半导体封装件及制造半导体封装件的方法与流程

本发明构思涉及一种半导体封装件及制造该半导体封装件的方法，更具体地，涉及一种包括图像传感器的半导体封装件及制造该半导体封装件的方法。

背景技术：

1、通常，图像传感器是将光学图像转换为电信号的半导体装置。图像传感器大致分类为电荷耦合器件(ccd)型图像传感器和互补金属氧化物半导体(cmos)型图像传感器(也称为cis)。

2、计算机产业和通信产业的最近的发展已经导致在各种消费电子装置(诸如数码相机、便携式摄像机、pcs(个人通信系统)、游戏装置、安全相机、医用微型相机等)中对高性能图像传感器的强烈需求。近来，多个图像传感器已经在便携式电子装置中使用，因此多个图像传感器被集成并用于装置中。

3、在半导体产业中，已经要求半导体装置和使用该半导体装置的电子产品的大容量、薄和紧凑，并且因此已经提出了各种封装技术。

技术实现思路

1、发明构思的一些实施例提供了一种具有改善的电性质的半导体封装件及制造该半导体封装件的方法。

2、发明构思的一些实施例提供了一种具有改善的结构稳定性的半导体封装件及制造该半导体封装件的方法。

3、根据发明构思的一些实施例，一种半导体封装件可以包括：第一半导体芯片；第二半导体芯片，位于第一半导体芯片下方；以及第三半导体芯片，位于第二半导体芯片下方。第二半导体芯片可以包括：半导体基底；第一布线层，位于半导体基底的第一表面上；第二布线层，位于半导体基底的第二表面上；以及贯穿过孔，穿透半导体基底并将第一布线层和第二布线层电连接。半导体基底和贯穿过孔可以通过间隔件结构彼此间隔开。间隔件结构可以包括与半导体基底接触的第一衬垫层、与贯穿过孔接触的第二衬垫层、位于第一衬垫层与第二衬垫层之间的气隙以及在第一衬垫层和第二衬垫层上密封气隙的覆盖层。

4、根据发明构思的一些实施例，一种半导体封装件可以包括：图像传感器芯片，包括第一垫；逻辑芯片，位于图像传感器芯片下方并且包括第二垫，其中，第一垫和第二垫在图像传感器芯片与逻辑芯片之间的界面上彼此直接接触；以及存储器芯片，位于逻辑芯片下方。逻辑芯片可以包括：半导体基底；导电图案，位于半导体基底的有源表面上；第一介电层，在半导体基底的有源表面上覆盖导电图案；通孔，竖直穿透半导体基底和第一介电层的至少一部分并暴露导电图案；第一衬垫层，共形地覆盖通孔的底表面的至少一部分和内侧表面；覆盖层，覆盖通孔的至少一部分和半导体基底的无源表面；第二介电层，在半导体基底的无源表面上覆盖覆盖层；以及贯穿过孔，位于通孔中，通孔穿透第二介电层的至少一部分和第一衬垫层并将第一垫连接到导电图案。在通孔中，气隙可以由贯穿过孔、第一衬垫层和覆盖层限定。

5、根据发明构思的一些实施例，一种制造半导体封装件的方法可以包括：形成逻辑芯片；将图像传感器芯片直接接合到逻辑芯片上，其中，逻辑芯片的第一垫直接接合到图像传感器芯片的第二垫；以及将存储器芯片接合在逻辑芯片下方。形成逻辑芯片的步骤可以包括：在半导体基底的有源表面上形成导电图案；在半导体基底的有源表面上形成第一介电层，第一介电层覆盖导电图案；形成第一通孔，第一通孔穿透半导体基底和第一介电层并暴露导电图案；形成第一衬垫层，第一衬垫层共形地覆盖半导体基底的无源表面、第一通孔的内侧向表面和第一通孔的底表面；在第一通孔中形成贯穿过孔，贯穿过孔穿透第一衬垫层以与导电图案连接，并且贯穿过孔与第一通孔的内侧向表面间隔开；在第一通孔中，使分解层填充第一衬垫层与贯穿过孔之间的空间；在半导体基底的无源表面上形成覆盖层，覆盖层覆盖分解层和贯穿过孔；去除分解层以形成气隙；在贯穿过孔上形成第一垫；以及在半导体基底的无源表面上形成第二介电层，第二介电层部分地围绕贯穿过孔。

技术特征：

1.一种半导体封装件，所述半导体封装件包括：

2.根据权利要求1所述的半导体封装件，其中，

3.根据权利要求2所述的半导体封装件，其中，

4.根据权利要求2所述的半导体封装件，其中，

5.根据权利要求2所述的半导体封装件，其中，贯穿过孔的一部分位于导电图案中。

6.根据权利要求1所述的半导体封装件，其中，间隔件结构延伸到第二布线层中，且间隔件结构位于贯穿过孔与第二布线层之间。

7.根据权利要求1所述的半导体封装件，其中，覆盖层沿着半导体基底的第二表面延伸并延伸到贯穿过孔的突出超过半导体基底的第二表面的侧向表面上。

8.根据权利要求1所述的半导体封装件，其中，第二衬垫层覆盖贯穿过孔的侧向表面的至少一部分。

9.根据权利要求8所述的半导体封装件，其中，

10.根据权利要求1所述的半导体封装件，其中，

11.根据权利要求1所述的半导体封装件，其中，第二半导体芯片还包括位于半导体基底的第一表面和第二表面中的一个表面上的晶体管，并且

12.根据权利要求1所述的半导体封装件，其中，气隙在第一衬垫层与第二衬垫层之间的宽度在10nm至1μm的范围内。

13.一种半导体封装件，所述半导体封装件包括：

14.根据权利要求13所述的半导体封装件，所述半导体封装件还包括覆盖贯穿过孔的侧表面的至少一部分的第二衬垫层，

15.根据权利要求13所述的半导体封装件，其中，贯穿过孔的一部分容纳在导电图案中。

16.根据权利要求13所述的半导体封装件，其中，第一衬垫层在覆盖层与半导体基底的无源表面之间延伸。

17.根据权利要求13所述的半导体封装件，其中，

18.根据权利要求13所述的半导体封装件，其中，覆盖层从半导体基底的无源表面穿过气隙的上侧延伸到贯穿过孔的突出超过半导体基底的无源表面的侧表面上。

19.一种制造半导体封装件的方法，所述方法包括以下步骤：

20.根据权利要求19所述的方法，所述方法还包括：

技术总结
提供了半导体封装件及制造该半导体封装件的方法。所述半导体封装件包括第一半导体芯片、第二半导体芯片和第三半导体芯片。第二半导体芯片包括半导体基底、在半导体基底的第一表面上的第一布线层、在半导体基底的第二表面上的第二布线层以及穿透半导体基底并将第一布线层和第二布线层电连接的贯穿过孔。半导体基底和贯穿过孔通过间隔件结构彼此间隔开。间隔件结构包括与半导体基底接触的第一衬垫层、与贯穿过孔接触的第二衬垫层、在第一衬垫层与第二衬垫层之间的气隙以及在第一衬垫层和第二衬垫层上密封气隙的覆盖层。

技术研发人员：严昌镕,李蕙兰
受保护的技术使用者：三星电子株式会社
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15