專利名稱：一種半導(dǎo)體氣密封裝結(jié)構(gòu)及其制造方法
一種半導(dǎo)體氣密封裝結(jié)構(gòu)及其制造方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明有關(guān)于一種半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)及制造方法，特別有關(guān)于一種半導(dǎo)體氣密封裝結(jié)構(gòu)及其制造方法。
背景技術(shù)：
微電子產(chǎn)業(yè)為提升電子系統(tǒng)的速度與效能，不斷地將封裝元件微小化，以致發(fā)展所謂超大型集成電路設(shè)計(jì)(VLSI, very large scale integrated circuit),并將數(shù)個(gè)電子元件，如集成電路芯片、被動(dòng)元件或光纖耦合元件等集成至一個(gè)單一封裝。針對(duì)水晶晶體諧振器(Crystal)或振蕩器(Oscillator)等元件,微小化的趨勢(shì)亦是如此。然而，針對(duì)此類元件，陶瓷電路板即為主要采用的封裝基板材料，除晶體諧振器與振蕩器外，亦可應(yīng)用于表面聲波濾波器、微機(jī)電元件或其他感測(cè)類元件等，以提供一牢固空氣腔室，以及高可靠性與高氣密性特性。而以高溫共燒陶瓷技藝HTCC所制作的陶瓷基板，即為目前最廣泛應(yīng)用于晶體振蕩器的封裝材料。
高溫共燒陶瓷(HTCC)與低溫共燒陶瓷(LTCC)技藝，均以燒結(jié)方式將導(dǎo)體與陶瓷生胚一同共燒而成，以提供優(yōu)異的機(jī)械強(qiáng)度與氣密性。然而，無論HTCC或LTCC，都會(huì)因高溫?zé)Y(jié)制程而有縮小化和無法精確控制封裝尺寸、導(dǎo)體厚度、線寬以及線間距等問題，因此相當(dāng)難以形成小尺寸封裝制作。此外，由于這兩種技藝均為燒結(jié)前采印刷方式涂布導(dǎo)體，故導(dǎo)體均勻性不佳，且最小線寬和間距(L/S)無法做小(如:4mils)，陶瓷基板更易于燒結(jié)過程中產(chǎn)生變形，對(duì)后續(xù)封裝加工造成許多難度。
直接電鍍銅制程(DPC, Direct Plated Copper)是將陶瓷基板技術(shù)是結(jié)合薄膜制程(thin film process)和電鍍制程(electrolytic plating process),利用影像轉(zhuǎn)移方式于已燒結(jié)的陶瓷基板上，形成金屬化線路與導(dǎo)通孔的成熟制程技術(shù)，現(xiàn)已成功應(yīng)用于用高功率、高散熱、與高可靠性的產(chǎn)品上。DPC制程開始于濺鍍金屬種子層于陶瓷基板上，以作為電鍍時(shí)所需的導(dǎo)電金屬層，然后利用影像轉(zhuǎn)移以光阻曝光顯影方式定義其線路圖案，再以電鍍銅(Cu)鍍出其銅金屬線路，以形成堅(jiān)固線路結(jié)構(gòu)，最后再以表面處理層(surfacefinish layer)(鎳/金，鎳/鈀/金，銀或鎳/銀等)，以防止銅導(dǎo)體的氧化。然而，因所有DPC制程皆于已燒結(jié)的陶瓷基板完成，故不需經(jīng)過任何高溫制程，因此DPC基板不會(huì)有任何收縮和翹曲等問題。
DPC基板可提供幾個(gè)關(guān)鍵屬性，如與半導(dǎo)體材質(zhì)較匹配的熱膨脹系數(shù)(CTE, Coefficient ofThermal Expansion)、高導(dǎo)熱特性、低導(dǎo)體電阻、高溫可靠度(>340° )，以及其精準(zhǔn)的線路制作，相當(dāng)易于后段的封裝制程等。此外，藉由影像轉(zhuǎn)移制程，使陶瓷基板實(shí)現(xiàn)良好線寬解析，以允許高密度元件與電路(2mils for min L/S)、以及合理的成本。DPC制程能運(yùn)用于各類陶瓷或半導(dǎo)體材料，如氮化鋁(A1N)、氧化鋁(A1203)、氧化鋯增韌氧化鋁(ZTA)、硅(Si )、氮化硅(Si3N4)、氧化鈹(BeO)等等。
藉由DPC制程形成的陶瓷電路板可提供非常精細(xì)的特性與可控制的銅厚度，厚度范圍可以從非常薄(I微米)至非常厚(300 μ m)，以因應(yīng)各種需求和應(yīng)用。因此，對(duì)于一些特定封裝，如:需要空氣腔結(jié)構(gòu)的氣密性要求，DPC基板也可輕易藉由電解電鍍以產(chǎn)生腔室。如，電鍍較薄的銅層可作為電路，以作為電性與熱內(nèi)連結(jié)，而另一個(gè)電鍍較厚的銅層圍繞較薄的銅層，即可作為銅墻以形成腔室結(jié)構(gòu)。
具有空氣腔結(jié)構(gòu)的DPC基板，其腔室大小和石英板厚度可因不同應(yīng)用而任意改變。此外，精準(zhǔn)的線路與導(dǎo)體的一致性將可提高石英諧振器的組裝良率；金錫層(AuSn)也可直接電鍍于DPC基板的銅墻上，用以密封鐵鎳鈷合金上蓋(Kovar lid)。然而，由于陶瓷和電鍍金屬的均勻性，金錫層并不需要太厚以覆蓋原HTCC基板的翹曲，并節(jié)省成本。
參照第19圖，臺(tái)灣專利368184，其內(nèi)容納入?yún)⒖?，揭示一種氣密芯片封裝結(jié)構(gòu)。此結(jié)構(gòu)包括一陶瓷基板、一金屬框，以及一金屬上蓋。金屬框藉由高溫焊接陶瓷基板上。雖然此結(jié)構(gòu)提供良好氣密性，但仍存在尺寸無法精準(zhǔn)控制與小尺寸封裝難以形成的問題。
