半导体装置的制作方法

1.本发明涉及一种半导体装置，特别是一种应用于立体封装的半导体装置。


背景技术：

2.堆叠型半导体封装装置的制造方式是将顶部半导体封装装置堆叠在组装在底部半导体封装结构上。顶部和底部半导体封装结构在它们之间的介面可以被电性连接和/或物理性的耦接在一起。
3.此外，底部半导体封装结构通过互连结构电性连接到印刷电路板上的电路，并将堆叠型半导体封装装置安装在印刷电路板上。因此，堆叠型封装装置能把两个半导体封装结构堆叠安装在印刷电路板上。
4.为制造便于组装、成本更低且更坚固的堆叠型半导体封装装置，企业及学术界已经投注量大量资源研究相关技术。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明的一目的在于提出一种可解决上述问题的半导体装置。
6.为了达到上述目的，本发明的一实施方式公开一种半导体装置，其包括基板以及芯片。芯片设置于基板上，且芯片包括主动表面及至少一个金属垫。每个金属垫设置于主动表面上，金属垫包括第一垫部及第二垫部，第一垫部及第二垫部相互分离以形成开路，其中第一垫部包括凸起结构，第二垫部包括凹入结构。此外，第一垫部的凸起结构朝向第二垫部的凹入结构延伸。
7.在本发明的一个或多个实施方式中，第二垫部的凹入结构围绕第一垫部的凸起结构。
8.在本发明的一个或多个实施方式中，半导体装置还包括至少一个金属球，金属球接触第一垫部及第二垫部以形成闭路。
9.在本发明的一个或多个实施方式中，金属球至少接触第一垫部的凸起结构及第二垫部的凹入结构。
10.在本发明的一个或多个实施方式中，芯片的至少一个金属垫包括第一金属垫及第二金属垫，第一金属垫的第一垫部接触第二金属垫的第一垫部。
11.在本发明的一个或多个实施方式中，芯片的至少一个金属垫包括第一金属垫及第二金属垫，第一金属垫的第二垫部接触第二金属垫的第二垫部。
12.在本发明的一个或多个实施方式中，芯片的至少一个金属垫包括第一金属垫及第二金属垫，第一金属垫的第一垫部接触第二金属垫的第二垫部。
13.在本发明的一个或多个实施方式中，芯片的至少一个金属垫包括第一金属垫，半导体装置还包括第一收发器及第二收发器，第一收发器包括输出端，其中输出端电性连接第一金属垫的第一垫部。第二收发器，包括输入端，其中输入端电性连接第一金属垫的第二垫部。
14.在本发明的一个或多个实施方式中，芯片的至少一个金属垫包括第二金属垫，其中第一金属垫的第二垫部接触第二金属垫的第一垫部或第二垫部。
15.在本发明的一个或多个实施方式中，芯片的至少一个金属垫包括输入金属垫，其中输入金属垫的第一垫部或第二垫部电性连接第一收发器的输入端。
16.本发明的一实施方式公开另一种半导体装置，其包括基板、主芯片及至少一个子芯片。主芯片设置于基板上，主芯片包括主动表面以及至少一个金属垫。金属垫设置于主动表面上。至少一个子芯片堆叠于主芯片的主动表面，子芯片包括第一主动表面及至少一个焊垫。至少一个焊垫设置于第一属动表面上，每个焊垫包括第一焊垫部及第二焊垫部，第一焊垫部及第二焊垫部相互分离以形成开路，其中第一焊垫部包括凸起结构，第二焊垫部包括凹入结构，第一焊垫部的凸起结构朝向第二焊垫部的凹入结构延伸。
17.在本发明的一个或多个实施方式中，第二焊垫部的凹入结构围绕第一焊垫部的凸起结构。
18.在本发明的一个或多个实施方式中，半导体装置还包括至少一个焊球，焊球接触第一焊垫部及第二焊垫部以形成闭路，且焊球经由导电线电性连接主芯片的金属垫。
19.在本发明的一个或多个实施方式中，焊球接触第一焊垫部的凸起结构及第二焊垫部的凹入结构。
20.在本发明的一个或多个实施方式中，子芯片的至少一个焊垫包括第一焊垫及第二焊垫，且第一焊垫的第一焊垫部接触第二焊垫的第一焊垫部。
21.在本发明的一个或多个实施方式中，子芯片的至少一个焊垫包括第一焊垫及第二焊垫，且第一焊垫的第二焊垫部接触第二焊垫的第二焊垫部。
