專(zhuān)利名稱(chēng)：無(wú)晶片承載件的半導(dǎo)體裝置及其制法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體裝置，尤指一種晶片藉多個(gè)成陣列方式布設(shè)的導(dǎo)電元件與外界電性連接的半導(dǎo)體裝置。
為符合電子產(chǎn)品，如筆記本型電腦(NB)、個(gè)人數(shù)位助理(PDA)移動(dòng)電話(huà)或機(jī)頂盒等對(duì)輕薄短小化的需求，除有賴(lài)組件整合技術(shù)的提升外，并須能減少內(nèi)裝組件本身的體積、厚度、或重量以為因應(yīng)。故對(duì)成為電子產(chǎn)品核心組件的一的半導(dǎo)體裝置而言，有效降低裝置本身的高度及大小乃成業(yè)界所合力研究的一大課題。
目前的半導(dǎo)體裝置雖已由以導(dǎo)線架為晶片承載件者(Leadframe-Based Package)而發(fā)展出球柵陣列半導(dǎo)體裝置(BGA SemiconductorDevice)，再由球柵陣列半導(dǎo)體裝置進(jìn)一步開(kāi)發(fā)出CSP(Chip ScalePackage)裝置，使半導(dǎo)體裝置尺寸的縮小已獲致顯著成效，惟是這種CSP裝置仍有諸多問(wèn)題猶待解決。首先，當(dāng)CSP裝置中的晶片仍以焊線與基板電性連接時(shí)，焊線因自晶片周緣輻射向外伸展至基板上，使線弧的高度及焊線于基板上所需占用的面積均形成該種CSP裝置在整體高度及平面尺寸上的限制因素；而若CSP裝置中的晶片是以覆晶(Flip Chip)技術(shù)與基板電性連接，則因用以電性連接晶片與基板的焊錫凸塊(Solder Bump)本身即具一定的高度，加上晶片、基板及植設(shè)于基板底部的焊球(Solder Ball)三者的高度，往往令此種CSP裝置的整體高度無(wú)法有效降低。再者，使用覆晶技術(shù)電性連接晶片與基板的CSP裝置，會(huì)因覆晶技術(shù)的實(shí)施造成封裝成本的增加，且制程復(fù)雜，往往無(wú)法獲致理想的優(yōu)良率。此外，基板的使用，除造成整體高度的增加外，復(fù)因基板的制造成本高，導(dǎo)致這種CSP裝置的成本無(wú)法有效降低。同時(shí)，在該種CSP裝置中，晶片、基板及用以包覆晶片的膠體的材料具有差異甚大的熱膨脹系數(shù)，使這種結(jié)構(gòu)的CSP裝置易在封裝制程、可靠性驗(yàn)證或?qū)嶋H使用時(shí)的溫度變化中對(duì)晶片產(chǎn)生顯著的熱應(yīng)力效應(yīng)，致發(fā)生翹曲或脫層現(xiàn)象，而影響制成品的可靠性及使用性。
本發(fā)明的目的在于提供一種能有效薄化整體厚度并縮小面積，并毋須晶片承載件而可降低成本的半導(dǎo)體裝置。
本發(fā)明還提供一種可于晶元階段(Wafer Level)進(jìn)行電性與功能性測(cè)試而使封裝與測(cè)試于同一制程中完成的半導(dǎo)體裝置的制法。
本發(fā)明所提供的半導(dǎo)體裝置，包括一晶片，其具有一布設(shè)有電子元件及電子電路的作用表面(Active Surface)及一相對(duì)的非作用表面(Non-active Surface)；多個(gè)布設(shè)于該晶片的作用表面上的導(dǎo)電元件，各該導(dǎo)電元件并與該晶片電性連接，以供該晶片藉該導(dǎo)電元件與外界形成電性連接關(guān)系；一形成于該晶片的作用表面上的第一膠體，用以將該晶片的作用表面與外界氣密隔離，并包覆各該導(dǎo)電元件，但使各導(dǎo)電元件的端部外露出該第一膠體，而令各導(dǎo)電元件的端部與該第一膠體的外表面共平面；以及一形成于該晶片的非作用表面上的第二膠體。
該導(dǎo)電元件可為以如銅、錫、其合金或其它導(dǎo)電性金屬所制成的連結(jié)凸塊(Connecting Bump)，使以公知的印刷方式布設(shè)至晶片的作用表面上所預(yù)設(shè)的置接點(diǎn)(Placememt Spot)上，各置接點(diǎn)均與形成于作用表面上的電子元件與電子電路電性連結(jié)，故在各該連結(jié)凸塊置接至相對(duì)的置接點(diǎn)上後，各導(dǎo)電元件即電性連接至該晶片；該導(dǎo)電元件也可為一般的以錫等導(dǎo)電性金屬制成的焊球，使藉公知的植球技術(shù)將焊球植接至晶片的作用表面上，而使晶片與各焊球形成電性連接關(guān)系。
