内埋元件封装结构及其制造方法与流程

本发明是有关于一种元件封装结构及其制造方法，且特别是有关于一种内埋元件封装结构及其制造方法。

背景技术：

在系统级封装结构中，将半导体芯片埋入封装基板中的内埋元件技术(semiconductorembeddedinsubstrate，简称sesub)，因为具有降低封装基板产品受到噪声干扰及产品尺寸减小的优点，近年来已成为本领域制造商的研发重点。为了提高生产的良率，内埋元件必须固定在线路基板的介电结构内，以利于后续制作的图案化导电层能与内埋元件电性连接。

然而，当内埋元件因翘曲而变形，位于翘曲表面上的电性接垫将无法在同一高度上，因而增加后续导电通孔制程的难度及降低制程的良率。

技术实现要素：

本发明是有关于一种内埋元件封装结构及其制造方法，可避免喷砂制程对内埋元件产生的伤害，并可提高内埋元件封装制程的良率。

根据本发明的一方面，提出一种内埋元件封装结构，其包括一介电结构以及一元件。元件内埋于介电结构中并设有多个导电柱，该多个导电柱自介电结构的一上表面露出且分别具有一第一厚度及一第二厚度，第一厚度不等于第二厚度。

根据本发明的一方面，提出一种内埋元件封装结构，其包括一介电结构以及一元件。元件内埋于介电结构中并设有多个导电柱，该多个导电柱各自具有一中心线，该中心线相对于垂直线具有一第一倾斜角以及一第二倾斜角，第一倾斜角不等于第二倾斜角。

根据本发明的一方面，提出一种内埋元件封装结构的制造方法，包括下列步骤。提供一半导体芯片于一载体上，半导体芯片设有多个导电柱，半导体芯片具有一翘曲量使该多个导电柱位于不同高度。提供一介电结构于载体上，介电结构覆盖半导体芯片及该多个导电柱。移除部分介电结构及该多个导电柱的一部分。

附图说明

为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明，其中：

图1a及图1b绘示对内埋元件封装结构进行喷砂制程的局部示意图。

图2绘示依照本发明一实施例的内埋元件封装结构的局部剖面示意图，其中内埋元件具有一翘曲量。

图3a至3e绘示依照本发明一实施例的内埋元件封装结构的制造方法的流程图。

图4a至4e绘示依照本发明另一实施例的内埋元件封装结构的制造方法的流程图。

图5a至5f绘示依照本发明另一实施例的内埋元件封装结构的制造方法的流程图。

图6a至6f绘示依照本发明另一实施例的内埋元件封装结构的制造方法的流程图。

图7a至7k绘示依照本发明另一实施例的内埋元件封装结构的制造方法的流程图。

图中元件标号说明：

100、110：内埋元件封装结构

101：载体

102：介电材料

104：下导电层

104a：第二焊垫

105：盲孔

106：导电盲孔

108：第二焊罩层

111：元件

112：电性接垫

113a：重布线层

113b：绝缘层

114：导电柱

114a、116a：上表面

115：导电层

115a：种子层

115b：电镀铜层

116：介电结构

116b：盲孔

117、118b：导电盲孔

118：介电层

118a：盲孔

119：上导电层

119a：第一焊垫

120：第一焊罩层

δh：翘曲量

a、b：盲孔区域

c1-c3：中心线

d1：最小孔径

d2：最小尺寸

d3：最小尺寸

h1：厚度

t1：第一厚度

t2：第二厚度

t：原始厚度

s1：第一侧边

s2：第二侧边

v：垂直线

θ1：第一倾斜角

θ2：第二倾斜角

θ3：第三倾斜角

具体实施方式

以下提出实施例进行详细说明，实施例仅用以作为范例说明，并非用以限缩本发明欲保护的范围。以下是以相同/类似的符号表示相同/类似的元件做说明。以下实施例中所提到的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考所附附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发明。

请参照图1a及图1b，其绘示对内埋元件封装结构100进行喷砂制程的局部示意图。首先，提供一元件111，并将元件111内埋于一介电结构116中。内埋元件111的上表面例如设有多个电性接垫112。介电结构116的材料例如为树脂，此树脂可加热固化而将元件111固定于介电结构116中。然而，当内埋元件111的翘曲量δh大于15微米时，由于翘曲表面上的各电性接垫112与介电结构116的上表面的距离各自不同，即各电性接垫112不在同一平面上，将不利于进行喷砂制程以形成盲孔。如图1b所示，一部分盲孔区域a过度喷砂而造成内埋元件111受损，另一部分盲孔区域b因喷砂量不足而未形成足够深度的盲孔。因此，如何在内埋元件111出现翘曲或倾斜现象(例如翘曲量大于10微米)时，仍能进行后续的内埋元件封装制程，实为亟待解决的重要的课题。

此外，目前喷砂制程形成的盲孔的最小孔径d1无法小于40微米，因此位于盲孔下方的电性接垫112的最小尺寸d2也无法小于60微米，因而无法缩小电性接垫112之间的间距。

