專利名稱：半導體器件和用于制造半導體器件的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及半導體器件和用于制造半導體器件的方法。
背景技術：
在倒裝芯片類型的半導體器件中，通過凸塊將基板連接到半導體芯片。在這樣的 半導體器件中，通過使用所謂的“毛細管流技術”將密封體填充在基板和半導體芯片之間。 密封體保護基板和半導體芯片之間的連接部。這時，密封體包括無機填料以完全地保護基 板和半導體芯片之間的連接部。然而，如果無機填料被包括太多，那么密封體的粘性增加， 并且然后變得很難使用密封體填充基板和半導體芯片之間的空間。在日本未經(jīng)審查的專利申請公開No. 2008-270257 (Ishikawa)的技術中，由具有 比密封體低的熱膨脹系數(shù)的固態(tài)材料組成的組件被放在基板和半導體芯片之間的空間中， 并且密封體被填充在組件的其它部分中。通過將組件放入基板和半導體芯片之間的空間 中，被包括在密封體中的無機填料能夠被減少，并且密封體的填充效率能夠增加。

發(fā)明內(nèi)容
然后，在Ishikawa的技術中，由于必須將組件放在基板和半導體芯片之間的空間 中，所以半導體器件的制造變得復雜并且半導體器件的制造成本增加。根據(jù)本發(fā)明的實施例，提供了一種半導體器件，該半導體器件包括布線層；半導體 芯片，該半導體芯片被布置在布線層上，其間具有間隙，通過連接部將半導體芯片電氣地連 接至布線層；第一密封體，該第一密封體被填充在布線層和半導體芯片之間的空間中；以 及第二密封體，該第二密封體覆蓋半導體芯片。第一密封體和第二密封體包括有機樹脂和 無機填料，第一密封體的有機樹脂和第二密封體的有機樹脂是相同的，并且第二密封體具 有比第一密封體更大含量的無機填料。因此，通過在半導體芯片3的下方形成具有低含量比率的無機填料和低彈性模量 的層(第一密封體61)，將會實現(xiàn)板實施的壓力緩解的效果。因此，由于沒有必要將具有低 的熱膨脹系數(shù)的組件放在基板和半導體芯片之間的空間中，半導體器件的制造變得容易并 且半導體器件的制造成本能夠被減少。根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，提供了一種半導體器件，該半導體器件包括布線層；半 導體芯片，該半導體芯片被布置在布線層上，其間具有間隙，通過連接部將半導體芯片電氣 地連接至布線層；第一密封體，該第一密封體被填充在布線層和半導體芯片之間的空間中； 以及第二密封體，該第二密封體覆蓋半導體芯片。第一密封體和第二密封體包括有機樹脂 和無機填料，第一密封體的有機樹脂和第二密封體的有機樹脂是相同的。無機填料包括第一無機填料和第二無機填料，第一無機填料的直徑使得第一無機填料能夠通過布線層和半 導體芯片之間的空間，第二無機填料的直徑大于第一無機填料的直徑。第一密封體的有機 樹脂包括第一無機填料的一部分。第二密封體的有機樹脂包括剩下的第一無機填料和第二 無機填料。因此，由于具有低含量比率的無機填料和低彈性模量的層(第一密封體61)被形 成在半導體芯片3的下方，將會實現(xiàn)板實施的壓力緩解的效果。因此，由于沒有必要將具有 低的熱膨脹系數(shù)的組件放在基板和半導體芯片之間的空間中，半導體器件的制造變得容易 并且半導體器件的制造成本能夠被減少。根據(jù)本發(fā)明的又一實施例，提供了一種用于半導體器件的制造方法，包括通過連 接部電氣地連接布線層和半導體芯片，其間具有間隙；并且使用包括無機填料的有機樹脂 模制密封半導體芯片，無機填料具有不同的直徑。