[發明專利]低剖面加強層疊封裝半導體器件

有效

• 申請號: 201580068185.2
• 申請日: 2015-12-15
• 公開（公告）號: CN107112321B
• 公開（公告）日: 2019-06-28
• 發明（設計）人: H·B·蔚;D·W·金;K-P·黃;Y·K·宋
• 申請（專利權）人: 高通股份有限公司
• 主分類號: H01L25/10
• 分類號: H01L25/10;H01L21/60
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 袁逸;陳煒

本公開提供了半導體封裝以及用于制造PoP半導體封裝的方法。該PoP半導體封裝可包括第一半導體封裝和第二半導體封裝，該第一半導體封裝包括陽極化金屬蓋結構，該結構包括(i)具有中央空腔開口方向的中央空腔以及(ii)具有面向與該中央空腔開口方向相反的方向的周界空腔開口方向的至少一個周界空腔；布置在該陽極化金屬蓋結構的中央空腔中的第一半導體器件；電耦合到該第一半導體器件的重分布層，其中在該重分布層中形成的導電跡線向該至少一個周界空腔曝露；以及布置在該至少一個周界空腔中的焊料材料，該第二半導體封裝包括至少一個導電樁，其中該至少一個導電樁被電耦合到布置在該至少一個周界空腔中的焊料材料。

引言

本公開的諸方面一般涉及半導體器件，并尤其涉及增強具有層疊封裝(PoP)半導體器件結構的半導體器件的密度和促成具有層疊封裝(PoP)半導體器件結構的制造。

已經為其中電路板空間必須被節省的應用(諸如蜂窩電話和其他便攜式設備之類)開發了層疊封裝(PoP)半導體器件。在一種可能的場景中，底部封裝是處理器封裝，而頂部封裝是存儲器封裝。PoP技術具有相對于其他技術(諸如堆棧管芯電路)而言的某些益處。例如，制造商能夠通過在PoP結構中替換不同的存儲器封裝而非綁定到特定存儲器來降低成本和增加靈活性。此外，PoP結構的頂部封裝和底部封裝可被獨立測試。作為對比，若堆棧管芯結構中包括不良管芯，那么整個結構必須被棄用。

圖1解說了典型PoP半導體器件100。電路板110被耦合到第一封裝130。如圖1中所示，第一封裝130是底部封裝。具體而言，電路板110包括電路板觸點112，和將電路板110耦合到第一封裝130的焊球120。第一封裝130包括第一基板140和第一半導體器件150。第一半導體器件150可以被嵌入到第一模具152中。在一個可能的場景中，第一半導體器件150是處理器。第一封裝130經由焊球160被耦合到第二封裝170。焊球160將第一封裝130的表面上的觸點(未示出)耦合到第二封裝170的表面上的觸點(未示出)。第二封裝170包括第二基板180和第二半導體器件190。第二半導體器件190可以被嵌入到第二模具192中。

改進的PoP半導體器件設計面臨兩個關鍵的技術挑戰。首先，PoP半導體器件的總體高度必須被減小使得該器件剖面較小。其次，隨著PoP半導體器件的組件變得更薄，它們變得更加難以制造。例如，圖1中示出的第一基板140可能在制造期間顯現出增加的翹曲傾向。作為結果，需要新的材料、設計和工藝來防止制造期間薄組件的翹曲。

相應地，在本領域中需要提供增大的密度和制造的簡易度的改進的PoP架構。

概覽

在一方面，本公開提供了一種PoP半導體封裝，該PoP半導體封裝包括第一半導體封裝和第二半導體封裝，該第一半導體封裝包括陽極化金屬蓋結構，該結構包括(i)具有中央空腔開口方向的中央空腔以及(ii)具有面向與該中央空腔開口方向相反的方向的周界空腔開口方向的至少一個周界空腔；布置在該陽極化金屬蓋結構的該中央空腔中的第一半導體器件；電耦合到該第一半導體器件的重分布層，其中在該重分布層中形成的導電跡線向該至少一個周界空腔曝露；以及布置在該至少一個周界空腔中的焊料材料，該第二半導體封裝包括至少一個導電樁，其中該至少一個導電樁被電耦合到布置在該至少一個周界空腔中的焊料材料。

在另一方面，本公開提供了一種制造PoP半導體封裝的方法，該方法包括形成陽極化金屬蓋結構，其中形成該陽極化金屬蓋結構包括在該陽極化金屬蓋結構中定義具有中央空腔開口方向的中央空腔，以及在該陽極化金屬蓋結構中定義具有周界空腔開口方向的至少一個周界空腔，其中該周界空腔開口方向面向與該中央空腔開口方向相反的方向；將第一半導體器件放置到該陽極化金屬蓋結構的中央空腔中；通過將該第一半導體器件電耦合到重分布層來形成第一半導體封裝，其中該重分布層中形成的導電跡線向該至少一個周界空腔曝露；用焊料材料來填充該至少一個周界空腔的至少部分；以及通過將至少一個導電樁耦合到該焊料材料來將具有該至少一個導電樁的第二半導體封裝附連到該第一半導體封裝。