[發明專利]疊層封裝件結構及其形成方法

有效

• 申請號: 201210365144.8
• 申請日: 2012-09-26
• 公開（公告）號: CN103377955A
• 公開（公告）日: 2013-10-30
• 發明（設計）人: 余振華;李明機;劉重希;陳孟澤;林威宏;鄭明達
• 申請（專利權）人: 臺灣積體電路制造股份有限公司
• 主分類號: H01L21/60
• 分類號: H01L21/60;H01L23/498
• 代理公司: 北京德恒律治知識產權代理有限公司 11409
• 代理人: 章社杲;孫征

相關申請的交叉引用

本申請要求于2012年4月16日提交的美國臨時申請第61/624,928號的優先權，其全部內容結合于此作為參考。

本申請涉及以下序列號為13/406,031(代理人卷號為No.TSMC2011-1346)，標題為“Mechanisms?of?Forming?Connectors?for?Package?on?Package”并且于2012年2月27日提交的共同未決和共同受讓的專利申請，其全部內容結合于此作為參考。

技術領域

本發明一般地涉及半導體技術領域，更具體地來說，涉及疊層封裝件結構及其形成方法。

背景技術

作為實例，半導體器件用于各種電子應用中，例如，個人計算機、手機、數碼相機以及其他電子設備。通常通過在半導體襯底上方順序沉積絕緣層或介電層、導電層以及半導體層的材料，并且使用光刻圖案化各種材料層以在其上形成電路部件和元件來制造半導體器件。

半導體產業通過不斷減小最小部件尺寸繼續提高各種電子部件(例如，晶體管、二極管、電阻器、電容器等)的集成密度，從而允許更多部件集成在給定區域內。在一些應用中，這些較小的電子部件也需要使用比過去的封裝件更少的面積和/或更低的高度的較小封裝件。

因此，已經開始開發諸如疊層封裝件(PoP)的新封裝技術，其中，將具有器件管芯的頂部封裝件接合至具有另一器件管芯的底部封裝件。通過采用新封裝技術，可以提高封裝件的集成水平。用于半導體的這些相對較新類型的封裝技術面對制造挑戰。

發明內容

為了解決現有技術中所存在的缺陷，根據本發明的一方面，提供了一種形成半導體器件封裝件的方法，包括：提供具有接觸焊盤的襯底；將金屬球接合至所述接觸焊盤以形成第一接合結構；將半導體管芯接合至所述襯底，其中，所述半導體管芯被設置為與所述第一接合結構相鄰；將管芯封裝件接合至所述襯底與所述半導體管芯接合的表面，其中，接合所述管芯封裝件在所述管芯封裝件上的連接件和接合至所述襯底的所述金屬球之間形成第二接合結構；在所述襯底上形成模制底部填充物(MUF)；以及將包括接合至所述襯底的所述管芯封裝件和所述半導體管芯的所述半導體器件與所述襯底的剩余部分分割開。

在該方法中，所述金屬球包括非焊料金屬球。

在該方法中，所述非焊料金屬球包括：銅、鋁、銀、金、鎳、鎢、它們的合金或者它們的組合。

在該方法中，所述金屬球的寬度在大約100μm至大約200μm的范圍內。

在該方法中，所述半導體器件封裝件具有與所述金屬球相鄰的另一金屬球，并且所述金屬球和所述另一金屬球的間距在大約150μm至大約300μm的范圍內。

在該方法中，所述金屬球包括涂有焊料層的非焊料金屬球。

在該方法中，所述焊料層的厚度在0.5μm至大約10μm的范圍內。

在該方法中，所述金屬球包括涂有中間層和焊料層的非焊料金屬球，其中，所述中間層位于所述非焊料金屬球和所述焊料層之間。

在該方法中，所述中間層包括Ti或Ni并且具有在0.5μm至大約10μm范圍內的厚度。

在該方法中，所述接觸焊盤包括臨時保護層，其中，在所述第一接合結構形成之前或者期間去除所述臨時保護層。

在該方法中，所述臨時保護層包括有機焊接保護劑(OSP)。

在該方法中，所述MUF位于所述管芯封裝件和所述襯底之間，并且所述MUF還位于所述半導體管芯和所述襯底之間。

在該方法中，形成的所述MUF不覆蓋所述半導體管芯的頂面和所述金屬球的頂部。

該方法進一步包括：通過將重量施加在所述金屬球上來使所述金屬球的頂部變平。

在該方法中，所述金屬球的扁平頂部的寬度與所述金屬球的最大寬度的比值在大約20％和大約80％的范圍內。

在該方法中，所述接觸焊盤包括所述襯底和接合層上的導電焊盤，其中，所述導電焊盤連接至位于所述襯底中的互連件。