[發明專利]薄型半導體裝置及其制備方法

有效

• 申請號: 00123410.2
• 申請日: 2000-08-15
• 公開（公告）號: CN1338777A
• 公開（公告）日: 2002-03-06
• 發明（設計）人: 白金泉;蔡宗哲
• 申請（專利權）人: 聯測科技股份有限公司
• 主分類號: H01L23/12
• 分類號: H01L23/12;H01L23/48;H01L23/28;H01L21/50
• 代理公司: 隆天國際專利商標代理有限公司
• 代理人: 潘培坤,陳紅

本發明涉及一種半導體裝置，特別涉及一種半導體晶片通過成陣列方式植布于基板底面上的導電元件與外界電氣連接的半導體裝置。

球柵陣列(BGA)半導體裝置(Ball?Grid?Array?Semiconductor?Device)近來已成封裝主流產品之一，其原因在于該種通過成陣列方式植布于基板底面上的焊球(Solder?Ball)供半導體晶片與例如印刷電路板(PCB)等外界裝置電氣藕接的結構，相對于傳統的以導線架(Leadframe-Based)為主的半導體裝置，前者在單位面積內需要設有較多的作為輸出/入連接端(I/OConnectoins)的焊球，且焊球間的距離(Pitch)也可有效縮減，使這種BGA半導體裝置的結構能夠符合具有較多的電子元件(Electronic?Components)以及電子電路(Electrical?Circuits)的半導體晶片的需求。

上述公知的BGA半導體裝置在以金屬導線(Gold?Wires)電氣連接半導體晶片與供該半導體晶片粘接的基板的焊線作業(Wire?Bond)時，焊線機是在半導體晶片的作用表面(Active?Surface，即形成有電子元件與電子電路的表面)的焊墊(Bond?Pad)上燒球后，將金屬導線先上拉一適當距離再向外下拉至基板上的焊接處，使線弧(Wire?Loop)的頂點高出半導體晶片的作用表面，而導致用以包覆半導體晶片與金屬導線的樹脂膠體(Resin?Encapsulant)的頂面必須高于該線弧的頂點，方能避免金屬導線外露。這樣，封裝完成的半導體裝置的厚度即會受到線弧高度的限制，而不利于半導體裝置的薄型化。

為解決上述公知BGA半導體裝置在厚度上的缺點，便有一種薄型BGA半導體裝置因運而生，如圖12所示。這種薄型BGA半導體裝置1，是在供半導體晶片10粘設的基板11上形成一開孔110，以供電氣連接該半導體晶片10與基板11上的導電跡線(Conductive?Traces)111的金屬導線12自該開孔110通過；該金屬導線12的焊接完成后，是以例如環氧樹脂(Epoxy)等的封裝樹脂(Encapsulating?Resin)將該金屬導線12與開孔110包覆住而形成一下膠體13，由于該金屬導線12的線弧的部分高度為基板11所吸收，使金屬導線12的線弧頂點120僅略高于基板11的底面，故得以控制該下膠體13外露出該基板11的底面的高度h小于植接于該基板11底面上的焊球14的高度H。因而，用以包覆該半導體晶片10的上膠體15形成后的高度無須涵蓋線弧頂點至半導體晶片的作用表面間的距離，故封裝完成后的半導體裝置的厚度較上述公知的BGA半導體裝置為小。

上述圖12所示的半導體裝置1雖可有效降低整體厚度而達到薄型化的目的，但是為避免基板11上的導電跡線111外露而與大氣接觸，須在該基板11的底面上敷設一拒焊劑(Solder?Mask)層112以完全覆蓋住導電跡線111，使基板11的制造成本及制作過程的復雜程度均隨之增加；然而，拒焊劑層112的使用將另產生吸濕性的顧慮，若欲將吸濕性的問題有效解決，則會進一步增加基板11的制造成本。再而，該半導體裝置1由于厚度薄型化，在其通過表面粘著技術(Surface?Mounting?Technology)等公知方式粘接至例如印刷電路板等外部裝置(External?Devices)時，粘接作業進行中所產生的高溫會作用于半導體裝置1具不同熱膨脹系數(CTE)的基板11與上膠體15，產生的熱應力效應往往易造成半導體裝置1發生翹曲(Warpage)而導致半導體晶片10與基板11間發生剝離(Delamination)現象以及基板11本身間的脫層現象，并影響到半導體裝置1與外部裝置的電氣連接品質。若希望降低翹曲現象的發生機率，就得增加基板11的厚度以抵抗熱應力的影響，但此舉除了會使基板的成本提高外，還將導致整體厚度的增加。同時，在封裝作業完成而對半導體裝置1進行測試時，測試針頭(未圖示)上的數個接觸尖端容易因焊球14的底部所呈球面狀，而會發生無法全部觸接到焊球14的底部的狀況，當測試針頭的接觸尖端未能全部觸接到測試對象時，測試結果將產生誤差。此外，這種半導體裝置1均采用價格昂貴的植球機進行焊球14的植接，使植接焊球的成本成為整體封裝成本顯著的一環，而不利于成本的降低；且焊球14植接至基板11上后，各焊球底端所構成的平面的平面度(Planarity)不易控制，而會造成半導體裝置1與外部裝置之間的粘接品質無法有效提高。

本發明的目的在于提供一種整體厚度能夠有效降低的薄型半導體裝置及其制備方法。