半导体器件封装及制造其之方法与流程

本发明涉及一种半导体器件封装，及更具体地涉及一种半导体器件封装，其包括具有一空气释放结构之一基板。

背景技术

微机电系统(mems)芯片可包括膜和盖。mems芯片的盖可经由粘胶附接到基板以形成半导体封装。在制造过程中，可加热半导体封装以固化盖和基板之间的粘胶。然而，热循环可能导致半导体封装内的空气膨胀，因而可能损坏膜。

技术实现要素：

在一些实施例中，根据一态样，一种半导体器件封装，其包括具有一第一凹槽的一基板及一半导体器件。该第一凹槽具有一第一部分、一第二部分及一第三部分，该第二部分位于该第一部分与该第三部分之间。该半导体器件设置在该第一凹槽的该第二部分上。该半导体器件包括一膜且具有与该基板相邻且相对于该膜的一第一表面。该膜由该第一表面暴露。

在一些实施例中，根据另一态样，一种载体，其包括一核心层、在该核心层上的一半导体器件安装区域及设置在该核心层上且从该核心层暴露的一第一凹槽。该第一凹槽跨越该半导体器件安装区域。

在一些实施例中，根据另一态样，揭示一种用于制造半导体器件封装的方法。该方法包含：提供一载体，一半导体器件安装区域界定于该载体上；在该载体上形成一凹槽，该凹槽从该载体暴露且跨越该半导体器件安装区域；及经由一粘合剂将包括一膜的一半导体器件附接到该载体的该半导体器件安装区域以形成该半导体器件封装。

附图说明

以附图阅读以下详细描述可最佳地理解本发明的各个态样。应注意到，各种特征可能未按比例绘制的，且为了清楚讨论，各种特征的尺寸可以任意增加或减小。

图1a绘示根据本发明的一些实施例的半导体器件封装的透視图。

图1b绘示根据本发明的一些实施例的半导体器件封装的上視图。

图1c绘示根据本发明的一些实施例的半导体器件封装的截面图。

图1d绘示根据本发明的一些实施例的半导体器件封装的截面图。

图2a绘示根据本发明的一些实施例的半导体器件封装的上視图。

图2b绘示根据本发明的一些实施例的半导体器件封装的上視图。

图2c绘示根据本发明的一些实施例的半导体器件封装的上視图。

图2d绘示根据本发明的一些实施例的半导体器件封装的上視图。

图2e绘示根据本发明的一些实施例的半导体器件封装的上視图。

图2f绘示根据本发明的一些实施例的半导体器件封装的上視图。

图2g绘示根据本发明的一些实施例的半导体器件封装的上視图。

图3a绘示根据本发明的一些实施例的半导体器件封装的上視图。

图3b绘示根据本发明的一些实施例的半导体器件封装的上視图。

图3c绘示根据本发明的一些实施例的半导体器件封装的上視图。

图3d绘示根据本发明的一些实施例的半导体器件封装的上視图。

具体实施方式

贯穿图式及详细描述使用共同参考数字以指示相同或类似组件。本发明的实施例将从结合附图进行的以下详细描述更显而易见。

下面详细讨论本发明的各种实施例。然而，应理解的是，这些实施例提出了许多可在各种各样的具体情况中体现的适用概念。应该理解，以下发明提供了实现各种实施例或实施各种实施例的不同特征的示例。为了讨论的目的，下面描述组件和布置的具体示例。当然，这些仅仅是示例，并不意在限制。

以下使用特定的语言揭示图式中所示的实施例或示例。然而将理解的是，实施例和示例并非意图来限制的。如所属领域的普通技术人员通常想到的，所揭示的实施例的任何变更和修改，及本文件中所揭示的原理上的任何进一步应用都落入本发明的范围内。

此外，本发明可在各个示例中重复附图标记和/或字母。这种重复是为了简单和清楚的目的，且本身并不指定所讨论的各种实施例和/或配置之间的关系。

空间说明，诸如「上面」、「下面」、「上」、「左」、「右」、「下」、「顶」、「底」、「垂直」、「水平」、「侧边」、「较高」、「较低」、「较上」、「较下」、「上方」、「下方」等等，皆说明关于一确定组件或组件群组、或一组件或组件群组之一确定平面，以用于如相关图式中所示之组件定向。应理解，此处所使用之空间说明仅用于图解说明之目的，及此处说明之结构之具体实施可以任何定向或方式作空间安置，本发明之实施例之优点并不为这种安置所偏离。

