專利名稱：多芯片封裝體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體封裝體。更具體地講，本發(fā)明涉及一種封裝有多個(gè)芯片的半導(dǎo)體封裝體。
背景技術(shù)：
隨著移動(dòng)消費(fèi)型電子產(chǎn)品對(duì)于小型化、功能集成以及大容量存儲(chǔ)空間要求的進(jìn)一步提升，元器件的小型化、高密度封裝結(jié)構(gòu)也越來(lái)越多，如多模塊
封裝(MCM)、系統(tǒng)封裝(SiP)、倒裝芯片等應(yīng)用得越來(lái)越多。
為了提高封裝密度，通常采用芯片堆疊的方式進(jìn)行封裝。圖1和圖2分別示出了多芯片封裝體，圖1示出了多個(gè)芯片形成在基板同一側(cè)的情況，圖2示出了多個(gè)芯片形成在基板不同側(cè)的情況。
如圖1所示，芯片10通過(guò)非導(dǎo)電膠或非導(dǎo)電薄膜30被固定在基板32的一側(cè)上。基板32用于支撐芯片10。芯片20通過(guò)非導(dǎo)電膠或非導(dǎo)電薄膜30被固定在芯片10上。這樣，芯片IO和芯片20位于基板32的同一側(cè)。芯片IO和芯片20分別通過(guò)金線34與基板32相互連接。在基板32的形成有芯片的一側(cè)，將封裝樹(shù)脂注塑成模封樹(shù)脂31來(lái)保護(hù)芯片10、芯片20和金線34。在基板32的另一側(cè)形成有多個(gè)焊球33,用于將基板32通過(guò)該焊球33與外部電路相互連接。
如圖2所示，芯片10通過(guò)非導(dǎo)電膠或非導(dǎo)電薄膜30被固定在基板32的一側(cè)上，而芯片20通過(guò)非導(dǎo)電膠或非導(dǎo)電薄膜30被固定在基板32的另一側(cè)上?；?2用于支撐芯片10和芯片20。這樣，芯片10和芯片20分別位于基板32的兩側(cè)。芯片10和芯片20分別通過(guò)金線34與基板32相互連接。在基板32形成有芯片10和20的兩側(cè)，將封裝樹(shù)脂注塑成模封樹(shù)脂31來(lái)分別保護(hù)芯片10和金線34以及芯片20和金線34。在形成有芯片20的基板32一側(cè)，在除了形成有模封樹(shù)脂31之外的區(qū)域上形成焊球33?；?2通過(guò)焊球33與外部電路相互連接?？蛇x擇地，焊球33也可以形成在基板32的形成有芯片10的一側(cè)上。焊球33的形成在基板32的哪一側(cè)上可以由工藝設(shè)計(jì)人在圖1和圖2所示的兩種結(jié)構(gòu)中，封裝體的厚度由焊球厚度、模封樹(shù)脂的厚度和基板的厚度決定。對(duì)于多芯片封裝體，模封樹(shù)脂的厚度極大地依賴于封裝體中芯片的數(shù)量和厚度。因此，隨著電子產(chǎn)業(yè)對(duì)于輕薄封裝結(jié)構(gòu)的需求，圖1和圖2所示的封裝體在減小整體厚度方面存在技術(shù)上的困難。而且，
對(duì)于高速處理的器件而言，圖1和圖2所示的封裝體存在信號(hào)延遲的缺陷，
嚴(yán)重影響器件間的互連性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種提高封裝體集成度的多芯片封裝體，該多芯片封裝體通過(guò)在基板上設(shè)計(jì)一個(gè)窗口來(lái)提高封裝體基板厚度的利用率，從而提高封裝體的集成度。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種保障高速器件性能的多芯片封裝體，該封裝體通過(guò)芯片間直接連接來(lái)減小芯片間的信號(hào)延遲。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種多芯片封裝體，該多芯片封裝體
包括基板、多個(gè)芯片和有機(jī)樹(shù)脂，其特征在于所述基板至少具有一個(gè)窗口 ，所述多個(gè)芯片的至少一個(gè)芯片位于所述窗口內(nèi)并與連接到所述窗口周圍的基板的至少另 一 個(gè)芯片相連接。
在上述多芯片封裝體中，基板和芯片之間利用有機(jī)導(dǎo)電膠或焊球進(jìn)行連接。芯片之間利用有機(jī)導(dǎo)電膠、焊球、合金材料或各向異性導(dǎo)電膜進(jìn)行連接。位于所述窗口內(nèi)的芯片還與所述至少另一芯片垂直互連。所述垂直互連包含側(cè)壁互連或芯片內(nèi)通柱互連。