22.在本发明的一个或多个实施方式中，子芯片的至少一个焊垫包括第一焊垫及第二焊垫，且第一焊垫的第一焊垫部接触第二焊垫的第二焊垫部。
23.在本发明的一个或多个实施方式中，至少一个焊垫包括第一焊垫，且子芯片还包括第一收发器以及第二收发器。第一收发器包括输出端，其中输出端电性连接第一焊垫的第一焊垫部。第二收发器包括输入端，其中输入端电性连接第一焊垫的第二焊垫部。
24.在本发明的一个或多个实施方式中，至少一个焊垫包括第二焊垫，其中第一焊垫的第二焊垫部接触第二焊垫的第一焊垫部或第二焊垫部。
25.在本发明的一个或多个实施方式中，至少一个焊垫包括输入焊垫，且输入焊垫的第一焊垫部或第二焊垫部电性连接第一收发器的输入端。
26.综上所述，芯片上的金属垫包括相互分离的第一金属垫部及第二金属垫部以形成开路。金属球可以被选择性的形成在金属垫上，进而在第一金属垫部及第二金属垫部之间形成闭路。通过选择性地形成金属球，可以简单且快速地调整芯片的电路，因此这种芯片可以被应用在半导体的封装领域以降低生产成本。此外，第一金属垫部的凸起结构朝向第二金属垫部的凹入结构延伸，因此提供附载平台并增加金属球与金属垫之间的接触面积。
27.以上所述仅是用以阐述本发明所欲解决的问题、解决问题的技术手段、及其产生的功效等等，本发明的具体细节将在下文的实施方式及相关附图中详细介绍。
附图说明
28.为描述获得本发明上述或其它的优点和特征，将通过参考其具体实施方式对上述
简要描述的原理进行更具体的阐释，而具体实施方式被展现在附图中。这些附图仅例示性地描述本发明，因此不被认为是对范围的限制。通过附图，本发明的原理会被清楚解释，且附加的特征和细节将被完整呈现，其中：
29.图1根据本发明的一些实施方式绘示半导体装置的立体示意图；
30.图2绘示为图1中半导体装置的芯片的电路示意图；
31.图3根据本发明一些实施方式绘示半导体装置的立体示意图；
32.图4绘示为图3中半导体装置的主芯片及子芯片的电路示意图；
33.图5根据本发明一些实施方式绘示半导体装置的立体示意图；
34.图6绘示为图5中半导体装置的主芯片及子芯片的电路示意图；
35.图7根据本发明一些实施方式绘示半导体装置的立体示意图；以及图8绘示为图7中半导体装置的主芯片及子芯片的电路示意图。
36.主要附图标记说明：
37.100,300,300a,300b-半导体装置；110,310-基板；111-接触垫；150,150a,350,350a,350b,350c,350d-金属球；200-芯片；210,410-主动表面；230,430-金属垫；230a,430a-第一金属垫；230b,430b-第二金属垫；230c,430c-第三金属垫；230d,430d-输入金属垫；231,231a,231b,231c,231d-第一垫部；431,431a,431b,431c,431d-第一垫部；233,233a,233b,233c,233d-第二垫部；433,433a,433b,433c,433d-第二垫部；260,460,560-第一收发器；261,271,561,571-输出端；263,273,563,573-输入端；270,470,570-第二收发器；400-主芯片；500-子芯片；500a-第一子芯片；500b-第二子芯片；500c-第三子芯片；510-第一主动表面；530-焊垫；530a-第一焊垫；530b-第二焊垫；530c-第三焊垫；530d-输入焊垫；531,531a,531b,531c,531d-第一焊垫部；533,533a,533b,533c,533d-第二焊垫部；550,550a,550b,550c-焊球。
具体实施方式
38.本发明可以以许多不同的形式实施。代表性实施例在附图中示出，并且将在本文中详细描述。本公开包含原理的示例或说明，并且本公开的实施方式将不受限于所示的实施例。
