專利名稱：堆棧型半導(dǎo)體裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體裝置，特別涉及一種具有三維結(jié)構(gòu)的堆棧型半導(dǎo)體裝置，在該三維結(jié)構(gòu)中多個(gè)半導(dǎo)體器件和半導(dǎo)體元器件(semiconductordevice elements)彼此堆疊。
背景技術(shù)：
隨著電子裝置的新近發(fā)展，日益需要在電子裝置中使用一種小型化、厚度減少、具有多種功能、具有增強(qiáng)功能和具有增大密度的半導(dǎo)體裝置。
為了滿足這樣的需要，半導(dǎo)體封裝的結(jié)構(gòu)開始變?yōu)橐环N具有三維結(jié)構(gòu)的堆棧型半導(dǎo)體裝置，在該三維結(jié)構(gòu)中，多個(gè)半導(dǎo)體器件或多個(gè)半導(dǎo)體元器件彼此堆疊。例如，日本公開專利申請(qǐng)?zhí)?001-223297，特別在其第8頁和圖15中，公開了一種相關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)。
同時(shí)，隨著電子裝置的新近發(fā)展，不必要電波的影響，即由一電子裝置所產(chǎn)生的不必要電波造成另一電子裝置故障的可能性，實(shí)際上在許多情況下無法忽略。因此，日益需要滿足EMS(電磁干擾規(guī)定，為了消除一電子裝置對(duì)另一電子裝置的影響，該規(guī)定規(guī)范了電磁噪聲(電波)的輻射或傳播)的電子裝置。
在多個(gè)半導(dǎo)體器件和半導(dǎo)體元器件彼此堆疊于其中的堆棧型半導(dǎo)體裝置中，在以混合載入方式將一射頻電路器件，比如射頻模擬信號(hào)處理半導(dǎo)體器件安裝于其中的情況下，需要將其產(chǎn)生的電磁輻射(不必要的輻射/輻射電磁噪聲/電波噪聲)控制為盡可能低的水平。
日本公開專利申請(qǐng)?zhí)?000-174204，特別在其第3至5頁和圖2中，公開一種相關(guān)現(xiàn)有技術(shù)中的堆棧型半導(dǎo)體裝置的實(shí)例，其設(shè)計(jì)為解決這樣的電磁輻射問題。下面將參照?qǐng)D9對(duì)其具體的結(jié)構(gòu)加以描述。在圖9所示的堆棧型半導(dǎo)體裝置中，射頻電路器件3安裝于腔部2中，同時(shí)一接地導(dǎo)體設(shè)置于在金屬底座8上形成的第一電介質(zhì)基底1的后側(cè)上，并且堆疊第二電介質(zhì)基底5，該第二電介質(zhì)基底5具有一安裝于其上的射頻電路器件4。而且，在第一電介質(zhì)基底1上設(shè)置一金屬蓋6用于覆蓋第二電介質(zhì)基底5，該金屬蓋6的一端連接至設(shè)置于第一電介質(zhì)基底1中的通孔7，并且利用導(dǎo)電粘合劑，使金屬蓋6與第一電介質(zhì)基底1相連接。金屬蓋6電磁屏蔽射頻電路器件4，并且其同時(shí)以密封的方式封住射頻電路器件4和射頻電路器件3。

發(fā)明內(nèi)容
在上述日本公開專利申請(qǐng)?zhí)?001-223297中，沒有關(guān)于為堆棧型半導(dǎo)體裝置所配備的電磁屏蔽以符合上述EMI規(guī)定的具體公開。而且，雖然在上述日本公開專利申請(qǐng)?zhí)?000-174204中，包括對(duì)于堆棧型半導(dǎo)體裝置考慮EMI規(guī)定的公開，然而該第一基底具有上述空腔外形，并同時(shí)設(shè)置密封封閉，由此就節(jié)省生產(chǎn)成本而言，這樣的結(jié)構(gòu)并非有利。而且，由于該結(jié)構(gòu)具有上述的金屬蓋，故難以在總體上有效地減少裝置的厚度。因此，需要提供一種堆棧型半導(dǎo)體裝置，其具有以混合載入方式安裝于其中的射頻電路器件，其發(fā)出的電磁輻射可減少到盡可能低的水平，并同時(shí)要求減少生產(chǎn)成本以及整體有效小型化。