模制密封包括使用有機樹脂覆蓋半導體 芯片，有機樹脂具有其直徑大于被包括在被填充在布線層和半導體芯片之間的空間中的有 機樹脂中的無機填料的直徑的無機填料。被包括在覆蓋半導體芯片的有機樹脂中的無機填 料的含量大于被包括在被填充在布線層和半導體芯片之間的空間中的有機樹脂中的無機 填料的含量。因此，由于具有低含量比率的無機填料和低彈性模量的層(第一密封體61)被形 成在半導體芯片3的下方，將會實現(xiàn)板實施的壓力緩解的效果。本發(fā)明能夠提供半導體器件和用于制造半導體器件的方法，其能夠容易地制造并 且減少制造成本。


結(jié)合附圖，根據(jù)示例性實施例的以下描述，以上和其它示例性方面、優(yōu)點和特征將 更加明顯，其中圖1是示出本發(fā)明的示例性實施例的半導體器件的橫截面圖；圖2是圖1的放大截面圖；圖3是示出用于制造本發(fā)明的半導體器件的方法的工藝圖；圖4是示出用于制造本發(fā)明的半導體器件的方法的工藝圖；圖5是示出用于制造本發(fā)明的半導體器件的方法的工藝圖；圖6是示出用于制造本發(fā)明的半導體器件的方法的工藝圖；圖7是示出用于制造本發(fā)明的半導體器件的方法的工藝圖；以及圖8是示出用于制造本發(fā)明的半導體器件的方法的工藝圖。
具體實施例方式在下文中，將會參考附圖詳細地描述應用了本發(fā)明的具體實施例。注意，為了方便 起見簡化示例性實施例。因為所有的附圖被簡化，所以不應基于附圖的描述限制性地解釋 本發(fā)明的技術范圍。附圖被整體地用于技術問題的解釋并且附圖中所示的每個元件沒有反 映每個元件的精確尺寸。在附圖中相同的附圖標記表示相同的組件，并且為了解釋清楚適 當?shù)厥÷云渲貜偷慕忉?。如圖1中所示，在半導體器件1中，布線層(基板)2通過凸塊(連接部)4利用倒裝芯片焊接連接到半導體芯片3。布置布線層2和半導體芯片3，空間介于其間。S卩，布線 層2包括布線21。在布線層2的上表面?zhèn)?，安裝半導體芯片3。在半導體芯片3的底表面 側(cè)，沿著周邊形成具有間隔的多個凸塊4。凸塊4被電氣地連接到布線層2的布線21。在 布線層2的底表面?zhèn)龋箟K5被電氣地連接到布線層2的布線21。凸塊5被電氣地連接到 安裝板100。半導體器件1包括第一密封體61和第二密封體62。第一密封體61被填充在布線 層2和半導體芯片3之間的空間中。第二密封體62覆蓋半導體芯片3。第二密封體62具 有比第一密封體61更大含量的無機填料。即，具有較小含量的無機填料的第一密封體61 被填充在布線層2和半導體芯片3之間的空間中。通過具有較大含量的無機填料的第二密 封體62覆蓋為了保護半導體芯片3而要求硬度的半導體芯片3的側(cè)表面和上表面。因此 即使沒有準備特殊組件，布線層2和半導體芯片3之間的連接部能夠得到保護并且半導體 芯片3的側(cè)表面和上表面也能夠得到保護。由于此，半導體器件1能夠被容易地制造，并且 這能夠有助于減少制造的成本。此外，布線層2和半導體芯片3之間的空間被填充有具有 較小含量的無機填料的第一密封體61。因此，當其中安裝半導體器件1的安裝板100熱膨 脹時，半導體芯片3的熱膨脹沒有被阻止?？傊?，由于具有較小含量的無機填料和低彈性模 量的層(第一密封體61)被形成在半導體芯片3的下面，因此能夠?qū)崿F(xiàn)板實施的壓力緩解 的效果。因此，通過半導體芯片3能夠吸收安裝板100的熱膨脹，并且能夠減少半導體芯片 3的損壞。