39.此外，相对用语(例如是“上”或“下”、“顶部”或“底部”、“左侧”或“右侧”)可用于描述附图中元件之间的关系。可理解的是，除了附图中所描绘的关系外，相对用语涵盖装置的其他关系。举例而言，如果翻转一个附图中的装置，被描述为在其他元素“下方”的元件，将位于其他元件的“上方”。因此根据附图中的结构关系，所例示的用词“下方”也可以解释为“上方”和“下方”。类似地，若附图中的装置翻转，元件被描述为在其他元件“下方”或“之下”时，也将被解释为在其他元件“上方”和“之上”。类似地，相对用语如“下方”或“之下”也能解释为在元件的“上方”或“之上”。
40.请参考图1及图2。图1根据本发明的一些实施方式绘示半导体装置100的立体示意图。图2绘示为图1中半导体装置100的芯片200的电路示意图，但图2所示的电路并不限制图1的半导体装置100。在本发明的一些实施方式中，半导体装置100包括基板110以及芯片200。芯片200堆叠于基板110上，且芯片200包括主动表面210及至少一个金属垫230。当半导体装置100包括两个或两个以上的金属垫230时，金属垫230之间相互电性连接，但金属垫
230之间也可以相互电性分离。具体而言，金属垫230位于主动表面210，且金属垫230包括第一垫部231及第二垫部233，第一垫部231及第二垫部233相互分离并形成开路。可选择性地在第一垫部231及第二垫部233之间形成导电材料，让第一垫部231及第二垫部233之间形成闭路。
41.第一垫部231包括凸起结构，第二垫部233包括凹入结构，其中第一垫部231的凸起结构朝向第二垫部233的凹入结构延伸。第二垫部233的凹入结构围绕第一垫部231的凸起结构。第一垫部231的凸起结构可以是三角形、矩形或圆形，第二垫部233的凹入结构的形状对应第一垫部231的凸起结构，本发明并不以此为限。当所形成的导电材料同时接触第一垫部231及第二垫部233之间时，所述的凸起结构及凹入结构分别可作为附载平台并增加额外的接触面积以固定导电材料。
42.在本发明的一些实施方式中，半导体装置100还包括金属球150，金属球150接触第一垫部231及第二垫部233以形成闭路。金属球150可经由导电线电性连接基板110上的接触垫111。金属球150至少接触第一垫部231的凸起结构及第二垫部233的凹入结构，因此金属球150经由大接触面积稳固地设置在金属垫230上。
43.在本发明的一些实施方式中，芯片200包括第一金属垫230a及第二金属垫230b，第一金属垫230a的第二垫部233a接触第二金属垫230b的第二垫部233b以形成双向开关(two-way switch)。在本发明的另一些实施方式中，第一金属垫230a的第一垫部231a接触第二金属垫230b的第一垫部231b，但本发明并不以此为限。根据本发明的一些实施方式，第一金属垫230a的第一垫部231a接触第二金属垫230b的第二垫部233b。根据本发明的另一些实施方式，第一金属垫230a的第二垫部233a接触第二金属垫230b的第一垫部231b，但本发明不以此为限。
44.请参考图2，在本发明的一些实施方式中，半导体装置100还包括第一收发器260及第二收发器270，第一收发器260包括输出端261及输入端263，其中输出端261电性连接第一金属垫230a的第一垫部231a。第二收发器270包括输出端271及输入端273，其中输入端273电性连接第一金属垫230a的第二垫部233a。因此，可以在第一收发器260及第二收发器270之间形成开关。在本发明的一些实施方式中，第一金属垫230a的第二垫部233a接触第二金属垫230b的第二垫部233b以形成双向开关，其中可通过在第一金属垫230a或第二金属垫230b上形成金属球150，以选择性的控制电路开路或断路。
