具有堆疊式封裝能力的半導(dǎo)體封裝件及其制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是關(guān)于一種具有堆疊式封裝能力的半導(dǎo)體封裝件，尤指一種將半導(dǎo)體元件設(shè)置于基底載體的貫穿開口中，且電性連接至中介層的可堆疊式半導(dǎo)體封裝件及其制作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]為了整合移動(dòng)、通信以及運(yùn)算功能，半導(dǎo)體封裝產(chǎn)業(yè)面臨極大的散熱、電性以及可靠度挑戰(zhàn)。盡管在文獻(xiàn)中已報(bào)導(dǎo)許多堆疊式封裝組件，但該些組件仍然存在許多有關(guān)生產(chǎn)合格率不足的問(wèn)題。舉例來(lái)說(shuō)，美國(guó)專利公開號(hào)N0.2013/0249106及美國(guó)專利案號(hào)N0.5，432，677,6, 590，291,6, 909，054,8, 410，614,8, 736，073,8, 786，103,8, 823，187 中所揭露的堆疊式封裝組件，其使用激光或光顯像工藝，于嵌埋芯片I/O墊上直接形成微盲孔，以電性連接芯片與增層電路。然而，隨著芯片制造技術(shù)的進(jìn)步，芯片的I/o墊數(shù)目持續(xù)地增加，造成I/o墊的間隔(間距)減小。因此，使用微盲孔的技術(shù)會(huì)因?yàn)槲⒚た妆舜朔浅？拷鴮?dǎo)致相鄰微盲孔短路。
[0003]上述可堆疊式組件的制造方法會(huì)造成另一嚴(yán)重的缺點(diǎn)是在封膠或?qū)訅汗に嚂r(shí)，會(huì)造成嵌埋芯片的位移。如美國(guó)專利案號(hào)N0.8, 501, 544中描述的芯片位移會(huì)造成不完全的微盲孔金屬化，其惡化電性連接的質(zhì)量，因此降低組件的可靠度及生產(chǎn)合格率。
[0004]為了上述理由及以下所述的其他理由，目前亟需發(fā)展一種用于互連嵌埋芯片的新裝置與方法，其無(wú)需使用位于I/o墊上的微盲孔，以改善芯片級(jí)的可靠度，并且避免因?yàn)榘雽?dǎo)體芯片I/O墊彼此非常靠近，而導(dǎo)致關(guān)于元件可靠度的許多疑慮及低生產(chǎn)合格率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的主要目的是提供一種用于堆疊式封裝(package-on-package)的半導(dǎo)體封裝件，其中芯片或3D堆疊芯片通過(guò)多個(gè)凸塊與中介層組裝，以形成芯片-中介層堆疊次組件，避免于芯片I/O墊上直接使用激光或光顯像工藝，藉以改善半導(dǎo)體封裝件的生產(chǎn)合格率及可靠度。
[0006]本發(fā)明的另一目的是提供一種用于堆疊式封裝的半導(dǎo)體封裝件，其中中介層對(duì)于接置其上的芯片提供扇出路由。因?yàn)樾酒娦赃B接至中介層的一側(cè)，并且通過(guò)該中介層扇出，因此增層電路可連接至中介層具有較大接觸墊間距的另一側(cè)，藉以解決芯片I/O墊間彼此過(guò)于靠近的問(wèn)題，以改善半導(dǎo)體封裝件的生產(chǎn)合格率及可靠度。
[0007]本發(fā)明的再一目的是提供一種用于堆疊式封裝的半導(dǎo)體封裝件，其中基底載體作為芯片-中介層堆疊次組體貼附用的平臺(tái)，并使芯片插入基底載體的貫穿開口中，且中介層靠在基底載體上并位于貫穿開口外，以在設(shè)置增層電路前，對(duì)插入于貫穿開口中的芯片提供充分的機(jī)械性支撐力。