本發(fā)明所提供的半導(dǎo)體裝置的制法，包括下列步驟(1)準(zhǔn)備一晶元，其具有一形成有電子元件與電子電路的作用表面及一相對(duì)的非作用表面；(2)布設(shè)多個(gè)的導(dǎo)電元件至該晶元的作用表面上預(yù)設(shè)的置接點(diǎn)，以使該晶片與導(dǎo)電元件電性連結(jié)；(3)形成一第一膠體于該晶元的作用表面上，并于該第一膠體包覆住該導(dǎo)電元件後，各該導(dǎo)電元件的端部外露出該第一膠體，且使該導(dǎo)電元件的端部與第一膠體的外表面共平面；(4)形成一第二膠體于該晶片的非作用表面上；以及(5)進(jìn)行切割以切出該半導(dǎo)體裝置。
為降低以本發(fā)明上述制法制成的半導(dǎo)體裝置的整體高度，還可在該步驟(3)後，進(jìn)行一水平研磨(Polishing)的步驟，以磨除部分第一膠體及導(dǎo)電元件至該第一膠體及導(dǎo)電元件達(dá)到一預(yù)設(shè)的厚度為止，此一步驟并可將該導(dǎo)電元件的端部與第一膠體的外表面所共構(gòu)的平面平整化，以提供其平面度。同時(shí)，于該水平研磨步驟的後，還可對(duì)該晶片的非作用表面進(jìn)行水平研磨步驟，以減少晶片的厚度；由于晶片業(yè)為第一膠體提供良好的支撐，故此一水平研磨處理不致造成晶片的碎裂(Crack)，而可進(jìn)一步降低制成後的半導(dǎo)體裝置的整體高度。同理，該步驟(4)的第二膠體形成後，也可再對(duì)該第二膠體進(jìn)行水平研磨處理，以有效地降低第二膠體的厚度。
本發(fā)明具有下述優(yōu)點(diǎn)(1)本發(fā)明的裝置能有效降低裝置的整體厚度，并縮小面積；(2)無(wú)晶片承載件而降低成本；(3)具有良好的加工平面，可確保與外界裝置的電性連接品質(zhì)；(4)裝置具有充分的機(jī)械強(qiáng)度，并可避免翹曲或脫層現(xiàn)象的發(fā)生；(5)裝置的制法制程簡(jiǎn)化且成本低。
以下以較佳具體實(shí)施例配合所附圖式進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的特點(diǎn)及功效。


圖1本發(fā)明第一實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的剖視圖；圖2本發(fā)明第一實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置附加一散熱片于第二膠體上的剖視圖；圖3本發(fā)明第二實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的剖視圖；圖4A至圖4G系制造本發(fā)明第二實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的方法的流程示意圖。
元件符號(hào)說(shuō)明1，2，3半導(dǎo)體裝置10，20，30晶片100，200，300作用表面101，301非作用表面11連結(jié)凸塊110，210，310端部12，22，32第一膠體120，220，320外表面13，33第二膠體14散熱片21，31焊球P研磨機(jī)圖1所示為本發(fā)明第一實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的剖視圖。如圖所示，該半導(dǎo)體裝置1包括有一晶片10，其具有一作用表面100及一相對(duì)的非作用表面101，該作用表面100上并預(yù)形成有多個(gè)的置接點(diǎn)(未圖式)，以供多數(shù)由導(dǎo)電性金屬制成的連結(jié)凸塊11藉公知的印刷方式植布至對(duì)應(yīng)的置接點(diǎn)上；由于各置接點(diǎn)得為作用表面100上形成的焊墊(Bond Pads)或經(jīng)重布(Re-distribution)後以導(dǎo)電跡線(ConductiveTraces)與對(duì)應(yīng)的焊墊電性連接的連結(jié)墊(Connecting Pads)，故該連結(jié)凸塊11植布于晶片10的作用表面100上後，即令該晶片10與連結(jié)凸塊11形成電性連接關(guān)系。前述的焊墊或連結(jié)墊的形成俱為已知的技術(shù)，故在此不予圖示與贅述。
