專利名稱：半導(dǎo)體封裝構(gòu)造及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種半導(dǎo)體封裝構(gòu)造及其制造方法，特別是有關(guān)于一種具凸柱結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體封裝構(gòu)造及其制造方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)今的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其制造過程依序如下:首先通過晶圓制作、電路設(shè)計(jì)、光掩膜制作及晶圓切割等步驟完成晶片，再利用打線結(jié)合(wire bonding)、覆晶結(jié)合(flip chipbonding)等方式,將晶片電性連接在娃仲介層(interposer)上，以及晶片與娃仲介層之間可以填入底部填充膠(underfill)包覆晶片的接點(diǎn)，并經(jīng)過烘烤使其固化。一般的點(diǎn)膠過程是將一底部填充膠(例如環(huán)氧樹脂)存放在加熱筒內(nèi)預(yù)熱，再以活塞加壓，使底部填充膠流入仲介層與晶片之間，并因而外溢包覆一部分的晶片側(cè)面，如果是微型化晶片，其接點(diǎn)間距較小，需采用粘度比較低的底部填充膠，其有助于底部填充膠的流動(dòng)填隙，但由于粘度低的底部填充膠較容易往所述仲介層外大幅度的溢出，因此，需另外采用一由膠體預(yù)制成型的擋墻(dam)，預(yù)先圈繞在所述晶片周邊的仲介層上，以阻擋所述底部填充膠外溢流動(dòng)于一預(yù)定限制范圍內(nèi)。然而,對(duì)于較厚的晶片,通常要求底部填充膠的溢出高度(fillet height)需高于所述晶片一半的厚度，但由于所述底部填充膠的外溢距離(flow out)與溢出高度的關(guān)系相互對(duì)應(yīng)，將外溢距離調(diào)整過大可能造成溢出高度不足，或者將外溢距離調(diào)整過小可能造成溢出高度過高，也就是說，設(shè)置所述擋墻不僅要考慮溢出高度，同時(shí)又要將外溢距離調(diào)整在設(shè)定的范圍內(nèi)，因而造成晶片與擋墻的設(shè)計(jì)受到局限，并且也需較高的組裝精度。此外，擋墻的厚度若較厚則占用較多空間，若較薄則制程不易控制，因此，在晶片堆迭封裝構(gòu)造的制造過程中較難以實(shí)現(xiàn)。故，有必要提供一種具新型態(tài)的半導(dǎo)體封裝構(gòu)造，以解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的問題。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體封裝構(gòu)造，以解決現(xiàn)有技術(shù)溢出高度與外溢距離不容易調(diào)整至最佳值，而且在晶片堆迭封裝構(gòu)造的制造過程也受到空間的限制。本發(fā)明的主要目的在于提供一種半導(dǎo)體封裝構(gòu)造，通過在半導(dǎo)體基板上設(shè)置擋止區(qū)域，使底部填充膠有較佳的溢出高度與外溢距離的相應(yīng)關(guān)系。本發(fā)明的次要目的在于提供一種半導(dǎo)體封裝構(gòu)造，通過在半導(dǎo)體基板上設(shè)置擋止區(qū)域，由于電鍍金屬凸柱不受空間的限制，較容易應(yīng)用在晶片堆迭封裝構(gòu)造的制造過程中。為達(dá)成本發(fā)明的前述目的，本發(fā)明一實(shí)施例提供一種半導(dǎo)體封裝構(gòu)造，其中所述半導(dǎo)體封裝構(gòu)造包含一半導(dǎo)體基板、一倒裝晶片、一擋止區(qū)域及一底部填充膠，所述半導(dǎo)體基板包含數(shù)個(gè)導(dǎo)電穿孔，所述倒裝晶片設(shè)置在所述半導(dǎo)體基板上且電性連接所述導(dǎo)電穿孔，所述擋止區(qū)域位在所述半導(dǎo)體基板上，且包含數(shù)個(gè)第一擋止凸柱，所述第一擋止凸柱排列在所述倒裝晶片周邊，且與所述倒裝晶片間隔一第一距離，以形成一第一溢膠空間，所述底部填充膠設(shè)置在所述半導(dǎo)體基板與所述倒裝晶片之間，其中部分所述底部填充膠位于所述擋止區(qū)域內(nèi)。