半导体封装装置及其制造方法与流程

1.本公开涉及半导体封装技术领域，具体涉及半导体封装装置及其制造方法。


背景技术：

2.硅光子(silicon photonics，si-ph)技术用激光束代替电子信号传输数据，是一种基于硅光子学的低成本、高速的光通信技术。
3.硅光子产品的制作过程涉及发光元件的固定步骤。如图1所示，硅基板15上设置有波导部件16以及导电凸块14。为了将发光元件18固定在硅基板15上，可以通过连接胶13将硅基板15固定在透明载体12上，并利用光源11照射从透明载体12的另一侧进行照射，以对阻挡层17进行加热从而使其分别与硅基板15和发光元件18连接。然而，在上述方式中，连接胶13内部会因受热形成气泡19。气泡19会向四周扩散从而挤压硅基板15上的导电凸块14，使得导电凸块14发生形变(例如倾斜)，影响硅基板15的对外连接。
4.因此，有必要提出一种新的技术方案以解决上述至少一个技术问题。


技术实现要素：

5.本公开提供了一种半导体封装装置及其制造方法。
6.第一方面，本公开提供一种半导体封装装置，包括：
7.硅基板；
8.发光元件，设置在所述硅基板的第一表面；
9.阻挡层，位于所述发光元件和所述硅基板之间；
10.所述硅基板的第二表面设置有导电凸块和阻隔部件，其中，所述阻隔部件位于所述导电凸块的内侧；或者，所述硅基板的第二表面设置有导电凸块和残留痕迹，其中，所述残留痕迹位于所述导电凸块的内侧，所述残留痕迹为将预先设置的所述阻隔部件去除后留存。
11.在一些可选的实施方式中，所述阻隔部件或者所述残留痕迹到最近的所述导电凸块的距离大于100微米。
12.在一些可选的实施方式中，所述阻隔部件的高度与所述导电凸块的高度的比值大于0.7并且小于1。
13.在一些可选的实施方式中，所述阻隔部件或者所述残留痕迹为闭合的环状结构。
14.在一些可选的实施方式中，所述阻隔部件或者所述残留痕迹的数目为至少两个，各所述阻隔部件或者所述残留痕迹分别位于相应的所述导电凸块的内侧。
15.在一些可选的实施方式中，所述阻隔部件或者所述残留痕迹的数目小于或者等于所述导电凸块的数目。
16.在一些可选的实施方式中，所述硅基板的第一表面还设置有波导部件。
17.第二方面，本公开提供了一种半导体封装装置，包括：
18.透明载体，表面设置有连接胶；
19.硅基板，设置在所述连接胶上；
20.发光元件，设置在所述硅基板的第一表面；
21.阻挡层，位于所述发光元件和所述硅基板之间；
22.所述硅基板的第二表面设置有导电凸块，所述硅基板的第二表面和所述透明载体的表面之间设置有阻隔部件，所述阻隔部件位于所述导电凸块的内侧。
23.在一些可选的实施方式中，所述阻隔部件设置在所述硅基板上。
24.在一些可选的实施方式中，所述阻隔部件设置在所述透明载体上。
25.第三方面，本公开提供了一种半导体封装装置的制造方法，包括：
26.在透明载体上设置连接胶；
27.将硅基板放置在所述连接胶上，其中，所述硅基板的朝向所述透明载体的表面设置有导电凸块，所述导电凸块的内侧存在阻隔部件；
28.将阻挡层放置在所述硅基板上，以及将发光元件放置在所述阻挡层上；
29.利用光源从所述透明载体一侧进行照射，以将所述阻挡层与所述硅基板和所述发光元件连接；
30.去除所述透明载体和所述连接胶，得到半导体封装装置。
31.在一些可选的实施方式中，所述阻隔部件设置在所述硅基板上或者所述透明载体上。
32.在一些可选的实施方式中，所述阻隔部件设置在所述硅基板上；以及
33.在去除所述透明载体和所述连接胶之后，所述方法还包括：
34.去除所述硅基板上的所述阻隔部件。
35.在本公开提供的半导体封装装置及其制造方法中，在导电凸块的内侧设置了阻隔部件。在光照加热步骤中，阻隔部件位于连接胶内的气泡和导电凸块之间，能够起到阻隔作用，防止气泡挤压导电凸块使其出现变形，有利于顺利实现硅基板的对外连接，提高产品良率。
附图说明
36.通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本公开的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
