE差异导致出现的应力可因热膨胀增强图案37而被抵消。因此,可以基本上防止中介层32变形。
[0049]本实施方式还可应用于在没有TSV的情况下在中介层主体的第一表面上形成有布线图案的中介层。
[0050]图3至图9示出根据本公开的实施方式的制造图1的半导体封装件的方法。
[0051]参照图3,提供中介层主体200和设置在中介层主体200中的多个TSV 215。
[0052]中介层主体200可包括由包括Si的半导体材料形成的基板或由玻璃形成的绝缘基板。形成TSV 215中的每个作为穿透中介层主体200并且被金属材料210填充的沟槽或孔205。孔205具有从中介层主体200的第一表面200a到第二表面200b的预定深度。
[0053]当将均具有堆叠结构的多个半导体芯片布置在中介层202上方时,多个TSV 215可在中介层主体200中彼此分隔开预定距离。填充沟槽或孔205的金属材料210可包括Cu、Ag、Sn或它们的组合。
[0054]在一实施方式中,在TSV 215和中介层主体200之间的界面处进一步设置诸如氧化硅的绝缘层(未示出),以防止在TSV 215和中介层主体200之间产生短路或漏电流。当中介层主体200由诸如玻璃的绝缘基板形成时,可省略绝缘层。
[0055]TSV 215具有与中介层主体200的第一表面200a基本上齐平的第一端面215a和与中介层主体200的第二表面200b基本上齐平的第二端面215b。第一端面215a和第二端面215b可暴露于孔205的外部。
[0056]参照图4,在中介层主体200的第一表面200a上方形成钝化层202。钝化层202可由诸如氮化物或氧化物的绝缘材料形成。钝化层202可在其内包括由导电材料形成的电路布线图案(未示出)。因此,提供了包括中介层主体200和位于中介层主体200上方的钝化层202的中介层204。
[0057]参照图5,在中介层主体200的第二表面200b上形成掩模图案230,以部分暴露中介层主体200的第二表面200b并且覆盖各TSV
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