本揭露涉及一种热耦晶片，特定来说，涉及可测量温度的热耦晶片。
背景技术：
在制造半导体装置的过程中，需要反复进行加热或降温的操作。一般来说，加热是透过将半导体装置放置于加热台上以提供所需热量。为生产的需要，可利用仿制(dummy)硅晶片所形成的热耦(thermal couple)晶片来进行生产前测试操作，确认在加热过程中热量是否均匀传导到热耦晶片。
然而，现行热耦晶片设置在加热台上方，且热耦晶片未包括任何线路层和封装元件，导致测试结果无法完全反映实际温度分布。例如实际欲生产的半导体装置，由于每个材料之间的CTE(coefficient of thermal expansion)不尽相同，因此于受热时半导体装置会产生翘曲(warpage)现象，使得半导体装置的顶部和底部可能存在温度差，即半导体装置的顶部无法达到预设的加热温度，而影响加热质量。
技术实现要素：
本揭露的一实施例提供一种半导体封装结构，其包括第一重布层，其具有第一表面和第二表面；载板，其设置于所述第一重布层的所述第一表面；和传感器，其设置于所述第一重布层的所述第二表面，其中所述传感器不与所述第一重布层电连接。在一或多个实施例中，所述第一重布层具有腔，所述传感器部分地设置于所述腔内。在一或多个实施例中，所述传感器内埋于所述第一重布层。在一或多个实施例中，所述传感器设置于所述第一重布层的所述第二表面上。在一或多个实施例中，所述载板包含选自玻璃、模制化合物、硅晶片的其中之一。在一或多个实施例中，所述载板包括一或多个组件，所述一或多个组件包含由所述载板包覆的至少一仿制组件。
本揭露的另一实施例提供一种半导体封装结构的制造方法，包含：提供第一重布层，其具有第一表面和第二表面；提供载板，其设置于所述第一重布层的所述第一表面；和提供传感器，其设置于所述第一重布层的所述第二表面，其中所述传感器不与所述第一重布层电连接。在一或多个实施例中，制造方法包含提供加热装置，对所述半导体封装结构进行加热到预设温度。在一或多个实施例中，制造方法包含感测半导体封装结构的环境温度；计算所述预设温度与所述环境温度的温度差；和依据所述温度差调整所述加热装置的所述预设温度。在一或多个实施例中，所述感测温度约小于所述预设温度。
附图说明
由以下详细说明与附随图式得以最佳了解本申请案揭示内容的各方面。注意，根据产业的标准实施方式，各种特征并非依比例绘示。实际上，为了清楚讨论，可任意增大或缩小各种特征的尺寸。
图1A为本揭露的一实施例的半导体封装结构的剖面图。
图1B绘示本揭露的一实施例的传感器的位置。
图1C绘示本揭露的一实施例的传感器的位置。
图1D绘示本揭露的一实施例的传感器的位置。
图2为本揭露的另一实施例的半导体封装结构的剖面图。
图3为本揭露的另一实施例的半导体封装结构的剖面图。
图4为本揭露的另一实施例的半导体封装结构的剖面图。
图5为加热如图1A的实施例的半导体封装结构的剖面示意图。
图6为本揭露的一实施例的半导体封装结构的俯视图。
图7为制造本揭露的一实施例的半导体封装结构的流程图。
具体实施方式
本揭露提供了数个不同的实施方法或实施例，可用于实现本发明的不同特征。为简化说明起见，本揭露也同时描述了特定零组件与布置的范例。请注意提供这些特定范例的目的仅在于示范，而非予以任何限制。举例来说，在以下说明第一特征如何在第二特征上或上方的叙述中，可能会包含某些实施例，其中第一特征与第二特征为直接接触，而叙述中也可能包含其它不同实施例，其中第一特征与第二特征中间另有其它特征，以致于第一特征与第二特征并不直接接触。此外，本揭露中的各种范例可能使用重复的参考数字和/或文字注记，以使文件更加简单化和明确，这些重复的参考数字与注记不代表不同的实施例与配置之间的关联性。
另外，本揭露在使用与空间相关的叙述词汇，如“在…之下”、“低”、“下”、“上方”、“上”、“在…之上”和类似词汇时，为便于叙述，其用法均在于描述图示中一个元件或特征与另一个(或多个)元件或特征的相对关系。除了图示中所显示的角度方向外，这些空间相对词汇也用来描述所述装置在使用中以及操作时的可能角度和方向。所述装置的角度方向可能不同(旋转90度或其它方位)，而在本揭露所使用的这些空间相关叙述可以同样方式加以解释。
在本文中所使用的“第一”、“第二”、“第三”以及“第四”词语是描述各种元件、组件、区域、层、以及/或区段，这些元件、组件、区域、层、以及/或区段应不受限于这些词语。这些词语可仅用于一元件、组件、区域、层、或区段与另一元件、组件、区域、层、或区段。除非内文中清楚指明，否则当于本文中使用例如“第一”、“第二”、“第三”以及“第四”词语时，并非意指序列或顺序。