37.图1是现有技术中半导体封装装置的示意图；
38.图2-图9是根据本发明实施例的半导体封装装置的第一示意图至第八示意图；
39.图10-图19是根据本发明实施例的半导体封装装置的制造方法的示意图。
40.符号说明：
41.11、光源；12、透明载体；13、连接胶；14、导电凸块；15、硅基板；16、波导部件；17、阻挡层；18、发光元件；19、气泡；110、光源；120、透明载体；130、连接胶；150、硅基板；151、导电凸块；152、阻隔部件；153、残留痕迹；160、波导部件；170、阻挡层；180、发光元件；190、光刻胶；200、气泡。
具体实施方式
42.下面结合附图和实施例对说明本公开的具体实施方式，通过本说明书记载的内容
本领域技术人员可以轻易了解本公开所解决的技术问题以及所产生的技术效果。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外，为了便于描述，附图中仅示出了与有关发明相关的部分。
43.需要说明的是，说明书附图中所绘示的结构、比例、大小等，仅用于配合说明书所记载的内容，以供本领域技术人员的了解与阅读，并非用以限定本公开可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本公开所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本公开所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“第一”、“第二”及“一”等用语，也仅为便于叙述的明了，而非用以限定本公开可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当也视为本公开可实施的范畴。
44.还需要说明的是，本公开的实施例对应的纵向截面可以为对应前视图方向截面，横向截面可以为对应右视图方向截面，而水平截面可以为对应上视图方向截面。
45.应容易理解，本公开中的“在...上”、“在...之上”和“在...上面”的含义应该以最广义的方式解释，使得“在...上”不仅意味着“直接在某物上”，而且还意味着包括存在两者之间的中间部件或层的“在某物上”。
46.此外，为了便于描述，本公开中可能使用诸如“在...下面”、“在...之下”、“下部”、“在...之上”、“上部”等空间相对术语来描述一个元件或部件与附图中所示的另一元件或部件的关系。除了在图中描述的方位之外，空间相对术语还意图涵盖装置在使用或操作中的不同方位。设备可以以其他方式定向(旋转90
°
或以其他定向)，并且在本公开中使用的空间相对描述语可以被同样地相应地解释。
47.另外，在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本公开。
48.本公开实施例提供一种半导体封装装置。图2-图7是该半导体封装装置的示意图。
49.图2示出了该半导体封装装置的纵向截面。如图2所示，该半导体封装装置包括硅基板150、波导部件160和发光元件180。波导部件160和发光元件180均设置在硅基板150的上表面。其中，发光元件180位于硅基板150的中心区域，波导部件160位于硅基板150的外缘区域。发光元件180与硅基板150通过阻挡层170固定连接。
50.如图2所示，硅基板150的下表面设置有导电凸块151和阻隔部件152。其中，阻隔部件152位于导电凸块151的内侧，或者说，阻隔部件152相对于导电凸块151更靠近硅基板150的中心区域。
51.在本实施例中，阻隔部件152可以采用无机材料也可以采用有机材料，本公开对此不作限定。导电凸块151可以是任意形式的具有导电性的凸块状部件，例如可控塌陷芯片连接(controlled collapse chip connection，c4)凸块。
