半导体装置及其制造方法与流程

本申请案参考2015年12月4日在韩国知识产权局申请的且标题为“半导体装置(SEMICONDUCTOR DEVICE)”的第10-2015-0172532号韩国专利申请案，主张其优先权并主张其权益，所述专利申请案的内容在此全文以引用的方式并入本文中。

技术领域

本发明是关于半导体装置以及其制造方法。

背景技术：

目前的半导体装置和用于制造半导体装置的方法不适当，例如，引起成本过量、可靠度降低或封装大小过大。通过比较常规和传统方法与如在本申请案的其余部分中参考图式阐述的本发明，所属领域的技术人员将显而易见此类方法的另外的限制和缺点。

技术实现要素：

本发明的各个方面提供一种半导体封装和一种制造半导体装置的方法。作为非限制性实例，本发明的各个方面提供一种制造半导体封装的方法和一种自其所得的半导体封装，其包括：将至少一个半导体裸片附接到金属板；使用囊封剂在金属板上囊封所述至少一个半导体裸片；以及切割所述金属板和所述囊封剂。

附图说明

图1为说明根据本发明的实施例的用于制造半导体封装的方法的流程图。

图2A到2E是说明根据本发明的实施例的用于制造半导体封装的方法的横截面图。

图3A到3D是说明根据本发明的另一实施例的用于制造半导体封装的方法的横截面图。

具体实施方式

以下论述通过提供本发明的实例来呈现本发明的各种方面。此类实例是非限制性的，并且由此本发明的各种方面的范围应不必受所提供的实例的任何特定特性限制。在以下论述中，短语“举例来说”、“例如”和“示范性”是非限制性的且通常与“借助于实例而非限制”“例如且非限制”等等同义。

如本文中所使用，“和/或”意指通过“和/或”联结的列表中的项目中的任何一个或多个。作为一实例，“x和/或y”意指三元素集合{(x)，(y)，(x，y)}中的任何元素。换句话说，“x和/或y”意指“x和y中的一或两者”。作为另一实例，“x、y和/或z”意指七元素集合{(x)，(y)，(z)，(x,y)，(x,z)，(y,z)，(x,y,z)}中的任何元素。换句话说，“x、y和/或z”意指“x、y和z中的一或多者”。

本文中所使用的术语仅出于描述特定实例的目的，且并不意图限制本发明。如本文中所使用，除非上下文另外明确指示，否则单数形式也意图包含复数形式。将进一步理解，术语“包括”、“包含”、“具有”等等当在本说明书中使用时，表示所陈述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但是不排除一或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或其群组的存在或添加。

应理解，尽管本文中可使用术语第一、第二等来描述各种元件，但这些元件不应受这些术语限制。这些术语仅用于将一个元件与另一元件区分开来。因此，例如，在不脱离本发明的教示的情况下，下文论述的第一元件、第一组件或第一部分可被称为第二元件、第二组件或第二部分。类似地，各种空间术语，例如“上部”、“上方”、“下部”、“下方”、“侧部”等等，可以用于以相对方式将一个元件与另一元件区分开来。然而，应理解，组件可以不同方式定向，例如，在不脱离本发明的教示的情况下，半导体装置可以侧向转动使得其“顶”表面水平地朝向且其“侧”表面垂直地朝向。

在图式中，为了清楚起见可夸示层、区和/或组件的厚度或大小。因此，本发明的范围应不受此类厚度或大小限制。另外，在图式中，类似参考标号可在整个论述中指代类似元件。

此外，还应理解，当元件A被提及为“连接到”或“耦合到”元件B时，元件A可以直接连接到元件B或间接连接到元件B(例如，插入元件C(和/或其它元件)可存在于元件A与元件B之间)。

