专利名称：半导体装置的制作方法
技术领域：
本发明总体涉及一种半导体装置，并且更具体涉及一种在改善半导体封装件的特性和制造产率的同时通过以倒装芯片的方式接合多个半导体芯片而实现的半导体装置。
背景技术：
一般地，半导体封装技术是指通过将半导体芯片安装到基板上或者将均包括基板和半导体芯片的封装件电连接来制造半导体封装件产品的技术。半导体封装件包括基板和放置在基板上的半导体芯片。为了电连接半导体芯片与基板，采用导线接合方法或倒装芯片接合方法。在采用导线接合方法制造半导体封装件的情况下，半导体芯片通过粘合剂连接到 基板上，并且半导体芯片的接合焊盘与基板的接合指通过导线接合工艺采用金属导线而彼此耦接，从而使基板与半导体芯片彼此电连接。然而，在采用导线接合方法制造半导体封装件的情况下，由于半导体芯片与基板之间的电信号交换通过金属导线实现，因此半导体封装件的工作速度变慢，并且半导体芯片的电特性可能由于采用多个金属导线而劣化。在通过倒装芯片接合方法制造半导体封装件的情况下，半导体芯片通过连接构件以倒装芯片的方式接合到基板上，从而使半导体芯片和基板彼此面对，这样基板与半导体芯片通过连接构件而彼此电连接。然后，执行底部填充工艺以填充半导体芯片与基板之间的空间。在采用倒装芯片接合方法制造半导体封装件的情况下，由于彼此面对放置的半导体芯片与基板之间的电信号交换通过连接构件实现，因此相比于采用导线接合方法的情况，信号传送路径缩短，并且在半导体封装件的工作速度方面具有优势。然而，在采用倒装芯片接合方法制造半导体封装件的情况下，由于以基板和半导体芯片彼此面对放置的方式形成电连接，因此，如果多个半导体芯片堆叠在基板上，则难以使半导体芯片彼此适当地连接，并且难以使半导体芯片与基板适当地连接。
发明内容
本发明的实施例涉及一种半导体装置，其通过以倒装芯片的方式接合多个半导体芯片而实现。而且，本发明的实施例涉及一种半导体装置，其可改善半导体封装件的特性和制
造产率。在本发明的一个实施例中，半导体装置包括第一结构体，具有第一电极焊盘;第二结构体，以面朝上的方式设置在第一结构体上方以露出第一电极焊盘，并且具有突出和凹陷形状的第一连接构件，该第一连接构件具有至少两个突起；以及第三结构体，以面朝下的方式设置在第二结构体上方，并且具有突出和凹陷形状的第二连接构件，该第二连接构件在其面向第二结构体的表面上具有至少两个突起，其中第二连接构件的一些突起与露出的第一电极焊盘电连接，并且第二连接构件的剩余突起中的至少一个与第一连接构件电连接。第一结构体可包括半导体器件和印刷电路板中的任一个。半导体器件可包括选自图像传感器、半导体存储器、半导体系统、无源器件、有源器件和半导体传感器之中的任一个。印刷电路板可包括选自模块基板、封装基板、柔性基板和主板之中的任一个。
第二结构体和第三结构体的每一个可包括半导体芯片和半导体封装件中的任一个。第一连接构件和第二连接构件可包括凸块。半导体装置可进一步包括插入在第一结构体与第二结构体之间的粘合剂。半导体装置可进一步包括第四结构体，以面朝下的方式设置在第二结构体与第三结构体之间，并且具有第三连接构件，第三连接构件与第一连接构件电连接。第四结构体可包括半导体芯片和半导体封装件中的任一个。第三连接构件可包括凸块、焊料球或导电柱中的任一个。半导体装置可进一步包括插入在第三结构体与第四结构体之间的粘合剂。可设置一个或更多个第四结构体。多个第四结构体可以阶梯形式堆叠。多个第四结构体的每一个的第三连接构件可具有不同的高度。半导体装置可进一步包括分别插入在多个第四结构体之间的粘合剂。
图I是示出根据本发明实施例的半导体封装件的截面图。图2是示出根据本发明实施例的半导体封装件的截面图。图3是示出根据本发明实施例的半导体封装件的截面图。
具体实施例方式以下，将参考附图详细描述本发明的具体实施例。这里应该理解，附图不必要按比例绘制，并且在一些情况下比例可能被夸大以更清楚地描述本发明的某些特征。图I是示出根据本发明实施例的半导体封装件的截面图。参考图I，第二结构体120和第三结构体130设置在第一结构体110上方。例如，第一结构体110包括半导体器件，诸如图像传感器、半导体存储器、半导体系统、无源器件、有源器件和半导体传感器，或者包括选自模块基板、封装基板、柔性基板和主板之中的任一个。例如，第二结构体120和第三结构体130的每一个包括选自半导体芯片和半导体封装件中的任一个。以下，将给出第一结构体110为印刷电路板并且第二结构体120和第三结构体130为半导体芯片的示例。第一结构体110具有上表面和背对上表面的下表面。