于該晶片10的作用表面100上另系形成有以常用的如環(huán)氧樹(shù)脂等樹(shù)脂化合物制成的第一膠體12，以藉該第一膠體12的形成使晶片10的作用表面100與外界氣密隔離，而避免外界的濕氣或污染物質(zhì)侵入至晶片10的作用表面100上。該第一膠體12的形成方式是將各該連結(jié)凸塊11包覆，而使各連結(jié)凸塊11的端部110外露出該第1膠體12，且令各連結(jié)凸塊11的端部110與第一膠體12的外表面120形成共平面。如此，該半導(dǎo)體裝置1可藉該連結(jié)凸塊11與如印刷電路板的外界裝置(未圖示)形成電性連結(jié)關(guān)系，且因由該第一膠體12的外表面120與連結(jié)凸塊11的端部110構(gòu)成的平面具有良好的平面度，使該半導(dǎo)體裝置1以公知的表面黏著技術(shù)(SMT)或回焊技術(shù)(Reflow)電性連接至外界裝置上時(shí)，得以使各連結(jié)凸塊11有效地與外界裝置上的對(duì)應(yīng)連接元件接連，而提升連接品質(zhì)；且由于第一膠體12的熱膨脹系數(shù)與一般的外界裝置(如印刷電路板)的熱膨脹系數(shù)差異不大，故在實(shí)施表面黏著或回焊作業(yè)以電性連接半導(dǎo)體裝置1與外界裝置時(shí)，將可大幅降低熱膨脹系數(shù)差異(CTE Dismatch)的影響。同時(shí)，由于該連結(jié)凸塊11的端部110是呈平面狀，故亦利于測(cè)試作業(yè)中測(cè)試針頭與的有效接觸，而得提升測(cè)試的準(zhǔn)確度。
一第二膠體13是形成于晶片10的非作用表面101上，以與該第一膠體12對(duì)應(yīng)而將晶片10夾置于其間，此種三明治結(jié)構(gòu)可提供晶片10適當(dāng)?shù)闹危栽跓o(wú)如基板或?qū)Ь€架為晶片承載件的使用下，該半導(dǎo)體裝置1仍具有足夠的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。且因位于該晶片10上下的第二膠體13及第一膠體12得由相同的樹(shù)脂化合物形成，使兩者于溫度循環(huán)中對(duì)晶片10所產(chǎn)生的熱應(yīng)力可大致抵消，遂令該半導(dǎo)體裝置1不致發(fā)生翹曲或脫層的現(xiàn)象，而使制成品的優(yōu)良率與可靠性得到有效提高。
因而，本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置1可省除基板或?qū)Ь€架的使用，故可降低制造成本、簡(jiǎn)化制程，使整體高度得以降低而達(dá)薄化的需求，并使裝置本身的面積可縮減至與晶片10的大小相同；同時(shí)，完成封裝的成品除可直接連結(jié)至外界裝置上，還可外接一基板而成為一具覆晶結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體裝置。
為進(jìn)一步提升半導(dǎo)體裝置1的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度并改善散熱效率，還可于該第二膠體13上黏接一散熱片14，圖2所示。由于該散熱片14系直接黏設(shè)于第二膠體13上，故其厚度、形狀及大小不會(huì)受到限制，而可視實(shí)際需要予以設(shè)定。
圖3所示為本發(fā)明第二實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的剖視圖。該第二實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置2是大致同于前述的第一實(shí)施例，不同處在于其系以焊球21取代第一實(shí)施例中所使用的連接凸塊11，由于該焊球21為公知技術(shù)，故可將公知的植球技術(shù)植接至該晶片20的作用表面200上。為使該焊球21為第一膠體22包覆後可形成一外露出該第一膠體22的端部210，且使該端部210呈平面狀，則使用水平研磨方式磨除部分的第一膠體22與焊球21，以令研磨後的第一膠體22的厚度與焊球21的高度均減少，而形成如圖所示的狀態(tài)，使焊球21形成的端部210外露出第一膠體22并與該第一膠體22的外表面220共平面。