本发明的各个方面涉及一种半导体装置及其制造方法。

本发明的某些实施例涉及一种用于制造半导体封装的方法以及一种使用所述方法的半导体封装。

近来，随着用于移动通信的终端(例如蜂窝式电话或智能电话)或小型电子装置(例如平板PC、笔记本PC、MP3播放器或数码相机)变小和变轻的潮流，构建所述小型电子装置的半导体封装也变小且重量变轻。根据电子产品的小型化，正集中地研究用于减小半导体封装的大小的方法。然而，产品的机械强度可受到威胁，且由于聚焦于产品的小型化，还可能难以支持半导体裸片。

本发明的实施例提供一种用于制造半导体封装的方法和一种使用所述方法的半导体封装，其可改进封装的可靠性，同时减少弯曲。

根据本发明的一方面，提供一种用于制造半导体封装的方法，所述方法包含：制备具有形成于其顶部表面上的导电凸块的至少一个半导体裸片；将所述至少一个半导体裸片附接到金属板；使用囊封剂将所述至少一个半导体裸片囊封在所述金属板上；以及切割所述金属板和所述囊封剂以制造所述半导体封装。

根据本发明的另一方面，提供一种使用所述用于制造半导体封装的方法的半导体封装，所述半导体封装包含：半导体裸片，其具有形成于其顶部表面上的导电凸块；金属板，其形成在所述半导体裸片下方；以及囊封剂，其将所述半导体裸片囊封在所述金属板上。将从以下描述和图式更充分理解本发明的各种优点、方面和新颖特征以及其所说明的实施例的细节。

下文中，将参看附图详细地描述本发明的实施例的实例使得其可由所属领域的技术人员容易地制造和使用。

图1是说明根据本发明的实施例的用于制造半导体封装的方法的流程图，且图2A到2E是说明根据本发明的实施例的用于制造(或制作)半导体封装的方法的横截面图。

参看图1，根据本发明的实施例的所述用于制造(或制作)半导体封装的方法包含形成再分布层(S11)、研磨(S12)、第一切割(S13)、附接半导体裸片(S20)、囊封(S30)和第二切割(S40)。此处，再分布层的形成(S11)、研磨(S12)和第一切割(S13)可被界定为制备半导体裸片的步骤(S10)。下文中，将参看图2A到2E描述图1的各种步骤。

在半导体裸片的制备(S10)的过程中，制备半导体裸片150作为根据本发明的实施例的半导体封装的基本元件。详细来说，半导体裸片的制备(S10)包含形成再分布层(S11)、研磨(S12)和第一切割(S13)。

在形成再分布层(S11)的过程中，再分布层110形成于晶片10上。应注意，再分布层110在本文中也可被称作再分布结构。如图2A中所说明，在形成再分布层(S11)的过程中，具有多层结构和覆盖再分布层110(例如覆盖其一或多个导电层)的电介质层120(例如一或多个电介质层)的再分布层110形成于晶片10上。作为一实例，第一再分布层111形成于晶片10上，且第一再分布层111的一部分由第一电介质层121覆盖。应注意，第一再分布层111在本文中也可被称作导电层。另外，进一步形成电连接到第一再分布层111的第二再分布层112，且第二再分布层112的一部分由第二电介质层122覆盖，借此形成具有多层结构的再分布层110。应注意，第二再分布层112在本文中也可被称作导电层。在所说明的实施例中，再分布层110具有双层结构，但本发明的各方面并不限于此。实际上，再分布层110可包含多于或少于两层。另外，晶片10可由硅(Si)、玻璃或金属制成，但本发明的各方面并不限于此。

再分布层110(例如，其一或多个导电层)可使用无电镀敷、电镀和/或溅镀由选自由以下各项组成的群组的一者制成：铜、铝、金、银、钯及其等效物，但本发明的各方面不限于此些材料和/或工艺。另外，可使用光致抗蚀剂通过光刻执行第一再分布层111和/或第二再分布层112的图案化或布设，但本发明的各方面并不限于此。

电介质层120可由选自由以下各项组成的群组的一者制成：氧化物、氮化物、聚酰亚胺、苯并环丁烯、聚苯并噁唑、双马来酰亚胺三嗪(BT)、酚醛树脂、环氧树脂及其等效物，但但本发明的各方面并不限于此。另外，电介质层120可由选自由以下各项组成的群组的一者形成：旋涂、喷涂、浸涂、棒涂、化学气相沉积(CVD)及其等效物，但本发明的各方面并不限于此。