本揭露所描述的特殊热耦晶片设计可以利用构建仿真实结构的方式，并于最上面绝缘层埋设传感器，通过此设计可以准确观察真实结构的温度分布，避免因测量工具温度分布偏差而产生的工艺问题。
参阅图1A。图1A为本揭露的一实施例的半导体封装结构100的剖面图。如图1A所示，载板101具有表面102。重布层103设置于载板101的表面102上。重布层103具有表面104。重布层103可包含介电层103a和金属层103b。介电层103a包覆金属层103b。传感器105与表面104接触。传感器105不与重布层103电连接。传感器105不与金属层103b连接。载板101形成于仿制组件106上。仿制组件106形成于球下冶金层(UBM)107上。UBM 107形成于载板108上。传感器105可与外部信息收集器109通信。传感器105与外部信息收集器109可经由物理线(未示出)连接。传感器105与外部信息收集器109可经由无线通信连接。
图1B到1D绘示本揭露的一实施例的传感器的位置。参阅图1B，传感器105部分地设置于腔110内(如虚线所示)。腔110可部分地设置于重布层103中。腔110可部分地设置于介电层103a中。参阅图1C，传感器105内埋于所述重布层103。传感器105内埋于介电层103a。参阅图1D，传感器105设置于重布层103的表面104上。传感器105设置于介电层103a上。传感器105的长度可为约20毫米。传感器105的宽度可为约10毫米。传感器105的高度可为约1毫米。
在一或多个实施例中，载板101包含选自玻璃、模制化合物、硅晶片的其中之一。载板101中并无有源电子元件。载板101可包括一或多个组件，所述一或多个组件可包含硅通孔(TSV，through silicon via)111。载板108可包含选自玻璃、模制化合物、硅晶片的其中之一。
参阅图2，图2为本揭露的另一实施例的半导体封装结构200的剖面图。如图2所示，载板201具有表面202。重布层203设置于载板201的表面202上。重布层203具有表面204。重布层203可包含介电层203a和金属层203b。介电层203a包覆金属层203b。传感器205与表面204接触。传感器205不与重布层203电连接。传感器205不与金属层203b连接。载板201可包含模制化合物。仿制裸片206可形成在载板201中。连接部207可形成在表面202与仿制裸片206之间。连接部207可使仿制裸片206与重布层203电连接。连接部207可为铜柱。传感器205与外部信息收集器208可经由物理线(未示出)连接。传感器205与外部信息收集器208可经由无线通信连接。
类似地如同图1B到1D所示，传感器205可部分地设置于一腔内、内埋于重布层203或设置于重布层203的表面204上。传感器205的长度可为约20毫米。传感器205的宽度可为约10毫米。传感器205的高度可为约1毫米。
参阅图3，图3为本揭露的另一实施例的半导体封装结构300的剖面图。如图3所示，载板301具有表面302。重布层303设置于载板301的表面302上。重布层303具有表面304。重布层303可包含介电层303a和金属层303b。介电层303a包覆金属层303b。重布层303可包含通孔与图案化金属层。传感器305与表面304接触。传感器305不与重布层303电连接。传感器305不与金属层303b连接。裸片306、307和308可形成在载板301中。裸片306、307和308中的至少一者可为仿制裸片。重布层309可形成在载板301与载板310之间。重布层309可使裸片306、307和308的至少一者与载板310电连接。传感器305与外部信息收集器311可经由物理线(未示出)连接。传感器305与外部信息收集器311可经由无线通信连接。
类似地如同图1B到1D所示，传感器305可部分地设置于一腔内、内埋于重布层303或设置于重布层303的表面304上。传感器305的长度可为约20毫米。传感器305的宽度可为约10毫米。传感器305的高度可为约1毫米。
在一或多个实施例中，载板301可包含模制化合物。载板301中可包含穿透模制通孔(Through Mold Via，TMV)。载板301中可无有源电子元件。载板301可包括一或多个组件306、307和308，其可包含由载板301包覆的至少一仿制组件。载板310可包含选自玻璃、模制化合物、硅晶片的其中之一。
