專利名稱：半導(dǎo)體封裝體及其形成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種半導(dǎo)體封裝元件及其制造方法，特別是關(guān)于一種含堆疊的半導(dǎo)體晶片的封裝體及其制造方法。
背景技術(shù)：
隨著對(duì)電子元件的小型化、輕量化及多功能化的需求日漸增加，而導(dǎo)致半導(dǎo)體封裝體密度的增加，以縮小其尺寸及組裝時(shí)所占的面積。為滿足上述的需求所發(fā)展出的技術(shù)中，其中一種便是將多個(gè)裸晶或已封裝的晶片堆疊在一封裝體中，例如美國(guó)專利US6,650,019所揭示。
圖1為一剖面圖，是顯示一已知的半導(dǎo)體封裝體100，具有堆疊的晶片102與104。封裝體100為一球柵陣列(ball gridarray；BGA)封裝體，其基板110的下表面形成有多個(gè)軟焊料球狀接點(diǎn)(solder ball；業(yè)界通稱“錫球”)106，是作為封裝體100的I/O接點(diǎn)。封裝體100包含傳統(tǒng)的互聯(lián)基板110及固定于其上表面的第一半導(dǎo)體晶片102。第二晶片104則堆疊、固定于第一晶片102的上表面。晶片102與104通常具有多個(gè)I/O焊墊112于個(gè)別的上表面的邊緣周邊部。
基板110則包含可撓式的樹脂基板、剛性的玻璃纖維-銅箔層積基板、可剝離式的共燒陶瓷(co-fired ceramics)基板、金屬導(dǎo)線架或是其它業(yè)界通用的基板，視封裝體100的封裝形式而定。圖1所示用于BGA封裝體100的互聯(lián)基板110包含一絕緣層114例如為聚酰亞胺樹脂，層積于導(dǎo)電層116與118之間。導(dǎo)電層116與118各包含銅或鋁等金屬，是分別作為基板110的上表面與下表面。
導(dǎo)電層116與118的圖案化通常是使用微影與蝕刻的技術(shù)，以定義焊線焊墊120與上層電路116的連接線、及下層電路118的焊墊122。焊墊120與上層電路116的連接線(未繪示)通常經(jīng)由貫穿絕緣層114的貫穿孔123，例如鍍有導(dǎo)電層(未繪示)的貫穿孔，電性連接于軟焊料焊墊122?？稍趯?dǎo)電層116及/或118上涂覆一絕緣的防焊層(未繪示)，上述防焊層具有一開口，曝露焊線焊墊120及/或焊墊122，上述防焊層可防止因軟焊料異常的擾動(dòng)所導(dǎo)致各焊墊120之間或各焊墊122之間的橋接。
在圖1中，第一晶片102通常是使用一粘著層124固定于基板110上。第一晶片102并借由多個(gè)導(dǎo)電焊線126電性連接于基板110，其中導(dǎo)電焊線126通常為金或鋁，連接于晶片102上的焊墊112與基板110上的焊墊120之間。
第二晶片104是以粘著層128固定于第一晶片102的上表面，其水平邊緣是大體上位于第一晶片102的中央?yún)^(qū)域內(nèi)，并在第一晶片的焊墊112的內(nèi)側(cè)。如此，粘著層128實(shí)質(zhì)上不會(huì)接觸或覆蓋焊墊112或連接于其上的導(dǎo)電焊線126。粘著層128的位置是使位于第一晶片102上的第二晶片104與連接于焊墊112上的導(dǎo)電焊線126保持適當(dāng)?shù)木嚯x，避免與其接觸，可防止焊墊112與導(dǎo)電焊線126發(fā)生短路或受到破壞，并因此定義出位于粘著層128的周圍、第一晶片102與第二晶片104之間的周邊區(qū)域130。第二晶片104可以和第一晶片102一樣，以焊線的方式電性連接至基板110。亦可以再增加一或更多的晶片，以相同的手段，依序堆疊于第二晶片104的表面上。
圖2為一剖面圖，是顯示一已知的封裝體，其具有兩個(gè)堆疊的晶片150與152及和上述晶片交錯(cuò)配置的粘著劑154。例如，如果晶片粘著的機(jī)臺(tái)的精確度控制不佳時(shí)，較好為引進(jìn)另一種機(jī)制，以精確控制分布于晶片150與152相對(duì)表面間的粘著劑154的接合厚度(bond line thickness)。上述機(jī)制可借由如圖2所示的方式來達(dá)成，其使用未硬化而成流體狀的粘著劑154，具有一定數(shù)量的微球體156，微球體156的直徑與所需要的粘著劑154的厚度大體相同。在圖2中，是將第二晶片152壓至粘著劑154上，使得第二晶片152的下表面接觸到微球體156。第二晶片152的下表面與第一晶片150的上表面之間是介有大體上單層的微球體156。