依照本发明的一实施例，提出一种内埋元件封装结构，不需借由喷砂制程来形成盲孔，因而可避免因内埋元件(例如半导体芯片)翘曲而产生的后续盲孔深度过深或不足的问题。

请参照图2，内埋元件封装结构110包括一元件111以及一介电结构116。元件111内埋于介电结构116中并设有多个导电柱114，这些导电柱114自介电结构116的一上表面露出且分别具有一第一厚度t1及一第二厚度t2，第一厚度t1不等于第二厚度t2。在一实施例中，第一厚度t1可大于第二厚度t2。在另一实施例中，第一厚度t1可小于第二厚度t2。

在一实施例中，第一厚度t1与第二厚度t2的差值用以补偿因元件111翘曲而产生的高度差(δh)，也就是说，第一厚度t1与第二厚度t2的差值实质上等于元件111最高处与最低处之间的高度差(δh)，如图2所示。

在一实施例中，第一厚度t1与第二厚度t2相差至少10微米，例如10-25微米左右。同样，元件111的翘曲量δh例如介于10-25微米之间。此外，导电柱114的原始厚度(以t表示于图3a中)可设定为元件翘曲量δh与导电柱114研磨后的最小厚度的总和，例如当元件翘曲量为20微米时，导电柱114的原始厚度t可设定为28微米。

在一实施例中，导电柱114研磨后的最小厚度至少大于3微米，即第一厚度t1及第二厚度t2至少大于3微米，以避免研磨到元件表面而损伤元件111。另外，为了进一步考量研磨制程的误差值(例如±5微米)，导电柱114的最终厚度应大于或等于研磨制程的误差值与导电柱114研磨后的最小厚度的总和，即第一厚度t1及第二厚度t2至少大于或等于8微米。

请参照图2，导电柱114具有一第一侧边s1以及一第二侧边s2，其中第一侧边s1的长度不等于第二侧边s2的长度。也就是说，受到元件111翘曲或倾斜的影响，导电柱114研磨后的第一侧边s1的长度可大于第二侧边s2的长度。由图2所绘示的垂直线v来看，第一侧边s1与第二侧边s2位于垂直线v的相对两侧，其中第一侧边s1相对于第二侧边s2位于翘曲量较小的一侧，而第二侧边s2相对位于翘曲量较大的一侧。

另外，请参照图2，导电柱114各自具有一中心线c1-c3，且这些中心线c1-c3相对于垂直线v至少具有一第一倾斜角θ1以及一第二倾斜角θ2，第一倾斜角θ1不等于第二倾斜角θ2。也就是说，受到元件111翘曲或倾斜的影响，各导电柱114的下表面位于不同高度的水平上，且各导电柱114具有不同的倾斜角，其中第一倾斜角θ1例如小于第二倾斜角θ2。另外，位于最外侧的导电柱114例如还具有大于第一倾斜角θ1与第二倾斜角θ2的一第三倾斜角θ3，第一倾斜角θ1至第三倾斜角θ3的大小例如由元件111中央往相对两侧依序增加，且倾斜角度θ1至θ3的范围例如介于1至10度之间。

然而，在另一实施例中，当元件111的相对两侧相对于中央向下弯曲而非向上弯曲时，图2中各导电柱114的第一侧边s1的长度可小于第二侧边s2的长度，而第一厚度t1可小于第二厚度t2。本发明对此不加以限制。

请参照图2，内埋元件封装结构110更可包括一导电层115，其覆盖介电结构116，并与导电柱114电性连接。导电层115例如包括一无电电镀的种子层115a与一电镀铜层115b，导电层115可经由光刻蚀刻制程以形成一图案化线路层。在本实施例中，利用导电柱114来取代传统的导电盲孔，且导电柱114的最小尺寸d3(直径)可减少至30微米以下，因此位于导电柱114下方的电性接垫112的最小尺寸也可减少至50微米以下，因而可进一步缩小电性接垫112之间的间距，例如小于80微米。

在一实施例中，电性接垫112可为铝垫，而导电柱114可直接形成在铝垫上，或者，电性接垫112可为重布线层的一接垫部分。在形成导电柱114之前，可先形成一重布线层113a于元件表面的一绝缘层113b(例如氮氧化物)上，再将导电柱114分别设置于重布线层113a的电性接垫112上。本发明对此不加以限制。

请参照图3a至3e，其绘示依照本发明一实施例的内埋元件封装结构110的制造方法的流程图。在图3a中，提供一元件111(例如半导体芯片)于一载体101上，载体101可为一预先形成一介电材料102的金属基板，元件111设有多个导电柱114，其中元件111具有一翘曲量δh使这些导电柱114位于不同高度。也就是说，受到元件111翘曲或倾斜的影响，各导电柱114的上表面114a具有不同高度。为了使各导电柱114的上表面114a具有相同高度，后续需进行压膜以及研磨制程。