參照第20圖，臺(tái)灣專利331378，其內(nèi)容納入?yún)⒖迹沂疽环N微機(jī)電(MEMS)氣密芯片封裝結(jié)構(gòu)。此結(jié)構(gòu)包括一陶瓷基板、一攔壩，以及一金屬上蓋。攔壩與陶瓷基板經(jīng)由粘著連接。雖然此結(jié)構(gòu)提供良好氣密性，但仍存在尺寸無法精準(zhǔn)控制與小尺寸封裝難以形成的問題
參照第21圖，臺(tái)灣專利1256709，其內(nèi)容納入?yún)⒖?，揭示一種半導(dǎo)體封裝。此結(jié)構(gòu)包括一陶瓷基板、一墻，以及一金屬上蓋。雖然揭示墻設(shè)置于陶瓷基板上，此專利前案仍未揭示如何結(jié)合墻與陶瓷基板。
基于上述習(xí)知前案及專利的缺點(diǎn)，本發(fā)明提供非常精確的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，為解決上述問題。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于提供一種半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)，可非常精確的控制封裝結(jié)構(gòu)、線寬與線間距。
為達(dá)成上述目的，本發(fā)明的一種半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)及其制造方法包含一基板，該基板具有第一表面、第二表面，以及從該基板的該第一表面貫穿至該第二表面的金屬接點(diǎn)；一第一導(dǎo)體層，該第一導(dǎo)體層設(shè)置于該基板的該第一表面，且連接該金屬接點(diǎn)；一半導(dǎo)體元件，該半導(dǎo)體元件電性連接至該第一導(dǎo)體層于該基板的該第一表面；一第二導(dǎo)體層，該第二導(dǎo)體層設(shè)置于該基板的該第一表面，且圍繞該第一導(dǎo)體層與該半導(dǎo)體元件，且該第二導(dǎo)體層高度高于該第一導(dǎo)體層；以及，一上蓋，該上蓋粘接至該第二導(dǎo)體層頂部，以封裝該半導(dǎo)體元件。
上述該一種半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)，其中該基板為陶瓷基板。
上述該一種半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)，其中該第二導(dǎo)體層高度高于該半導(dǎo)體元件厚度。
上述該一種半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)，其進(jìn)一步包含一表面處理層，該表面處理層設(shè)置于該第一導(dǎo)體層與該第二導(dǎo)體層表面。
上述該一種半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)，其進(jìn)一步于該基板的該第一表面與第二導(dǎo)體層之間包含一第三導(dǎo)體層，該第三導(dǎo)體層圍繞該第一導(dǎo)體層。
上述該一種半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)，其進(jìn)一步包含一表面處理層，該表面處理層設(shè)置于該第一導(dǎo)體層、該第二導(dǎo)體層與該第三導(dǎo)體層表面。
上述該一種半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)，該表面處理層系電化學(xué)沉積(electrochemicaldeposition)方法形成，如:電鍍(plating)、化學(xué)鍍(Electro-less plating),但不在此限。
上述該一種半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)，其中該上蓋由下列材質(zhì)所組成:純金屬、金屬合金、組合金屬或組合金屬與陶瓷添加物的金屬?gòu)?fù)合材料。
上述該一種半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)，其中該半導(dǎo)體元件藉由導(dǎo)線與該第一導(dǎo)體層電性連接，該導(dǎo)線材質(zhì)為任何導(dǎo)電材料，包括金(Au)、鋁(Al)、銅(Cu)、銀(Ag)，但不在此限。
上述該一種半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)，其中該半導(dǎo)體元件藉由接觸點(diǎn)與該第一導(dǎo)體層電性連接，該接觸點(diǎn)材質(zhì)包括任何導(dǎo)電材料，包括焊錫(solder)、銀膠(silver paste)、金(Au)、銅(Cu)，但不在此限。
上述該一種半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)，其進(jìn)一步包含一重新分配層，該重新分配層電鍍于該基板的該第二表面，并電性連接該金屬接點(diǎn)，且該重新分配層表面電鍍?cè)摫砻嫣幚韺印?br> 上述該一種半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)，其中該表面處理層系防銹作用，以習(xí)知方法形成。
