[發(fā)明專利]適于高速操作且電連接長度減少的堆疊封裝及其制造方法

無效

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• 申請日: 2007-06-19
• 公開（公告）號: CN101211899A
• 公開（公告）日: 2008-07-02
• 發(fā)明（設計）人: 金圣敏;徐敏碩
• 申請（專利權）人: 海力士半導體有限公司
• 主分類號: H01L25/00
• 分類號: H01L25/00;H01L25/065;H01L23/485;H01L23/488;H01L21/60
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所
• 代理人: 彭久云

技術領域

本發(fā)明關于一種堆疊封裝(stack?package)，特別是關于一種在傳送電信號時減少延遲的堆疊封裝及其制造方法。

背景技術

多數(shù)電子產(chǎn)品中的半導體元件以封裝形式呈現(xiàn)。必須有各種形狀和尺寸的半導體封裝以滿足各種電子產(chǎn)品不同特性的需要。

電子產(chǎn)業(yè)中傾向于使半導體元件能夠具有高容量、高集成度及高速操作。任何使用單一半導體芯片所制造的半導體封裝在實現(xiàn)高集成度和高容量方面存在限制。因此，由于堆疊封裝通過堆疊多個半導體芯片能夠獲得更高的存儲密度，因此它們引起了人們的關注。

一般，堆疊封裝可通過將幾個半導體芯片堆疊為單元封裝或將每個具有半導體芯片的幾個單元封裝堆疊而制造。堆疊封裝設計來使得在單元封裝內(nèi)的每個半導體芯片或堆疊的單元封裝中的每個接收相同的外部電信號。

所述堆疊封裝可于芯片級或晶片級形成。

芯片級堆疊封裝通過將單獨的半導體芯片堆疊和模制成型而制造，這些芯片通過切割已經(jīng)過半導體制造工藝的晶片而被分為各個芯片。晶片級堆疊封裝的制造為通過將已經(jīng)過半導體制造工藝的芯片堆疊，并且將該堆疊的芯片封裝在一起，然后沿著切割線將堆疊的芯片切割而分離為用于最后工藝步驟中制造封裝的芯片級片。

晶片級堆疊封裝亦被稱作芯片尺寸封裝，因為封裝尺寸大致和封裝于其中的半導體芯片的尺寸一樣。這減少了電連接所需的封裝占用面積，由此增加了容納封裝的基板的效率。

而且，晶片級堆疊封裝比傳統(tǒng)的引線型封裝需要更小的安裝面積和更短的布線長度，因此被視為對于將晶片級堆疊封裝應用于高頻裝置有利。

然而，傳統(tǒng)的堆疊封裝需要再繞線或引線鍵合工藝，以使上、下半導體芯片或堆疊的單元封裝彼此電連接。

這樣會導致半導體芯片之間或單元封裝之間的電連接長度增大，而且使堆疊封裝不能輕易地被應用于高速操作產(chǎn)品。

另外，在傳統(tǒng)的堆疊封裝中增加電連接長度，還會造成該堆疊封裝尺寸的增大。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的實施例涉及一種在傳送電信號時能減少延遲的堆疊封裝及其制造方法。

本發(fā)明的另一實施例針對一種適合于高速操作的輕、薄且緊密的堆疊封裝及其制造方法。

在一個實施例中，堆疊封裝包括：上半導體芯片，具有多個形成于上半導體芯片的上表面的第一焊墊和多個界定在各第一焊墊下面的上半導體芯片的通路孔；和下半導體芯片，附著于上半導體芯片的下表面，并且具有多個形成于下半導體芯片的上表面的第二焊墊和多個形成于各第二焊墊上的凸塊，這些凸塊插入各通路孔而接觸到各第一焊墊。

該通路孔和凸塊具有相同的截面形狀。

該通路孔和凸塊具有梯形的截面形狀。

該下半導體芯片包含于形成下半導體芯片的上表面的絕緣層，使得第二焊墊暴露。

該堆疊封裝又包括介于上、下半導體芯片之間的結合材料。

該凸塊由金屬制成。

該凸塊由鋁或銅形成。

該凸塊包含金屬晶種層于和第二焊墊的界面處形成。

該金屬晶種層由鋁或銅形成。

在另一實施例中，一種制造堆疊封裝的方法包括以下步驟：在第一半導體芯片的下表面形成第一掩模圖案，該第一半導體芯片的上表面形成有多個第一焊墊，使與各第一焊墊對應的第一半導體芯片的下表面部分暴露；通過蝕刻第一半導體晶的下表面的暴露部分而界定通路孔，以暴露第一焊墊；通過移除該第一掩模圖案而構成上半導體芯片；在第二半導體芯片形成絕緣層，以與第一半導體芯片類似的方式在該第二半導體芯片的上表面形成多個第二焊墊，以使第二焊墊暴露；在暴露的第二焊墊和絕緣層上形成金屬晶種層；在該金屬晶種層上形成第二掩模圖案，該第二掩模圖案具有能使第二焊墊的上部暴露的開口；通過在經(jīng)由第二掩模圖案的開口而暴露的部分金屬晶種層上鍍覆金屬層而形成凸塊，用以填充該開口；通過移除第二掩模圖案和存在于第二掩模圖案下面的金屬晶種層的其他部分而構成下半導體芯片；以及將下半導體芯片附著于上半導體芯片的下表面，以至凸塊被插入各通路孔中而接觸到各第一焊墊。

將形成第一掩模圖案的步驟到將下半導體芯片附著于上半導體芯片的步驟在晶片級實行。

在將下半導體芯片附著于上半導體芯片的步驟之后，該制造方法還包括將晶片級相互附著的上、下半導體芯片切割而成為芯片級。

該第二掩模圖案形成以具有梯形的截面形狀的開口。

該通路孔和凸塊具有相同的梯形的截面形狀。

所述界定該通路孔的步驟通過使用第一焊墊作為蝕刻終止層而實行。

該上、下半導體芯片經(jīng)使用結合材料而相互附著。