適用于微球體156的材料很廣泛，例如玻璃、聚合物、二氧化硅、氮化硅或聚四氟乙烯(polytetrafluorethylene；PTFE)。微球體156的制造方面，可使用許多已知的技術(shù)，例如以吸取或吹送的方式，驅(qū)動(dòng)一熔融的材料經(jīng)過一噴嘴，在高壓下散成霧狀，然后借由空氣、水或油浴，將不同尺寸的球體冷卻或硬化。接下來可將微球體156過篩，經(jīng)過不同尺寸的篩網(wǎng)，依照不同的直徑將其分類。
請(qǐng)?jiān)賲⒖紙D1，晶片堆疊型封裝體100中，晶片102與104通常是以焊線接合，其是以自動(dòng)焊線的機(jī)臺(tái)施以已知的熱壓或超音波的焊線技術(shù)而成。如圖1所示，在焊線的制程中，晶片102或104上的焊墊112，與其接觸的導(dǎo)電焊線126受到來自一焊線機(jī)臺(tái)的焊針132所施以的向下的壓應(yīng)力，使得導(dǎo)電焊線126接合于焊墊112。
因?yàn)楹笁|112是分別位于晶片102與104的周邊區(qū)，焊線接合時(shí)會(huì)使晶片的外圍部分承擔(dān)如圖1的箭號(hào)方向的局部且較大的應(yīng)力。對(duì)下方的晶片102而言，其受到其下方的基板110與粘著層124的支持，而不會(huì)造成問題。然而，對(duì)上方的晶片104而言，其是借由粘著層128使其周邊的部分懸于晶片104的周邊部分之外，而未受到來自下方的支持。因此，上方的晶片104可能會(huì)在焊線的過程中崩裂或損壞，而使得整個(gè)封裝體必須報(bào)廢。
已知的堆疊技術(shù)所可能引發(fā)的另一個(gè)問題，就是在第一晶片102與第二晶片104之間的懸空區(qū)域130，也就是在粘著層128的周邊。封膠體134所使用的塑料封裝材料會(huì)在封裝的過程中，包覆第一晶片102與第二晶片104、并進(jìn)入懸空區(qū)域130中，而成為第一晶片102與第二晶片104不安定的因素。當(dāng)封膠體134的熱膨脹系數(shù)與粘著層128不同時(shí)，在封裝體100歷經(jīng)劇烈的溫度變化時(shí)，第一晶片102與第二晶片104之間的封膠體134會(huì)有較大的膨脹量，可能會(huì)毀損第一晶片102及/或第二晶片104，而使得整個(gè)封裝體必須報(bào)廢。
已知的堆疊技術(shù)所可能引發(fā)的又另一個(gè)問題，就是在第一晶片102與第二晶片104之間的懸空區(qū)域130，以及焊針132所施加的應(yīng)力。換句話說，焊針132所施加的向下的應(yīng)力，會(huì)使第二晶片104發(fā)生形變，而導(dǎo)致第二晶片104的下表面與粘著層128的上表面之間的分離或脫層。
已知的堆疊技術(shù)所可能引發(fā)的又另一個(gè)問題，還是在第一晶片102與第二晶片104之間的懸空區(qū)域130，以及焊針132所導(dǎo)致的撓曲。導(dǎo)電焊線126或焊墊112本身可能會(huì)發(fā)生形變，而可能導(dǎo)致兩者間的斷路。換句話說，在焊線的制程中會(huì)反復(fù)地使晶片104發(fā)生形變與彎曲，會(huì)造成整個(gè)封裝體的震動(dòng)，而使導(dǎo)電焊線126與焊墊112之間的電性連結(jié)受到疲勞破壞。即使在制程中兩者間并未因疲勞破壞而斷路，仍然會(huì)減少元件的使用壽命與可靠度。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的主要目的是提供一種半導(dǎo)體裝置、封裝體、及其形成方法、與減少焊線制程所造成的震動(dòng)的方法，使得晶片堆疊型封裝體中，晶片間的懸空部分能夠得到支持，而克服上述已知技術(shù)的缺點(diǎn)。
為達(dá)成本發(fā)明的上述目的，本發(fā)明提供一種將不同尺寸的晶片堆疊在一起的晶片堆疊方法，使兩晶片相對(duì)的表面相接，而使上晶片水平方向的長(zhǎng)度或?qū)挾却笥谙戮乃椒较虻某叽?。因此，上晶片至少部分的周邊部是懸于下晶片的周邊部外。本發(fā)明的一較佳實(shí)施例在上晶片的焊線制程前，對(duì)上晶片的周邊部提供支持，以避免懸空的周邊部在焊線的過程中發(fā)生前述的問題。
在另一實(shí)施例中，一半導(dǎo)體裝置是具有多個(gè)堆疊的晶片，連接于一基板。上述晶片以邊緣交錯(cuò)的方式相互堆疊，而使一上晶片懸于一下晶片上，而形成一凹部。上述凹部?jī)?nèi)含有一支撐物，以避免懸空的周邊部在焊線的過程中發(fā)生前述的問題。
