專(zhuān)利名稱：半導(dǎo)體器件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及半導(dǎo)體器件，并且更具體地說(shuō)涉及半導(dǎo)體器件和在倒裝芯片 PoP組件的底部襯底中形成穿孔開(kāi)口以減少過(guò)剩底部填充劑材料的滲出的方法。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)代電子產(chǎn)品中通常會(huì)發(fā)現(xiàn)有半導(dǎo)體器件。半導(dǎo)體器件在電部件的數(shù)量和密度上有變化。分立的半導(dǎo)體器件一般包括一種電部件，例如發(fā)光二極管(LED)、小信號(hào)晶體管、 電阻器、電容器、電感器、以及功率金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(M0SFET)。集成半導(dǎo)體器件通常包括數(shù)百到數(shù)百萬(wàn)的電部件。集成半導(dǎo)體器件的實(shí)例包括微控制器、微處理器、電荷耦合器件(CXD )、太陽(yáng)能電池、以及數(shù)字微鏡器件(DMD )。半導(dǎo)體器件執(zhí)行多種功能，例如高速計(jì)算、發(fā)射和接收電磁信號(hào)、控制電子器件、 將日光轉(zhuǎn)換成電、以及為電視顯示器生成可視投影。在娛樂(lè)、通信、功率轉(zhuǎn)換、網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)、 以及消費(fèi)品領(lǐng)域中有半導(dǎo)體器件的存在。在軍事應(yīng)用、航空、汽車(chē)、工業(yè)控制器、以及辦公設(shè)備中也有半導(dǎo)體器件的存在。半導(dǎo)體器件利用半導(dǎo)體材料的電特性。半導(dǎo)體材料的原子結(jié)構(gòu)允許通過(guò)施加電場(chǎng)或基極電流(base current)或者通過(guò)摻雜工藝來(lái)操縱(manipulated)它的導(dǎo)電性。摻雜把雜質(zhì)引入半導(dǎo)體材料中以操縱和控制半導(dǎo)體器件的導(dǎo)電性。半導(dǎo)體器件包括有源和無(wú)源電結(jié)構(gòu)。有源結(jié)構(gòu)(包括雙極和場(chǎng)效應(yīng)晶體管)控制電流的流動(dòng)。通過(guò)改變摻雜水平并且施加電場(chǎng)或基極電流，晶體管促進(jìn)或限制電流的流動(dòng)。 無(wú)源結(jié)構(gòu)(包括電阻器、電容器、和電感器)產(chǎn)生執(zhí)行多種電功能所必需的電壓和電流之間的關(guān)系。無(wú)源和有源結(jié)構(gòu)被電連接以形成電路，所述電路能夠使半導(dǎo)體器件執(zhí)行高速計(jì)算和其它有用的功能。通常利用兩個(gè)復(fù)雜的制造工藝來(lái)制造半導(dǎo)體器件，即前端制造和后端制造，每個(gè)可能包括數(shù)百個(gè)步驟。前端制造包括在半導(dǎo)體晶片的表面上形成多個(gè)管芯。每個(gè)管芯通常相同并且包括通過(guò)電連接有源和無(wú)源部件形成的電路。后端制造包括從已完成的晶片單體化(singulating)單個(gè)管芯并且封裝管芯以提供結(jié)構(gòu)支撐和環(huán)境隔離。半導(dǎo)體制造的一個(gè)目標(biāo)是制造更小的半導(dǎo)體器件。更小的半導(dǎo)體器件通常消耗更少功率、具有更高的性能、并且能夠被更有效地制造。另外，更小的半導(dǎo)體器件具有更小的占用空間(footprint)，其對(duì)于更小的最終產(chǎn)品而言是期望的。通過(guò)改善導(dǎo)致產(chǎn)生具有更小、更高密度的有源和無(wú)源部件的管芯的前端工藝可以實(shí)現(xiàn)更小的管芯尺寸。通過(guò)改善電互連和封裝材料，后端工藝可以產(chǎn)生具有更小占用空間的半導(dǎo)體器件封裝。圖1示出常規(guī)倒裝芯片層疊封裝(PoP)結(jié)構(gòu)10。倒裝芯片型半導(dǎo)體管芯12被安裝到具有凸塊16的襯底14。底部填充劑材料18 (例如環(huán)氧樹(shù)脂)被沉積在半導(dǎo)體管芯12 和襯底14之間。凸塊19形成在襯底14的相對(duì)側(cè)上用于進(jìn)一步的電互連。半導(dǎo)體管芯20、 22、和M層疊在襯底沈上并且被密封劑觀覆蓋。半導(dǎo)體管芯20 - 24利用結(jié)合線30電連接到襯底26。襯底沈利用凸塊32連接到襯底14。