根据本发明的至少一些实施例，一种半导体器件封装包括至少一半导体器件(例如，mems芯片)，其包括膜和固定该半导体器件的基板。半导体器件和基板界定了包含空气的空间。基板包括空气释放结构，该空气释放结构被配置成将空气从空间释放到半导体器件封装的外部环境。空气释放结构可包括例如凹槽及/或空腔。这样的空气释放结构防止由于半导体器件封装内部的空气膨胀而对膜造成损坏。例如，在用于固化设置在半导体器件和基板之间的粘合剂的加热或热循环过程期间，膨胀的空气(由于加热之故)经由空气释放结构释放而不损坏半导体器件的膜。

图1a是根据本发明的一些实施例的半导体器件封装10的透视图。半导体器件封装10包括基板100和设置在基板100上的半导体器件110和120。半导体器件110包括膜111。基板100(也称为“载体”)界定或包括凹槽106和空腔107。由凹槽106界定的空间与由空腔107界定的空间连接。例如，凹槽106中的空气或流体可流向空腔107，反之亦然。凹槽106及/或空腔107的至少一部分从基板100暴露。空间108由半导体器件110和基板100界定。空间108可包含例如空气。

在热操作(例如，加热)期间，空间108中的空气膨胀且空腔107可作用为缓冲室以容纳膨胀空气。膨胀空气可通过由半导体器件110暴露的凹槽106释放。例如，半导体器件110中的空间108中的膨胀空气可穿过空腔107和凹槽106，并可从半导体器件封装10释放出去。空腔107和凹槽106中的个者可作用为空气释放结构或空气释放结构的一部分。因此，凹槽106和空腔107导引膨胀空气流出半导体器件封装10，以避免半导体器件110的膜111损坏。

在一些实施例中，半导体器件110可包括例如mems封装、mems麦克风或mems气体感测器。半导体器件120可以包括专用集成电路(asic)、数位信号处理器(dsp)、控制器、处理器或其他电子组件或半导体器件中的一或多个。例如，可使用半导体器件120(例如，asic器件)来收集由半导体器件110(例如，mems器件)获得的信息，且以模拟模式(analogmode)或数位模式(digitalmode)传输或处理信息。

图1b是根据本发明的一些实施例的半导体器件封装10的上視图。半导体器件110设置在凹槽106的至少一部分上。空腔107可完全或部分地被半导体器件110覆盖。凹槽106跨越空腔107。在一些实施例中，凹槽106可具有一深度，其可从约5μm到约300μm、从约2μm到约500μm、从约1μm到约800μm、或从约0.1μm到约1000μm。在一些实施例中，空腔107可具有一深度，其可从大约5μm到大约300μm、从大约2μm到大约500μm、从大约1μm到大约800μm、或从大约0.1μm到大约1000μm。在一些实施例中，空腔107的宽度实质上等于膜111的宽度。

图1c是根据本发明的一些实施例中沿着图1a中所示的线c-c的半导体器件封装10的截面图。基板100包括核心层101、一或多个绝缘层102和一或多个导电层103。在一些实施例中，凹槽106及/或空腔107可形成于绝缘层102和核心层101中。在一些其他实施例中，凹槽106和空腔107可形成于绝缘层102中而不延伸到核心层101中。在一些实施例中，核心层101可以由双马来酰亚胺-三嗪(bismaleimide-triazine,bt)树脂或玻璃增强环氧树脂复合材料(例如glass-reinforcedepoxycomposite,fr-4级复合材料)制成。

在一些实施例中，基板100可以是或包括，例如印刷电路板(pcb)、例如纸基铜箔层压板、复合铜箔层压板、聚合物浸渍玻璃纤维层压板、基于铜箔的层压板、或其一或多种的组合。基板100可包括互连结构(例如，包括一或多个导电层103)、例如重分布层(redistributionlayer,rdl)或接地元件。在一些实施例中，接地元件是从基板100的侧表面暴露的通孔。在一些实施例中，接地元件是从基板100的侧表面暴露的金属层。在一些实施例中，接地元件是从基板100的侧表面暴露的金属迹线。