如圖2中所示，第一密封體61包括有機樹脂7和第一無機填料81。有機樹脂7可 以是環(huán)氧樹脂、聚酰亞胺樹脂、以及硅酮樹脂等等。第一無機填料81可以是二氧化硅、氧化 鋁等等。第一無機填料81具有下述直徑使得它能夠穿過布線層2和半導體芯片3之間的 空間，更加優(yōu)選地，穿過由相鄰的凸塊4、布線層2以及半導體芯片3圍繞的間隙。S卩，第一 無機填料81不需要是球形，但是它的直徑(橫截面形狀)是使得它能夠通過空間或者間隙 的尺寸(形狀)。因此，第一無機填料81能夠通過空間或者間隙。順便說明，第一無機填 料81的直徑期待是從0. 1 μ m至20 μ m。然而，能夠取決于相鄰的凸塊4的間隔等等更改第 一無機填料81的直徑。注意，第一密封體61可以包括其直徑小于0. Iym的第一無機填料 81。在這里，如果第一無機填料81的形狀是球形那么第一無機填料81的直徑意指直徑，并 且如果第一無機填料81的形狀是橢圓形球體則意指短軸。簡言之，第一無機填料81可以 具有任何的橫截面形狀只要它能夠通過空間或者間隙。第二密封體62包括有機樹脂7和第二無機填料82。有機樹脂7對第一密封體61 來說是共同的。第二無機填料82由與第一無機填料81相同的材料組成。即，第一無機填 料81和第二無機填料82由相同的組成構成。然而第一無機填料81可以由不同于第二無 機填料82的組成構成。第二無機填料82的直徑大于第一無機填料81的直徑。S卩，第二無 機填料82沒有必要是球形，但是直徑或者橫截面形狀大于間隙的寬度或者高度。因此，如果第二無機填料82試著通過間隙進入布線層2和半導體芯片3之間的空 間，那么第二無機填料82不能通過該間隙。順便說明，第二無機填料82的直徑期待是從 20 μ m至120 μ m。然而，也能夠取決于相鄰的凸塊4的間隔等等更改第二無機填料82的直 徑。在這里，如果第二無機填料82的形狀是球形則第二無機填料82的直徑意指直徑，并且 如果第二無機填料82的形狀是橢圓形球體則意指短軸。簡言之，第二無機填料82可以具有任何的橫截面形狀，只要它不能夠通過間隙。第一密封體61和第二密封體62被優(yōu)選地注射成型。即，第一無機填料81和第二 無機填料82被包括在有機樹脂7中，并且注射有機樹脂7。通過此，通過間隙，第一無機填 料81的一部分以及有機樹脂7 —起被填充在布線層2和半導體芯片3之間的空間中，并且 因此由第一無機填料81和有機樹脂7形成第一密封體61。然后，包括由于有機樹脂7的注 射的條件和進入間隙的入侵條件導致沒有從間隙進入的第一無機填料81的其余部分和卡 在凸塊4之間的第二無機填料82的有機樹脂7、布線層2和半導體芯片3覆蓋半導體芯片 3的側(cè)表面和上表面，并且第一無機填料81、第二無機填料82以及有機樹脂7形成第二密 封體62。因此，第二密封體62包括比第一密封體61更大量的無機填料。注意，在本示例性 實施例中，通過注射成型形成第一密封體61和第二密封體62。然而，能夠使用諸如真空壓 縮成型的普通成型技術。在上述半導體器件1中，僅通過注射成型包括具有不同直徑的第一無機填料81和 第二無機填料82的有機樹脂7，布線層2和半導體芯片3之間的空間被容易地填充有第一 密封體61，并且半導體芯片3的上表面和側(cè)表面被覆蓋有第二密封體62。因此，能夠容易 地制造半導體器件1，并且這有助于減少制造成本。即，不同于本示例性實施例，當上表面和 側(cè)表面被覆蓋有密封體時，在通過所謂的毛細管流技術將密封體填入布線層和半導體芯片 之間的空間之后密封體僅被注射成型一次。