利用滴涂工具(dispensing tool) 34從半導(dǎo)體管芯12的一側(cè)沉積底部填充劑材料18，如圖h中所示。如果底部填充劑材料18沒(méi)有被均勻和一致地分布，或者如果底部填充劑材料被以超額體積分配，則底部填充劑材料可能滲出到襯底26的接觸焊盤(pán)36上，如圖 2b中所示。滲出的底部填充劑對(duì)于具有高輸入/輸出(I/O)密度的半導(dǎo)體器件來(lái)說(shuō)是特別嚴(yán)重的，因?yàn)榻佑|焊盤(pán)通常被放置得更靠近半導(dǎo)體管芯12的占用空間。過(guò)剩的底部填充劑材料18在接觸焊盤(pán)36上滲出阻止了凸塊32電連接到襯底14上的接觸焊盤(pán)，這引起缺陷并且降低了制造成品率。

發(fā)明內(nèi)容
存在對(duì)減少過(guò)剩的底部填充劑材料從半導(dǎo)體管芯下滲出到襯底的接觸焊盤(pán)上的需要。因此，在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明是制造半導(dǎo)體器件的方法，所述方法包括以下步驟 提供倒裝芯片半導(dǎo)體管芯和第一襯底，在第一襯底中在倒裝芯片半導(dǎo)體管芯到第一襯底的置放中心的位置中形成開(kāi)口，在第一襯底中的開(kāi)口上將倒裝芯片半導(dǎo)體管芯安裝到第一襯底，將多個(gè)半導(dǎo)體管芯安裝到第二襯底，在所述多個(gè)半導(dǎo)體管芯和第二襯底上沉積密封劑， 將第二襯底安裝到第一襯底，通過(guò)倒裝芯片半導(dǎo)體管芯和第一襯底之間的第一襯底中的開(kāi)口分配底部填充劑材料，以及當(dāng)?shù)撞刻畛鋭┎牧辖咏虻竭_(dá)倒裝芯片半導(dǎo)體管芯的周邊時(shí)停止底部填充劑材料的分配以減少底部填充劑材料的滲出。在另一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明是制造半導(dǎo)體器件的方法，所述方法包括以下步驟提供第一半導(dǎo)體管芯和第一襯底，在第一襯底中形成開(kāi)口，在第一襯底中的開(kāi)口上將第一半導(dǎo)體管芯安裝到第一襯底，將多個(gè)第二半導(dǎo)體管芯安裝到第二襯底，將第二襯底安裝到第一襯底，通過(guò)第一半導(dǎo)體管芯和第一襯底之間的第一襯底中的開(kāi)口分配底部填充劑材料， 以及當(dāng)?shù)撞刻畛鋭┎牧辖咏虻竭_(dá)倒裝芯片半導(dǎo)體管芯的周邊時(shí)停止底部填充劑材料的分配。在另一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明是制造半導(dǎo)體器件的方法，所述方法包括以下步驟提供半導(dǎo)體管芯和襯底，在第一襯底中形成開(kāi)口，在第一襯底中的開(kāi)口上將第一半導(dǎo)體管芯安裝到第一襯底，提供PoP半導(dǎo)體組件，將PoP半導(dǎo)體組件安裝到半導(dǎo)體管芯上的襯底，以及通過(guò)半導(dǎo)體管芯和襯底之間的襯底中的開(kāi)口分配底部填充劑材料。在另一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明是一種包括具有開(kāi)口的襯底的半導(dǎo)體器件。半導(dǎo)體管芯被安裝到襯底，其中所述襯底中的開(kāi)口位于半導(dǎo)體管芯到襯底的置放位置的中心。PoP半導(dǎo)體組件被安裝到半導(dǎo)體管芯上的襯底。底部填充劑材料通過(guò)半導(dǎo)體管芯和襯底之間的襯底中的開(kāi)口被分配。


圖1示出常規(guī)倒裝芯片半導(dǎo)體管芯PoP結(jié)構(gòu)；
圖2a_2b示出底部填充劑材料由于不均勻或超額體積分配而導(dǎo)致的滲出，所述滲出引起缺陷；
圖3示出具有安裝到其表面的不同類(lèi)型封裝的PCB ；
圖4a4c示出安裝到所述PCB的典型半導(dǎo)體封裝的更多細(xì)節(jié)；
圖示出在倒裝芯片PoP組件的底部襯底中形成穿孔開(kāi)口以控制底部填充劑材料的分配的過(guò)程；以及
圖6示出在底部填充劑材料的固化之后的倒裝芯片PoP組件。