[0008]依據(jù)上述及其他目的，本發(fā)明提出一種具有堆疊式封裝能力的半導(dǎo)體封裝件，其包括半導(dǎo)體元件、中介層、黏著劑、基底載體、第一增層電路、第二增層電路、以及披覆穿孔。中介層通過(guò)多個(gè)凸塊互連至半導(dǎo)體元件，提供半導(dǎo)體元件的初級(jí)扇出路由，以避免因?yàn)檫^(guò)小I/O墊間距所可能導(dǎo)致的未連接接觸墊的問(wèn)題?；纵d體作為中介層貼附其上的平臺(tái)，其中基底載體具有貫穿開口，且中介層通過(guò)黏著劑貼附至基底載體，并使半導(dǎo)體元件置放于貫穿開口中。設(shè)置于封裝件相反兩側(cè)上的第一及第二增層電路提供第二扇出路由，并且通過(guò)披覆穿孔彼此相互電性連接，以提供具有堆疊能力的封裝件。另一半導(dǎo)體封裝件可設(shè)置于該封裝件的頂部增層電路或底部增層電路上，以形成一堆疊式封裝組件。
[0009]在另一方面中，本發(fā)明提供一種具有堆疊式封裝能力的半導(dǎo)體封裝件的制作方法，其包括以下步驟:提供一半導(dǎo)體元件；提供一中介層，其包含一第一表面、與該第一表面相反的一第二表面、該第一表面上的多個(gè)第一接觸墊、該第二表面上的多個(gè)第二接觸墊、以及電性耦接該些第一接觸墊與該些第二接觸墊的多個(gè)貫孔；通過(guò)多個(gè)凸塊電性耦接該半導(dǎo)體元件至該中介層的該些第二接觸墊，以形成一芯片-中介層堆疊次組件；提供一基底載體，其具有一第一表面、相反的一第二表面、以及延伸穿過(guò)該基底載體的該第一表面與該第二表面間的一貫穿開口；使用一黏著劑貼附該芯片-中介層堆疊次組件至該基底載體，并使該半導(dǎo)體元件插入該貫穿開口中，且該中介層側(cè)向延伸于該貫穿開口外；在該芯片-中介層堆疊次組體貼附至該基底載體后，于該中介層的該第一表面上以及該基底載體的該第一表面上形成一第一增層電路，其中該第一增層電路通過(guò)該第一增層電路的多個(gè)第一導(dǎo)電盲孔電性耦接至該中介層的該些第一接觸墊；于該半導(dǎo)體元件上以及該基底載體的該第二表面上形成一第二增層電路；以及形成延伸穿過(guò)該基底載體的多個(gè)披覆穿孔，以提供該第一增層電路與該第二增層電路間的電性及熱性連接。
[0010]除非特別描述或必須依序發(fā)生的步驟，上述步驟的順序并無(wú)限制于以上所列，且可根據(jù)所需設(shè)計(jì)而變化或重新安排。
[0011]在再一實(shí)施方面中，本發(fā)明提供一種具有堆疊式封裝能力的半導(dǎo)體封裝件，其包括:一半導(dǎo)體元件、一中介層、一基底載體、一第一增層電路、一第二增層電路、以及多個(gè)披覆穿孔，其中(i)該中介層具有一第一表面、與該第一表面相反的一第二表面、該第一表面上的多個(gè)第一接觸墊、該第二表面上的多個(gè)第二接觸墊、以及電性耦接該些第一接觸墊與該些第二接觸墊的多個(gè)貫孔；(ii)該半導(dǎo)體元件通過(guò)多個(gè)凸塊電性耦接至該中介層的該些第二接觸墊，以形成一芯片-中介層堆疊次組件；(iii)該基底載體具有一第一表面、相反的一第二表面、以及延伸穿過(guò)該基底載體的該第一表面與該第二表面間的一貫穿開口 ；(iv)該芯片-中介層堆疊次組件通過(guò)一黏著劑貼附至該基底載體，并使該半導(dǎo)體元件插入該貫穿開口中，且該中介層側(cè)向延伸于該貫穿開口外；(V)該第一增層電路形成于該中介層的該第一表面上以及該基底載體的該第一表面上，且經(jīng)由該第一增層電路的多個(gè)第一導(dǎo)電盲孔電性耦接至該中介層的該些第一接觸墊；(Vi)該第二增層電路形成于該半導(dǎo)體元件上以及該基底載體的該第二表面上；以及(Vii)該些披覆穿孔延伸穿過(guò)該基底載體，以提供該第一增層電路與該第二增層電路間的電性及熱性連接。