第一电极焊盘112形成在第一结构体110的上表面上，而与第一电极焊盘112电连接的第二电极焊盘114形成在第一结构体Iio的下表面上。第一电极焊盘112例如包括接合指，并且第二电极焊盘114例如包括球焊盘。第二结构体120通过粘合剂105连接到第一结构体110的上表面上。第二结构体120设置为使得第一结构体110的第一电极焊盘112被露出。第一接合焊盘122形成在第二结构体120的一个表面上，并且第二结构体120以面朝上的方式设置为使得其上形成有第一接合焊盘122的一个表面面朝上。第一连接构件125形成在第二结构体120的第一接合焊盘122上，每个第一连接构件125具有突起和凹槽。每个第·一连接构件125具有至少两个突起。第一连接构件125例如包括凸块。第三结构体130设置在第二结构体120上方。第二接合焊盘132形成在第三结构体130的一个表面上，并且第三结构体130以面朝下的方式设置为使得其上形成有第二接合焊盘132的一个表面面朝下。也就是，第二结构体120和第三结构体130设置为使得它们的其上形成有第一接合焊盘122的表面与其上形成有第二接合焊盘132的表面彼此面对。第二连接构件135形成在第三结构体130的第二接合焊盘132上，每个第二连接构件135具有突起和凹槽。每个第二连接构件135具有至少两个突起，例如三个突起。第二连接构件135例如包括凸块。在第三结构体130的第二连接构件135中，一些突起与第一结构体110的露出的第一电极焊盘112电连接，并且剩余突起中的至少一个突起与第二结构体120的第一连接构件125电连接。换句话说，由于第三结构体130的第二连接构件135包括至少两个突起，因此第二连接构件135的一些突起可以与第一结构体110电连接，而剩余突起可以与面对第三结构体130的第二结构体120电连接。结果，在本发明的实施例中，可容易地形成第一结构体110、第二结构体120以及第三结构体130之间的电连接。而且，在第三结构体130的第二连接构件135中，为了补偿第二连接构件135与第一结构体110连接的位置与第二连接构件135与第二结构体120连接的位置的高度差，在第二连接构件135与第一结构体110连接的位置，突起可具有相对较大的高度。尽管图中未示出，但可以想到，在第三结构体130的第二连接构件135中，在第二连接构件135与第一结构体110连接的位置以及第二连接构件135与第二结构体120连接的位置，突起具有相同的高度。在此情况下，为了补偿高度差，可在与第一结构体110连接的第二连接构件135的突起上附加地设置连接构件。封装组件150以密封第一结构体110的上表面的方式形成在第一结构体110的其上设置有第二结构体120和第三结构体130的上表面上，并且外部连接端子160形成在第一结构体110的下表面上形成的第二电极焊盘114上。如上所述，在本发明的实施例中，包括第一连接构件125的第二结构体120设置在第一结构体110上，每个第一连接构件125具有多个突起，并且包括第二连接构件135的第三结构体130设置在第二结构体120上，每个第二连接构件135具有多个突起，从而使第三结构体130面对第二结构体120。结果，可容易地实现第一结构体110、第二结构体120以及第三结构体130之间的电连接。在本发明的实施例中，由于第三结构体130的第二连接构件135具有多个突起，多个突起中的一些突起可与第一结构体110电连接，并且剩余突起中的至少一个突起可与第二结构体120电连接。因此，由于第二连接构件135的存在，不仅第一结构体110与第三结构体130之间的电连接可容易实现，而且第二结构体120与第三结构体130之间的电连接也可容易实现。因此，在本发明的实施例中，甚至在采用倒装芯片接合方法制造半导体封装件的情况下(倒装芯片接合方法由于信号传送路径相对短而在半导体封装件的工作速度方面有优势)，能够在第一结构体110上堆叠多个半导体芯片，例如第二结构体120和第三结构体130，由此可改善半导体封装件的特性并且可增加半导体封装件的安装密度和容量。尽管本发明的上述实施例中示出和描述了第二结构体120和第三结构体130设置在第一结构体110上，但可以构想在本发明的另一个实施例中第四结构体附加地设置在第二结构体120与第三结构体130之间。图2是示出根据本发明实施例的半导体封装件的截面图。 参考图2,第一结构体110具有上表面和下表面,第一电极焊盘112形成在上表面上，而与第一电极焊盘112电连接的第二电极焊盘114形成在下表面上。第二结构体120通过粘合剂105连接到第一结构体110的上表面上。