具體實(shí)施例方式參考附圖在下列描述中的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中描述本發(fā)明，在附圖中相似的數(shù)字表示相同或類(lèi)似的元件。雖然根據(jù)用來(lái)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的的最佳方式描述本發(fā)明，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解的是，它旨在覆蓋可以被包含在由被下列公開(kāi)和各圖所支持的所附權(quán)利要求及其等效物限定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的替代物、變型、和等效物。一般利用兩個(gè)復(fù)雜的制造工藝制造半導(dǎo)體器件前端制造和后端制造。前端制造包括在半導(dǎo)體晶片的表面上形成多個(gè)管芯。晶片上的每個(gè)管芯包括有源和無(wú)源電部件，所述有源和無(wú)源電部件被電連接以形成功能電路。有源電部件，例如晶體管和二極管，具有控制電流的流動(dòng)的能力。無(wú)源電部件，例如電容器、電感器、電阻器、和變壓器，產(chǎn)生執(zhí)行電路功能所必需的電壓和電流之間的關(guān)系。通過(guò)包括摻雜、沉積、光刻、刻蝕、和平面化的一系列工藝步驟在半導(dǎo)體晶片的表面上形成無(wú)源和有源部件。摻雜通過(guò)例如離子注入或熱擴(kuò)散的技術(shù)將雜質(zhì)引入到半導(dǎo)體材料中。所述摻雜工藝改變有源器件中的半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電性，將半導(dǎo)體材料轉(zhuǎn)變成絕緣體、 導(dǎo)體，或響應(yīng)于電場(chǎng)或基極電流動(dòng)態(tài)改變半導(dǎo)體材料導(dǎo)電性。晶體管包括有變化的摻雜類(lèi)型和程度的區(qū)域，所述區(qū)域根據(jù)需要被設(shè)置為使晶體管能夠在施加電場(chǎng)或基極電流時(shí)促進(jìn)或限制電流的流動(dòng)。通過(guò)具有不同電特性的材料的層形成有源和無(wú)源部件。所述層可以通過(guò)部分地由被沉積的材料的類(lèi)型決定的多種沉積技術(shù)形成。例如，薄膜沉積可以包括化學(xué)汽相沉積 (CVD)、物理汽相沉積(PVD)、電解電鍍、以及無(wú)電極電鍍(electroless plating)工藝。每個(gè)層通常被圖案化以形成有源部件、無(wú)源部件、或部件之間的電連接的各部分?？梢岳霉饪虉D案化所述層，所述光刻包括在將被圖案化的層上沉積光敏材料， 例如光致抗蝕劑。利用光將圖案從光掩模轉(zhuǎn)移到光致抗蝕劑。利用溶劑將經(jīng)受光的光致抗蝕劑圖案部分除去，暴露將被圖案化的下層的各部分。光致抗蝕劑的剩余物被除去，留下被圖案化的層?？商鎿Q地，利用例如無(wú)電極電鍍或電解電鍍的技術(shù)通過(guò)直接將材料沉積到通過(guò)先前的沉積/刻蝕工藝形成的區(qū)域或空隙中來(lái)圖案化一些類(lèi)型的材料。在現(xiàn)有圖案上沉積材料的薄膜可能會(huì)放大下面的圖案并且引起不均勻的平面。需要均勻的平面來(lái)制造更小和更密集包裝的有源和無(wú)源部件?？梢岳闷矫婊瘡木谋砻娉ゲ牧虾椭圃炀鶆蚱矫妗Ｆ矫婊ɡ脪伖鈮|拋光晶片的表面。在拋光期間，磨料和腐蝕性化學(xué)品被添加到晶片的表面。組合的磨料機(jī)械作用和化學(xué)品腐蝕作用除去了任何不規(guī)則的表面形貌(topography )，產(chǎn)生均勻的平面。后端制造指的是將已完成的晶片切割或單體化成單個(gè)管芯，并且然后封裝管芯用于結(jié)構(gòu)支撐和環(huán)境隔離。為單體化管芯，沿被叫做劃片街區(qū)(saw street)或劃線的晶片非功能區(qū)域刻劃和斷開(kāi)所述晶片。利用激光切割工具或鋸條來(lái)單體化晶片。在單體化之后， 單個(gè)管芯被安裝到封裝襯底，所述封裝襯底包括用來(lái)與其它系統(tǒng)部件互連的引腳或接觸焊盤(pán)。形成在半導(dǎo)體管芯上的接觸焊盤(pán)然后被連接到封裝內(nèi)的接觸焊盤(pán)。可以利用焊料凸塊、 柱形凸塊(stud bump)、導(dǎo)電膠、或線結(jié)合(wirebond)來(lái)制作電連接。密封劑或其它成型材料被沉積到封裝上以提供物理支撐和電隔離。已完成的封裝然后被插入電系統(tǒng)中并且半導(dǎo)體器件的功能可以用到其它系統(tǒng)部件。圖3示出具有芯片載體襯底或印刷電路板(PCB)52的電子器件50，所述芯片載體襯底或印刷電路板(PCB) 52具有多個(gè)安裝在它的表面上的半導(dǎo)體封裝。電子器件50可以具有一種半導(dǎo)體封裝、或多種半導(dǎo)體封裝，這取決于應(yīng)用。為了說(shuō)明的目的，在圖3中示出不同類(lèi)型的半導(dǎo)體封裝。電子器件50可以是利用半導(dǎo)體封裝來(lái)執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)電功能的獨(dú)立系統(tǒng)?？商鎿Q地，電子器件50可以是更大系統(tǒng)的子部件。