另外，在形成再分布层(S11)的过程中，在形成再分布层110之后，导电凸块130可形成于再分布层110上。导电凸块130可形成于通过第二电介质层122暴露于外部的第二再分布层112上。导电凸块130可由共晶焊料(Sn₃₇Pb)、高铅焊料(Sn₉₅Pb)、无铅焊料(SnAg、SnAu、SnCu、SnZn、SnZnBi、SnAgCu或SnAgBi)及其等效物制成，但本发明的各方面并不限于此。另外，导电凸块130可通过回焊工艺、焊球下降工艺和/或其等效物而形成于再分布层110上，但本发明的各方面并不限于此。作为一实例，导电凸块130可包含焊球、导电柱(例如铜柱)，和/或具有形成于铜柱上的焊料盖的导电柱。

在研磨(S12)的过程中，研磨晶片10的底部表面。如图2B中所说明，在研磨(S12)的过程中，研磨晶片10的底部表面，借此移除晶片10的一部分。此处，可由例如金刚石研磨机和/或其等效物执行研磨，但本发明的各方面并不限于此。另外，粘合剂部件140附接到晶片10'的经研磨底部表面。粘合剂部件140支撑具有经研磨底部表面的晶片10'，借此促进后续工艺的处置。也就是说，如果晶片10的底部表面经研磨，那么晶片10'可具有减少的厚度以随后减小封装的大小，从而使得难以处置晶片10'。然而，在本发明中，可通过将粘合剂部件140附接到晶片10的底部表面来支撑相对薄的晶片10'，借此促进后续工艺的处置。另外，粘合剂部件140可用以在形成半导体裸片150之后通过在后续步骤中切割晶片10'而将半导体裸片150附接到金属板160。粘合剂部件140可形成为膜型粘合带，其也被称为裸片附接膜(DAF)。当然，粘合剂部件140可通常由环氧粘合剂制成，但本发明的范围不限于此。

在第一切割(S13)的过程中，晶片10'经切割以制造个别半导体裸片150。在第一切割(S13)的过程中，可沿着点线(如图2B中所说明)切割晶片10'，借此完成个别半导体裸片150(如图2C中所说明)。在第一切割(S13)的过程中，可通过金刚石刀片或激光束切割晶片10'，但本发明的各方面并不限于此。半导体裸片150可拥有不同类型的半导体裸片的特性。举例来说，半导体裸片150可包含处理器裸片、存储器裸片、专用集成电路(ASIC)裸片、通用逻辑裸片、有源半导体组件等。

在附接半导体裸片(S20)的过程中，半导体裸片150附接到金属板160。如图2C中所说明，在附接半导体裸片(S20)的过程中，至少一个半导体裸片150可附接到金属板160。也就是说，在附接半导体裸片(S20)的过程中，多个半导体裸片150可附接到金属板160。此处，使形成在半导体裸片150下方的粘合剂部件140与金属板160接触。也就是说，半导体裸片150可使用粘合剂部件140附接到金属板160。

金属板160为由金属制成的平板的形状。金属板160可由选自由以下各项组成的群组的一者制成：不锈钢(SUS)、铜、铝及其等效物，但本发明的范围不限于此。金属板160优选地由不锈钢(SUS)制成。此处，不锈钢(SUS)指代一种包含至少11％的添加到铁的铬来加固耐腐蚀性的钢。另外，不锈钢(SUS)根据铬、镍、钼等的含量而分类为不同类型。作为一实例，不锈钢(SUS)可例示为SUS201、SUS303、SUS303Se、SUS304、SUS304L、SUS305、SUS309S、SUS310S、SUS316、SUS316L、SUS317、SUS317L、SUS312、SUS321、SUS347、SUS409L、SUS410L、SUS430、SUS434、SUS436L、SUS444等，但本发明的各方面并不限于此。金属板160可用以加固半导体裸片150的机械强度，同时将从半导体裸片150产生的热量快速发射到外部。另外，金属板160能够防止半导体封装在高温下收缩，且可减小半导体封装的制造期间发生的弯曲现象，借此改进半导体封装的可靠性。