當(dāng)所述多個(gè)芯片為三個(gè)芯片時(shí)， 一個(gè)芯片位于所述窗口內(nèi)，另外兩個(gè)芯片分別在基板上下兩側(cè)與所述窗口周圍的基板相連接，其中，位于所述窗口內(nèi)的芯片與所述另外兩個(gè)芯片之一垂直互連。。
優(yōu)選地，位于窗口內(nèi)的芯片的上表面與基板的上表面位于同一水平面上。有機(jī)樹(shù)脂為底部填充膠。


下面，通過(guò)參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)地描述，本發(fā)明特點(diǎn)將會(huì)變得更加清楚，其中-.圖1示出了多個(gè)芯片位于基板同一側(cè)的現(xiàn)有多芯片封裝體；圖2示出了多個(gè)芯片位于基板兩側(cè)的現(xiàn)有多芯片封裝體；圖3是示出了根據(jù)本發(fā)明第一示例性實(shí)施例的多芯片封裝體的剖視圖；圖4是示出了根據(jù)本發(fā)明第二示例性實(shí)施例的多芯片封裝體的剖視圖；圖5是示出了圖3中的多芯片封裝體中的芯片111的背面的示意圖；圖6是示出了圖3中的多芯片封裝體中的芯片110的上表面的示意圖；圖7是示出了圖3中的芯片110和芯片111互連的三維結(jié)構(gòu)圖；圖8是示出了圖3中的基板的下表面的示意圖9示出了根據(jù)本發(fā)明第一示例性實(shí)施例的多芯片封裝體的堆疊結(jié)構(gòu)。
具體實(shí)施方式
以下，參照附圖來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例。第一示例性實(shí)施例
圖3是示出了根據(jù)本發(fā)明第一示例性實(shí)施例的多芯片封裝體的剖視圖。
芯片111通過(guò)悍點(diǎn)301被固定在芯片110上。焊點(diǎn)301的材料可為合金材料或各向異性導(dǎo)電膠，但不限于此。在完成芯片111與芯片110的固定之后，通過(guò)側(cè)壁互連材料302將芯片111的背面llla上的焊盤區(qū)303 (見(jiàn)圖5)和芯片110的上表面上的焊盤區(qū)311 (見(jiàn)圖6)相互連接。側(cè)壁互連材料302可為導(dǎo)電膠、電鍍銅或?qū)Ь€板。
發(fā)明名稱為 "Semiconductor chip, chip stack package and manufacturemethod"的第6,849,802號(hào)美國(guó)專利公開(kāi)了利用側(cè)壁互連材料連接多個(gè)焊盤區(qū)的方法。在該公開(kāi)中，利用導(dǎo)電粘合劑作為互連構(gòu)件。將導(dǎo)電粘合劑沿著連接線的暴露于堆疊的芯片的側(cè)表面的垂直列進(jìn)行涂覆，從垂直列的端部一直涂覆到接觸焊盤區(qū)，從而形成互連構(gòu)件，用于連接多個(gè)芯片。在此不再詳細(xì)描述該發(fā)明的具體公開(kāi)內(nèi)容。
在完成芯片lll和芯片IIO的側(cè)壁互連之后，芯片110通過(guò)凸點(diǎn)300與基板200的下表面相連接。同時(shí)，芯片111進(jìn)入基板200的窗口 201(見(jiàn)圖8)中。優(yōu)選地，芯片111的背面111a與基板200的上表面在同一水平面上。凸點(diǎn)300位于芯片IIO上的固定有芯片111的區(qū)域的外圍區(qū)域中。另外，芯片112通過(guò)凸點(diǎn)300與基板200的上表面及芯片111的背面llla相互連接。
凸點(diǎn)300可以為有機(jī)導(dǎo)電膠或焊球。當(dāng)凸點(diǎn)300為焊球時(shí)，芯片110和112與基板200和芯片111的連接可通過(guò)焊接的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。焊接的方法可為超聲壓焊或熱壓焊。另外，當(dāng)凸點(diǎn)300為焊球時(shí)，芯片112通過(guò)倒裝焊與芯片111和基板200連接。
在完成芯片110、 111和112的連接之后，在芯片110、 111和112的中間區(qū)域填充有機(jī)樹(shù)脂400。有機(jī)樹(shù)脂400可為底充月交。