為了滿足該需要，按照本發(fā)明的一個(gè)方案，一種堆棧型半導(dǎo)體裝置包括一第一接線基底，其上安裝一半導(dǎo)體元器件；一第二接線基底，通過電連接于第一接線基底的多個(gè)接線電極，堆疊于第一接線基底上；以及一導(dǎo)體支撐部，設(shè)置于半導(dǎo)體元器件周圍，并且與設(shè)置于第一和第二接線基底中的地線層相連接。
按照本發(fā)明，通過提供這樣的結(jié)構(gòu)，能夠提供一種堆棧型半導(dǎo)體裝置，其中，與相關(guān)現(xiàn)有技術(shù)中的結(jié)構(gòu)相比，以混合載入方式安裝于其中射頻電路器件所產(chǎn)生的電磁輻射得以適當(dāng)控制，并且能夠以減少的成本和減少的厚度(小型化)來生產(chǎn)該堆棧型半導(dǎo)體裝置。而且，按照本發(fā)明，由于接線基底不僅與電極接線端連接在一起，以將這些接線基底連接在一起，而且也與導(dǎo)體支撐部連接在一起，所以可有效地減少由于接線基底的彎曲等造成的電極接線端連接部分中的制造缺陷，并且因此能夠提供一種可改善接線基底之間的連接可靠性的堆棧型半導(dǎo)體裝置。


當(dāng)結(jié)合附圖閱讀時(shí)，從如下具體的描述中，本發(fā)明的其他目的和更多特征將會(huì)變得明顯，在附圖中圖1示出本發(fā)明第一實(shí)施例中的堆棧型半導(dǎo)體裝置的側(cè)面正視剖面圖；圖2示出說明圖1所示的堆棧型半導(dǎo)體裝置中導(dǎo)體支撐部結(jié)構(gòu)的平面圖；圖3A和3B示出說明圖1中所示的堆棧型半導(dǎo)體裝置中設(shè)置的地線層圖案的可選實(shí)例的平面圖；圖4示出按照本發(fā)明第二實(shí)施例中的堆棧型半導(dǎo)體裝置的側(cè)面正視剖面圖；圖5示出按照本發(fā)明第三實(shí)施例中的堆棧型半導(dǎo)體裝置的側(cè)面正視剖面圖；圖6示出說明圖5所示堆棧型半導(dǎo)體裝置中的導(dǎo)體支撐部結(jié)構(gòu)的平面圖；圖7示出本發(fā)明第四實(shí)施例中的堆棧型半導(dǎo)體裝置的側(cè)面正視剖面圖；圖8示出本發(fā)明第五實(shí)施例中的堆棧型半導(dǎo)體裝置的側(cè)面正視剖面圖；以及圖9示出相關(guān)現(xiàn)有技術(shù)中的堆棧型半導(dǎo)體裝置的側(cè)面正視剖面圖。
具體實(shí)施例方式
圖1示出了本發(fā)明第一實(shí)施例中的堆棧型半導(dǎo)體裝置的側(cè)面正視剖面圖；圖2示出了說明圖1中所示的堆棧型半導(dǎo)體裝置中的導(dǎo)體支撐部12的結(jié)構(gòu)平面圖；以及圖3A和3B示出了分別說明在圖1中所示的堆棧型半導(dǎo)體裝置中地線(ground wiring)層26圖案的可選實(shí)例的平面圖。如圖所示，堆棧型半導(dǎo)體裝置包括接線基底9和18；地線層11和26；導(dǎo)體支撐部12；連接墊片13、15、17、20、25和27；半導(dǎo)體元器件10、21、22和23；以及接線24。
在本發(fā)明第一實(shí)施例的堆棧型半導(dǎo)體裝置中，接線基底9由比如玻璃環(huán)氧樹脂、陶瓷等材料制成；半導(dǎo)體元器件10以倒裝(flip-chip)方式安裝于接線基底9的頂側(cè)上；并且半導(dǎo)體元器件10通過絕緣樹脂比如環(huán)氧樹脂粘結(jié)于接線基底9的頂側(cè)上。半導(dǎo)體元器件10為比如RF模擬信號(hào)處理半導(dǎo)體器件等射頻電路器件。地線層11內(nèi)嵌于接線基底9的內(nèi)部，并且地線層11連接于用以連接導(dǎo)體支撐部12的連接墊片13，以及連接于用以連接接地端14的連接墊片15，如圖1中所示。連接墊片13形成和設(shè)置為框架形，圍繞著安裝于接線基底9上的半導(dǎo)體元器件10。用于連接外部電路的外部電極接線端16以焊球的形式形成于連接墊片17上。在接線基底9的外圍中，設(shè)置許多連接墊片20，以通過用作電極接線端的焊球19，將接線基底9和18電連接在一起。