在另一實(shí)施例中，是將含有填充物的支持粘著層填入由懸空的上晶片所構(gòu)成的凹部中。上述支持粘著層圍繞下晶片的周圍，并位于上晶片懸空的周邊部之下。在本發(fā)明的一較佳實(shí)施例中，可以是多個(gè)粘著劑層。
在又另一實(shí)施例中，支持粘著層中的填充物為一空白晶片(dummy die)。上述空白晶片的厚度與堆疊在封裝體中的其中一晶片的厚度一致。而又在另一實(shí)施例中，可使用一被動(dòng)元件例如電容器、電阻器或電感器，取代上述空白晶片。
本發(fā)明的一項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)，在于可適用廣泛用于半導(dǎo)體業(yè)界的粘著劑與填充物。其中將晶片粘著于基板時(shí)，是使用一般的技術(shù)；而所使用的球體例如塑料、玻璃、陶瓷、聚合物、無機(jī)化合物、環(huán)氧樹脂、以及其它材料，都是常用于制作均一粒徑的球體，并可將其混合使用。
本發(fā)明的另一目的為制程簡(jiǎn)單且成本低廉。幾乎不需要修改現(xiàn)有的焊線機(jī)臺(tái)。
本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體封裝體，所述半導(dǎo)體封裝體包含一基板；多個(gè)堆疊的半導(dǎo)體晶片連接于該基板，該些半導(dǎo)體晶片具有一上晶片與一下晶片，分別具有相反的上表面與下表面，該下晶片的橫向周圍(lateral periphery)小于該上晶片的橫向周圍，而使該上晶片的橫向周圍懸于該下晶片的橫向周圍外，而形成一凹部；以及一支持粘著層于該下晶片的橫向周圍旁，并填入該凹部，該支持粘著層含有第一填充物與第二填充物。
本發(fā)明所述的半導(dǎo)體封裝體，該第二填充物的尺寸實(shí)質(zhì)上大于該第一填充物的尺寸。
本發(fā)明所述的半導(dǎo)體封裝體，該第二填充物高于該凹部高度的30％。
本發(fā)明所述的半導(dǎo)體封裝體，更包含一粘著層連接該下晶片的上表面與該上晶片的下表面，該粘著層包含多個(gè)間隔物，介于相連的該下晶片的上表面與該上晶片的下表面之間。
本發(fā)明所述的半導(dǎo)體封裝體，該些間隔物包含一材料，該材料是擇自下列所組成的族群玻璃、金屬、陶瓷、二氧化硅、氮化硅、環(huán)氧樹脂與聚合物。
本發(fā)明所述的半導(dǎo)體封裝體，該些間隔物包含實(shí)質(zhì)上呈單層排列的微球體。
本發(fā)明所述的半導(dǎo)體封裝體，該第一填充物與第二填充物包含一材料，該材料是擇自下列所組成的族群玻璃、金屬、陶瓷、二氧化硅、氮化硅、環(huán)氧樹脂與聚合物。
本發(fā)明所述的半導(dǎo)體封裝體，該下晶片的上表面與該上晶片的下表面的間距小于125μm。
本發(fā)明所述的半導(dǎo)體封裝體，該第一填充物與第二填充物包含多個(gè)微球體。
本發(fā)明所述的半導(dǎo)體封裝體，該第一填充物與第二填充物包含多個(gè)大微球體與小微球體，該些大微球體與該些小微球體的直徑比為1.1至10。
本發(fā)明所述的半導(dǎo)體封裝體，該些填充物中的至少一種是擇自下列所組成的族群空白晶片、主動(dòng)晶片、電阻器、電容器、二極管與電感器。
本發(fā)明所述的半導(dǎo)體封裝體，該些填充物中的至少一種的橫向輪廓超出、小于或大體等于該上晶片懸于該下晶片之外的范圍。
本發(fā)明另提供一種半導(dǎo)體封裝體的制造方法，所述半導(dǎo)體封裝體的制造方法包含提供一基板；將多個(gè)堆疊的半導(dǎo)體晶片連接于該基板，該些半導(dǎo)體晶片具有一上晶片與一下晶片，分別具有相反的上表面與下表面、及橫向周圍(lateral periphery)，該下晶片的橫向周圍小于該上晶片的橫向周圍，一粘著層連接該下晶片的上表面與該上晶片的下表面，而使該上晶片的橫向周圍懸于該下晶片的橫向周圍外，而形成一凹部；以及以一支持粘著層支持于該下晶片的橫向周圍，該支持粘著層含有一填充物，該支持粘著層是置于該下晶片的橫向周圍旁的該基板上，而大體上填滿該凹部。
本發(fā)明所述的半導(dǎo)體封裝體的制造方法，該粘著層更包含多個(gè)間隔物，介于相接的該下晶片的上表面與該上晶片的下表面。
本發(fā)明所述的半導(dǎo)體封裝體的制造方法，該些間隔物包含一材料，擇自下列所組成的族群玻璃、金屬、陶瓷、二氧化硅、氮化硅、環(huán)氧樹脂與聚合物。
本發(fā)明所述的半導(dǎo)體封裝體的制造方法，該些間隔物包含微球體。
本發(fā)明所述的半導(dǎo)體封裝體的制造方法，該些間隔物包含微球體，大體排列成一單層結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明所述的半導(dǎo)體封裝體的制造方法，該填充物包含一材料，擇自下列所組成的族群玻璃、二氧化硅、氮化硅、環(huán)氧樹脂與聚合物。