上述該一種半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)，其中該表面處理層其材質(zhì)選自銀、金、鎳、鈀及其組合所構(gòu)成的群組。
上述該一種半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu),其中該表面處理層的結(jié)構(gòu)為習(xí)知表面處理技術(shù)結(jié)構(gòu)，其中該表面處理層所采用金屬層都是具有固定順序的，如一表面處理層為鎳金層，則為在銅表面上先鍍鎳材質(zhì)接續(xù)再鍍上金材質(zhì)，如一表面處理層為鎳鈀金層，則就是先鍍鎳材質(zhì)再接續(xù)鍍鈀材質(zhì)以及最后鍍上金材質(zhì)并以金作為最外層的結(jié)構(gòu)。
上述該一種半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)，其中該基板為陶瓷基板。
上述該一種半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)，其中該陶瓷基板為多層陶瓷基板。
為達(dá)成上述目的，本發(fā)明的一種半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)的制造方法，其步驟包含:a.提供一基板，該基板具第一表面與第二表面，且具有一貫穿該基板第一表面至第二表面的開孔；b.形成金屬接點(diǎn)于該開孔；c.電鍍第一導(dǎo)體層于該基板的第一表面,且該第一導(dǎo)體層電性連接至該金屬接點(diǎn)；d.再電鍍第二導(dǎo)體層于該基板的第一表面，且該第二導(dǎo)體層圍繞該半導(dǎo)體兀件與該第一導(dǎo)體層，并且該第二導(dǎo)體層的高度高于該第一導(dǎo)體層；e.于該基板第一表面，一半導(dǎo)體元件電性連結(jié)至該第一導(dǎo)電層；以及，f.于該第二導(dǎo)體層的頂部粘貼一上蓋，用以氣密封裝該半導(dǎo)體元件。
如上述的一種半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)的制造方法，于步驟(d)與步驟(e)之間，進(jìn)一步包含一步驟系電鍍一表面處理層于該第一導(dǎo)體層與該第二導(dǎo)體層的表面，且該表面處理層其系材質(zhì)選自銀、金、鎳、鈀及其組合所構(gòu)成的群組，但不在此限。
如上述的一種半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)的制造方法，其中該表面處理層由電化學(xué)沉積形成。
如上述的一種半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)的制造方法，其中該上蓋選自金屬、合金、金屬?gòu)?fù)合材料、塑膠、陶瓷及其組合所構(gòu)成的群組。
如上述的一種半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)的制造方法，其中該半導(dǎo)體元件以導(dǎo)線與該第一導(dǎo)體層電性連接。
如上述的一種半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)的制造方法，其中該半導(dǎo)體元件以覆晶方式與該第一導(dǎo)體層電性連接。
如上述的一種半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)的制造方法，其中該步驟(C)進(jìn)一步包含一步驟系電鍍一第三導(dǎo)體層于該基板的該第一表面與該第二導(dǎo)體層之間，且該第三導(dǎo)體層圍繞該半導(dǎo)體兀件與該第一導(dǎo)體層。
如上述的一種半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)的制造方法，其進(jìn)一步包含一步驟系電鍍一重新分配層于該基板的該第二表面，且電性連接至該金屬接點(diǎn)。
如上述的一種半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)的制造方法，其中該步驟(b)進(jìn)一步包含一步驟系電鍍一重新分配層于該基板的該第二表面，且電性連接至該金屬接點(diǎn)。
如上述的一種半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)的制造方法，其中該步驟(b)與(C)同時(shí)發(fā)生。
如上述的一種半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)的制造方法，其中該電鍍金屬接點(diǎn)、該第一導(dǎo)體層與該重新分配層同時(shí)發(fā)生。
如上述的一種半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)的制造方法，其中該電鍍金屬接點(diǎn)、該第一導(dǎo)體層、該重新分配與該第三導(dǎo)體層同時(shí)發(fā)生。