再者，本發(fā)明另一實(shí)施例提供一種半導(dǎo)體封裝構(gòu)造的制造方法，其中所述半導(dǎo)體封裝構(gòu)造的制造方法包含步驟:將一半導(dǎo)體基板放置于一載板上，所述半導(dǎo)體基板包含數(shù)個(gè)導(dǎo)電穿孔；在所述半導(dǎo)體基板涂布一光刻膠層，并形成數(shù)個(gè)開口 ；在所述開口中電鍍金屬；去除所述光刻膠層以形成一擋止區(qū)域，其中所述擋止區(qū)域包含數(shù)個(gè)第一擋止凸柱；將一倒裝晶片設(shè)置在所述半導(dǎo)體基板上且電性連接所述導(dǎo)電穿孔，所述第一擋止凸柱排列在所述倒裝晶片周邊，且與所述倒裝晶片間隔一第一距離，以形成一第一溢膠空間及；及形成一底部填充膠于半導(dǎo)體基板及倒裝晶片之間，其中部分所述底部填充膠位于所述擋止區(qū)域內(nèi)。如上所述，通過所述擋止區(qū)域圍繞在所述倒裝晶片周邊，以所述第一擋止凸柱間隔排列，不僅對(duì)于所述底部填充膠產(chǎn)生表面張力，使所述底部填充膠有較佳的的溢出高度與外溢距離的相應(yīng)關(guān)系，而且電鍍金屬凸柱不受空間的限制，較容易應(yīng)用在晶片堆迭封裝構(gòu)造的制造過程中。


圖1A是本發(fā)明一實(shí)施例半導(dǎo)體封裝構(gòu)造的示意圖。圖1B是本發(fā)明圖1A的1-1的剖視圖。圖2是本發(fā)明另一實(shí)施例半導(dǎo)體封裝構(gòu)造的剖視圖。圖3A至圖31是本發(fā)明圖1A、1B的實(shí)施例半導(dǎo)體封裝構(gòu)造的制造方法的示意圖。
具體實(shí)施例方式以下各實(shí)施例的說明是參考附加的圖式，用以例示本發(fā)明可用以實(shí)施的特定實(shí)施例。再者，本發(fā)明所提到的方向用語，例如上、下、頂、底、前、后、左、右、內(nèi)、外、側(cè)面、周圍、中央、水準(zhǔn)、橫向、垂直、縱向、軸向、徑向、最上層或最下層等，僅是參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語是用以說明及理解本發(fā)明，而非用以限制本發(fā)明。請(qǐng)參照?qǐng)D1A、1B所示，本發(fā)明一實(shí)施例半導(dǎo)體封裝構(gòu)造100，主要包含一半導(dǎo)體基板2、一倒裝晶片3、一擋止區(qū)域4及一底部填充膠8，所述擋止區(qū)域4包含一第一擋止凸柱41、一第二擋止凸柱51、一第三擋止凸柱61，其中所述底部填充膠S(Underhll)可為環(huán)氧樹月旨，位于所述半導(dǎo)體基板2與倒裝晶片3之間且包覆在所述第一、第二及第三擋止凸柱41、51、61，所述半導(dǎo)體基板2設(shè)置在一封裝基板71，根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例所述封裝基板71是由數(shù)個(gè)銅箔層及絕緣樹脂層交替堆迭而成的封裝等級(jí)印刷電路板，本發(fā)明將于下文利用圖1A、1B逐一詳細(xì)說明實(shí)施例上述各元件的細(xì)部構(gòu)造、組裝關(guān)系及其運(yùn)作原理。所述半導(dǎo)體基板2為一娃仲介層(interposer)或一娃晶片(即下晶片)，且包含數(shù)個(gè)導(dǎo)電穿孔20,所述導(dǎo)電穿孔20是利用TSV(Through-Silicon Via)封裝技術(shù)在娃仲介層或硅晶片上形成的直通硅晶穿孔，所述倒裝晶片3設(shè)置在所述半導(dǎo)體基板2上且通過數(shù)個(gè)凸塊31電性連接所述導(dǎo)電穿孔20，而所述導(dǎo)電穿孔20通過數(shù)個(gè)凸塊21與所述封裝基板71(印刷電路板)電性連接，所述凸塊21、31分別可以選自帶有預(yù)焊料的銅柱凸塊(Cupillar bump)或是錫凸塊(Solder Bump)。