半导体器件110具有底表面110a和膜111。膜111与底表面110a相对且由底表面110a暴露。半导体器件110可藉由例如粘合剂105设置在基板100上。在一些实施例中，空腔107的宽度实质上等于膜111的宽度。在一些实施例中，空腔107的深度实质上等于凹槽106的深度(例如，沿垂直方向)。在一些其他实施例中，空腔107的宽度可与膜111的宽度不同。空间108由半导体器件110的膜111和基板100界定，且包含例如空气。

半导体器件封装10可包括一或多个接合导线130。接合导线130将半导体器件110电连接到基板100的至少一导电层103。一或多个接合导线170将半导体器件120连接到基板100的至少一导电层103。

图1d是根据本发明的一些实施例中沿着图1a中所示的线c-c的半导体器件封装10的截面图。除了粘合剂105延伸到凹槽106及/或空腔107中之外，图1d的结构与图1c类似。

图2a是根据本发明的一些实施例的半导体装置封装10的半导体装置110的一区域的上視图。基板100包括用于安装半导体器件110的半导体器件安装区域115。在一些实施例中，半导体器件安装区域115可位于基板100的核心层101上。基板进一步包括凹槽106。凹槽106也可设置在核心层101上。凹槽106包括第一部分106a、第二部分106b和第三部分106c。第二部分106b侧向设置在第一部分106a和第三部分106c之间。第一部分106a、第二部分106b和第三部分106c从基板100暴露。凹槽106的第一部分106a、第二部分106b和第三部分106c分别具有第一深度、第二深度和第三深度(例如，沿着垂直方向)。凹槽106的第一深度、第二深度和第三深度具有一范围，其从大约5μm到大约300μm、从大约2μm到大约500μm、从大约1μm到大约800μm、或从大约0.1μm至约1000μm。在一实施例中，凹槽106的第一深度、第二深度和第三深度可实质上相同。在一些其他实施例中，凹槽106的第一深度、第二深度和第三深度可彼此不同。在一些实施例中，凹槽106的第一深度和第三深度可大于凹槽106的第二深度。在一些其他实施例中，凹槽106的第一深度和第三深度可小于第二深度的凹槽106。

空腔107的宽度可实质上等于膜111的宽度。空腔107包括第一部分107a、第二部分107b和第三部分107c。第二部分107b侧向设置在第一部分107a和第三部分107c之间。第二部分107b可与第二部分106b的至少一部分重叠。空腔107的第一部分107a、第二部分107b和第三部分107c分别具有第一深度、第二深度和第三深度。空腔107的第一深度、第二深度和第三深度具有一范围，其从大约5μm到大约300μm、从大约2μm到大约500μm、从大约1μm到大约800μm、或从大约0.1μm至约1000μm。在一些实施例中，空腔107的第一深度、第二深度和第三深度可实质上相同。在一些其他实施例中，空腔107的第一深度、第二深度和第三深度可彼此不同。在一些实施例中，空腔107的第二深度可与凹槽106的第二深度实质上相同。在一些其它实施例中，空腔107的第二深度可大于或小于凹槽106的第二深度。

在一些实施例中，基板可包括凹槽而非空腔，或者包括空腔而非凹槽。图2b是根据本发明的一些实施例的半导体装置封装10的半导体装置110的区域的上視图。除了在图2b中没有空腔107之外，图2b的结构类似于图2a。换句话说，图2b所示的基板包括凹槽106，但不包括空腔107。

在一些实施例中，基板可包括多个凹槽或多个空腔。图2c说明根据本发明的一些实施例的半导体装置封装10的半导体装置110的区域的上視图。除了基板100进一步包括图2c所示的额外凹槽108，图2c的结构类似于图2b。凹槽108可实质上垂直于凹槽106，且凹槽108可同凹槽106设置于相同平面上。凹槽108被基板100暴露，且凹槽108的至少一部分被半导体装置110覆盖。在一些实施例中，类似于凹槽106的结构，凹槽108可具有三个部分，其分别具有各别深度。在一些实施例中，凹槽108的三个各别深度可实质上相同。在一些其他实施例中，凹槽108的三个各别深度可彼此不同。在一些实施例中，基板100可省略空腔。

图2d说明根据本发明的一些实施例的半导体装置封装10的半导体装置110的区域的上視图。除了基板100进一步包括如图2d所示的额外凹槽109之外，图2d的结构类似于图2b。凹槽109可实质上垂直于凹槽106，且凹槽109可同凹槽106设置在相同平面上。凹槽106和109可形成为t字形。在一些实施例中，图2d所示的基板100可省略空腔。