圖1為依據(jù)本發(fā)明的一種半導(dǎo)體氣密封裝結(jié)構(gòu)及其制造方法的第一步驟的截面示意圖。
圖2為依據(jù)本發(fā)明的一種半導(dǎo)體氣密封裝結(jié)構(gòu)及其制造方法于圖1步驟后的截面示意圖。
圖3為依據(jù)本發(fā)明的一種半導(dǎo)體氣密封裝結(jié)構(gòu)及其制造方法于圖2步驟后的截面示意圖。
圖4為依據(jù)本發(fā)明的一種半導(dǎo)體氣密封裝結(jié)構(gòu)及其制造方法于圖3步驟后的截面示意圖。
圖5為依據(jù)本發(fā)明的一種半導(dǎo)體氣密封裝結(jié)構(gòu)及其制造方法于圖4步驟后的截面示意圖。
圖6為依據(jù)本發(fā)明的一種半導(dǎo)體氣密封裝結(jié)構(gòu)及其制造方法于圖5步驟后的截面示意圖。
圖7為依據(jù)本發(fā)明的一種半導(dǎo)體氣密封裝結(jié)構(gòu)及其制造方法于圖6步驟后的截面示意圖。
圖8為依據(jù)本發(fā)明的一種半導(dǎo)體氣密封裝結(jié)構(gòu)及其制造方法于圖7步驟后的截面示意圖。
圖9為依據(jù)本發(fā)明的一種半導(dǎo)體氣密封裝結(jié)構(gòu)及其制造方法于圖8步驟后的截面示意圖。
圖10為依據(jù)本發(fā)明的一種半導(dǎo)體氣密封裝結(jié)構(gòu)及其制造方法于圖9步驟后的截面示意圖。
圖11為依據(jù)本發(fā)明的一種半導(dǎo)體氣密封裝結(jié)構(gòu)及其制造方法于圖10步驟后的截面示意圖。
圖12為依據(jù)本發(fā)明的一種半導(dǎo)體氣密封裝結(jié)構(gòu)及其制造方法于圖11步驟后的截面示意圖。
圖13為依據(jù)本發(fā)明的一種半導(dǎo)體氣密封裝結(jié)構(gòu)及其制造方法于圖12步驟后的截面示意圖。
圖14為依據(jù)本發(fā)明的一種半導(dǎo)體氣密封裝結(jié)構(gòu)及其制造方法于圖13步驟后的截面示意圖。
圖15為依據(jù)本發(fā)明的一種半導(dǎo)體氣密封裝結(jié)構(gòu)及其制造方法于圖14步驟后的截面示意圖。
圖16為依據(jù)本發(fā)明的一種半導(dǎo)體氣密封裝結(jié)構(gòu)及其制造方法于圖15步驟后的截面示意圖。
圖17為依據(jù)本發(fā)明的一種半導(dǎo)體氣密封裝結(jié)構(gòu)及其制造方法于圖16步驟后的截面示意圖。
圖18為依據(jù)本發(fā)明的一種半導(dǎo)體氣密封裝結(jié)構(gòu)及其制造方法于圖17步驟后的截面示意圖。
圖19-圖21為習(xí)知封裝結(jié)構(gòu)。
主要元件符號(hào)說明
11 基板
12第一導(dǎo)體層
13 狹縫
14第二導(dǎo)體層
15表面處理層
16 上蓋
17金屬接點(diǎn)
18重新分配層
19粘著層
10半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)
20半導(dǎo)體元件
21接觸點(diǎn)
111 光阻
112 開孔
113 光阻
131第三導(dǎo)體層具體實(shí)施方式
為使本領(lǐng)域熟知技藝者能理解并據(jù)以實(shí)施本發(fā)明，以下配合圖式及元件符號(hào)詳細(xì)說明之，但不以此為限。
請(qǐng)參閱圖9為本發(fā)明的一種半導(dǎo)體氣密封裝結(jié)構(gòu)的第一較佳實(shí)施例的截面示意圖。一半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)10包含一基板11，且該基板具有第一表面與第二表面、一第一導(dǎo)體層12、一第二導(dǎo)體層14、第一表面處理層15、一半導(dǎo)體兀件20,以及一上蓋16。該基板11為陶瓷基板。該第一導(dǎo)體層12與該第二導(dǎo)體層14皆電鍍于該基板的第一表面,且該半導(dǎo)體元件20電性連接至該第一導(dǎo)體層12于該基板的第一表面，該第二導(dǎo)體層14圍繞該半導(dǎo)體元件20、該第一導(dǎo)體層12。該第一表面處理層15化學(xué)鍍(electroless plating)于該第一導(dǎo)體層12與該第二導(dǎo)體層14表面，用以保護(hù)該第一導(dǎo)體層12與該第二導(dǎo)體層14。該上蓋16粘著至該第二導(dǎo)體層14的頂部，以氣密封裝該半導(dǎo)體元件20。
直接鍍銅基板技術(shù)具有良好控制銅層厚度的能力，可從非常薄到非常厚。為了精準(zhǔn)的線寬設(shè)計(jì)，如2mils的最小導(dǎo)線的線寬及節(jié)距可容易獲得，并可填充銅于孔洞內(nèi)以獲得好的電性與熱特性。因此，本發(fā)明的該第一導(dǎo)體層12與該第二導(dǎo)體層14以直接鍍銅技術(shù)形成，故比起HTCC、LTCC等燒結(jié)成型的陶瓷基板，具有更好的精準(zhǔn)、與線寬線距的特性，并可輕易滿足小尺寸的封裝需求。