52.图3为本实施例中发光元件180的固定步骤的示意图。如图3所示，可以通过连接胶130将硅基板150固定在透明载体120上，并利用光源110照射从透明载体120的另一侧进行照射，以对阻挡层170进行加热从而使其分别与硅基板150和发光元件180连接。在上述照射过程中，连接胶130内部会因受热形成气泡200并向四周扩散。然而，由于本实施例中导电凸块151的内侧设置了阻隔部件152，阻隔部件152能够在气泡200和导电凸块151之间起到阻隔作用，因此能够防止气泡200挤压导电凸块151使其出现变形。
53.如图2所示，阻隔部件152的高度a与导电凸块151的高度b的比值大于0.7，以保证阻隔部件152的高度足够高，能够对图3中的气泡200起到充分的阻隔作用。此外，阻隔部件152的高度a与导电凸块151的高度b的比值小于1，即阻隔部件152的高度a小于导电凸块151的高度b，以避免阻隔部件152干扰导电凸块151与其他部件之间的电连接。
54.图4示出了图2中半导体封装装置的底部结构，其中以虚线示出了发光元件180对应的投影区域。如图4所示，阻隔部件152为闭合的环状结构，将发光元件180对应的投影区域(即光照加热的区域)包围在内。多个导电凸块151分布在阻隔部件152的外侧。根据图4容易理解，阻隔部件152能够将图3中的气泡200包围在内部，防止其对导电凸块151产生挤压。
55.如图4所示，阻隔部件152到最近的导电凸块151的距离大于100微米，以保证阻隔部件152和导电凸块151之间保持足够的距离，从而为导电凸块151的对外连接保留足够的空间。
56.在图4中，阻隔部件152为闭合的方形环。在其他例子中，阻隔部件152还可以是圆环等其他形状，本公开对此不作限定。
57.图5为图4中半导体封装装置的一种变形。在图4中，阻隔部件152的数目为一个，并且为闭合结构。而在图5中，阻隔部件152的数目为多个，并且为非闭合结构。
58.如图5所示，阻隔部件152的数目与导电凸块151的数目相同。每个导电凸块151的内侧均设置有相应的阻隔部件152。
59.图6为图5中半导体封装装置的一种变形。在图5中，阻隔部件152的数目与导电凸块151的数目相同。而在图6中，阻隔部件152的数目小于导电凸块151的数目。
60.如图6所示，位于上方和下方的导电凸块151的内侧设置相应的有阻隔部件152，原因在于其到发光元件180的投影区域的距离较近，容易受到图3中气泡200的挤压作用，因此需要进行阻隔保护。而位于左侧和右侧的导电凸块151的内侧没有设置相应的阻隔部件152，原因在于其到发光元件180的投影区域的距离较远，不容易受到图2中气泡200的挤压作用，因此可以不进行阻隔保护。
61.图7为图2中半导体封装装置的一种变形。在图2所示的半导体封装装置的基础上，可以进一步去除阻隔部件152，以得到如图7所示的半导体封装装置。
62.如图7所示，硅基板150的下表面设置有残留痕迹153。该残留痕迹153可以视为将图2中半导体封装装置的阻隔部件152去除后得到，同样位于导电凸块151的内侧。
63.在本实施例中，阻隔部件152可以通过多种形式固定在硅基板150上，相应地，去除阻隔部件152后形成的残留痕迹153也可以为多种形式。例如，阻隔部件152可以与硅基板150一体化制成，相应地，可以通过打磨方式去除阻隔部件152，因此残留痕迹153为打磨痕迹。又例如，阻隔部件152可以通过粘合方式固定在硅基板150上，相应地，可以通过加热或溶剂溶解等方式破坏粘合剂以去除阻隔部件152，因此残留痕迹153为粘合痕迹。
64.容易理解，图7中的半导体封装装置能够实现与图2中半导体封装装置类似的技术效果，其中的具体细节也可以参见相关描述，这里不再赘述。
65.本公开实施例还提供另外一种半导体封装装置。图8和图9为该半导体封装装置的示意图。
66.如图8所示，该半导体封装装置包括透明载体120、硅基板150、发光元件180、阻挡层170和波导部件160。透明基板上设置有连接胶130。硅基板150设置在连接胶130上。发光