45.除此之外，芯片200还可以包括第三金属垫230c。当第一金属垫230a的第二垫部233a接触第二金属垫230b的第二垫部233b时，第二金属垫230b的第一垫部231b接触第三金属垫230c的第一垫部231c或第二垫部233c，以形成双向开关。当第一金属垫230a的第二垫部233a接触第二金属垫230b的第一垫部231b时，第二金属垫230b的第二垫部233b电性连接第三金属垫230c的第一垫部231c或第二垫部233c。在这个实施方式中，前述的双向开关可以决定第一收发器260和第三金属垫230c之间形成闭路或开路，且所述的双向开关是位在第一收发器260、第二收发器270和第三金属垫230c之间，但本发明不以此为限。
46.在本发明的一些实施方式中，芯片200还包括输入金属垫230d，其中输入金属垫230d的第一垫部231d或第二垫部233d电性连接第一收发器260的输入端263。当导电材料(例如是金属球150a)形成在第一垫部231d和第二垫部233d之间时，信号可经由输入金属垫230d传输至第一收发器260。因此，经由选择性地形成金属球150a可以决定芯片200内的信
号传输路径。
47.在本发明的一些实施方式中，金属球150a同时接触输入金属垫230d的第一垫部231d以及第二垫部233d，而另外一个金属球150b同时接触第一金属垫230a的第一垫部231a以及第二垫部233a，以形成闭路。在本实施方式中，信号可以从输入金属垫230d经由第一收发器260及第一金属垫230a传送至第二收发器270。
48.请参考图3及图4，图3根据本发明一些实施方式绘示半导体装置300的立体示意图。图4绘示为图3中半导体装置300的主芯片400及子芯片500的电路示意图。半导体装置300包括基板310、主芯片400及至少一个子芯片500。主芯片400大致与芯片200相同。至少一个金属垫430设置于主芯片400的主动表面410上，金属垫430包括第一垫部431及第二垫部433，且第一垫部431及第二垫部433相互分离，因此第一垫部431及第二垫部433之间的开路，本发明并不以此为限。在本发明的另一些实施方式中，金属垫430是一体成形的。金属球350可设置于金属垫430上，金属球350可同时接触第一垫部431及第二垫部433以形成闭路于两者之间。此外，主芯片400安装于基板310上，且主芯片400包括主动表面410及主动表面410上的至少一个金属垫430。金属垫430可通过导电线电性连接基板310上的金属垫430。主芯片400可包括例如是第一金属垫430a、第二金属垫430b、第三金属垫430c及输入金属垫430d的金属垫430，其中第二金属垫430b具有第一垫部431b及第二垫部433b，第三金属垫430c具有第一垫部431c及第二垫部433c，输入金属垫430d具有第一垫部431d及第二垫部433d。子芯片500堆叠于主芯片400的主动表面410上，且子芯片500包括第一主动表面510及位于第一主动表面510上的至少一个焊垫530。当焊垫530的数量大于或等于2时，焊垫530可相互电性连接。焊垫530包括相互分离的第一焊垫部531及第二焊垫部533以形成开路于第一焊垫部531及第二焊垫部533之间，其中第一焊垫部531包括凸起结构，第二焊垫部533包括凹入结构，第一焊垫部531的凸起结构朝向对应的第二焊垫部533的凹入结构延伸。除此之外，第二焊垫部533的凹入结构围绕第一焊垫部531的凸起结构。第一焊垫部531的凸起结构可以是三角形、矩形或圆形，而第二焊垫部533的凹入结构则可以是对应的形状，但本发明不以此为限。
49.请参考图3，半导体装置300还包括至少一个焊球550，焊球550同时接触焊垫530的第一焊垫部531及第二焊垫部533以形成闭路，且焊球550经由导电线电性连接主芯片400的金属垫430。具体而言，焊球550同时接触第一焊垫部531的凸起结构及第二焊垫部533的凹入结构，凸起结构及凹入结构分别可作为附载平台并增加接触面积以固定焊球550。