本發(fā)明所述的半導(dǎo)體封裝體的制造方法，介于該下晶片的上表面與該上晶片的上表面之間的堆疊間距(mounting pitch)小于125μm。
本發(fā)明所述的半導(dǎo)體封裝體的制造方法，該填充物包含多個(gè)微球體。
本發(fā)明所述的半導(dǎo)體封裝體的制造方法，該填充物包含多個(gè)直徑比為1.1至10的大微球體與小微球體，該些大微球體的直徑大體等于該凹部。
本發(fā)明所述的半導(dǎo)體封裝體的制造方法，該填充物是擇自下列所組成的族群空白晶片、主動(dòng)晶片、電阻器、電容器、二極管與電感器。
本發(fā)明所述的半導(dǎo)體封裝體的制造方法，該支持粘著層更包含多個(gè)間隔物介于該填充物之間。
本發(fā)明所述的半導(dǎo)體封裝體的制造方法，該些間隔物為微球體。
本發(fā)明所述的半導(dǎo)體封裝體的制造方法，該被動(dòng)晶片的橫向輪廓超出、小于或大體等于該上晶片懸于該下晶片之外的范圍。
本發(fā)明所述半導(dǎo)體封裝體及其形成方法可減少焊線制程所造成的震動(dòng)，使得晶片堆疊型封裝體中，晶片間的懸空部分能夠得到支持。


圖1為一剖面圖，顯示一已知的晶片堆疊型的封裝體；圖2為一剖面圖，顯示一已知的半導(dǎo)體裝置，包含堆疊的兩個(gè)晶片與含微球體的粘著劑；圖3為一剖面圖，顯示本發(fā)明第一實(shí)施例的半導(dǎo)體封裝體；
圖4為一剖面圖，顯示本發(fā)明第二實(shí)施例的一對(duì)堆疊的晶片；圖5為一剖面圖，顯示本發(fā)明第三實(shí)施例的一對(duì)堆疊的晶片；圖6為一剖面圖，顯示本發(fā)明第四實(shí)施例的三個(gè)堆疊的晶片。
具體實(shí)施例方式
為了讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉一較佳實(shí)施例，并配合所附圖示，作詳細(xì)說明如下以下的實(shí)施例雖以包含兩個(gè)堆疊的晶片與一基板的半導(dǎo)體封裝體為例，來說明本發(fā)明，但不代表本發(fā)明就受現(xiàn)在上述應(yīng)用中，本領(lǐng)域技術(shù)人員亦可以將本發(fā)明應(yīng)用在具有兩個(gè)以上的堆疊晶片的半導(dǎo)體裝置中。
請(qǐng)參考圖3，為一剖面圖，是顯示本發(fā)明第一實(shí)施例中，堆疊在基板184上的上晶片182與下晶片180。上晶片182與下晶片180各具有相反的上、下表面與橫向輪廓。上晶片182的橫向輪廓是大于下晶片180的橫向輪廓，因此上晶片182的至少一個(gè)邊緣204是懸于下晶片180的至少一個(gè)邊緣210之外。在本實(shí)施例中，上晶片182的周邊部是懸于下晶片180之外?？墒褂靡粋鹘y(tǒng)的焊線裝置200沿著上晶片182上表面的周邊，打上焊線202。
圖3所示的堆疊晶片封裝體是包含一基板184與第一粘著層186，第一粘著層186是貼在下晶片180與基板184的相接處?；?84可為單一材質(zhì)或包含第一材料與第二材料，兩者之一可擇自下列所組成的族群玻璃、金屬、陶瓷、聚合物、硅基板、絕緣層覆硅基板(silicon on insulator；SOI)、印刷電路板、與硅鍺基板?；?84可包含一導(dǎo)電的連接線形成于其上?；?84可包含多個(gè)形成于其下方的導(dǎo)電凸塊(bump)或?qū)щ娽樐_(pin)。上晶片182與下晶片180的相接面之間是使用第二粘著層188來接合。第一粘著層186與第二粘著層188較好是含有一填充物，其包含實(shí)質(zhì)上具均一尺寸的一層非導(dǎo)體的微球體196，如此可在基板184與下晶片180的相接面之間、及下晶片180與上晶片182的相接面之間，形成均一的間隔。微球體196較好是排列成一個(gè)單層。上述填充物可包含第一材料與第二材料，是擇自下列所組成的族群玻璃、金屬、陶瓷、二氧化硅、氮化硅、環(huán)氧樹脂與聚合物。
決定微球體196的尺寸所考慮的一個(gè)因素為封裝節(jié)距(mounting pitch)。封裝節(jié)距是為兩相鄰晶片的上表面間的垂直距離。例如圖3中的封裝節(jié)距為粘著層188與上晶片182的厚度和。封裝節(jié)距對(duì)封裝體的微型化而言是項(xiàng)重要的指標(biāo)，應(yīng)該愈小愈好，較好為不大于125μm?？s小封裝節(jié)距包含縮小晶片厚度或縮小粘著劑填充物的尺寸。另一方面，亦可以接受封裝節(jié)距在125μm至750μm的情形，將封裝節(jié)距縮小至125μm以下則是目前的趨勢(shì)。