[0012]本發(fā)明用于堆疊式封裝的半導(dǎo)體封裝件制作方法具有許多優(yōu)點(diǎn)。舉例來(lái)說(shuō)，先形成芯片-中介層堆疊次組件后，再貼附至基底載體，其可確保電性連接半導(dǎo)體元件，因此可避免于微盲孔工藝中會(huì)遭遇的未連接接觸墊的問(wèn)題。通過(guò)芯片-中介層堆疊次組件將半導(dǎo)體元件插入貫穿開口中是特別具有優(yōu)勢(shì)的，其原因在于，在工藝中無(wú)需嚴(yán)格控制貫穿開口的形狀。此外，以兩步驟形成連線于半導(dǎo)體元件的互連基板是具有益處的，其原因在于，中介層可提供初級(jí)扇出路由，而增層電路則提供上封裝件與下封裝件間的進(jìn)一步扇出路由及水平互連。
[0013]本發(fā)明的上述及其他特征與優(yōu)點(diǎn)可通過(guò)下述優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)敘述更加清楚明了。
【附圖說(shuō)明】
[0014]參考隨附附圖，本發(fā)明可通過(guò)下述優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)敘述更加清楚明了，其中:
[0015]圖1及2分別為本發(fā)明的第一實(shí)施方面中，中介層面板的剖視及頂部立體視圖；
[0016]圖3為本發(fā)明的第一實(shí)施方面中，將凸塊設(shè)置于芯片上的剖視圖；
[0017]圖4及5分別為本發(fā)明的第一實(shí)施方面中，圖3芯片電性耦接至圖1及2中介層面板的面板組件剖視及頂部立體視圖；
[0018]圖6及7分別為本發(fā)明的第一實(shí)施方面中，圖4及5的面板組件切割后的剖視及頂部立體視圖；
[0019]圖8及9分別為本發(fā)明的第一實(shí)施方面中，對(duì)應(yīng)于圖6及7切離單元的芯片-中介層堆疊次組件的剖視及頂部立體視圖；
[0020]圖10及11分別為本發(fā)明的第一實(shí)施方面中，基底載體的剖視及底部立體視圖；
[0021]圖12及13分別為本發(fā)明的第一實(shí)施方面中，將圖8及9的芯片-中介層堆疊次組體貼附至圖10及11基底載體的剖視及底部立體視圖；
[0022]圖14為本發(fā)明的第一實(shí)施方面中，于圖12的結(jié)構(gòu)涂布填充材料后的剖視圖；
[0023]圖15分別為本發(fā)明的第一實(shí)施方面中，平衡層、絕緣層、以及金屬板設(shè)置于圖14結(jié)構(gòu)上的剖視圖；
[0024]圖16為本發(fā)明的第一實(shí)施方面中，于圖15的結(jié)構(gòu)形成盲孔及穿孔后的剖視圖；
[0025]圖17為本發(fā)明的第一實(shí)施方面中，于圖16的結(jié)構(gòu)形成導(dǎo)線及披覆穿孔，以制作完成半導(dǎo)體封裝件的剖視圖；
[0026]圖18為本發(fā)明的第一實(shí)施方面中，于圖17的半導(dǎo)體封裝件上設(shè)置另一半導(dǎo)體封裝件的堆疊式封裝組件剖視圖；
[0027]圖19及20分別為本發(fā)明的第二實(shí)施方向中，基底載體的剖視及底部立體視圖；
[0028]圖21為本發(fā)明的第二實(shí)施方面中，圖8芯片-中介層堆疊次組體貼附至圖19基底載體的剖視圖；
[0029]圖22為本發(fā)明的第二實(shí)施方面中，平衡層、絕緣層、以及金屬板設(shè)置于圖21結(jié)構(gòu)的剖視圖；
[0030]圖23為本發(fā)明的第二實(shí)施方面中，于圖22的結(jié)構(gòu)形成盲孔及穿孔后的剖視圖；
[0031]圖24為本發(fā)明的第二實(shí)施方面中，于圖23的結(jié)構(gòu)形成導(dǎo)線及披覆穿孔后的剖視圖；