例如，電子器件50可以是能被插入計(jì)算機(jī)中的圖形卡、網(wǎng)絡(luò)接口卡、或其它信號(hào)處理卡。半導(dǎo)體封裝可以包括微處理器、存儲(chǔ)器、專(zhuān)用集成電路(ASIC)、邏輯電路、模擬電路、RF電路、分立器件、或其它半導(dǎo)體管芯或電部件。在圖3中，PCB 52提供普通的襯底用于安裝在PCB上的半導(dǎo)體封裝的結(jié)構(gòu)支撐和電互連。利用蒸發(fā)、電解電鍍、無(wú)電極電鍍、絲網(wǎng)印刷、或其它合適的金屬沉積工藝將導(dǎo)電信號(hào)跡線(trace) M形成在PCB 52的表面上或各層內(nèi)。信號(hào)跡線M提供半導(dǎo)體封裝、安裝的部件、以及其它外部系統(tǒng)部件中的每一個(gè)之間的電通信。跡線M也將電源和地連接提供給半導(dǎo)體封裝中的每一個(gè)。在一些實(shí)施例中，半導(dǎo)體器件可以具有兩個(gè)封裝級(jí)。第一級(jí)封裝是用來(lái)將半導(dǎo)體管芯以機(jī)械和電的方式附著到中間載體的技術(shù)。第二級(jí)封裝包括將所述中間載體以機(jī)械和電的方式附著到PCB。在其它實(shí)施例中，半導(dǎo)體器件可以僅具有第一級(jí)封裝，其中管芯被以機(jī)械和電的方式直接安裝到PCB。為了說(shuō)明的目的，幾種第一級(jí)封裝，包括線結(jié)合封裝56和倒裝芯片58，被示出在 PCB 52上。另外，幾種第二級(jí)封裝，包括球柵陣列(BGA)60、凸塊芯片載體(BCC)62、雙列直插式封裝(DIP)64、岸面柵格陣列(land grid array，LGA)66、多芯片模塊(MCM)68、四側(cè)無(wú)引腳扁平封裝(quad flat non-leaded package, QFN) 70、以及四側(cè)扁平封裝72被示出安裝在PCB 52上。根據(jù)系統(tǒng)要求，利用第一和第二級(jí)封裝形式的任何組合配置的半導(dǎo)體封裝的任何組合、以及其它電子部件，可以被連接到PCB 52。在一些實(shí)施例中，電子器件50包括單個(gè)附著的半導(dǎo)體封裝，雖然其它實(shí)施例要求多互連封裝。通過(guò)在單個(gè)襯底上組合一個(gè)或多個(gè)半導(dǎo)體封裝，制造商可以將預(yù)先制作的部件并入電子器件和系統(tǒng)中。因?yàn)樗霭雽?dǎo)體封裝包括復(fù)雜功能，所以可以利用更便宜的部件和流水線制造工藝來(lái)制造電子器件。所得到的器件較少可能失效并且制造起來(lái)花費(fèi)較少，對(duì)用戶而言導(dǎo)致更低的成本。圖如-如示出示范性半導(dǎo)體封裝。圖如示出安裝在PCB 52上的DIP 64的更多細(xì)節(jié)。半導(dǎo)體管芯74包括包含模擬或數(shù)字電路的有源區(qū)，所述模擬或數(shù)字電路被實(shí)現(xiàn)為根據(jù)管芯的電設(shè)計(jì)形成在管芯內(nèi)并且被電互連的有源器件、無(wú)源器件、導(dǎo)電層、和介電層。例如， 電路可以包括一個(gè)或多個(gè)晶體管、二極管、電感器、電容器、電阻器、以及形成在半導(dǎo)體管芯 74的有源區(qū)內(nèi)的其它電路元件。接觸焊盤(pán)76是導(dǎo)電材料(例如鋁(AL)、銅(Cu)、錫(Sn)、鎳 (Ni)、金(Au)、或銀(Ag))的一個(gè)或多個(gè)層，并且電連接到形成在半導(dǎo)體管芯74內(nèi)的電路元件。在DIP 64的組裝期間，利用金硅共晶層或粘附材料(例如熱的環(huán)氧或環(huán)氧樹(shù)脂)將半導(dǎo)體管芯74安裝到中間載體78。封裝體包括絕緣封裝材料，例如聚合物或陶瓷。導(dǎo)體引線 80和線結(jié)合82在半導(dǎo)體管芯74和PCB 52之間提供電互連。密封劑84被沉積在封裝上用于通過(guò)防止?jié)駳馀c粒子進(jìn)入所述封裝以及污染管芯74或線結(jié)合82來(lái)進(jìn)行環(huán)境保護(hù)。