如圖9，該基板11進(jìn)一步包含一金屬接點(diǎn)17，且該金屬接點(diǎn)17從該基板11的該第一表面至該第二表面貫穿該基板，用以電性連接至該第一導(dǎo)體層12。該表面處理層15以化學(xué)鍍形成于該第一導(dǎo)體層12與該第二傳導(dǎo)層14的表面。該上蓋16為陶瓷材質(zhì)。該半導(dǎo)體元件20與該第一導(dǎo)體層12以覆晶方式電性連接。此外，該半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)10進(jìn)一步包含一重新分配層18，該重新分配層18電鍍于該基板11的第二表面，用以電性連接該金屬接點(diǎn)17，并且由該重新分配層18表面化學(xué)鍍一表面處理層15，以提供保護(hù)作用。而該表面處理層15由化學(xué)鍍鎳金組成，則為在該重新分配層18上先鍍鎳材質(zhì)接續(xù)再鍍上金材質(zhì)以形成該表面處理層15，以保護(hù)該第一導(dǎo)體層12、該第二傳導(dǎo)層14與該重新分配層18。因此，該半導(dǎo)體元件20可透過該第一導(dǎo)體層12、該金屬接點(diǎn)17與該重新分配層18電性傳導(dǎo)至周邊電路。
圖1至圖9為本發(fā)明的一種半導(dǎo)體氣密封裝結(jié)構(gòu)及其制造方法。如圖1所示，首先，提供一具有第一表面與第二表面的基板11，一開孔112以激光鉆孔方式，由該基板11的第一表面延伸至第二表面。為了電鍍導(dǎo)體層于該基板11的特別位置上，以光阻111圖案化于該基板11的第一表面與第二表面，用以定義該第一導(dǎo)體層12與該重新分配層18(如圖2所示位置)。此外，該基板11為陶瓷基板。
圖2為依據(jù)本發(fā)明的一種半導(dǎo)體氣密封裝結(jié)構(gòu)及其制造方法，接續(xù)于圖1步驟后的截面示意圖。如圖示，一金屬接點(diǎn)17形成于開孔112，由該基板11的該第一表面延伸至該第二表面。一第一導(dǎo)體層12以DPC方法電鍍于該基板11的第一表面,而一重新分配層18則以DPC方法電鍍于該基板11的第二表面。此外，該第一導(dǎo)體層12透過該金屬接點(diǎn)17與該重新分配層18形成電性連接。
圖3為依據(jù)本發(fā)明的一種半導(dǎo)體氣密封裝結(jié)構(gòu)及其制造方法接續(xù)于圖2步驟后的截面示意圖。如圖示，于該重新分配層18與該第一導(dǎo)體層12形成后，用以剝膜蝕刻移除該光阻111。
圖4為依據(jù)本發(fā)明的一種半導(dǎo)體氣密封裝結(jié)構(gòu)及其制造方法接續(xù)于圖3步驟后的截面示意圖。如圖示，光阻113圖案化于該基板11的該第一表面與該第二表面，以及該重新分配層18與該第一導(dǎo)體層12。此外，一圍繞該第一導(dǎo)體層12的狹縫13形成于該基板11的該第一表面，系用以定義第二導(dǎo)體層14的位置(如圖5所示)。
圖5為依據(jù)本發(fā)明的一種半導(dǎo)體氣密封裝結(jié)構(gòu)及其制造方法接續(xù)于圖4步驟后的截面不意圖。如圖不，一第二導(dǎo)體層14以DPC方法電鍍于該基板11的該第一表面上的狹縫中。此外，該第二導(dǎo)體層14的高度高于該第一導(dǎo)體層12。
圖6為依據(jù)本發(fā)明的一種半導(dǎo)體氣密封裝結(jié)構(gòu)及其制造方法接續(xù)于圖5步驟后的截面示意圖。如圖示，于該第二導(dǎo)體層14形成后，用以剝膜蝕刻移除該光阻113。
圖7為依據(jù)本發(fā)明的一種半導(dǎo)體氣密封裝結(jié)構(gòu)及其制造方法接續(xù)于圖6步驟后的截面示意圖。如圖示，一表面處理層15形成于該第一導(dǎo)體層12、該第二導(dǎo)體層14與該重新分配層18的表面，系用以保護(hù)該第一導(dǎo)體層12、該第二導(dǎo)體層14與該重新分配層18。而該表面處理層15系以化學(xué)鍍法，于該第一導(dǎo)體層12、該第二導(dǎo)體層14與該重新分配層18的表面并依序沉積鎳層(Ni layer)與金(Au layer)層所構(gòu)成。
圖8為依據(jù)本發(fā)明的一種半導(dǎo)體氣密封裝結(jié)構(gòu)及其制造方法接續(xù)于圖7步驟后的截面示意圖。如圖示，一粘著層19電鍍于該第二導(dǎo)體層14的頂端。而該粘著層19為金屬粘著(metal adhesive)層,如AuSn合金,但材料不在此限。
圖9為依據(jù)本發(fā)明的一種半導(dǎo)體氣密封裝結(jié)構(gòu)及其制造方法接續(xù)于圖8步驟后的截面不意圖。如圖不，一半導(dǎo)體兀件20與該基板11的該第一表面上的該第一導(dǎo)體層12以及該金屬接點(diǎn)17電性連接。該半導(dǎo)體元件20與該第一導(dǎo)體層12以覆晶方式的接觸點(diǎn)21電性連接，且該接觸點(diǎn)21系導(dǎo)電材質(zhì)，如焊錫；然后，一上蓋16經(jīng)由該粘著層19粘著至該第二導(dǎo)體層14頂端(如圖6所示)。由于該第二導(dǎo)體層14的高度高于該第一導(dǎo)體層12，因此，該半導(dǎo)體元件20被氣密封。此外，該上蓋16系由陶瓷材質(zhì)形成。