另一方面，接線基底18是由玻璃環(huán)氧樹脂、陶瓷等材料制成的多層接線基底。半導(dǎo)體元器件21以倒裝的方式安裝在接線基底18的頂側(cè)上，并且半導(dǎo)體元器件21通過絕緣樹脂比如環(huán)氧樹脂粘合于接線基底18的頂側(cè)上。而且，半導(dǎo)體元器件22通過粘合劑粘合于半導(dǎo)體元器件21的頂側(cè)上，并且半導(dǎo)體元器件23也通過粘合劑粘合于半導(dǎo)體元器件的頂側(cè)上。由金制接線24通過利用接線基底18上設(shè)置的連接墊片25進(jìn)行接線焊接，實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體元器件22和23與接線基底18之間的電路連接，如圖1中所示。接線基底18上的所有半導(dǎo)體元器件21、22和23通過環(huán)氧樹脂等樹脂密封。
如圖3A或3B所示，由銅(Cu)、鎳(Ni)、鉬(Mo)、錳(Mn)等金屬制成的地線層26被設(shè)置于接線基底18的底側(cè)上。該地線層26以電鍍方式、層壓方式、印光方式、蒸發(fā)方式等形成。圖3A給出了一個(gè)實(shí)例，其中地線層26以實(shí)心圖案的形式形成，而圖3B給出了另一實(shí)例，其中地線層26以網(wǎng)孔圖案的形式形成。由于接線基底18的頂面和底面之間的導(dǎo)體接線密度差異，接線基底18有可能彎曲。這時(shí)，在設(shè)計(jì)上應(yīng)用如圖3B所示的網(wǎng)孔圖案是有利的。而且，許多連接墊片27設(shè)置于接線基底18外圍的底側(cè)上，用于通過焊球19將接線基底18和接線基底9電連接在一起。在圖2、3A和3B中，粗的虛線所限定的區(qū)域表示一用以在接線基底9上安裝半導(dǎo)體元器件10的區(qū)域。
以打孔方式或蝕刻方式，半導(dǎo)體支撐部12由鋁(Al)銅、鎳、鈦(Ti)、鈷(Co)、鎢(W)、鐵(Fe)等金屬或這些類型金屬的合金制成的一薄片被制造成如圖2所示的框架形式?？蛐螌?dǎo)體支撐部12通過導(dǎo)電粘合劑，同時(shí)與接線基底9的頂側(cè)上設(shè)置的連接墊片13和接線基底18的底側(cè)上設(shè)置的地線層26相粘合。同時(shí)，焊球19用以將接線基底9的連接墊片20和接線基底18的底側(cè)上設(shè)置的連接墊片27連接在一起。
在按照本發(fā)明第一實(shí)施例的堆棧型半導(dǎo)體裝置的上述結(jié)構(gòu)中，由于半導(dǎo)體元器件10的頂側(cè)、底側(cè)和橫側(cè)由處于零電位(ground potential)的導(dǎo)體(地線層11和26以及導(dǎo)體支撐部12)圍繞，從半導(dǎo)體元器件10產(chǎn)生的不必要的輻射可有效地被阻止，因此能夠有效地減少其對(duì)其他裝置的不利影響。而且，由于導(dǎo)體支撐部12穩(wěn)固地支撐接線基底9和接線基底18，并且因此保持二者之間的距離不變，所以能夠有效地減少這些接線基底9和18彎曲的可能性，并且因此有效地減少在堆棧型半導(dǎo)體裝置的制造過程中由于基底的彎曲而造成關(guān)于焊球19的制造缺陷出現(xiàn)的可能性。而且，由于接線基底9和18都通過框架形狀的導(dǎo)體支撐部12連接和固定在一起，所以接線基底9和18之間的連接可靠性有所改善。因此，能夠?qū)崿F(xiàn)厚度減少(小型化)的堆棧型半導(dǎo)體裝置，其具有這樣的結(jié)構(gòu)，即有效地阻止從安裝于接線基底上的半導(dǎo)體元器件發(fā)出的不必要的輻射。應(yīng)注意將半導(dǎo)體元器件10安裝于接線基底9的方式并不限于上述倒裝的方式，而可應(yīng)用其他的方式，比如TAB(卷帶自動(dòng)結(jié)合)方式。