圖4A至圖4G系用以說(shuō)明本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制法。由于本發(fā)明的制法是直接于晶元(Wafer)上進(jìn)行封裝，為避免與前述實(shí)施例產(chǎn)生混淆，乃予各元件標(biāo)以新符號(hào)。
如圖4A所示，準(zhǔn)備一具作用表面300及一相對(duì)的非作用表面301的晶元30。該晶元30得依圖中虛線標(biāo)示部位切割開(kāi)而形成多個(gè)的晶片單元。
如圖4B所示，以公知的植球技術(shù)植接多個(gè)的焊球31至該晶片30的作用表面300上，使各該焊球31均與晶片30電性連接。
如第4C圖所示，形成一由環(huán)氧樹(shù)脂制成的第一膠體32于晶片30的作用表面300上，以將該作用表面300與外界氣密隔離，并將各該焊球31包覆。其形成的方式可以一般的印刷方式或點(diǎn)膠方式進(jìn)行。
如圖4D所示，以一研磨機(jī)P水平研磨該第一膠體32及焊球31，使部分的第一膠體32及焊球31為的磨除，而將第一膠體32的厚度及焊球31的高度減少至一預(yù)設(shè)值，使在停止研磨後，該焊球31形成外露出該第一膠體32的端部310，且使該端部310與第一膠體32的外表面320共平面。然而，此一步驟在該焊球31系以前述的連結(jié)凸塊取代時(shí)，因制程上可控制該連結(jié)凸塊于形成時(shí)的高度及第一膠體的形成厚度，故此一研磨處理可不予實(shí)施。
如圖4E所示，第一膠體32形成後即提供晶元30足夠的支撐性，遂得以一研磨機(jī)P研磨該晶元30的非作用表面301，令該晶元30的厚度在薄化的同時(shí)，不致使晶元30發(fā)生裂損或損及作用表面300上的電子元件與電子電路，而使封裝完成的制成品的整體高度得以進(jìn)一步降低。然而，若晶元制程的技術(shù)足以控制該晶元的形成于所欲的厚度或晶元的厚度不致影響制成品薄化的需求，則此一步驟得以略除。
如圖4F所示，于該晶元30的非作用表面301上形成一電環(huán)氧樹(shù)脂制成的第二膠體33，其形成的厚度是控制在與第一膠體32配合下，能提供該晶片30足夠的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。但若因使用材料或制程的因素而使第二膠體33的形成無(wú)法控制在所欲的厚度時(shí)，則還可予以研磨處理以薄化的。
最後，如圖4G所示，以切割機(jī)自預(yù)定的部位縱切該電第一膠體32、晶片30及第二膠體33構(gòu)成的結(jié)構(gòu)體，以切出單個(gè)的半導(dǎo)體裝置3。
此外，于圖4F所示的第二膠體33的成型步驟完成後，可以切割機(jī)自預(yù)定的部位對(duì)該由第一膠體32、晶片30及第二膠體33所構(gòu)成的結(jié)構(gòu)體進(jìn)行不完全切割，使各切口的切割深度止于該第二膠體33而僅切割該第一膠體32及晶元30，或止于該第一膠體32而僅切割該第二膠體33及晶元30，然後即可對(duì)各經(jīng)不完全切單的半導(dǎo)體裝置3進(jìn)行電性與功能性測(cè)試；此時(shí)，由于各經(jīng)不完全切單的半導(dǎo)體裝置3的晶片單元已不相連，故高頻測(cè)試便不致產(chǎn)生串音干擾(Cross-Talk)而影響測(cè)試可靠性。當(dāng)然，亦可在第二膠體33形成于晶元30的非作用表面301的前，先預(yù)切割晶元30，如此，在第二膠體33形成後，即毋須再行切割第一膠體32或第二膠體33而可直接進(jìn)行高頻測(cè)試，仍不致產(chǎn)生串音干擾的問(wèn)題。
以上所述，僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，其它任何未背離本發(fā)明的精神與技術(shù)下所作出的等效改變或修飾，均應(yīng)仍包含在本專(zhuān)利的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種無(wú)晶片承載件的半導(dǎo)體裝置，由晶片、導(dǎo)電元件和膠體組成，其特征在于該裝置包括一晶片(10)，具有一作用表面(100)與一相對(duì)的非作用表面(101)；多個(gè)導(dǎo)電元件(11)，其布設(shè)于該晶片(10)的作用表面(100)上，并與該晶片(10)電性連接；一第一膠體(12)，其系形成于該晶片(10)的作用表面(100)上，以將該作用表面(100)與外界氣密隔離，并包覆該導(dǎo)電元件(11)，使各導(dǎo)電元件(11)的端部(110)外露出該第一膠體(12)且與該第一膠體(12)的外表面(120)的共平面；以及一第二膠體(13)，其形成于該晶片(10)的非作用表面(101)上。