即，沒有必要通過普通成型技術覆蓋半導體芯 片3的上表面和側(cè)表面，因此能夠達到大的效果。順便說明，第一密封體61的無機填料的含量優(yōu)選地等于或者小于30重量％并且 第二密封體62的無機填料的含量優(yōu)選地等于或者大于70重量％。第一密封體61的無機 填料的含量和第二密封體62的無機填料的含量的總和是100重量％。如圖3至圖8中所示制造此半導體器件1。首先，如圖3中所示，形成布線層2。具 體地，借助于光刻技術，在形成在支撐組件9上的聚酰亞胺膜中形成布線21，并且然后形成 柔性布線層2。此外，布線22被形成在布線層2的上表面上，并且電極23被形成在布線22 上。接下來，如圖4中所示，半導體芯片3被安裝在布線層2的上表面?zhèn)壬?，并且布線 層2的電極23被電氣地連接到形成在半導體芯片3的下側(cè)上的凸塊4。這時，沿著半導體 芯片3的下表面的周邊布置凸塊4。接下來，如圖5中所示，為了通過密封體保護布線層2和半導體芯片3的連接部以 及半導體芯片3的上表面和側(cè)表面，被電氣地連接至半導體芯片3的布線層2被放在模具 10中。然后密封體11被注射到真空模具10中。如上所述，密封體11包括有機樹脂中的第 一無機填料81和第二無機填料82。因此，如圖2、圖6以及圖7中所示，通過相鄰的凸塊4、 布線層2、半導體芯片3之間的間隙將第一無機填料81的一部分與有機樹脂7 —起填充在 布線層2和半導體芯片3之間的空間中，并且第一無機填料81和有機樹脂7形成第一密封 體61。此外，有機樹脂7覆蓋半導體芯片3的側(cè)表面和上表面，并且第一無機填料81、第二 無機填料82以及有機樹脂7形成第二密封體62。這時，有機樹脂7包括由于有機樹脂7的 注射的條件或者進入間隙的侵入條件導致沒有被注射進入間隙的剩下的第一無機填料81 ； 和第二無機填料82，其卡在凸塊4、布線層2以及半導體芯片3之間。因此，第二密封體62 具有比第一密封體61更大量的無機填料。接下來，如圖8中所示，從模具10中移除覆蓋有密封體的半導體芯片3和布線層2并且拆卸支撐組件9。最后，從布線層2的下表面暴露的 布線21被連接至凸塊5，并且然后制造圖1中所示的半導體器件1。在半導體器件1的制造方法中，包括具有不同直徑的第一無機填料81和第二無機 填料82的有機樹脂7被注射成型。通過此，布線層2和半導體芯片3之間的空間填充有第 一密封體61并且半導體芯片3的上表面和側(cè)表面能夠被覆蓋有第二密封體62。因此，更容易地制造半導體器件1并且制造成本能夠被減少。即，當半導體芯片3 的側(cè)表面和上表面被覆蓋有密封體時，在通過所謂的毛細管流技術用密封體填入布線層和 半導體芯片之間的空間之后沒有必要通過普通成型技術覆蓋半導體芯片3的上表面和側(cè) 表面。因此，密封體僅被注射成型一次，因此能夠達到顯著效果。顯然的是，本發(fā)明不限于上述示例性實施例而是可以在不脫離本發(fā)明的精神和范 圍的情況下進行修改和變化。例如，盡管在上述示例性實施例中使用了柔性布線層，但是它 不限于此。例如，能夠使用用于典型的半導體器件的布線層。這時，在制造工藝中，能夠省 略支撐組件9。此外，在上述示例性實施例中，布線層2和半導體芯片3之間的空間被填充 有包括第一無機填料81的第一密封體61。然而，第一密封體61不需要包括第一無機填料 81。此外，在最后工藝中從布線層2的下表面暴露的布線21被連接至凸塊5，但是可以在將 布線21連接到凸塊5之后執(zhí)行密封工藝。此外，盡管在上述實施例中，被提供在半導體芯 片3的下表面中的凸塊4被連接至布線層2的布線21，但是凸塊4可以預先提供在布線層 2的布線21上，然后凸塊4能夠被連接到半導體芯片3。雖然已經(jīng)按照若干示例性實施例描述了本發(fā)明，但是本領域的技術人員將理解本 發(fā)明可以在權利要求的精神和范圍內(nèi)進行各種修改的實踐，并且本發(fā)明并不限于上述的示 例。此外，權利要求的范圍不受到上述的示例性實施例的限制。此外，應當注意的是，申請人意在涵蓋所有權利要求要素的等同形式，即使在后期 的審查過程中對權利要求進行過修改亦是如此。