圖4說明本發(fā)明第二實(shí)施例中的堆棧型半導(dǎo)體裝置的側(cè)面正視剖面圖。
第二實(shí)施例與上述第一實(shí)施例的區(qū)別在于，接線基底29頂側(cè)的地線層30嵌入于接線基底29的內(nèi)部。除此之外，第二實(shí)施例在結(jié)構(gòu)上與第一實(shí)施例相同。因此，按照第二實(shí)施例的堆棧型半導(dǎo)體裝置提供與按照第一實(shí)施例的堆棧型半導(dǎo)體裝置相同的優(yōu)點(diǎn)。而且，在按照第二實(shí)施例的堆棧型半導(dǎo)體裝置中，由于地線層30嵌入于接線基底29的內(nèi)部，從而能夠?qū)⒌鼐€層30放置得更接近于安裝于接線基底29的頂側(cè)上的半導(dǎo)體裝置21、22和23。由此，能夠改善由這些半導(dǎo)體元器件21至23形成的電路的高速信號(hào)傳輸性能。
圖5示出了本發(fā)明第三實(shí)施例中的堆棧型半導(dǎo)體裝置的側(cè)面正視剖面圖，圖6示出了說明圖5所示結(jié)構(gòu)中導(dǎo)體支撐部31的布置的平面圖。第三實(shí)施例與上述第一實(shí)施例的區(qū)別在于，焊球用作導(dǎo)體支撐部31。用作導(dǎo)體支撐部31的焊球設(shè)置于用作將接線基底9和18電連接在一起的電極接線端的焊球19的內(nèi)側(cè)，也設(shè)置于半導(dǎo)體元器件10的外圍中(與圖2、3A和3B相同，由虛線28限定)。按照第三實(shí)施例，由于普通的焊球用作導(dǎo)體支撐部31，所以與其中設(shè)置框形導(dǎo)體支撐部的第一或第二實(shí)施例相比，能夠有效地減少提供導(dǎo)體支撐部所需的成本。
圖7示出了本發(fā)明第四實(shí)施例中的堆棧型半導(dǎo)體裝置的側(cè)面正視剖面圖。
在第四實(shí)施例中，高導(dǎo)熱(high-heat-conductive)粘合劑32比如含有銀粉的樹脂粘合劑填充于上述第三實(shí)施例中安裝于接線基底9上的半導(dǎo)體元器件10的頂面和接線基底18的底面上形成的地線層26之間。在按照第四實(shí)施例的堆棧型半導(dǎo)體裝置中，由高導(dǎo)熱粘合劑32產(chǎn)生一路徑，以通過地線層26和用作導(dǎo)體支撐部31的焊球，傳遞從半導(dǎo)體元器件10的頂面產(chǎn)生的熱量。由此能夠改善半導(dǎo)體元器件10的散熱性能。
圖8示出了本發(fā)明第五實(shí)施例中的堆棧型半導(dǎo)體裝置的側(cè)面正視剖面圖。
在第五實(shí)施例中，半導(dǎo)體元器件34和芯片部件35比如電容安裝于接線基底33的頂側(cè)上。如圖所示在接線基底33的內(nèi)部，嵌入一地線層11，并且地線層11連接于用以連接導(dǎo)體支撐部31的連接墊片13和用以連接接地端14的連接墊片15。
而且，許多連接墊片20設(shè)置于接線基底33的頂側(cè)上的外圍中，用于通過焊球19將接線基底33和接線基底36電連接在一起。
在接線基底36的頂側(cè)上，安裝一半導(dǎo)體元器件10，形成連接墊片38以連接導(dǎo)體支撐部37，并且在外圍中，設(shè)置許多連接墊片40以通過焊球39將接線基底36和接線基底18電連接在一起。在接線基底36的底側(cè)上，形成一地線層41，并且在其外圍中，設(shè)置許多連接墊片27，用以通過焊球19將接線基底33和接線基底36電連接在一起。通過接線基底36的內(nèi)部設(shè)置的導(dǎo)體部，將連接墊片38和地線層41連接在一起，以與導(dǎo)體支撐部37相連接。