在基板200的與芯片IIO和112連接的區(qū)域的外圍區(qū)域上，形成有焊球304。如圖3所示的根據(jù)本發(fā)明第一示例性實(shí)施例的封裝體通過(guò)焊球304與外部電路連接。
圖5是示出了圖3中的多芯片封裝體中的芯片111的背面llla的示意圖。在芯片111的背面llla上，分布有至少一個(gè)焊盤區(qū)303。焊盤區(qū)303的分布與芯片112上的凸點(diǎn)300的分布相對(duì)應(yīng)。每個(gè)焊盤區(qū)303利用金屬線連接到芯片111的邊緣。焊盤區(qū)303可為金屬焊盤區(qū)。
圖6是示出了圖3中的多芯片封裝體中的芯片IIO上表面的示意圖。對(duì)應(yīng)于芯片111，在芯片110的中心區(qū)域上分布著焊盤區(qū)311。更具體地講，焊盤區(qū)311的分布對(duì)應(yīng)于焊點(diǎn)301的分布。例如，焊盤區(qū)311可為金屬焊盤區(qū)。另外，對(duì)應(yīng)于基板200,在芯片IIO的兩側(cè)區(qū)域上分布著焊盤陣列310。具體地講，焊盤陣列310的分布與凸點(diǎn)300的分布相對(duì)應(yīng)。
圖7是示出了圖3中的芯片110和芯片111互連的三維結(jié)構(gòu)圖。側(cè)壁互連材料302依附在芯片lll的側(cè)面，并分別與芯片111的背面llla上的焊盤區(qū)303和芯片110上表面110a上的焊盤區(qū)311相連4妻。三個(gè)芯片110、 111和112通過(guò)垂直互連相互連接。
圖8是示出了圖3中的基板下表面的示意圖。在基板200的中心區(qū)域處設(shè)置有窗口201,用于放置芯片111。可選擇地，窗口 201可位于基板200的一側(cè)的區(qū)域中。為了更容易放置芯片111，窗口 201的面積通常被設(shè)置得大于芯片111的面積。在基板200的窗口 201兩側(cè)設(shè)置有焊盤陣列330。焊盤陣列330對(duì)應(yīng)于芯片110上表面110a上的焊盤陣列310。在基板200的焊盤陣列330的外圍，設(shè)置有焊球304的焊盤區(qū)320。焊盤區(qū)320用于將該封裝體連接到外部電路。
圖9示出了根據(jù)本發(fā)明第一示例性實(shí)施例的多芯片封裝體的堆疊結(jié)構(gòu)?；趫D3所示的封裝體的結(jié)構(gòu)，在基板201、 202、 203和204的上表面上設(shè)置焊盤305。各個(gè)獨(dú)立的封裝體通過(guò)將焊球304連接到焊盤305來(lái)實(shí)現(xiàn)封裝體的堆疊和互連。
第二示例性實(shí)施例
圖4是示出了根據(jù)本發(fā)明第二示例性實(shí)施例的多芯片封裝體的剖視圖。
除了芯片lll連接到芯片110的方式與圖3所示的第一示例性實(shí)施例中的連 接方式不同之外，圖4所示的根據(jù)本發(fā)明第二示例性實(shí)施例的多芯片封裝體 的結(jié)構(gòu)與圖3所示的根據(jù)本發(fā)明第一示例性實(shí)施例的多芯片封裝體的結(jié)構(gòu)相 同。為了簡(jiǎn)潔，將省略對(duì)相同結(jié)構(gòu)的重復(fù)描述。
在圖4中，芯片111通過(guò)芯片內(nèi)互連通柱306來(lái)實(shí)現(xiàn)芯片111的上下表 面上的焊盤307的連通。芯片111通過(guò)凸點(diǎn)300被固定在芯片110上，以與 芯片110互連。另外，凸點(diǎn)300可為有機(jī)導(dǎo)電膠或焊球。
本發(fā)明通過(guò)在基板上設(shè)置一個(gè)窗口來(lái)容納芯片，充分提高了封裝體厚度 的利用率。因此，在同等厚度的情況下，可以提高封裝體的集成度。
同時(shí)，通過(guò)芯片間的垂直互連，可以縮小芯片間互連延遲，有力保障了 高速器件的性能。
另夕卜，才艮據(jù)本發(fā)明的多芯片封裝體還可以用于封裝體的堆疊結(jié)構(gòu)，從而 大大提高器件的集成性能。