圖18為本發(fā)明的一種半導(dǎo)體氣密封裝結(jié)構(gòu)的截面示意圖。該半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)10包含一基板11，且該基板具有第一表面與第二表面、一第一導(dǎo)體層12、一第二導(dǎo)體層14、一第三導(dǎo)體層131、第一表面處理層15、一半導(dǎo)體兀件20,以及一上蓋16。該基板11系陶瓷基板。該第一導(dǎo)體層12與該第三導(dǎo)體層131皆電鍍于該基板11的第一表面，且該第三導(dǎo)體層131圍繞該第一導(dǎo)體層12,該半導(dǎo)體兀件20連接該第一導(dǎo)體層12于該基板11的第一表面，系用以電性連接該第一導(dǎo)體層12與該金屬接點(diǎn)17。該第二導(dǎo)體層14電鍍于該第三導(dǎo)體層131并且圍繞該半導(dǎo)體兀件20與該第一導(dǎo)體層12。該第一表面處理層15形成于該第一導(dǎo)體層12與該第二導(dǎo)體層14的表面，系用以保護(hù)該第一導(dǎo)體層12與該第二導(dǎo)體層14的表面。該上蓋16粘著至該第二導(dǎo)體層14的頂部，系用以氣密封該半導(dǎo)體元件20。
參閱圖18，該基板11進(jìn)一步包含一金屬接點(diǎn)17，且該金屬接點(diǎn)17自該基板11的第一表面延伸至第二表面，系用以電性連接至該第一導(dǎo)體層12。該上蓋16系以金屬形成。該半導(dǎo)體元件20與該第一導(dǎo)體層12以覆晶方式電性連接。此外，該半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)10進(jìn)一步包含一重新分配層18電鍍于該基板11的第二表面，系用以電性連接該金屬接點(diǎn)17，且該重新分配層18電鍍?cè)摫砻嫣幚韺?5。因此，該半導(dǎo)體元件20透過該第一導(dǎo)體層12、該金屬接點(diǎn)17與該重新分配層18電性傳導(dǎo)至周邊電路。該表面處理層15電鍍于該第一導(dǎo)體層12、該第二導(dǎo)體層14與該重新分配層18的表面，系用以保護(hù)避免生銹。該表面處理層15由電鍍鎳鈀金形成。
圖10至圖18為本發(fā)明的一種半導(dǎo)體氣密封裝結(jié)構(gòu)及其制造方法。如圖示，提供一具有第一表面與第二表面的基板11，一開孔112以激光鉆孔，由該基板11的該第一表面延伸至該第二表面。為了電鍍導(dǎo)體層于該基板11的特別位置上，以光阻111圖案化于該基板11的該第一表面與該第二表面，用以定義該導(dǎo)體層位置。此外，該基板11為陶瓷基板。
圖11為依據(jù)本發(fā)明的一種半導(dǎo)體氣密封裝結(jié)構(gòu)及其制造方法，于圖10步驟后的截面示意圖。如圖示，一金屬接點(diǎn)17形成于該開孔112，由該基板11的該第一表面延伸至該第二表面。一重新分配層18以DPC方法電鍍于該基板11的第二表面,一第一導(dǎo)體層12與一第三導(dǎo)體層131以DPC方法同時(shí)電鍍于該基板11的該第一表面,此外,該第一導(dǎo)體層12透過該金屬接點(diǎn)17與該重新分配層18形成電性連接。
圖12為依據(jù)本發(fā)明的一種半導(dǎo)體氣密封裝結(jié)構(gòu)及其制造方法于圖11步驟后的截面示意圖。如圖示，光阻113圖案化于該基板11的該第一表面與該第二表面，以及該重新分配層18與該第一導(dǎo)體層12。此外,一圍繞該第一導(dǎo)體層12的狹縫13形成于該第三導(dǎo)體層131，用以定義第二導(dǎo)體層14的位置。
圖13為依據(jù)本發(fā)明的一種半導(dǎo)體氣密封裝結(jié)構(gòu)及其制造方法于圖12步驟后的截面示意圖。如圖示，一第二導(dǎo)體層14以DPC方法電鍍于該第三導(dǎo)體層131上的該狹縫13中。此外。該第二導(dǎo)體層14的高度高于該第一導(dǎo)體層12。
圖14為依據(jù)本發(fā)明的一種半導(dǎo)體氣密封裝結(jié)構(gòu)及其制造方法于圖13步驟后的截面示意圖。如圖示，于該第二導(dǎo)體層14形成后，蝕刻移除該光阻113。
圖15為依據(jù)本發(fā)明的一種半導(dǎo)體氣密封裝結(jié)構(gòu)及其制造方法于圖14步驟后的截面示意圖。如圖示，一表面處理層15形成于該第一導(dǎo)體層12、該第三導(dǎo)體層131、該第二導(dǎo)體層14與該重新分配層18的表面，用以保護(hù)該第一導(dǎo)體層12、該第三導(dǎo)體層131該、第二導(dǎo)體層14與該重新分配層18。此外，該表面處理層15系以電鍍法，于該第一導(dǎo)體層12、該第三導(dǎo)體層131、第二導(dǎo)體層14與該重新分配層18的表面并依序沉積鎳層(Ni layer)、鈀層(Pd layer)與金層(Au layer)所構(gòu)成。
圖16為依據(jù)本發(fā)明的一種半導(dǎo)體氣密封裝結(jié)構(gòu)及其制造方法于圖15步驟后的截面示意圖。如圖示，一粘著層19電鍍于該第二導(dǎo)體層14的頂端。該粘著層19為金屬粘著(metal adhesive),如金錫合金(AuSn alloy),但不在此限。
圖17為依據(jù)本發(fā)明的一種半導(dǎo)體氣密封裝結(jié)構(gòu)及其制造方法于圖16步驟后的截面示意圖。如圖示，一半導(dǎo)體元件20連接該基板11的該第一表面上的該第一導(dǎo)體層12，用以電性連接該第一導(dǎo)體層12與該金屬接點(diǎn)17。該半導(dǎo)體元件20與該第一導(dǎo)體層12以覆晶方式的接觸點(diǎn)21電性連接，且該接觸點(diǎn)21為導(dǎo)電材質(zhì)，如焊錫。
