[發明專利]層疊封裝接合結構

在審

• 申請號: 201310385077.0
• 申請日: 2013-08-29
• 公開（公告）號: CN103915413A
• 公開（公告）日: 2014-07-09
• 發明（設計）人: 林俊成;洪瑞斌;蔡柏豪
• 申請（專利權）人: 臺灣積體電路制造股份有限公司
• 主分類號: H01L23/538
• 分類號: H01L23/538
• 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12月28日提交的標題為“Package?on?Package（PoP）Bonding?Structures″的美國臨時專利申請61/746,967號的優先權，其全部內容結合于此作為參考。

技術領域

本發明總的來說涉及半導體領域，更具體地，涉及疊層封裝接合結構。

背景技術

半導體器件用于諸如個人電腦、手機、數碼相機和其他電子設備的各種電子應用中。通常通過在半導體襯底上方依次沉積絕緣層或介電層、導電層和半導電層的材料并且使用光刻工藝來圖案化各種材料層以在其上形成電路部件和元件從而制得半導體器件。

半導體產業通過不斷減小最小部件尺寸來不斷提高各種電子元件（例如，晶體管、二極管、電阻器、電容器等）的集成度，這使得更多的部件集成在特定的區域上。在一些應用中，這些更小的電子部件也要求與先前的封裝相比占用更小面積和/或更低高度的較小封裝。

從而，已經開發出諸如層疊封裝（PoP）的新的封裝技術，其中具有器件管芯的頂部封裝件接合至具有另一個器件管芯的底部封裝件。通過采用這種新的封裝技術，可以提高封裝件的集成水平。這些用于半導體的相對新型的封裝技術面臨著制造挑戰。

發明內容

根據本發明的一個方面，提供了一種半導體管芯封裝件，包括：半導體管芯；模塑料，至少部分地封裝半導體管芯；封裝通孔（TPV），形成在模塑料中，TPV設置為鄰近半導體管芯，TPV包括第一導電層和第二導電層，并且第一導電層填充TPV的第一部分而第二導電層填充TPV的第二部分；以及重分布結構，重分布結構包括重分布層（RDL），TPV和半導體管芯電連接至RDL，并且RDL能夠實現半導體管芯的扇出。

優選地，第一部分的高度介于約0.1μm至約30μm之間。

優選地，第二部分的高度介于約50μm至約300μm之間。

優選地，通過模塑料中的開口來暴露第一導電層的第一表面，并且第一表面基本上與模塑料的表面平齊。

優選地，TPV的與RDL相對的端部相對于模塑料的頂面形成凹槽，凹槽的高度介于約0.1μm至約30μm之間。

優選地，形成與第一導電層鄰近并且與第二導電層相對的第三導電層。

優選地，第三導電層由焊料形成。

優選地，第一導電層由與銅相比不太可能氧化并且當結合至焊料時不太可能形成金屬間化合物（IMC）的導電金屬制成。

優選地，第一導電層由選自由Ni、Pt、Sn和Sn合金組成的組中的金屬制成，Sn合金包含Ag、Cu、Bi和它們的組合。

優選地，第二導電層由銅制成。

根據本發明的另一方面，提供了一種半導體管芯封裝件，包括：半導體管芯；封裝通孔（TPV），形成在半導體管芯封裝件中，TPV設置為鄰近半導體管芯，TPV包括導電層和凹槽；以及重分布結構，重分布結構包括重分布層（RDL），TPV和半導體管芯電連接至RDL，并且RDL能夠實現半導體管芯的扇出，凹槽位于導電層的與RDL相對的一側。

根據本發明的又一方面，提供了一種層疊封裝器件（PoP），包括第一管芯封裝件和第二管芯封裝件。第一管芯封裝件包括：第一半導體管芯；和封裝通孔（TPV），TPV設置為鄰近半導體管芯，TPV包括第一導電層和第二導電層。第二管芯封裝件包括：第二半導體管芯；和包含焊料的外部連接件，其中，第二管芯封裝件的外部連接件接合至第一管芯封裝件的TPV。

優選地，第二管芯封裝件的外部連接件接合至TPV的第一導電層。

優選地，金屬間化合物（IMC）形成在外部連接件和第一導電層之間，IMC的厚度介于約0.5μm至約10μm之間。

優選地，焊料填充TPV的一部分并且在模塑料的表面下方形成IMC，模塑料包圍TPV和半導體管芯。

優選地，第一管芯封裝件還包括：重分布結構，重分布結構包括重分布層（RDL），TPV和半導體管芯電連接至RDL，并且RDL能夠實現半導體管芯的扇出。

優選地，在與外部連接件接合之前，將TPV的第一導電層從TPV中去除，第二導電層由銅形成。

優選地，第一導電層由與銅相比不太可能氧化并且當結合至焊料時不太可能形成金屬間化合物（IMC）的導電金屬制成。

優選地，第一導電層由選自由Ni、Pt、Sn和Sn合金組成的組中的金屬制成，Sn合金包含Ag、Cu、Bi和它們的組合。

優選地，第二導電層由銅制成。