盡管本發(fā)明僅對(duì)三個(gè)芯片和帶有一個(gè)窗口的基板的示例性實(shí)施例進(jìn)行了 說(shuō)明，但是本發(fā)明還可以通過(guò)其它實(shí)施方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。例如，所述多芯片封裝 體可具有基板和兩個(gè)芯片，基板具有一個(gè)窗口，兩個(gè)芯片之一位于基板的窗 口中，另一芯片位于基板的上側(cè)或下側(cè)；所述多個(gè)芯片封裝體可具有基板和 四個(gè)芯片，基板具有一個(gè)窗口，四個(gè)芯片中兩個(gè)芯片位于基板的窗口內(nèi)，另 外兩個(gè)芯片分別位于基板的上側(cè)和下側(cè)；所述多個(gè)芯片封裝體可具有基板和 四個(gè)芯片，基板具有兩個(gè)窗口，四個(gè)芯片中兩個(gè)芯片分別位于基板的兩個(gè)窗 口內(nèi)，另外兩個(gè)芯片分別位于基板的上側(cè)和下側(cè)。
因此，本發(fā)明不限于上述實(shí)施例。在不脫離本發(fā)明范圍的情況下，可以 對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行各種變形和修改。
權(quán)利要求
1、一種多芯片封裝體，所述多芯片封裝體包括基板、多個(gè)芯片和有機(jī)樹(shù)脂，其特征在于所述基板至少具有一個(gè)窗口，所述多個(gè)芯片中至少一個(gè)芯片位于所述窗口內(nèi)，并與連接到所述窗口周圍基板上的至少另一個(gè)芯片相連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多芯片封裝體，其特征在于所述的基板和芯片 之間利用有機(jī)導(dǎo)電膠或焊球進(jìn)行連接。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多芯片封裝體，其特征在于所述的芯片之間利 用有機(jī)導(dǎo)電膠、焊球、合金材料或各向異性導(dǎo)電膜進(jìn)行連接。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多芯片封裝體，其特征在于位于所述窗口內(nèi)的 芯片還與所述多個(gè)芯片的至少另 一芯片垂直互連。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的多芯片封裝體，其特征在于所述垂直互連包含 側(cè)壁互連或芯片內(nèi)通柱互連。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1至權(quán)利要求5中的任意一項(xiàng)所述的多芯片封裝體，其 特征在于當(dāng)所述多個(gè)芯片為三個(gè)芯片時(shí)， 一個(gè)芯片位于所述窗口內(nèi)，另外兩 個(gè)芯片分別在基板上下兩側(cè)與所述窗口周圍的基板相連接，其中，位于所述 窗口內(nèi)的芯片至少與所述另外兩個(gè)芯片之一垂直互連。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1至權(quán)利要求5中的任意一項(xiàng)所述的多芯片封裝體，其 特征在于位于窗口內(nèi)的芯片的上表面與基板的上表面位于同 一水平面上。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種多芯片封裝體。所述多芯片封裝體包括基板、多個(gè)芯片和有機(jī)樹(shù)脂，其特征在于所述基板至少具有一個(gè)窗口，所述多個(gè)芯片的至少一個(gè)芯片位于所述窗口內(nèi)并與連接到所述窗口周圍的基板的至少另一個(gè)芯片相連接。本發(fā)明通過(guò)基板的窗口設(shè)計(jì)，充分提高了封裝體基板的利用率，從而增加了封裝的集成度。
文檔編號(hào)H01L25/00GK101477979SQ20081000200
公開(kāi)日2009年7月8日 申請(qǐng)日期2008年1月3日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月3日
發(fā)明者杜茂華 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社;三星半導(dǎo)體(中國(guó))研究開(kāi)發(fā)有限公司