50.请参考图4，在本发明的一些实施方式中，子芯片500的焊垫530可例如是第一焊垫530a及第二焊垫530b，且第一焊垫530a的第二焊垫部533a接触第二焊垫530b的第二焊垫部533b以形成双向开关，经由选择性的形成焊球550在第一焊垫530a或第二焊垫530b上，所述的双向开关可以选择性地形成开路或断路。在本发明的一些实施方式中，第一焊垫530a的第一焊垫部531a接触第二焊垫530b的第一焊垫部531b，但本发明并不以此为限。根据本发明的一些实施方式，第一焊垫530a的第一焊垫部531a可以接触第二焊垫530b的第二焊垫部533b。
51.在本发明的一些实施方式中，子芯片500还包括第一收发器560以及第二收发器570。第一收发器560包括输出端561及输入端563，其中输入端563电性连接第一焊垫530a的第一焊垫部531a。第二收发器570包括输出端571及输入端573，其中输入端573电性连接第
一焊垫530a的第二焊垫部533a。因此，第一焊垫530a在第一收发器560以及第二收发器570之间形成开关。此外，第一焊垫530a的第二焊垫部533a更接触第二焊垫530b的第二焊垫部533b以形成双向开关，经由选择性的形成焊球550于焊垫530(例如是第一焊垫530a或第二焊垫530b)上可以选择性的产生开路或闭路。
52.除此之外，子芯片500还包括第三焊垫530c。当第一焊垫530a的第二焊垫部533a接触第二焊垫530b的第二焊垫部533b时，第二焊垫530b的第一焊垫部531b电性连接第三焊垫530c的第一焊垫部531c或第二焊垫部533c，以形成双向开关。当第一焊垫530a的第二焊垫部533a接触第二焊垫530b的第一焊垫部531b时，第二焊垫530b的第二焊垫部533b电性连接第三焊垫530c的第一焊垫部531c或第二焊垫部533c，以形成双向开关，但本发明不以此为限。在本实施的一些方式中，所述的双向开关可以决定第三焊垫530c及第一收发器560之间形成闭路或开路，且所述的双向开关形成于子芯片500的第一收发器560、第二收发器570及第三焊垫530c之间。
53.子芯片500还可以包括输入焊垫530d，且输入焊垫530d的第一焊垫部531d或第二焊垫部533d电性连接第一收发器560的输入端563。若导电物质(例如是焊球550)形成并接触在第一焊垫部531d及第二焊垫部533d之间，信号可经由输入焊垫530d传输至第一收发器560。
54.在本发明的一些实施方式中，半导体装置300包括固定在主芯片400上的第一子芯片500a。如图4所示，金属球350a设置在输入金属垫430d上并同时接触第一垫部431d及第二垫部433d。另一个金属球350b设置在第一金属垫430a上并同时接触第一金属垫430a的第一垫部431a及第二垫部433a。因此，信号可以从输入金属垫430d经由第一收发器460及第一金属垫430a传送至第二收发器470。此外，第一收发器460及第二收发器470大致与第一收发器260及第二收发器270相同，但本发明不以此为限。
55.除此之外，焊球550a设置于第一子芯片500a的第二焊垫530b上以接触第一焊垫部531b及第二焊垫部533b，且焊球550a经由导电线电性连接至第一金属垫430a上的金属球350b。借此，信号可以从主芯片400的输入金属垫430d传送至第一子芯片500a的第二收发器570。
56.具体而言，第一焊垫530a的第一焊垫部531a及第二焊垫部533a彼此分离，因此第一收发器560及第二收发器570之间形成开路，以避免信号从第一收发器560传送至第二收发器570。由此可知，可以简单的调整第一收发器560及第二收发器570之间的电路关系，以简化组装流程并降低制造成本，甚至产生结构强度佳的堆叠半导体封装结构。