在囊封(S30)的过程中，囊封剂170囊封定位在金属板160上的半导体裸片150。如图2D中所说明，囊封剂170完全囊封半导体裸片150，借此保护半导体裸片150免受归因于外部影响和氧化的损害。囊封剂170囊封半导体裸片150的侧表面和半导体裸片150的具有形成于其上的导电凸块130的顶部表面。也就是说，囊封剂170经形成以覆盖导电凸块130的一部分。如上文所描述，因为半导体裸片150的侧表面和顶表面由囊封剂170完全覆盖，所以绝缘特性和板层级可靠性可得以改进，且可防止例如剥落等机械损害。在囊封(S30)的过程中，可采用压缩模制、真空模制或转移模制，但本发明的各方面并不限于此。另外，囊封剂170可为选自由以下各项组成的群组的一者：热固性环氧模制化合物(EMC)、用于施配的室温可固化软胶顶部，及其等效物，但本发明的各方面并不限于此。

在第二切割(S40)的过程中，切割金属板160和囊封剂170。如图2E中所说明，在第二切割(S40)的过程中，切割金属板160和囊封剂170，借此完成根据本发明的各种方面的半导体封装100。在第二切割(S40)的过程中，可使用金刚石刀片或激光束切割金属板160和囊封剂170，但本发明的各方面并不限于此。

由根据本发明的方法制造的半导体封装100包含具有形成于其顶部表面上的导电凸块130的半导体裸片150、形成在半导体裸片150下方的金属板160、插入在半导体裸片150与金属板160之间的粘合剂部件140，以及将半导体裸片150囊封在金属板160上的囊封剂170。

图3A到3D是说明根据本发明的另一实施例的用于制造半导体封装的方法的横截面图。

参看图1，根据本发明的另一实施例的所述用于制造半导体封装的方法包含形成再分布层(S11)、研磨(S12)、第一切割(S13)、附接半导体裸片(S20)、囊封(S30)和第二切割(S40)。根据本发明的另一实施例的所述用于制造半导体封装的方法与图2A到2E中说明的半导体封装制造方法大体上相同，且以下描述将聚焦于根据本发明的当前和先前实施例的半导体封装之间的差异。下文中，将参看图3A到3D描述图1的各种步骤。

在形成再分布层(S11)的过程中，具有多层结构的再分布层110(或再分布结构)和覆盖再分布层110的电介质层120形成于晶片10上。因为再分布层(S11)的形成与图2A中说明的情况相同，所以将不给出详细描述。

在研磨(S12)的过程中，研磨晶片10的底部表面。如图3A中所说明，在研磨(S12)的过程中，研磨晶片10的底部表面，借此移除晶片10的一部分。此处，可由例如金刚石研磨机和/或其等效物执行研磨，但本发明的各方面并不限于此。与图2B中不同，在研磨(S12)的过程中，粘合剂部件并不附接到晶片10'的经研磨底部表面。

在第一切割(S13)的过程中，切割晶片10'以制造个别半导体裸片250。在第一切割(S13)的过程中，可沿着点线切割晶片10'(如图3A中所说明)，借此完成个别半导体裸片250(如图3B中所说明)。在第一切割(S13)的过程中，可通过金刚石刀片或激光束切割晶片10'，但本发明的各方面并不限于此。半导体裸片250可拥有不同类型的半导体裸片的特性。举例来说，半导体裸片250可包含处理器裸片、存储器裸片、专用集成电路(ASIC)裸片、通用逻辑裸片、有源半导体组件等。