请参照图3b，提供一介电结构116于载体101上，介电结构116覆盖元件111及这些导电柱114。介电结构116可由半固化态的介电材料(例如树脂)以压膜的方式覆盖在元件111上并经由加热固化而形成介电结构116。为了使介电材料具有良好的压合均匀性，压膜的厚度h1例如大于12微米。请参照图3c，移除部分介电结构116及这些导电柱114的一部分，以使各导电柱114的上表面114a与介电结构116的上表面116a具有相同高度(相互切齐，不管有无研磨制程的误差值)。在本实施例中，研磨前与研磨后的介电结构116的高度差至少大于或等于元件111的翘曲量，即h1-h2≥δh，以使导电柱114自介电结构116的上表面116a露出且分别具有不同高度，即具有第一厚度t1及第二厚度t2，第一厚度t1不等于第二厚度t2。元件111的翘曲量δh例如介于10至25微米之间。然而，在其他可控制的条件下，当元件111的翘曲量δh大于25微米时，仍可应用本发明来提高封装制程的良率。

请参照图3d，提供一导电层115以覆盖介电结构116的上表面116a，包括先形成一无电电镀的种子层115a于介电结构116的上表面，再形成一电镀铜层115b于种子层115a上。导电层115与导电柱114电性连接。接着，请参照图3e，蚀刻部分导电层115，以形成一图案化导电层115。

请参照图4a至4e，其绘示依照本发明另一实施例的内埋元件封装结构110的制造方法的流程图。本实施例与上述实施例不同之处在于，在图4d中，将导电层115(例如铜箔)压合在半固化态的介电结构116上，再加热固化树脂以将元件111固定于介电结构116中。接着，蚀刻部分导电层115，以形成一图案化导电层115。其余步骤如上述实施例所述，在此不再赘述。

请参照图5a至5f，其绘示依照本发明另一实施例的内埋元件封装结构110的制造方法的流程图。本实施例与上述二实施例不同之处在于，在图5b中，先移除导电柱114的一部分，以使各导电柱114的上表面114a具有相同高度。在本实施例中，研磨前与研磨后的导电柱114的高度差大于或等于元件111的翘曲量δh，即第一厚度t1与第二厚度t2相差大致上等于元件111的翘曲量δh。接着，提供一介电结构116于载体101上，介电结构116覆盖元件111及这些导电柱114。移除部分介电结构116，以使导电柱114自介电结构116的上表面116a露出。其余步骤如上述实施例所述，在此不再赘述。

请参照图6a至6f，其绘示依照本发明另一实施例的内埋元件封装结构110的制造方法的流程图。如图6b所示，先移除导电柱114的一部分，以使各导电柱114的上表面114a具有相同高度。接着，在图6e中，将导电层115(例如铜箔)压合在半固化态的介电结构116上，再加热固化树脂以将元件111固定于介电结构116中。其余步骤如上述实施例所述，在此不再赘述。

请参照图7a至7k，其绘示依照本发明另一实施例的内埋元件封装结构110的制造方法的流程图。图7a至7c的步骤已于上述实施例中提及，用以提供一元件111(例如半导体芯片)于一载体101上，以介电结构116覆盖元件111及这些导电柱114，并移除部分介电结构116及这些导电柱114的一部分。在图7d中，以喷砂或蚀刻方式形成至少一盲孔116b于介电结构116中，接着，在图7e中，形成一上导电层115于介电结构116的上表面，且上导电层115延伸至盲孔116b中成为导电盲孔117与下导电层103电性连接。在图7f中，形成图案化的上导电层115，接着，在图7g中，形成一介电层118(例如含玻纤的树脂)于介电结构116上，并压合另一上导电层119(例如铜箔)在介电层118上，再加热固化树脂以使二个上导电层115、119相互叠合。在图7h中，形成多个盲孔118a于介电层118中，接着，在图7i中，形成一无电电镀的种子层于上导电层119的上表面及盲孔118a中，再形成一电镀铜层于种子层上，以使二个上导电层115、119之间经由导电盲孔118b电性连接。此外，在图7h中，载体101更可包括另一下导电层104，经由蚀刻下导电层104以形成图案化的下导电层104，并以喷砂形成多个盲孔105于载体101中，接着，在图7i中，形成一无电电镀的种子层于下导电层104上及盲孔105中，再形成一电镀铜层于种子层上，以使二个下导电层103、104之间经由导电盲孔106电性连接。

在图7j中，形成图案化的上导电层119以及图案化的下导电层104，接着，在图7k中，形成图案化的第一焊罩层120(soldermasklayer)于图案化的上导电层119上，并显露出部分上导电层119做为多个第一焊垫119a；以及形成图案化的第二焊罩层108于图案化的下导电层104上，并显露出部分下导电层104做为多个第二焊垫104a。

在本实施例中，由于半导体芯片上预先形成不等高的导电柱114，因此不需借由喷砂制程来形成盲孔，因而可避免因内埋元件(例如半导体芯片)翘曲而产生的后续盲孔深度过深或不足的问题。同时，研磨后各导电柱114的上表面具有相同高度，因而方便后续压膜制程及穿孔制程，进而提高制作导电层及导电盲孔的良率。

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。