[0032]圖25為本發(fā)明的第二實(shí)施方面中，絕緣層以及金屬板設(shè)置于圖24結(jié)構(gòu)的剖視圖；
[0033]圖26為本發(fā)明的第二實(shí)施方面中，于圖25的結(jié)構(gòu)形成盲孔后的剖視圖；
[0034]圖27為本發(fā)明的第二實(shí)施方面中，于圖26的結(jié)構(gòu)形成導(dǎo)線，以制作完成半導(dǎo)體封裝件的剖視圖；
[0035]圖28為本發(fā)明的第二實(shí)施方面中，于圖27的半導(dǎo)體封裝件上設(shè)置另一半導(dǎo)體封裝件的堆疊式封裝組件剖視圖；
[0036]圖29為本發(fā)明的第三實(shí)施方面中，層壓基板的剖視圖；
[0037]圖30及31分別為本發(fā)明的第三實(shí)施方面中，圖29的層壓基板形成定位件的剖視及底部立體視圖；
[0038]圖32為本發(fā)明的第三實(shí)施方面中，具有開口的層壓基板剖視圖；
[0039]圖33為本發(fā)明的第三實(shí)施方面中，圖32的層壓基板形成定位件的剖視圖；
[0040]圖34為本發(fā)明的第三實(shí)施方面中，于圖30的層壓基板形成貫穿開口，以制作完成基底載體的剖視圖；
[0041]圖35為本發(fā)明的第三實(shí)施方面中，芯片-中介層堆疊次組體貼附至圖34基底載體的剖視圖；
[0042]圖36為本發(fā)明的第三實(shí)施方面中，平衡層、絕緣層、以及金屬板設(shè)置于圖35結(jié)構(gòu)上的剖視圖；
[0043]圖37為本發(fā)明的第三實(shí)施方面中，于圖36的結(jié)構(gòu)形成盲孔及穿孔后的剖視圖；
[0044]圖38為本發(fā)明的第三實(shí)施方面中，于圖37的結(jié)構(gòu)形成導(dǎo)線及披覆穿孔，以制作完成半導(dǎo)體封裝件的剖視圖；
[0045]圖39為本發(fā)明的第三實(shí)施方面中，于圖38的半導(dǎo)體封裝件上設(shè)置另一半導(dǎo)體封裝件的堆疊式封裝組件剖視圖；
[0046]圖40為本發(fā)明的第四實(shí)施方面中，層壓基板的剖視圖；
[0047]圖41為本發(fā)明的第四實(shí)施方面中，芯片-中介層堆疊次組體貼附至圖40基底載體的剖視圖；
[0048]圖42為本發(fā)明的第四實(shí)施方面中，平衡層、絕緣層、以及金屬板設(shè)置于圖41結(jié)構(gòu)上的剖視圖；
[0049]圖43為本發(fā)明的第四實(shí)施方面中，于圖42的結(jié)構(gòu)形成盲孔及穿孔后的剖視圖；
[0050]圖44為本發(fā)明的第四實(shí)施方面中，于圖43的結(jié)構(gòu)形成導(dǎo)線及披覆穿孔后的剖視圖；
[0051]圖45為本發(fā)明的第四實(shí)施方面中，絕緣層以及金屬板設(shè)置于圖44結(jié)構(gòu)上的剖視圖；
[0052]圖46為本發(fā)明的第四實(shí)施方面中，于圖45的結(jié)構(gòu)形成盲孔及穿孔后的剖視圖；
[0053]圖47為本發(fā)明的第四實(shí)施方面中，于圖46的結(jié)構(gòu)形成導(dǎo)線及披覆穿孔，以制作完成半導(dǎo)體封裝件的剖視圖；以及
[0054]圖48為本發(fā)明的第四實(shí)施方面中，于圖47的半導(dǎo)體封裝件上設(shè)置另一半導(dǎo)體封裝件的堆疊式封裝組件剖視圖。
[0055]【符號(hào)說(shuō)明】
[0056]芯片-中介層堆疊次組件10 堆疊式封裝組件100 中介層面板11
[0057]半導(dǎo)體封裝件110中介層H，第一表面111