2.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于還包括一黏設(shè)至該第二膠體(13)上的散熱片(14)。
3.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，該導(dǎo)電元件(11)是由導(dǎo)電性金屬制成的連結(jié)凸塊。
4.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，該導(dǎo)電元件(11)是由導(dǎo)電性金屬制成的焊球。
5.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，該第一膠體(12)及第二膠體(13)是以樹(shù)脂化合物制成者。
6.一種無(wú)晶片承載件的半導(dǎo)體裝置的制法，其特征在于該方法包括下列步驟準(zhǔn)備一晶元，該晶元具有一作用表面(100)及一相對(duì)的非作用表面(101)；布設(shè)多個(gè)的導(dǎo)電元件(11)至該晶元的作用表面上，以使該晶元與該導(dǎo)電元件(11)電性連結(jié)；形成一第一膠體(12)于該晶元的作用表面(100)上，使該晶元的作用表面(100)與外界氣密隔離，并用以包覆該導(dǎo)電元件(11)，使各該導(dǎo)電元件(11)的端部外露出該第一膠體(12)并與該第一膠體(12)的外表面(120)共平面；形成一第二膠體(13)于該晶元的非作用表面(101)上；以及對(duì)由第一膠體(12)、晶片(10)及第二膠體(13)構(gòu)成的結(jié)構(gòu)體進(jìn)行切割以切出該半導(dǎo)體裝置。
7.如權(quán)利要求6所述的制法，其特征在于，該導(dǎo)電元件(11)是由導(dǎo)電性金屬制成的連結(jié)凸塊。
8.如權(quán)利要求6所述的制法，其特征在于，該導(dǎo)電元件(11)是由導(dǎo)電性金屬制成的焊球(21)。
9.如權(quán)利要求6所述的制法，其特征在于該第一膠體(12)形成于該晶片(10)的作用表面(100)上後，包括一對(duì)該第一膠體(12)及導(dǎo)電元件(11)進(jìn)行水平研磨的步驟，以降低該第一膠體(12)的厚度及導(dǎo)電元件(11)的高度。
10.如權(quán)利要求9所述的制法，其特征在于該第一膠(12)體及導(dǎo)電元件(11)的水平研磨后，包括一對(duì)該晶元的非作用表面(101)進(jìn)行水平研磨的步驟，以降低該晶元的厚度。
11.如權(quán)利要求6所述的制法，其特征在于該第二膠體(13)形成于晶片(10)的非作用表面(101)上後，包括一對(duì)該第二膠體(13)進(jìn)行水平研磨的步驟，以降低該第二膠體(13)的厚度。
12.如權(quán)利要求6所述的制法，其特征還在于該切單的步驟後，黏接一散熱片至該第二膠體(13)上。
全文摘要
一種無(wú)晶片承載件的半導(dǎo)體裝置,包括一晶片,多個(gè)導(dǎo)電元件,與該晶片形成電性連接關(guān)系;第一膠體,使與外界裝置藉該導(dǎo)電元件的連結(jié)而與晶片形成電性連接關(guān)系,且令各該導(dǎo)電元件的端部與第一膠體的外表面共平面,以提供本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置良好的加工平面,而可提高其與外界裝置電性連接的加工性與優(yōu)良率;以及第二膠體,其形成于該晶片的非作用表面上,使與該第一膠體共同構(gòu)成保護(hù)該晶片的結(jié)構(gòu)體。本發(fā)明并提供一種制造半導(dǎo)體裝置的方法。
文檔編號(hào)H01L21/02GK1353458SQ0013226
公開(kāi)日2002年6月12日 申請(qǐng)日期2000年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2000年11月14日
發(fā)明者白金泉 申請(qǐng)人:聯(lián)測(cè)科技股份有限公司