在一些实施例中，基板的空腔可具有各种尺寸及/或各种形状。图2e说明根据本发明的一些实施例的半导体装置封装10的半导体装置110的区域的上視图。除了基板100进一步包括如图2e所示的额外凹槽109'之外，图2e的结构类似于图2a。凹槽106和109'形成为t字形。在一些实施例中，图2e所示的基板100可包括空腔107。空腔107的宽度可与膜111的宽度实质上相同。

图2f说明根据本发明的一些实施例的半导体装置封装10的半导体装置110的区域的上视图。除了如图2f所示的空腔107的宽度小于膜111的宽度之外，图2f的结构类似于与图2e。

图2g说明根据本发明的一些实施例的半导体装置封装10的半导体装置110的区域的上视图。除了如图2g所示的空腔107的宽度大于膜111的宽度之外，图2g的结构类似于与图2e。

在一些实施例中，可将粘合剂105施加到半导体器件110的一或多个侧边，以将半导体器件110固定在基板100上。图3a说明根据本发明的一些实施例的半导体装置封装10的粘合剂105的应用的上视图。如图3a所示，可将粘合剂105施加到半导体器件110的四个侧边(上侧、下侧、左侧和右侧)，以将半导体器件110固定在基板100上。

图3b说明根据本发明的一些实施例的半导体装置封装10的粘合剂105的应用的上视图。除了可将粘合剂105施加到半导体器件110的两侧(上侧和下侧)之外，图3b的结构类似于图3a。

图3c说明根据本发明的一些实施例的半导体装置封装10的粘合剂105的应用的上视图。除了可将粘合剂105施加到半导体器件110的两侧(左侧和右侧)之外，图3c的结构类似于图3a。

图3d说明根据本发明的一些实施例的半导体装置封装10的粘合剂105的应用的上视图。粘合剂105被冲压到半导体器件110的四个角落(左上角、右上角、左下角和右下角)，以减少胶水溢流效应。

如本文中所使用，术语「大致」、「实质上」、「大约」及「约略」用以描述及考虑小变化。当用于连接一项目或环境时，所述术语可以指为所述项目或环境正确发生之范例，以及所述项目及环境发生于一接近的近似值之范例。举例来说，当与一数值结合使用时，所述术语可以指小于或等于±10％，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％。例如，如果两个数值之间的差小于或等于该等值的平均值的±10％，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％，则该两个数值可以被认为是“实质上”相同。例如，“实质上”平行可指相对于0°的角度变化范围小于或等于±10°，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％。例如，“实质上”垂直可以指相对于90°的角度变化范围小于或等于±10°，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％。术语“实质上共面”可指沿着相同平面的微米内的两个表面，例如在同一平面内的40μm以内、30μm以内、20μm以内、10μm以内，或者1μm以内。

如本文所使用的，单词「一」、「该」和「所述」可以包括复数对象，除非上下文另有明确指示。在一些实施例的描述中，提供在另一个组件「上」或「上方」的组件可包括前一个组件直接在后一组件(例如，物理接触)上的情况，以及一个或多个中间组件位于前一组件和后一组件之间的情况。

数量、比率和其他数值在本文中有时以范围的形式呈现。可以理解的是，这样的范围格式是为了方便和简洁而使用的，且应当被灵活地理解为不仅包括明确地被指定为范围限定的数值，还包括包含在该范围内的所有单个数值或子范围，每个数值和子范围都是明确指定的。

虽然已参考本发明的特定实施例描述及说明本发明，但这些描述及说明并不限制本发明。所属领域的技术人员应理解，在不脱离如通过所附权利要求书界定的本发明的真实精神及范围的情况下，可做出各种改变及可取代等效物。所述说明可能未必按比例绘制。归因于制造工艺及公差，本发明中的艺术再现与实际设备之间可存在区别。可存在并未特定说明的本发明的其它实施例。应将本说明书及图式视为说明性的而非限制性的。可做出修改，以使特定情况、材料、物质组成、方法或工艺适应于本发明的目标、精神及范围。所有此类修改希望属于所附权利要求书的范围内。虽然本文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组合、细分或重新排序这些操作以形成等效方法。因此，除非本文中特别指示，否则操作的次序及分组并非本发明的限制。