第二结构体120以面朝上的方式设置为使得第二结构体120的其上形成有第一接合焊盘122的一个表面面朝上，并且第一结构体110的第一电极焊盘112被露出。第一连接构件125形成在第二结构体120的第一接合焊盘122上，每个第一连接构件125具有突起和凹槽。每个第一连接构件125具有至少两个突起，例如三个突起。第一连接构件125例如包括凸块。第四结构体140设置在第二结构体120上方。第四结构体140包括半导体芯片和半导体封装件中的任一个。例如，第四结构体140包括半导体芯片。第四结构体140设置为使得第二结构体120的第一连接构件125的一些部分被露出，例如形成在第一连接构件125的外围部分上的突起被露出。第四结构体140以面朝下的方式设置为使得第四结构体104的其上形成有第三接合焊盘142的一个表面面对第二结构体120，并且第三连接构件145形成在第三接合焊盘142上。第三连接构件145包括凸块、焊料球或导电柱。第四结构体140的第三连接构件145与设置在其下方的第二结构体120的第一连接构件125的一些部分(即，第一连接构件125的多个突起中的一些突起)电连接。换句话说，彼此面对设置的第二结构体120和第四结构体140通过第一连接构件125和第三连接构件145而彼此电连接。尽管图中未示出，可通过连接第四结构体140的第三接合焊盘142与第二结构体120的第一连接构件125，而不采用第三连接构件145，将第二结构体120和第四结构体140彼此电连接。第三结构体130通过粘合剂105连接到第四结构体140。第二接合焊盘132形成在第三结构体130的一个表面上，并且第三结构体130以面朝下的方式设置为使得其上形成有第二接合焊盘132的一个表面面朝下。第二连接构件135形成在第三结构体130的第二接合焊盘132上，每个第二连接构件135具有突起和凹槽。每个第二连接构件135具有至少两个突起，例如三个突起。第二连接构件135例如包括凸块。
在第三结构体130的第二连接构件135中，一些突起与第一结构体110的露出的第一电极焊盘112电连接，并且剩余突起中的至少一个突起与第二结构体120的第一连接构件125电连接。尽管图中未示出，但在第三结构体130的第二连接构件135中，在第二连接构件135与第一结构体110连接的位置以及第二连接构件135与第二结构体120连接的位置，突起可具有相同的高度。在此情况下，为了补偿高度差，可在与第一结构体110连接的第二连接构件135的突起上附加地设置连接构件。封装组件150以密封第一结构体110的上表面的方式形成在第一结构体110的其上设置有第二结构体120、第三结构体130和第四结构体140的上表面上，并且外部连接端子160形成在第一结构体110的下表面上形成的第二电极焊盘114上。
从以上描述可知，在本发明的实施例中，由于第三结构体130具有第二连接构件135并且第二连接构件135具有多个突起，因此第二连接构件135的突起中的一些可与第一结构体110电连接，并且剩余突起中的一些可与第二结构体120电连接。此外，在本发明的实施例中，由于第二结构体120具有第一连接构件125并且第一连接构件125具有多个突起这样的事实，因此第一连接构件125的突起中的一些可与第四结构体140电连接，并且剩余突起中的一些可与第三结构体130电连接。在本发明的实施例中，即使当第四结构体140附加地设置在第二结构体120与第三结构体130之间时，也可容易地实现第一结构体110、第二结构体120、第三结构体130和第四结构体140之间的电连接，由此增加数量的结构体之间的电连接成为可能。尽管本发明的以上实施例中示出和描述了一个第四结构体140设置在第二结构体120与第三结构体130之间，但是至少两个第四结构体140可设置在第二结构体120与第三结构体130之间。图3是示出根据本发明实施例的半导体封装件的截面图。参考图3，第二结构体120和第三结构体130设置在第一结构体110上。第一结构体110、第二结构体120和第三结构体130设置为具有与以上所述的本发明的实施例相同的结构。至少两个第四结构体140、例如三个第四结构体140设置在第二结构体120与第三结构体130之间。第二结构体120的第一连接构件125形成为具有至少两个突起，例如五个突起。第一连接构件125的突起数量可依据堆叠在其上的第四结构体140的数量而调
難