参阅图4，图4为本揭露的另一实施例的半导体封装结构400的剖面图。如图4所示，载板401具有表面402。重布层403设置于载板401的表面402上。重布层403具有表面404。重布层403可包含介电层403a和金属层403b。介电层403a包覆金属层403b。重布层403可包含通孔与图案化金属层。传感器405与表面404接触。传感器405不与重布层403电连接。传感器405不与金属层403b连接。裸片406和407可形成在载板401中。裸片406和407中的至少一者可为仿制裸片。载板401形成于载板408上。传感器405可与外部信息收集器409通信。传感器405与外部信息收集器409可经由物理线(未示出)连接。传感器405与外部信息收集器409可经由无线通信连接。
类似地如同图1B到1D所示，传感器405可部分地设置于一腔内、内埋于重布层403或设置于重布层403的表面404上。传感器405的长度可为约20毫米。传感器405的宽度可为约10毫米。传感器405的高度可为约1毫米。
在一或多个实施例中，载板401可包含模制化合物。载板401中可包含TMV。载板401中可无有源电子元件。载板401可包括一或多个组件406和407，其可包含由载板401包覆的至少一仿制组件。载板408可包含选自玻璃、模制化合物、硅晶片的其中之一。
参阅图5，图5为加热如图1A的实施例的半导体封装结构100的剖面示意图。如图5所示，加热装置501与载板108接触。加热装置501将半导体封装结构100加热到预设温度，在此以第一预设温度来说明。传感器105可与加热装置501通信。传感器105可感测半导体封装结构100的环境温度。之后可计算第一预设温度与环境温度的温度差。在一或多个实施例中，感测温度约小于预设温度。会产生所述温度差的原因，举例来说，半导体封装结构100的表面104可为连接焊球(solder ball)的端面，焊球(solder ball)的回焊(reflow)温度一般约在245℃，倘若所述半导体封装结构100因受热而产生翘曲(warpage)，那么连接焊球(solder ball)的端面(即表面104)的实际受热温度(例如远低于245℃)可能低于加热装置501的加热温度(例如回焊温度约245℃)。最后可依据温度差调整加热装置501的第一预设温度为第二预设温度，并设置所述第二预设温度为加热装置501加热实际的半导体封装结构的加热温度，使实际的半导体封装结构可被均匀加热到至少所述第一预设温度，以符合加热工艺所需的温度标准。举例来说，当所述第一预设温度为245℃，而所述温度差为20℃时，那么所述第二预设温度为第一预设温度与所述温度差的总和，使得实际的半导体封装结构在进行加热工艺时，设置所述加热装置501以第二预设温度进行加热，使实际的半导体封装结构的环境温度都能在至少245℃。传感器105可为热传感器。传感器105可感测表面104的温度且优选地反映表面104的温度与加热装置501所提供的温度的差异。在一或多个实施例中，传感器105可为光学传感器。传感器105可测量测试晶片与加热装置501之间的距离以判断测试晶片的翘曲程度。在一或多个实施例中，传感器105可为其它性质的传感器。
参阅图6，图6为本揭露的一实施例的半导体封装结构的俯视图。晶片600中可设置五个传感器，其位置为晶片600中心和四个边缘。传感器601可设置在晶片600中心。以晶片中心为原点，传感器602可设置在(135,0)；传感器603可设置在(-135,0)；传感器604可设置在(0,135)；传感器605可设置在(0,-135)。在一或多个实施例中，晶片600中可设置多于五个的传感器。在一或多个实施例中，晶片600中可设置少于五个的传感器。
参阅图7，图7为制造本揭露的一实施例的半导体封装结构的流程图。在步骤701中，提供重布层103，其具有表面102和表面104。在步骤702中，将载板101设置于重布层103的表面102。在步骤703中，将传感器105设置于重布层103的表面104，其中传感器105不与重布层103电连接。在步骤704中，提供加热装置501并对半导体封装结构100进行加热到一预设温度。在步骤705中，传感器105感测半导体封装结构100的环境温度。在步骤706中，传感器105计算预设温度与环境温度的温度差。在步骤707中，依据温度差调整加热装置501的预设温度，调整后的预设温度设置为加热实际半导体装置的加热温度，使实际的半导体装置可被均匀加热到至少所述预设温度。在一或多个实施例中，传感器105可用来计算预设温度与环境温度的温度差，也可依据所述温度差调整加热装置501的预设温度。