如圖3所示，在一較佳實(shí)施例中，上晶片182的懸空的周邊部是由三個(gè)粘著層190、192、194所支撐。粘著層190、192、194是置于粘著層186、188與下晶片180的外側(cè)，并可以亦圍繞粘著層186、188與下晶片180。粘著層190、192、194并連接下晶片180。在一實(shí)施例中，粘著層190、192、194的橫向延伸范圍較好是等于懸空的上晶片182的邊緣204。
第一支持粘著層190是包含一層的微球體206，其尺寸是實(shí)質(zhì)上與第一粘著層186的微球體196相等。在一較佳的實(shí)施例中，第一粘著層186與第一支持粘著層190各包含一個(gè)單層的微球體，其具有實(shí)質(zhì)上相同的尺寸。下晶片180的下表面是置于第一粘著層186的微球體196上。第一支持粘著層190是形成于基板184的表面上，而使其尺寸與第一粘著層186實(shí)質(zhì)上相同。在本實(shí)施例中，第一粘著層186與第一支持粘著層190可形成實(shí)質(zhì)上具均勻厚度如圖3所示的薄膜。
第二支持粘著層192是置于第一支持粘著層190上，并包含一填充物，其包含一較大的微球體208，其尺寸是實(shí)質(zhì)上等于下晶片180的厚度。
在一較佳實(shí)施例中，第二支持粘著層192中較大的微球體208，不一定需要絕對(duì)均勻的尺寸，也不一定要成單層的分布；而如圖3所示，其混入不同尺寸的填充物。另外，在第二支持粘著層192中加入較小尺寸的填充物198可取代粘著劑來填滿較大填充物之間的空隙。在第二支持粘著層192中，較大的微球體與較小的微球體的直徑比為1.1至10。在一范例中，填充物的大小是大于凹部高度的30％。
第三支持粘著層194是置于第二支持粘著層192上，并包含一填充物，其尺寸較佳與第一粘著層的微球體196相同。第三支持粘著層194是置于第二支持粘著層192上，而足以實(shí)質(zhì)上填滿上晶片182懸空的周邊部。
如圖3所示，較大的上晶片182是置于下晶片180上，其周邊部的至少一部分是懸于下晶片180外，而使得上述堆疊晶片的邊緣交錯(cuò)配置。較佳的實(shí)施例是使用含填充物的粘著劑，填滿由上晶片182懸空的周邊部所構(gòu)成的凹部，而能夠使焊線制程穩(wěn)定。
以有限元素法所建構(gòu)的計(jì)算機(jī)模型已證實(shí)了上述本發(fā)明的實(shí)施例的功效。上述的模型是聚焦于堆疊晶片中，懸空的晶片模型所承受的主要應(yīng)力(principal stress)。上述的模型是顯示，上述主要應(yīng)力是隨著懸空的長(zhǎng)度增加而增加，或是隨著晶片厚度的減少而增加。當(dāng)上述主要應(yīng)力超過180Mpa時(shí)，會(huì)使得懸空的硅晶片毀損。由上述的模型得知，在已知的封裝體中，其晶片的懸空部分未受到支撐，當(dāng)懸空長(zhǎng)度為1.75mm且晶片厚度為100μm時(shí)，已超出其制程能力。
懸空晶片的失效模式有很多種，但大體上是與懸空晶片的撓曲與震動(dòng)相關(guān)。經(jīng)由上述實(shí)施例的改善后，封裝體的失效原因變?yōu)榻饘俚目湛住⒑妇€尾部的殘留、錫球的形變、晶片的破損、晶片的崩裂、晶片與封膠體之間的空隙、脫層及其它的制程瓶頸。
在本發(fā)明的其它實(shí)施例中，是以一單一的粘著層取代圖3的粘著層190、192、194，其中上述單一的粘著層是含有一填充物，其尺寸實(shí)質(zhì)上與懸空的晶片所造成的凹部相同。另外，亦可以使用含有兩種尺寸的填充物的單一粘著層。
在圖4所示的第二實(shí)施例中，是使用固態(tài)的支持構(gòu)件230取代圖3的第二粘著層192。如同前述的實(shí)施例，在圖4中是具有一基板220、一下晶片222、與一較大的上晶片224。具有微球體228的粘著層226則連接上述元件。在本實(shí)施例中，是以晶片形狀的填充物230取代圖3所示的較大微球體208來作為填充物。本實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)在于填充物230可以是空白晶片、主動(dòng)晶片(active die)或被動(dòng)晶片(passive die)，例如電容器、電阻器或電感器。在其它的實(shí)施例中，可將小的微球體232置于晶片形狀的填充物230與下晶片222中作為間隔物。