圖4b示出安裝在PCB 52上的BCC 62的更多細(xì)節(jié)。半導(dǎo)體管芯88利用底層填充材料或環(huán)氧樹(shù)脂粘附材料92被安裝到載體90上。線結(jié)合94在接觸焊盤(pán)96和98之間提供第一級(jí)封裝互連。模塑料或密封劑100被沉積在半導(dǎo)體管芯88和線結(jié)合94上以為所述器件提供物理支撐和電隔離。接觸焊盤(pán)102利用電解電鍍或無(wú)電極電鍍這樣合適的金屬沉積形成在PCB 52的表面上以防止氧化。接觸焊盤(pán)102電連接到PCB 52中的一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)電信號(hào)跡線M。凸塊104被形成在BCC 62的接觸焊盤(pán)98與PCB 52的接觸焊盤(pán)102之間。在圖如中，利用倒裝芯片型第一級(jí)封裝將半導(dǎo)體管芯58面朝下地安裝到中間載體106。半導(dǎo)體管芯58的有源區(qū)108包含模擬或數(shù)字電路，所述模擬或數(shù)字電路被實(shí)現(xiàn)為根據(jù)管芯的電設(shè)計(jì)形成的有源器件、無(wú)源器件、導(dǎo)電層、和介電層。例如，該電路可以包括一個(gè)或多個(gè)晶體管、二極管、電感器、電容器、電阻器、以及在有源區(qū)108內(nèi)的其它電路元件。 半導(dǎo)體管芯58通過(guò)凸塊110被電連接和機(jī)械連接到載體106。BGA 60利用凸塊112電連接和機(jī)械連接到具有BGA型第二級(jí)封裝的PCB 52。半導(dǎo)體管芯58通過(guò)凸塊110、信號(hào)線114、以及凸塊112電連接到導(dǎo)電信號(hào)跡線M。模塑料或密封劑116被沉積在半導(dǎo)體管芯58和載體106上以為所述器件提供物理支撐和電隔離。 倒裝芯片半導(dǎo)體器件提供從半導(dǎo)體管芯58上的有源器件到PCB 52上的導(dǎo)電軌跡的短導(dǎo)電路徑以便減小信號(hào)傳播距離、降低電容、并且改善總的電路性能。在另一個(gè)實(shí)施例中，半導(dǎo)體管芯58可以在沒(méi)有中間載體106的情況下利用倒裝芯片型第一級(jí)封裝被以機(jī)械和電的方式直接連接到PCB 52。相對(duì)于圖3和圖^_4c，圖5a4k示出通過(guò)倒裝芯片PoP組件的底部襯底中的穿孔開(kāi)口分配底部填充劑材料以控制底部填充劑材料的滲出的過(guò)程。圖如示出具有有源表面122的倒裝芯片型半導(dǎo)體管芯120，所述有源表面122包括被實(shí)現(xiàn)為根據(jù)管芯的電設(shè)計(jì)和功能形成在管芯內(nèi)并且電互連的有源器件、無(wú)源器件、導(dǎo)電層、和介電層的模擬或數(shù)字電路。例如，所述電路可以包括一個(gè)或多個(gè)晶體管、二極管、以及形成在有源表面122內(nèi)的其它電路元件以實(shí)現(xiàn)模擬電路或數(shù)字電路例如數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)、ASIC、存儲(chǔ)器、或其它信號(hào)處理電路。半導(dǎo)體管芯120也可以包括IPD，例如電感器、電容器、和電阻器，用于RF信號(hào)處理。多個(gè)凸塊IM形成在有源表面122上用于電互連。襯底1 包括導(dǎo)電層或跡線128，所述導(dǎo)電層或跡線1 形成在襯底中以根據(jù)半導(dǎo)體管芯120的電設(shè)計(jì)和功能提供電互連。所述導(dǎo)電層或跡線1 延伸穿過(guò)襯底1 并且貫穿被絕緣層134電分離的頂表面130和相對(duì)的底表面132之間的襯底。多個(gè)接觸焊盤(pán)136 形成在管芯附著區(qū)135或半導(dǎo)體管芯120的占用空間以外的襯底126的頂表面130上。多個(gè)接觸焊盤(pán)137形成在管芯附著區(qū)135內(nèi)的襯底126的頂表面130上。在對(duì)應(yīng)于線139的位置處形成穿過(guò)襯底126的穿孔開(kāi)口 138，所述位置是半導(dǎo)體管芯120相對(duì)于管芯附著區(qū) 135內(nèi)的襯底126的置放位置的中心。穿孔開(kāi)口 138從頂表面130延伸到底表面132。多個(gè)凸塊140形成在底表面132上用于電互連。圖恥示出具有穿孔開(kāi)口 138和凸塊140的襯底126的底表面132的視圖。穿孔開(kāi)口 138位于線139處(其是半導(dǎo)體管芯120在襯底1 上的置放位置的中心)。圖5c示出具有多個(gè)穿孔開(kāi)口 142和凸塊140的底表面132的替換實(shí)施例。穿孔開(kāi)口 142均勻分布在半導(dǎo)體管芯120在襯底1 上的中心置放位置周?chē)?。在圖5d中，通過(guò)回流凸塊1 將凸塊用冶金的方法并且電性地連接到接觸焊盤(pán)137，導(dǎo)體管芯120被安裝到襯底126。圖k示出具有有源表面152的半導(dǎo)體管芯150，所述有源表面152包括被實(shí)現(xiàn)為根據(jù)管芯的電設(shè)計(jì)和功能形成在管芯內(nèi)并且電互連的有源器件、無(wú)源器件、導(dǎo)電層、和介電層的模擬或數(shù)字電路。