iF. O多个第四结构体140以阶梯形式堆叠在第二结构体120上方并且设置为使得第二结构体120的第一连接构件125的一些部分被露出。粘合剂105分别插入在第四结构体140之间。第三接合焊盘142形成在多个第四结构体140各自的一个表面上，并且第四结构体140以面朝下的方式设置为使得其上形成有第三接合焊盘142的表面面朝下。第三连接构件145形成在第四结构体140各自的第三接合焊盘142上。第三连接构件145包括凸块、焊料球或导电柱。各第三连接构件145与设置在其下方的第二结构体120的第一连接构件125电连接。即，设置为面对第二结构体120且以阶梯形式堆叠的各第四结构体140通过第一连接构件125和第三连接构件145而与第二结构体120电连接。在以阶梯形式堆叠的第四结构体140中，为了补偿第四结构体140之间的高度差，第三连接构件145可具有不同的高度。尽管图中未示出，但是第三连接构件145可具有相同的高度，并且在此情况下，为了补偿第四结构体140之间的高度差，可在第一连接构件125与第三连接构件145之间附加地设置连接构件。从以上描述可知，在本发明的实施例中，由于多个第四结构体140以阶梯方式堆叠在第二结构体120与第三结构体130之间这样的事实，因此能够在第一结构体110上方堆叠数量增加的结构体，由此可有效地提高半导体封装件的安装密度和容量。尽管出 于示例目的描述了本发明的具体实施例，但是本领域技术人员应理解在不偏离所附权利要求公开的本发明的范围和精神的情况下，各种变型、添加和替代是可能的。本申请要求2011年5月11日申请的韩国专利申请No. 10-2011-0044099的优先权，在此援引结合其全文。
权利要求
1.一种半导体装置，包括 第一结构体，具有第一电极焊盘； 第二结构体，以面朝上的方式设置在所述第一结构体上方以露出所述第一电极焊盘，并且包括第一连接构件，所述第一连接构件具有至少两个突起；以及 第三结构体，以面朝下的方式设置在所述第二结构体上方，并且包括第二连接构件，所述第二连接构件在其面向所述第二结构体的表面上具有至少两个突起， 其中所述第二连接构件的一些突起与露出的第一电极焊盘电连接，并且所述第二连接构件的剩余突起中的至少一个与所述第一连接构件电连接。
2.根据权利要求I所述的半导体装置，其中所述第一结构体包括半导体器件和印刷电路板中的任一个。
3.根据权利要求2所述的半导体装置，其中所述半导体器件包括选自图像传感器、半导体存储器、半导体系统、无源器件、有源器件和半导体传感器之中的任一个。
4.根据权利要求2所述的半导体装置，其中所述印刷电路板包括选自模块基板、封装基板、柔性基板和主板之中的任一个。
5.根据权利要求I所述的半导体装置，其中所述第二结构体和所述第三结构体的每一个包括半导体芯片和半导体封装件中的任一个。
6.根据权利要求I所述的半导体装置，其中所述第一连接构件和所述第二连接构件包括凸块。
7.根据权利要求I所述的半导体装置，还包括 粘合剂，插入在所述第一结构体与所述第二结构体之间。
8.根据权利要求I所述的半导体装置，还包括 第四结构体，以面朝下的方式设置在所述第二结构体与所述第三结构体之间，并且具有第三连接构件，所述第三连接构件与所述第一连接构件电连接。
9.根据权利要求8所述的半导体装置，其中所述第四结构体包括半导体芯片和半导体封装件中的任一个。
10.根据权利要求8所述的半导体装置，其中所述第三连接构件包括凸块、焊料球或导电柱。
11.根据权利要求8所述的半导体装置，还包括 粘合剂，插入在所述第三结构体与所述第四结构体之间。
12.根据权利要求8所述的半导体装置，其中设置一个或更多个所述第四结构体。
13.根据权利要求12所述的半导体装置，其中多个第四结构体以阶梯形式堆叠。
14.根据权利要求12所述的半导体装置，其中所述多个第四结构体的每一个的第三连接构件具有不同的高度。
15.根据权利要求12所述的半导体装置，还包括 粘合剂，分别插入在所述多个第四结构体之间。
全文摘要
本发明公开了一种半导体装置。该半导体装置包括第一结构体，具有第一电极焊盘；第二结构体，以面朝上的方式设置在第一结构体上方以露出第一电极焊盘，并且具有第一连接构件，该第一连接构件具有至少两个突起；以及第三结构体，以面朝下的方式设置在第二结构体上方，并且具有第二连接构件，该第二连接构件在其面向第二结构体的表面上具有至少两个突起，其中第二连接构件的一些突起与露出的第一电极焊盘电连接，并且第二连接构件的剩余突起中的至少一个与第一连接构件电连接。
文档编号H01L23/488GK102779801SQ20121004655
公开日2012年11月14日 申请日期2012年2月27日 优先权日2011年5月11日
发明者金基永 申请人:海力士半导体有限公司