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權利要求
一種半導體器件，包括布線層；半導體芯片，所述半導體芯片被布置在所述布線層上，其間具有間隙，通過連接部將所述半導體芯片電氣地連接至所述布線層；第一密封體，所述第一密封體被填充在所述布線層和所述半導體芯片之間的空間中；以及第二密封體，所述第二密封體覆蓋所述半導體芯片，其中所述第一密封體和所述第二密封體包括有機樹脂和無機填料，所述第一密封體的有機樹脂和所述第二密封體的有機樹脂是相同的，并且所述第二密封體具有比所述第一密封體更大含量的無機填料。
2.根據(jù)權利要求1所述的半導體器件，其中所述第一密封體的無機填料和所述第二密 封體的無機填料具有相同的組成。
3.根據(jù)權利要求1所述的半導體器件，其中所述第一密封體的無機填料和所述第二密 封體的無機填料具有不同的組成。
4.根據(jù)權利要求1所述的半導體器件，其中所述無機填料包括第一無機填料和第二無機填料，所述第一無機填料的直徑使得 第一無機填料能夠通過所述布線層和所述半導體芯片之間的空間，所述第二無機填料的直 徑大于所述第一無機填料的直徑，其中所述第一密封體的有機樹脂包括所述第一無機填料的一部分，并且 其中所述第二密封體的有機樹脂包括所述第一無機填料的剩余部分和所述第二無機 填料。
5.根據(jù)權利要求4所述的半導體器件，其中所述第一無機填料的直徑使得所述第一無 機填料能夠通過間隙，并且由相鄰的連接部、所述布線層以及所述半導體芯片圍繞所述間 隙。
6.根據(jù)權利要求4所述的半導體器件，其中所述第一無機填料的直徑等于或者大于 0. 1 μ m，并且等于或者小于20 μ m。
7.根據(jù)權利要求4所述的半導體器件，其中所述第二無機填料的直徑等于或者大于 20 μ m,并且等于或者小于120 μ m。
8.根據(jù)權利要求1所述的半導體器件，其中所述第一密封體的無機填料的含量等于或 者小于30重量％，并且所述第二密封體的無機填料的含量等于或者大于70重量％。
9.根據(jù)權利要求1所述的半導體器件，其中沿著所述半導體芯片的周邊布置所述連接部。
10.一種半導體器件，包括 布線層；半導體芯片，所述半導體芯片被布置在所述布線層上，其間具有間隙，通過連接部將所 述半導體芯片電氣地連接至所述布線層；第一密封體，所述第一密封體被填充在所述布線層和所述半導體芯片之間的空間中；以及第二密封體，所述第二密封體覆蓋所述半導體芯片，其中所述第一密封體和所述第二密封體包括有機樹脂和無機填料，所述第一密封體的 有機樹脂和所述第二密封體的有機樹脂是相同的，其中所述無機填料包括第一無機填料和第二無機填料，所述第一無機填料的直徑使得 所述第一無機填料能夠通過所述布線層和所述半導體芯片之間的空間，所述第二無機填料 的直徑大于所述第一無機填料的直徑，其中所述第一密封體的有機樹脂包括所述第一無機填料的一部分，并且其中所述第二密封體的有機樹脂包括第一無機填料的剩余部分和第二無機填料。