例如，所述電路可以包括一個(gè)或多個(gè)晶體管、二極管、以及形成在有源表面152內(nèi)的其它電路元件以實(shí)現(xiàn)模擬電路或數(shù)字電路例如DSP、ASIC、存儲(chǔ)器、或其它信號(hào)處理電路。半導(dǎo)體管芯150也可以包括IPD，例如電感器、電容器、和電阻器，用于RF信號(hào)處理。襯底IM包括導(dǎo)電層或跡線156，所述導(dǎo)電層或跡線156形成在襯底中以根據(jù)半導(dǎo)體管芯150的電設(shè)計(jì)和功能提供電互連。所述導(dǎo)電層或跡線156延伸穿過(guò)襯底IM并且貫穿被絕緣層162電分離的頂表面158和底表面160之間的襯底。多個(gè)接觸焊盤(pán)164形成在半導(dǎo)體管芯150的置放位置以外的襯底154的頂表面158上。多個(gè)接觸焊盤(pán)166形成在襯底154的底表面160上。半導(dǎo)體管芯150利用管芯附著粘合劑168被安裝到襯底154，如圖 5f中所示。半導(dǎo)體管芯170具有有源表面172，所述有源表面172包括被實(shí)現(xiàn)為根據(jù)管芯的電設(shè)計(jì)和功能形成在管芯內(nèi)并且電互連的有源器件、無(wú)源器件、導(dǎo)電層、和介電層的模擬或數(shù)字電路。例如，所述電路可以包括一個(gè)或多個(gè)晶體管、二極管、以及形成在有源表面172內(nèi)的其它電路元件以實(shí)現(xiàn)模擬電路或數(shù)字電路例如DSP、ASIC、存儲(chǔ)器、或其它信號(hào)處理電路。 半導(dǎo)體管芯170也可以包括IPD，例如電感器、電容器、和電阻器，用于RF信號(hào)處理。半導(dǎo)體管芯170利用管芯附著粘合劑174被安裝到半導(dǎo)體管芯150。半導(dǎo)體管芯176具有有源表面178，所述有源表面178包括被實(shí)現(xiàn)為根據(jù)管芯的電設(shè)計(jì)和功能形成在管芯內(nèi)并且電互連的有源器件、無(wú)源器件、導(dǎo)電層、和介電層的模擬或數(shù)字電路。例如，所述電路可以包括一個(gè)或多個(gè)晶體管、二極管、以及形成在有源表面178內(nèi)的其它電路元件以實(shí)現(xiàn)模擬電路或數(shù)字電路例如DSP、ASIC、存儲(chǔ)器、或其它信號(hào)處理電路。 半導(dǎo)體管芯176也可以包括IPD，例如電感器、電容器、和電阻器，用于RF信號(hào)處理。半導(dǎo)體管芯176利用管芯附著粘合劑180被安裝到半導(dǎo)體管芯170。層疊的半導(dǎo)體管芯150、170、 和176可以具有類(lèi)似的占用空間、或如圖5f中所示的不同的占用空間。在圖5g中，半導(dǎo)體管芯150、170、和176利用結(jié)合線182電連接到襯底154的接觸焊盤(pán)164。利用漿料印刷(paste printing)、壓縮模塑、傳遞模塑、液體密封劑模塑、真空層壓、旋涂、或其它合適的施加器(applicator)在半導(dǎo)體管芯150、170、176和襯底巧4上沉積密封劑184。密封劑184可以是聚合物復(fù)合材料，例如具有填充物的環(huán)氧樹(shù)脂、具有填充物的環(huán)氧丙烯酸酯、或具有合適填充物的聚合物。密封劑184不導(dǎo)電并且在環(huán)境上保護(hù)半導(dǎo)體器件免受外部元件和污染物的影響。多個(gè)凸塊186形成在襯底154的接觸焊盤(pán)166 上用于電互連。安裝到襯底巧4的層疊的半導(dǎo)體管芯150、170、和176構(gòu)成PoP半導(dǎo)體組件 188。在圖證和5i中，通過(guò)回流凸塊186在凸塊和接觸焊盤(pán)136之間形成冶金和電連接，PoP半導(dǎo)體組件188被安裝到襯底126。PoP半導(dǎo)體組件188和具有半導(dǎo)體管芯120的襯底126的組合被稱為倒裝芯片PoP組件190。圖5j示出凸塊186被二次回流以改善到接觸焊盤(pán)136的電連接。在PoP半導(dǎo)體組件188被安裝到襯底1 之后，倒裝芯片PoP組件190被倒轉(zhuǎn)，底表面132和凸塊140面向上，如圖證中所示。滴涂工具194通過(guò)穿孔開(kāi)口 138 (或穿孔開(kāi)口 142)將底部填充劑材料196 (例如環(huán)氧樹(shù)脂)從襯底126的底表面132分配到半導(dǎo)體管芯120和襯底1 之間的區(qū)域。因?yàn)榇┛组_(kāi)口 138相對(duì)于半導(dǎo)體管芯120位于中心，所以底部填充劑材料196從開(kāi)口 138的中心位置被均勻和一致地分布到管芯的周邊?？