圖5是顯示本發(fā)明的第三實(shí)施例，其中晶片形狀的填充物250的橫向輪廓超出支持上晶片懸空的周邊部所需的尺寸。在實(shí)施時(shí)，橫向輪廓252可大于或小于上晶片懸空的部分。本實(shí)施例可借由調(diào)整橫向輪廓252的大小，來控制堆疊型封裝體的參數(shù)，例如信號(hào)分布、電源分布或是散熱性能。橫向輪廓252小于上晶片懸空的部分，留下來的懸空部分較好為小于會(huì)在焊線制程時(shí)導(dǎo)致失效或其它可靠度問題所需的長(zhǎng)度。
圖6是顯示本發(fā)明第四實(shí)施例的堆疊型的球柵陣列封裝體300，在堆疊在基板上的晶片中，至少有兩個(gè)晶片具有不同的橫向輪廓。
基板312具有一上表面，是典型地適用于堆疊型的球柵陣列封裝體300的基板。第一晶片304具有相反的上下表面、一特定的橫向?qū)挾?、與一邊緣322。第一晶片304的下表面是借由第一粘著層314粘著于基板312的上表面，其制程是使用一自動(dòng)粘晶的機(jī)臺(tái)來完成。
第二晶片302是具有相反的上下表面、一特定的橫向?qū)挾?、一邊?24、與多個(gè)位于上表面周邊部的焊墊320。第二晶片302的橫向?qū)挾仁谴笥诘谝痪?04的橫向?qū)挾?。第二晶?02的下表面是借由第二粘著層316粘著于第一晶片304的上表面。多個(gè)細(xì)小的導(dǎo)電焊線306提供堆疊型的球柵陣列封裝體300內(nèi)部的電性連接。
如圖6所示，晶片304與302的邊緣是交錯(cuò)配置，如此第二晶片302的周邊部是懸于第一晶片304之外，而使第二晶片302的下表面、第一晶片304的邊緣322、與基板312的上表面形成一凹部。本發(fā)明的較佳實(shí)施例是借由填滿上述凹部，來對(duì)懸空的邊緣部305提供支持。
如圖6所示，是使用一支持粘著劑326來填滿懸空的周邊部305下的凹部。支持粘著劑326是含有一填充物，其具有具特定直徑的微球體308。微球體308的直徑是足以實(shí)質(zhì)上填滿基板312的上表面與第二晶片302的下表面之間的空間。將支持粘著劑326加入第二晶片302懸空的周邊部305下的凹部，直到實(shí)質(zhì)上填滿上述凹部，而使第二晶片302懸空的周邊部305得到來自下方的支持。
用以制造圖6所示的封裝體300的材料可廣泛地自半導(dǎo)體業(yè)界取得。例如粘著劑可使用Ablestik公司出品的Ablestik2000B，而Henkel公司所出品的QMI536可分別作為第一粘著層314與第二粘著層316。
如圖6所示，本發(fā)明的實(shí)施例并不限于兩個(gè)堆疊晶片的情況。在本實(shí)施例中，第三晶片310是借由粘著劑318連接在第二晶片302的上表面。而亦可以以另外的多個(gè)堆疊的晶片(未繪示)，其具有交錯(cuò)的邊緣或懸空的周邊部，來取代第三晶片310。本發(fā)明并不限于上述實(shí)施例所述的特定材料，例如玻璃、陶瓷、金屬、聚合物或是其它材料均可適用于上述基板。上述實(shí)施例包含未特別列出的，都包含在本發(fā)明的范圍內(nèi)。例如可將本發(fā)明應(yīng)用于圖1所示的裝置；又如本領(lǐng)域技術(shù)人員當(dāng)了解，即使改變堆疊晶片的數(shù)量、晶片的懸空量、晶片厚度、材料或方法等，還是落于本發(fā)明的范圍內(nèi)。
上述的實(shí)施例亦提供一種減少焊線制程所造成的震動(dòng)的方法，包含提供一基板；將多個(gè)堆疊的半導(dǎo)體晶片連接于上述基板，上述半導(dǎo)體晶片具有一上晶片與一下晶片，分別具有相反的上表面與下表面，一粘著層連接上述下晶片的上表面與上述上晶片的下表面，而使上述上晶片的橫向周圍懸于上述下晶片的橫向周圍外，而形成一凹部；以及借由減少晶片厚度或縮小在上述堆疊的晶片之間的填充物尺寸來降低該些堆疊的晶片的高度，其中的封裝節(jié)距不大于125μm。
半導(dǎo)體晶片堆疊的技術(shù)已充分應(yīng)用于業(yè)界中，例如美國(guó)專利US6,717,251、US6,680,219、US6,650,019、US6,472,758等專利所揭示。上述的實(shí)施例是可以有效地解決在懸空的晶片周邊進(jìn)行焊線制程時(shí)所發(fā)生的問題。
以上所述僅為本發(fā)明較佳實(shí)施例，然其并非用以限定本發(fā)明的范圍，任何熟悉本項(xiàng)技術(shù)的人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，可在此基礎(chǔ)上做進(jìn)一步的改進(jìn)和變化，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)以本申請(qǐng)的權(quán)利要求書所界定的范圍為準(zhǔn)。