11.一種用于半導體器件的制造方法，包括通過連接部電氣地連接布線層和半導體芯片，其間具有間隙；和使用包括無機填料的有機樹脂模制密封所述半導體芯片，所述無機填料具有不同的直徑，其中所述模制密封包括使用所述有機樹脂覆蓋所述半導體芯片，所述有機樹脂具有其 直徑大于被包括在被填充在所述布線層和所述半導體芯片之間的空間中的所述有機樹脂 中的所述無機填料的直徑的無機填料，并且其中被包括在覆蓋所述半導體芯片的所述有機樹脂中的無機填料的含量大于被包括 在被填充在所述布線層和所述半導體芯片之間的空間中的有機樹脂中的無機填料的含量。
12.根據(jù)權利要求11所述的用于半導體器件的制造方法，其中所述模制密封是使用包括第一無機填料和第二無機填料的所述有機樹脂模制密 封所述半導體芯片，所述第一無機填料的直徑使得所述第一無機填料能夠通過所述布線層 和所述半導體芯片之間的空間，所述第二無機填料的直徑大于所述第一無機填料的直徑， 并且其中包括所述第一無機填料的一部分的所述有機樹脂被填入所述布線層和所述半導 體芯片之間的所述空間中，并且包括第一無機填料的剩余部分和第二無機填料的所述有機 樹脂覆蓋所述半導體芯片。
13.根據(jù)權利要求12所述的用于半導體器件的制造方法，其中所述第一無機填料的直徑使得所述第一無機填料能夠通過間隙，并且由相鄰的連 接部、所述布線層以及所述半導體芯片圍繞所述間隙，其中通過使所述第一無機填料的一部分和所述有機樹脂通過所述間隙，用包括所述第 一無機填料的一部分的有機樹脂填滿所述布線層和所述半導體芯片之間的空間。
14.根據(jù)權利要求12所述的用于半導體器件的制造方法，其中所述第一密封體的無機 填料和所述第二密封體的無機填料具有相同的組成。
15.根據(jù)權利要求12所述的用于半導體器件的制造方法，其中所述第一密封體的無機 填料和所述第二密封體的無機填料具有不同的組成。
16.根據(jù)權利要求12所述的用于半導體器件的制造方法，其中所述第一無機填料的直 徑等于或者大于0. 1 μ m，并且等于或者小于20 μ m。
17.根據(jù)權利要求12所述的用于半導體器件的制造方法，其中所述第二無機填料的直 徑等于或者大于20 μ m,并且等于或者小于120 μ m。
18.根據(jù)權利要求11所述的用于半導體器件的制造方法，其中所述第一密封體的無機 填料的含量等于或者小于30重量％，并且所述第二密封體的無機填料的含量等于或者大于70重量％。
19.根據(jù)權利要求11所述的用于半導體器件的制造方法，進一步包括 在支撐組件上形成布線層；和 移除所述支撐組件，其中在支撐組件上形成所述布線層之后，通過連接部電氣地連接所述布線層和半導體 芯片，其間具有間隙，并且在使用包括具有不同直徑的無機填料的有機樹脂模制密封所述 半導體芯片之后，移除所述支撐組件。
全文摘要
本發(fā)明提供了半導體器件和用于制造半導體器件的方法。半導體器件包括布線層；半導體芯片，該半導體芯片被布置在布線層上，其間具有間隙，通過連接部將半導體芯片電氣地連接至布線層；第一密封體，該第一密封體被填充在布線層和半導體芯片之間的空間中；以及第二密封體，該第二密封體覆蓋半導體芯片。第一密封體和第二密封體包括相同的有機樹脂，有機樹脂包括無機填料。第二密封體具有比第一密封體更大含量的無機填料。
文檔編號H01L21/56GK101937883SQ20101019393
公開日2011年1月5日 申請日期2010年5月31日 優(yōu)先權日2009年6月29日
發(fā)明者木村雄大, 栗田洋一郎 申請人:瑞薩電子株式會社