圖18為依據(jù)本發(fā)明的一種半導(dǎo)體氣密封裝結(jié)構(gòu)及其制造方法于圖17步驟后的截面示意圖。一上蓋16藉由該粘著層19粘著至該第二導(dǎo)體層14頂端(如圖16所示)，且該上蓋16由金屬形成。由于該第二導(dǎo)體層14的高度高于該第一導(dǎo)體層12，因此，該半導(dǎo)體元件20被氣密封。此外，該上蓋16由金屬或陶瓷材質(zhì)形成。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用以限定本發(fā)明的申請(qǐng)專利范圍；凡其他未脫離本發(fā)明所揭示的精神下所完成的等效改變或修飾，均應(yīng)包含在權(quán)利要求內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)，至少包含: 一基板，該基板具有第一表面、第二表面，以及金屬接點(diǎn)，該金屬接點(diǎn)從該基板的該第一表面貫穿該基板至該第二表面； 一第一導(dǎo)體層，該第一導(dǎo)體層設(shè)置于該基板的該第一表面，且連接該金屬接點(diǎn)； 一半導(dǎo)體元件，該半導(dǎo)體元件電性連接至該第一導(dǎo)體層于該基板的該第一表面； 一第二導(dǎo)體層，該第二導(dǎo)體層設(shè)置于該基板的該第一表面，且圍繞該第一導(dǎo)體層與該半導(dǎo)體元件，且該第二導(dǎo)體層高度高于該第一導(dǎo)體層；以及 一上蓋，該上蓋粘接至該第二導(dǎo)體層頂部，以封裝該半導(dǎo)體元件。
2.如權(quán)利要求1所述的一種半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)，該基板為陶瓷基板。
3.如權(quán)利要求1所述的一種半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步包含一第三導(dǎo)體層，該第三導(dǎo)體層設(shè)置于該基板的該第一表面與該第二導(dǎo)體層之間，并圍繞該第一導(dǎo)體層。
4.如權(quán)利要求1所述的一種半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步包含一表面處理層，該表面處理層以電鍍處理于該第一導(dǎo)體層與該第二導(dǎo)體層的表面。
5.如權(quán)利要求3所述的一種半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)，其進(jìn)一步包含一表面處理層，其中該表面處理層電鍍處理于該第一導(dǎo)體層、該第二導(dǎo)體層與該第三導(dǎo)體層的表面。
6.如權(quán)利要求1所述的一種半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)，其中該上蓋材料選自金屬、合金、金屬?gòu)?fù)合材料、塑膠、陶瓷及其組合所構(gòu)成的群組。
7.如權(quán)利要求1所述的一種半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)，其中該半導(dǎo)體元件與該第一導(dǎo)體層系以一導(dǎo)線用以電性連接，且該導(dǎo)線為導(dǎo)電材質(zhì)。
8.如權(quán)利要求1所述的一種半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)，其中該半導(dǎo)體元件與該第一導(dǎo)體層透過接觸點(diǎn)電性連接，且該接觸點(diǎn)為導(dǎo)電材質(zhì)。
9.如權(quán)利要求4所述的一種半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)，再進(jìn)一步包含一重新分配層，該重新分配層電鍍于該基板第二表面， 并電性連接該金屬接點(diǎn)，其中該重新分配層表面電鍍?cè)摫砻嫣幚韺印?br> 10.如權(quán)利要求5所述的一種半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步包含一重新分配層，該重新分配層電鍍于該基板第二表面，并電性連接該金屬接點(diǎn)，其中該重新分配層表面電鍍?cè)摫砻嫣幚韺印?br> 11.如權(quán)利要求4所述的一種半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)，其中該表面處理層選自銀、金、鎳、鈀及其組合所構(gòu)成的群組。
12.如權(quán)利要求5所述的一種半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)，其中該表面處理層選自銀、金、鎳、鈀及其組合所構(gòu)成的群組。
13.如權(quán)利要求9所述的一種半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)，其中該表面處理層選自銀、金、鎳、鈀及其組合所構(gòu)成的群組。