梢钥刂票环峙涞牡撞刻畛鋭┎牧?96的量、以及底部填充劑材料的分布以最小化或消除滲出并且減少底部填充劑材料中的空隙形成。當(dāng)?shù)撞刻畛鋭┎牧?96接近或到達(dá)半導(dǎo)體管芯120的周邊時(shí)，停止或中止從滴涂工具194分配底部填充劑材料196。圖6示出在底部填充劑材料的固化以及電子測(cè)試之后的倒裝芯片PoP封裝190。 由于底部填充劑材料196從半導(dǎo)體管芯120在襯底1 上的置放中心的位置被向外分配到管芯的所有側(cè)，底部填充劑材料均勻分布在管芯和襯底之間。底部填充劑材料196應(yīng)當(dāng)同時(shí)到達(dá)半導(dǎo)體管芯120的周邊周?chē)乃袀?cè)。半導(dǎo)體管芯120沒(méi)有一個(gè)側(cè)會(huì)具有長(zhǎng)的填充物寬度。通過(guò)最小化或消除底部填充劑材料滲出，減少了電互連缺陷。開(kāi)口 138也減小了內(nèi)部應(yīng)力并且增加了可靠性。在較少底部填充劑滲出的情況下，可以改善I/O密度和布局， 即接觸焊盤(pán)136可以放置得更靠近半導(dǎo)體管芯120的占用空間。雖然已經(jīng)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解的是，在不脫離由下列權(quán)利要求所闡述的本發(fā)明的范圍的情況下可以對(duì)那些實(shí)施例進(jìn)行變型和修改。
權(quán)利要求
1.一種制造半導(dǎo)體器件的方法，包括 提供倒裝芯片半導(dǎo)體管芯和第一襯底；在第一襯底中在倒裝芯片半導(dǎo)體管芯到第一襯底的置放中心的位置中形成開(kāi)口 ；在第一襯底中的開(kāi)口上將倒裝芯片半導(dǎo)體管芯安裝到第一襯底；將多個(gè)半導(dǎo)體管芯安裝到第二襯底；在所述多個(gè)半導(dǎo)體管芯和第二襯底上沉積密封劑；將第二襯底安裝到第一襯底；通過(guò)倒裝芯片半導(dǎo)體管芯和第一襯底之間的第一襯底中的開(kāi)口分配底部填充劑材料;以及當(dāng)?shù)撞刻畛鋭┎牧辖咏虻竭_(dá)倒裝芯片半導(dǎo)體管芯的周邊時(shí)停止底部填充劑材料的分配以減少底部填充劑材料的滲出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，進(jìn)一步包括在第一襯底中形成多個(gè)開(kāi)口，所述多個(gè)開(kāi)口均勻地分布在倒裝芯片半導(dǎo)體管芯到第一襯底的中心置放位置周?chē)?br> 3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，進(jìn)一步包括 在第一襯底的表面上形成多個(gè)凸塊；以及回流所述凸塊以將第二襯底安裝到第一襯底。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，進(jìn)一步包括二次回流所述凸塊。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，進(jìn)一步包括在倒裝芯片半導(dǎo)體管芯的表面上形成多個(gè)凸塊；以及回流所述凸塊以將倒裝芯片半導(dǎo)體管芯安裝到第一襯底。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，進(jìn)一步包括固化底部填充劑材料。
7.—種制造半導(dǎo)體器件的方法，包括 提供第一半導(dǎo)體管芯和第一襯底；在第一襯底中形成開(kāi)口；在第一襯底中的開(kāi)口上將第一半導(dǎo)體管芯安裝到第一襯底； 將多個(gè)第二半導(dǎo)體管芯安裝到第二襯底； 將第二襯底安裝到第一襯底；通過(guò)第一半導(dǎo)體管芯和第一襯底之間的第一襯底中的開(kāi)口分配底部填充劑材料；以及當(dāng)?shù)撞刻畛鋭┎牧辖咏虻竭_(dá)倒裝芯片半導(dǎo)體管芯的周邊時(shí)停止底部填充劑材料的分配。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中第一襯底中的開(kāi)口位于第一半導(dǎo)體管芯到第一襯底的置放位置的中心。
9.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，進(jìn)一步包括在第一襯底中形成多個(gè)開(kāi)口，所述多個(gè)開(kāi)口均勻地分布在倒裝芯片半導(dǎo)體管芯到第一襯底的中心置放位置周?chē)?br> 10.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，進(jìn)一步包括在第二半導(dǎo)體管芯和第二襯底上沉積密封劑。