元件180和波导部件160设置在硅基板150的上表面。阻挡层170位于发光元件180和硅基板150之间。硅基板150的下表面设置有导电凸块151。硅基板150的下表面和透明载体120的上表面之间设置有阻隔部件152。阻隔部件152位于导电凸块151的内侧。
67.图8所示的半导体封装装置可视为图2所示的半导体封装装置的制造过程中的中间状态。在图8所示的半导体封装装置，发光元件180和硅基板150可以是已经固定连接的状态，也可以是尚未固定连接的状态。如果发光元件180和硅基板150为尚未固定连接的状态，可以从透明载体120下方进行光照加热(与图3类似)，从而使阻挡层170分别与发光元件180和硅基板150连接。如果发热元件和硅基板150为已经固定连接的状态，此时连接胶130内可能存在与图3类似的气泡200(图8中未示出)。
68.对于图8所示的半导体封装装置，阻隔部件152可以在气泡(图8中未示出)和硅基板150之间起到阻隔作用，从而实现与图2中半导体封装装置类似的技术效果，其中的具体细节也可以参见相关描述，这里不再赘述。
69.图9为图8中半导体封装装置的一种变形。在图8中，阻隔部件152设置在硅基板150上。而在图9中，阻隔部件152设置在透明载体120上。容易理解，上述二种设置方式均可以实现所需要的技术效果。
70.本公开实施例还提供一种半导体封装装置的制造方法。图10-图19是根据本发明实施例的半导体封装装置的制造方法的示意图。
71.图10-图14示出了硅基板150的处理过程。首先，如图10所示，在硅基板150的表面涂布光刻胶190。其次，如图11所示，通过曝光和显影去除部分光刻胶190，在硅基板150的表面形成需要的图案。之后，如图12，通过蚀刻方式减小硅基板150的未被光刻胶190覆盖部分的厚度。接下来，如图13所示，剥离光刻胶190以得到硅基板150表面的阻隔部件152。最后，如图14所示，在阻隔部件152的外侧形成导电凸块151，从而完成硅基板150的处理。
72.图15-图19示出了硅基板150与其他部件的接合过程。首先，如图15所示，在透明载体120的表面设置光刻胶190。其次，如图16所示，将硅基板150放置在连接胶130上，其中，硅基板150的朝向透明载体120的表面设置有导电凸块151，导电凸块151的内侧存在阻隔部件152。之后，如图17所示，将波导部件160和阻挡层170放置在硅基板150上，并且将发光元件180设置在阻挡层170上。接下来，如图18所示，利用光源110从透明载体120一侧进行照射，以将阻挡层170与硅基板150和发光元件180连接。最后，如图19所示，去除透明载体120和连接胶130，得到半导体封装装置。
73.在一种实施方式中，可以进一步去除硅基板150上的阻隔部件152，从而得到如图7所示的半导体封装装置。
74.在图10-图19所示的例子中，阻隔部件152设置在硅基板150上。在其他例子中，阻隔部件152也可以设置在透明载体120上。可以采用与图15-图19类似的方式，在透明载体120上形成阻隔部件152。
75.本公开实施例提供的半导体封装装置的制造方法能够实现与前文描述的半导体封装装置类似的技术效果，这里不再赘述。
76.尽管已参考本公开的特定实施例描述并说明本公开，但这些描述和说明并不限制本公开。所属领域的技术人员可清楚地理解，可进行各种改变，且可在实施例内替代等效元件而不脱离如由所附权利要求书限定的本公开的真实精神和范围。图示可能未必按比例绘
制。归因于制造过程中的变量等等，本公开中的技术再现与实际设备之间可能存在区别。可存在未特定说明的本公开的其它实施例。应将说明书和图式视为说明性的，而非限制性的。可作出修改，以使特定情况、材料、物质组成、方法或过程适应于本公开的目标、精神以及范围。所有此些修改都落入在此所附权利要求书的范围内。虽然已参考按特定次序执行的特定操作描述本公开中所公开的方法，但应理解，可在不脱离本公开的教示的情况下组合、细分或重新排序这些操作以形成等效方法。因此，除非本公开中特别指示，否则操作的次序和分组并不限制本公开。