其上安裝有半導(dǎo)體元器件的接線基底18進(jìn)一步堆疊于接線基底36的頂部上，其結(jié)構(gòu)與上述第四實(shí)施例中的接線基底18的結(jié)構(gòu)相同。
第五實(shí)施例是一堆棧型半導(dǎo)體裝置的實(shí)例，其中通過用作半導(dǎo)體支撐部的焊球31和37以及用以將這些接線基底電連接在一起的焊球19和39，將三個(gè)接線基底33、36和18連接成三層。在第五實(shí)施例中，半導(dǎo)體元器件34和芯片部件35以及半導(dǎo)體元器件10的頂側(cè)、底側(cè)和橫側(cè)都分別被具有零電位的導(dǎo)體(用作導(dǎo)體支撐部的焊球31和37以及地線層11、41和26)圍繞。由此，有效地阻止這些半導(dǎo)體器件中產(chǎn)生的不必要的輻射，因此可有效地減少其對(duì)其他器件的不利影響。無需將本發(fā)明的實(shí)施例限定于這種三層堆疊接線基底的結(jié)構(gòu)，而是也可進(jìn)一步增加堆疊接線基底的層數(shù)。按照第五實(shí)施例，即使在多個(gè)射頻電路元器件安裝于半導(dǎo)體裝置中的情況下，仍能夠僅僅通過相應(yīng)地增加堆疊基底的層數(shù)來簡單地應(yīng)用本發(fā)明。
而且，本發(fā)明并不限于上述實(shí)施例，不背離權(quán)利要求所定義的本發(fā)明的基本概念，可做出變化和改型。
本發(fā)明基于2003年6月24日提交的日本優(yōu)先權(quán)申請(qǐng)?zhí)?003-180200，這里通過參照并入其全部內(nèi)容。
權(quán)利要求
1.一種堆棧型半導(dǎo)體裝置，包括一第一接線基底，其上安裝一半導(dǎo)體元器件；一第二接線基底，其通過電連接于所述第一接線基底的多個(gè)電極接線端，堆疊于所述第一接線基底上；以及一導(dǎo)體支撐部，其設(shè)置于所述半導(dǎo)體元器件周圍，并且連接于所述第一和第二接線基底中設(shè)置的地線層。
2.如權(quán)利要求1所述的堆棧型半導(dǎo)體裝置，其中所述第一和第二接線基底中至少一個(gè)的地線層嵌入所述第一和第二基底的至少一個(gè)中。
3.如權(quán)利要求1所述的堆棧型半導(dǎo)體裝置，其中所述導(dǎo)體支撐部的形狀為一框架。
4.如權(quán)利要求1所述的堆棧型半導(dǎo)體裝置，其中所述導(dǎo)體支撐部包括多個(gè)焊球。
5.如權(quán)利要求1所述的堆棧型半導(dǎo)體裝置，其中安裝于所述第一接線基底上的所述半導(dǎo)體元器件以倒裝方式安裝于其上。
6.如權(quán)利要求1所述的堆棧型半導(dǎo)體裝置，其中所述第一接線基底上安裝的所述半導(dǎo)體元器件的頂面和在所述第二接線基底上設(shè)置的地線層之間填充有高導(dǎo)熱材料。
全文摘要
一種堆棧型半導(dǎo)體裝置，包括一第一接線基底，其上安裝一半導(dǎo)體元器件；一第二接線基底，通過電連接于第一接線基底的多個(gè)電極接線端，堆疊于第一接線基底上；以及一導(dǎo)體支撐部，設(shè)置于半導(dǎo)體元器件周圍，并且連接于第一和第二接線基底中設(shè)置的地線層。
文檔編號(hào)H01L25/18GK1574309SQ20041005978
公開日2005年2月2日 申請(qǐng)日期2004年6月23日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月24日
發(fā)明者西村隆雄 申請(qǐng)人:富士通株式會(huì)社