附圖中符號(hào)的簡(jiǎn)單說明如下100半導(dǎo)體封裝體
102晶片104晶片106軟焊料球狀接點(diǎn)110基板112I/O焊墊114絕緣層116導(dǎo)電層118導(dǎo)電層120焊線焊墊122焊墊123貫穿孔124粘著層126導(dǎo)電焊線128粘著層130周邊區(qū)域132焊針134封膠體150晶片152晶片154粘著劑156微球體180下晶片182上晶片184基板186第一粘著層188第二粘著層190粘著層
192粘著層194粘著層196微球體198填充物200焊線裝置202焊線204邊緣206微球體208微球體210邊緣220基板222下晶片224上晶片226粘著層228微球體230晶片形狀的填充物232微球體250填充物252橫向輪廓300堆疊型的球柵陣列封裝體302第二晶片304第一晶片305邊緣部306導(dǎo)電焊線308微球體310第三晶片312基板
314第一粘著層316第二粘著層318粘著劑320焊墊322邊緣324邊緣326支持粘著劑
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體封裝體，所述半導(dǎo)體封裝體包含一基板；多個(gè)堆疊的半導(dǎo)體晶片連接于該基板，該半導(dǎo)體晶片具有一上晶片與一下晶片，分別具有相反的上表面與下表面，該下晶片的橫向周圍小于該上晶片的橫向周圍，而使該上晶片的橫向周圍懸于該下晶片的橫向周圍外，而形成一凹部；以及一支持粘著層于該下晶片的橫向周圍旁，并填入該凹部，該支持粘著層含有第一填充物與第二填充物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體封裝體，其特征在于該第二填充物的尺寸實(shí)質(zhì)上大于該第一填充物的尺寸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體封裝體，其特征在于該第二填充物高于該凹部高度的30％。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體封裝體，其特征在于更包含一粘著層連接該下晶片的上表面與該上晶片的下表面，該粘著層包含多個(gè)間隔物，介于相連的該下晶片的上表面與該上晶片的下表面之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體封裝體，其特征在于該間隔物包含一材料，該材料是擇自下列所組成的族群玻璃、金屬、陶瓷、二氧化硅、氮化硅、環(huán)氧樹脂與聚合物。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體封裝體，其特征在于該間隔物包含實(shí)質(zhì)上呈單層排列的微球體。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體封裝體，其特征在于該第一填充物與第二填充物包含一材料，該材料是擇自下列所組成的族群玻璃、金屬、陶瓷、二氧化硅、氮化硅、環(huán)氧樹脂與聚合物。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體封裝體，其特征在于該下晶片的上表面與該上晶片的下表面的間距小于125μm。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體封裝體，其特征在于該第一填充物與第二填充物包含多個(gè)微球體。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體封裝體，其特征在于該第一填充物與第二填充物包含多個(gè)大微球體與小微球體，該大微球體與該小微球體的直徑比為1.1至10。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體封裝體，其特征在于該填充物中的至少一種是擇自下列所組成的族群空白晶片、主動(dòng)晶片、電阻器、電容器、二極管與電感器。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體封裝體，其特征在于該填充物中的至少一種的橫向輪廓超出、小于或等于該上晶片懸于該下晶片之外的范圍。