14.如權(quán)利要求10所述的一種半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)，其中該表面處理層選自銀、金、鎳、鈀及其組合所構(gòu)成的群組。
15.如權(quán)利要求2所述的一種半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)，其中該陶瓷基板為多層陶瓷基板。
16.一種半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)的制造方法，其包含: 提供一基板，該基板具第一表面與第二表面，且具有一貫穿該基板第一表面至第二表面的開孔；形成金屬接點(diǎn)于該開孔； 電鍍第一導(dǎo)體層于該基板的第一表面，且該第一導(dǎo)體層電性連接至該金屬接點(diǎn)； 再電鍍第二導(dǎo)體層于該基板的第一表面，且該第二導(dǎo)體層圍繞該半導(dǎo)體元件與該第一導(dǎo)體層，并且該第二導(dǎo)體層的高度高于該第一導(dǎo)體層； 于該基板第一表面，一半導(dǎo)體元件電性連結(jié)至該第一導(dǎo)電層；以及 于該第二導(dǎo)體層的頂部粘貼一上蓋，用以氣密封裝該半導(dǎo)體元件。
17.如權(quán)利要求16所述的一種半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)的制造方法，其中該基板為陶瓷基板。
18.如權(quán)利要求16所述的一種半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)的制造方法，于步驟(d)與步驟(e)之間，進(jìn)一步包含以下步驟: 以電鍍一表面處理層于該第一導(dǎo)體層與該第二導(dǎo)體層的表面，且該表面處理層選自銀、金、鎳、鈀及其組合所構(gòu)成的群組。
19.如權(quán)利要求18所述的一種半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)的制造方法，其中該表面處理層系電化學(xué)電鍍沉積形成。
20.如權(quán)利要求16所述的一種半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)的制造方法，其中該上蓋材料選自金屬、合金、金屬?gòu)?fù)合材料、塑膠、陶瓷及其組合所構(gòu)成的群組。
21.如權(quán)利要求16所述的一種半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)的制造方法，其中該半導(dǎo)體元件用以一導(dǎo)線與該第一導(dǎo)體層電性連接。
22.如權(quán)利要求16所述的一種半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)的制造方法，其中該半導(dǎo)體元件以覆晶方式與該第一導(dǎo)體層電性連接。
23.如權(quán)利要求16所述的一種半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)的制造方法，其中該步驟(c)進(jìn)一步包含以下步驟: 電鍍一第三導(dǎo)體層于該基板的該第一表面與該第二導(dǎo)體層之間，且該第三導(dǎo)體層圍繞該半導(dǎo)體兀件與該第一導(dǎo)體層。
24.如權(quán)利要求16所述的一種半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)的制造方法，其中該步驟(b)進(jìn)一步包含以下步驟: 電鍍一重新分配層于該基板的該第二表面，且電性連接至該金屬接點(diǎn)。
25.如權(quán)利要求23所述的一種半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)的制造方法，進(jìn)一步包含以下步驟: 電鍍一重新分配層于該基板的該第二表面，且電性連接至該金屬接點(diǎn)。
26.如權(quán)利要 求16所述的一種半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)的制造方法，其中該步驟(b)與(c)同時(shí)發(fā)生。
全文摘要
本發(fā)明系揭露一種半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)及其制造方法，其包含一基板、一第一導(dǎo)體層、一半導(dǎo)體元件、一第二導(dǎo)體層，以及一上蓋。該基板具一第一表面與一第二表面；該第一導(dǎo)體層設(shè)置于該基板的該第一表面；該半導(dǎo)體元件電性連接于該第一導(dǎo)體層；該第二導(dǎo)體層設(shè)置于該基板第一表面，圍繞該導(dǎo)體元件與該第一導(dǎo)體層，且該第二導(dǎo)體層高度高于該第一導(dǎo)體層；該上蓋粘著于該第二導(dǎo)體層上端，以密封該半導(dǎo)體元件。
文檔編號(hào)H01L21/56GK103165569SQ20121038964
公開日2013年6月19日 申請(qǐng)日期2012年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月19日
發(fā)明者呂紹萍 申請(qǐng)人:同欣電子工業(yè)股份有限公司