11.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，進(jìn)一步包括 在第一襯底的表面上形成多個(gè)凸塊；以及回流所述凸塊以將第二襯底安裝到第一襯底。
12.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中第一半導(dǎo)體管芯是倒裝芯片半導(dǎo)體管芯。
13.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，進(jìn)一步包括固化底部填充劑材料。
14.一種制造半導(dǎo)體器件的方法，包括 提供半導(dǎo)體管芯和襯底；在第一襯底中形成開(kāi)口；在第一襯底中的開(kāi)口上將第一半導(dǎo)體管芯安裝到第一襯底； 提供層疊封裝(PoP)半導(dǎo)體組件； 將PoP半導(dǎo)體組件安裝到半導(dǎo)體管芯上的襯底；以及通過(guò)半導(dǎo)體管芯和襯底之間的襯底中的開(kāi)口分配底部填充劑材料。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的方法，進(jìn)一步包括當(dāng)?shù)撞刻畛鋭┎牧辖咏虻竭_(dá)半導(dǎo)體管芯的周邊時(shí)停止底部填充劑材料的分配。
16.根據(jù)權(quán)利要求14的方法，其中襯底中的開(kāi)口位于半導(dǎo)體管芯到襯底的置放位置的中心。
17.根據(jù)權(quán)利要求14的方法，進(jìn)一步包括在襯底中形成多個(gè)開(kāi)口，所述多個(gè)開(kāi)口均勻地分布在半導(dǎo)體管芯到襯底的中心置放位置周?chē)?br> 18.根據(jù)權(quán)利要求14的方法，進(jìn)一步包括 在襯底的表面上形成多個(gè)凸塊；以及回流所述凸塊以將PoP半導(dǎo)體組件安裝到襯底。
19.根據(jù)權(quán)利要求14的方法，其中半導(dǎo)體管芯是倒裝芯片半導(dǎo)體管芯。
20.根據(jù)權(quán)利要求14的方法，進(jìn)一步包括固化底部填充劑材料。
21.一種半導(dǎo)體器件，包括 具有開(kāi)口的襯底；被安裝到襯底的半導(dǎo)體管芯，其中所述襯底中的開(kāi)口位于半導(dǎo)體管芯到襯底的置放位置的中心；被安裝到半導(dǎo)體管芯上的襯底的層疊封裝(PoP)半導(dǎo)體組件；以及通過(guò)半導(dǎo)體管芯和襯底之間的襯底中的開(kāi)口分配的底部填充劑材料。
22.根據(jù)權(quán)利要求21的半導(dǎo)體器件，進(jìn)一步包括在襯底中形成多個(gè)開(kāi)口，所述多個(gè)開(kāi)口均勻地分布在半導(dǎo)體管芯到襯底的中心置放位置周?chē)?br> 23.根據(jù)權(quán)利要求21的半導(dǎo)體器件，其中半導(dǎo)體管芯是倒裝芯片半導(dǎo)體管芯。
24.根據(jù)權(quán)利要求21的半導(dǎo)體器件，進(jìn)一步包括多個(gè)凸塊，所述多個(gè)凸塊形成在襯底的表面上以將PoP半導(dǎo)體組件安裝到襯底。
25.根據(jù)權(quán)利要求21的半導(dǎo)體器件，其中底部填充劑材料被固化。
全文摘要
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件及其制造方法。一種具有倒裝芯片半導(dǎo)體管芯的半導(dǎo)體器件，所述倒裝芯片半導(dǎo)體管芯利用多個(gè)第一凸塊被安裝到第一襯底。在倒裝芯片半導(dǎo)體管芯到第一襯底的置放中心的位置中在第一襯底中形成一個(gè)開(kāi)口或多個(gè)開(kāi)口。多個(gè)半導(dǎo)體管芯被安裝到第二襯底。半導(dǎo)體管芯與結(jié)合線電連接。密封劑在所述多個(gè)半導(dǎo)體管芯和第二襯底上。第二襯底利用多個(gè)第二凸塊被安裝到第一襯底。通過(guò)在倒裝芯片半導(dǎo)體管芯和第一襯底之間的第一襯底中的開(kāi)口分配底部填充劑材料。當(dāng)?shù)撞刻畛鋭┎牧辖咏虻竭_(dá)倒裝芯片半導(dǎo)體管芯的周邊時(shí)停止底部填充劑材料的分配以減少底部填充劑材料的滲出。底部填充劑材料被固化。
文檔編號(hào)H01L21/56GK102254835SQ20111012727
公開(kāi)日2011年11月23日 申請(qǐng)日期2011年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月17日
發(fā)明者馮玉鋒, 李在學(xué), 瞿文彬, 胡俊偉, 譚琳 申請(qǐng)人:新科金朋有限公司, 星科金朋(上海)有限公司