13.一種半導(dǎo)體封裝體的制造方法，所述半導(dǎo)體封裝體的制造方法包含提供一基板；將多個(gè)堆疊的半導(dǎo)體晶片連接于該基板，該半導(dǎo)體晶片具有一上晶片與一下晶片，分別具有相反的上表面與下表面、及橫向周圍，該下晶片的橫向周圍小于該上晶片的橫向周圍，一粘著層連接該下晶片的上表面與該上晶片的下表面，而使該上晶片的橫向周圍懸于該下晶片的橫向周圍外，而形成一凹部；以及以一支持粘著層支持于該下晶片的橫向周圍，該支持粘著層含有一填充物，該支持粘著層是置于該下晶片的橫向周圍旁的該基板上，而填滿該凹部。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體封裝體的制造方法，其特征在于該粘著層更包含多個(gè)間隔物，介于相接的該下晶片的上表面與該上晶片的下表面。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的半導(dǎo)體封裝體的制造方法，其特征在于該間隔物包含一材料，擇自下列所組成的族群玻璃、金屬、陶瓷、二氧化硅、氮化硅、環(huán)氧樹脂與聚合物。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的半導(dǎo)體封裝體的制造方法，其特征在于該間隔物包含微球體。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的半導(dǎo)體封裝體的制造方法，其特征在于該間隔物包含微球體，排列成一單層結(jié)構(gòu)。
18.根據(jù)權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體封裝體的制造方法，其特征在于該填充物包含一材料，擇自下列所組成的族群玻璃、二氧化硅、氮化硅、環(huán)氧樹脂與聚合物。
19.根據(jù)權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體封裝體的制造方法，其特征在于介于該下晶片的上表面與該上晶片的上表面之間的堆疊間距小于125μm。
20.根據(jù)權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體封裝體的制造方法，其特征在于該填充物包含多個(gè)微球體。
21.根據(jù)權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體封裝體的制造方法，其特征在于該填充物包含多個(gè)直徑比為1.1至10的大微球體與小微球體，該大微球體的直徑等于該凹部。
22.根據(jù)權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體封裝體的制造方法，其特征在于該填充物是擇自下列所組成的族群空白晶片、主動(dòng)晶片、電阻器、電容器、二極管與電感器。
23.根據(jù)權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體封裝體的制造方法，其特征在于該支持粘著層更包含多個(gè)間隔物介于該填充物之間。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的半導(dǎo)體封裝體的制造方法，其特征在于該間隔物為微球體。
25.根據(jù)權(quán)利要求22所述的半導(dǎo)體封裝體的制造方法，其特征在于該被動(dòng)晶片的橫向輪廓超出、小于或等于該上晶片懸于該下晶片之外的范圍。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體封裝體及其形成方法，具體為一種多晶片堆疊型的半導(dǎo)體封裝體及其制造方法，包含將多個(gè)堆疊的半導(dǎo)體晶片置于一基板，其中一上晶片的橫向周圍懸于一下晶片的橫向周圍外，而形成一凹部；將含有一填充物的一支持粘著層置于上述板上，位于上述下晶片的橫向周圍旁，并填入上述凹部。上述填充物可包含多個(gè)微球體；上述填充物亦可包含空白晶片、主動(dòng)晶片或被動(dòng)晶片。本發(fā)明所述半導(dǎo)體封裝體及其形成方法可減少焊線制程所造成的震動(dòng)，使得晶片堆疊型封裝體中，晶片間的懸空部分能夠得到支持。
文檔編號(hào)H01L25/07GK1700466SQ20051006944
公開日2005年11月23日 申請(qǐng)日期2005年5月10日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月10日
發(fā)明者趙特宗, 李明機(jī), 林忠毅, 張國(guó)欽 申請(qǐng)人:臺(tái)灣積體電路制造股份有限公司