在附接半导体裸片(S20)的过程中，如图3B中所说明，半导体裸片250附接到金属板160。在附接半导体裸片(S20)的过程中，可使用粘合剂部件240将至少一个半导体裸片250附接到金属板160。在附接半导体裸片(S20)的过程中，粘合剂部件240可形成于金属板160上，且半导体裸片250可附接到金属板160。也就是说，半导体裸片250可使用粘合剂部件240附接到金属板160。举例来说，由液态型环氧树脂制成的粘合剂部件240涂覆在金属板160上，半导体裸片250放置在粘合剂部件240上，随后固化粘合剂部件240，借此将半导体裸片250附接到金属板160。另外，说明形成于仅半导体裸片150附接到的区上的粘合剂部件240，但本发明的各方面并不限于此。实际上，粘合剂部件240可完全形成于金属板160的顶部表面上。然而，在稍后描述的囊封(S30)的过程中，为了实现囊封剂170与金属板160之间的固定耦合力，粘合剂部件240优选地形成于仅其中附接半导体裸片250的区上。粘合剂部件240可形成为一般液体环氧粘合剂或膜型粘合带，但本发明的各方面并不限于此。

金属板160为由金属制成的平板的形状。金属板160可由选自由以下各项组成的群组的一者制成：不锈钢(SUS)、铜、铝及其等效物。金属板160优选地由不锈钢(SUS)制成。金属板160可用以加固半导体裸片250的机械强度，同时将从半导体裸片250产生的热量快速发射到外部。另外，金属板160能够防止半导体封装在高温下收缩，且可减小半导体封装的制造期间发生的弯曲现象，借此改进半导体封装的可靠性。

在囊封(S30)的过程中，囊封剂170囊封定位在金属板160上的半导体裸片250。如图3C中所说明，囊封剂170完全囊封半导体裸片250，借此保护半导体裸片250免受归因于外部影响和氧化的损害。囊封剂170囊封半导体裸片250的侧表面和半导体裸片250的具有形成于其上的导电凸块130的顶部表面。也就是说，囊封剂170经形成以覆盖导电凸块130的一部分。如上文所描述，因为半导体裸片250的侧表面和顶表面由囊封剂170完全覆盖，所以绝缘特性和板层级可靠性可得以改进，且可防止例如剥落等机械损害。在囊封(S30)的过程中，可采用压缩模制、真空模制或转移模制，但本发明的各方面并不限于此。另外，囊封剂170可为选自由以下各项组成的群组的一者：热固性环氧模制化合物(EMC)、用于施配的室温可固化软胶顶部及其等效物，但本发明的各方面并不限于此。

在第二切割(S40)的过程中，切割金属板160和囊封剂170。如图3D中所说明，在第二切割(S40)的过程中，切割金属板160和囊封剂170，借此完成根据本发明的半导体封装200。在第二切割(S40)的过程中，可使用金刚石刀片或激光束切割金属板160和囊封剂170，但本发明的各方面并不限于此。

由根据本发明的方法制造的半导体封装200包含具有形成于其顶部表面上的导电凸块130的半导体裸片250、形成在半导体裸片250下方的金属板160、插入在半导体裸片250与金属板160之间的粘合剂部件240，以及将半导体裸片250囊封在金属板160上的囊封剂170。

本文中的论述包含展示电子封装组合件的各个部分及其制造方法的众多说明性图。为了清楚地说明，这些图并未展示每一实例组合件的所有方面。本文中提供的任何实例组合件和/或方法可以与本文中提供的任何或所有其它组合件和/或方法共享任何或所有特性。

综上所述，本发明的各个方面提供一种半导体封装和一种制造半导体装置的方法。作为非限制性实例，本发明的各个方面提供一种制造半导体封装的方法和一种自其所得的半导体封装，其包括：将至少一个半导体裸片附接到金属板；使用囊封剂在金属板上囊封所述至少一个半导体裸片；以及切割所述金属板和所述囊封剂。虽然已经参考某些方面和实例描述了以上内容，但是所属领域的技术人员应理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以进行各种修改并可以替代等效物。另外，在不脱离本发明的范围的情况下，可以进行许多修改以使特定情况或材料适应本发明的教示。因此，希望本发明不限于所揭示的特定实例，而是本发明将包含落入所附权利要求书的范围内的所有实例。