晶片的成本相对测试晶片(例如前述的半导体封装结构100、200、300或400)来说较高，通常可能是4到5倍以上。在封装工艺中，如果在加热晶片前没有准确测得或预估实际封装时晶片表面的温度，那么会造成晶片实际承受的温度与工艺预定的温度不同，进而造成晶片各处有不同程度的翘曲。严重的晶片翘曲可能会使晶片坏片而造成大量损失(在大规模制造的情况下，损失可能达到数十或数百片晶片)。通过使用测试晶片测试工艺可避免成品晶片产生大量坏片。包括本案的传感器和仿真线路(例如重布层和仿制组件)的测试晶片较能反映晶片表面的真实温度数据，确认晶片是在工艺所设计的温度下进行，避免因测量工具温度分布偏差而产生的工艺问题。例如可避免晶片周边容易翘曲远离加热台而使得热耦感测晶片周边的温度与加热装置的加热温度有偏差，进而导致晶片坏片。包括本案的传感器仿真线路的测试晶片可改良实际加热温度与工艺设计温度不一致的问题且可节省采用实际晶片作为测试晶片所需的大量成本。值得说明的是，上述半导体封装限制件的尺寸和类型等参数可视其它考量而加以调整，而不以上述实施例所揭示的数值为限。
如本文中所使用，词语「近似地」、「大体上」、「大体的」和「约」用以描述和说明小变化。当与事件或情形结合使用时，所述词语可指事件或情形明确发生的情况和事件或情形极近似于发生的情况。举例来说，当结合数值使用时，所述词语可指小于或等于所述数值的±10％的变化范围，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％。举另一例来说，「大体上正交」可指一变化范围小于或等于90°的±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％)。
另外，有时在本文中按范围格式呈现量、比率和其它数值。应理解，此类范围格式是为便利和简洁起见而使用，且应灵活地理解为不仅包含明确指定为范围极限的数值，且还包含涵盖于所述范围内的所有个别数值或子范围，就如同明确指定每一数值和子范围一样。
尽管已参考本发明的特定实施例描述并说明本发明，但这些描述和说明并不限制本发明。所述领域的技术人员应理解，在不脱离如由所附权利要求书界定的本发明的真实精神和范围的情况下，可作出各种改变且可用等效物取代。说明可不一定按比例绘制。归因于工艺和容限，本发明中的艺术再现与实际装置之间可存在区别。可存在并未特定说明的本发明的其它实施例。应将本说明书和图式视为说明性而非限制性的。可作出修改，以使特定情形、材料、物质组成、方法或工艺适应于本发明的目标、精神和范围。所有所述修改均意图处于此处随附的权利要求书的范围内。尽管已参看按特定次序执行的特定操作描述本文中所揭示的方法，但应理解，在不脱离本发明的教示的情况下，可组合、再分或重新定序这些操作以形成等效方法。因此，除非本文中具体指示，否则操作的次序和分组并非对本发明的限制。
符号说明
100 半导体封装结构
101 载板
102 表面
103 重布层
104 表面
105 传感器
106 仿制组件
107 球下冶金层
108 载板
109 外部信息收集器
110 腔
111 硅通孔
200 半导体封装结构
201 载板
202 表面
203 重布层
204 表面
205 传感器
206 仿制组件
207 连接部
208 外部信息收集器
300 半导体封装结构
301 载板
302 表面
303 重布层
304 表面
305 传感器
306 组件
307 组件
308 组件
309 重布层
310 载板
311 外部信息收集器
400 半导体封装结构
401 载板
402 表面
403 重布层
404 表面
405 传感器
406 组件
407 组件
408 载板
409 外部信息收集器
501 加热装置
600 晶片
601 传感器
602 传感器
603 传感器
604 传感器
605 传感器
附图翻译
图7
701 提供重布层，其具有表面和表面
702 提供载板，其设置于所述重布层的所述第一表面
703 提供传感器，其设置于所述第一重布层的所述第二表面，其中所述传感器不与所述第一重布层电连接
704 提供加热装置，对所述半导体封装结构进行加热到预设温度
705 感测半导体封装结构的环境温度
706 计算所述预设温度与所述环境温度的温度差
707 依据所述温度差调整所述加热装置的所述预设温度