57.请参考图5及图6，图5根据本发明一些实施方式绘示半导体装置300a的立体示意图。图6绘示为图5中半导体装置300a的主芯片400及子芯片500a、500b的电路示意图，但图6并不用以限制图5中半导体装置300a的电路结构。在本发明的一些实施方式中，半导体装置300a包括基板310、固定于基板310上的主芯片400、第一子芯片500a及第二子芯片500b。第一子芯片500a堆叠于主芯片400的主动表面410上，而第二子芯片500b堆叠于第一子芯片500a的第一主动表面510上。如图6所示，三个金属球350a、350b、350c分别设置在第一金属垫430a、第二金属垫430b及输入金属垫430d上。此外，两个焊球550a、550b分别设置在第一子芯片500a的第二焊垫530b上及第二子芯片500b的第二焊垫530b上。第一导电线形成在第一金属垫430a上的金属球350b及第一子芯片500a中第二焊垫530b上的焊球550a之间。第二
导线形成在第二金属垫430b上的金属球350c及第二子芯片500b中第二焊垫530b上的焊球550b之间。第一子芯片500a的第二收发器570及第二子芯片500b的第二收发器570电性连接第一收发器460。因此，信号可以从输入金属垫430d传送至第一子芯片500a及第二子芯片500b的第二收发器570，且不会被第一子芯片500a及第二子芯片500b的第一收发器560干扰。
58.请参考图7及图8，图7根据本发明一些实施方式绘示半导体装置300b的立体示意图。图8绘示为图7中半导体装置300b的主芯片400及子芯片500a、500b、500c的电路示意图，但图8并不限制图7中半导体装置300b的电路结构。相较于半导体装置300a，半导体装置300b还包括第三子芯片500c，第三子芯片500c堆叠在第二子芯片500b的第一主动表面510上。如图8所示，四个金属球350a、350b、350c、350d分别设置在第一金属垫430a、第二金属垫430b、第三金属垫430c及输入金属垫430d上。此外，三个焊球550a、550b、550c分别设置在第一子芯片500a的第二焊垫530b上、第二子芯片500b的第二焊垫530b上及第三子芯片500c的第二焊垫530b上。第一导线形成在第一金属垫430a上的金属球350b以及第一子芯片500a中第二焊垫530b上的焊球550a之间。第二导线形成在第二金属垫430b上的金属球350c以及第二子芯片500b中第二焊垫530b上的焊球550b之间。第三导线形成在第三金属垫430c上的金属球350d以及第三子芯片500c中第二焊垫530b上的焊球550c之间。第一子芯片500a、第二子芯片500b及第三子芯片500c的第二收发器570电性连接至第一收发器460。因此，信号可以从输入金属垫430d传送至第一子芯片500a、第二子芯片500b及第三子芯片500c的第二收发器570，且不会受到第一子芯片500a、第二子芯片500b及第三子芯片500c的第一收发器560干扰。
59.综上所述，芯片上的金属垫包括相互分离的第一金属垫部及第二金属垫部以形成开路。金属球可以被选择性的形成在金属垫上，进而在第一金属垫部及第二金属垫部之间形成闭路。通过选择性地形成金属球，可以简单且快速地调整芯片的电路，因此这种芯片可以被应用在半导体的封装领域以降低生产成本。此外，第一金属垫部的凸起结构朝向第二金属垫部的凹入结构延伸，因此提供附载平台并增加金属球与金属垫之间的接触面积。
60.由以上对于本发明的具体实施方式的详述，可以明显地看出，虽然本发明已以实施方式公开如上，然其并不用以限定本发明，任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求所界定的为准。