續(xù)參照?qǐng)D1A、IB所示，所述擋止區(qū)域4設(shè)置在所述半導(dǎo)體基板2上，其中所述第一擋止凸柱41排列在所述倒裝晶片3周邊，根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的擋止凸柱可等距排列或?yàn)榱撕罄m(xù)底部填充膠8的制程考量下可保留一填膠口 70，而且所述第一擋止凸柱41與所述倒裝晶片3間隔一第一距離，以形成一第一溢膠空間40，所述第一擋止凸柱41的高度大于所述倒裝晶片的1/2厚度，以匹配所述底部填充膠8的溢出高度(fillet height)與外溢距離(flowout)的相應(yīng)關(guān)系。在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述第一擋止凸柱41的高度為所述倒裝晶片的3/5厚度，另外，所述第一擋止凸柱41的直徑是以電鍍制程能力而定，所述第一擋止凸柱41的直徑一般為25微米至50微米之間，所述第一擋止凸柱41的直徑越小，擋止凸柱對(duì)半導(dǎo)體基板占據(jù)的面積越小，半導(dǎo)體基板的尺寸可更小，但依目前制程能力，所述第一擋止凸柱41的直徑在25微米以上。另外所述第一擋止凸柱41的排列間距為40微米至100微米之間，使通過所述第一擋止凸柱41的底部填充膠8保持表面張力，若所述第一擋止凸柱41的排列間距越小則對(duì)底部填充膠的阻擋效果更好，以目前的制程能力，所述第一擋止凸柱41的排列間距在40微米以上。如圖1A、1B所示，所述第二擋止凸柱51等距排列在所述擋止區(qū)域4周邊，且與所述擋止區(qū)域4間隔一第二距離，以形成一第二溢膠空間50，在本實(shí)施例中，所述第二擋止凸柱51的高度為所述倒裝晶片3的2/5厚度，另外，所述第二擋止凸柱51的直徑為25微米至50微米之間，所述第二距離為40微米至100微米之間。通過所述第一擋止凸柱41與第二擋止凸柱51交錯(cuò)排列。所述第三擋止凸柱61等距排列在所述第二擋止凸柱5周邊，且與所述第二擋止凸柱5間隔一第三距離，以形成一第三溢膠空間60。在本實(shí)施例中，所述第二擋止凸柱51的高度為所述倒裝晶片3的2/5厚度，另外，所述第三擋止凸柱61的直徑為25微米至50微米之間，所述第三距離為40微米至100微米之間，通過所述第二擋止凸柱51與第三擋止凸柱61交錯(cuò)排列。如圖1B所示，在本實(shí)施例中，所述第一擋止凸柱41的高度大于第二擋止凸柱51，所述第二擋止凸柱51的高度大于第三擋止凸柱61，以對(duì)應(yīng)所述底部填充膠8溢流的梯度，以減少凸柱電鍍金屬的耗材。另外，如圖2所示，在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，所述第二擋止凸柱51及第三擋止凸柱61的高度也可設(shè)計(jì)為等于所述第一擋止凸柱41的高度，通過相同高度的第一、第二、第三擋止凸柱41、51、61，可降低涂布光刻膠層及電鍍金屬的重復(fù)程式，可有效簡(jiǎn)化電鍍金屬凸柱的制程。依據(jù)上述的結(jié)構(gòu)，當(dāng)所述底部填充膠8由如圖1A所示的填膠口 70填入時(shí)，所述底部填充膠8會(huì)先充滿所述半導(dǎo)體基板2及倒裝晶片3之間的空間，接著再向所述倒裝晶片3周邊溢出，進(jìn)而依序填滿第一、第二及第三溢膠空間40、50、60，其中所述第一、第二、第三擋止凸柱41、51、61的凸柱間隙會(huì)使所述底部填充膠8產(chǎn)生表面張力，而對(duì)于所述底部填充膠8形成拉力，使所述底部填充膠8不會(huì)輕易向外溢流而在所述倒裝晶片3周邊凝固成梯度結(jié)構(gòu)。如上所述，通過所述第一、第二及第三擋止凸柱41、51、61由內(nèi)而外圍繞在所述倒裝晶片3周邊，并且以所述第一、第二、第三擋止凸柱41、51、61等距間隔排列，不僅對(duì)于所述底部填充膠8產(chǎn)生表面張力，使所述底部填充膠8有較佳的的溢出高度與外溢距離的相應(yīng)關(guān)系，而且電鍍金屬凸柱不受空間的限制，較容易應(yīng)用在晶片堆迭封裝構(gòu)造的制造過程中。請(qǐng)參照?qǐng)D3A至圖31并配合圖1A、1B，其顯示依照本發(fā)明的又一實(shí)施例的半導(dǎo)體封裝構(gòu)造的制造流程圖。與圖1的制造方法差異特征在于以下步驟:如圖3A所示，先在一臨時(shí)載板75上涂布一熱塑性膠74，將一半導(dǎo)體基板2放置于所述臨時(shí)載板75上，所述半導(dǎo)體基板2為一硅仲介層或一硅晶片，包含數(shù)個(gè)導(dǎo)電穿孔20，所述導(dǎo)電穿孔20是利用TSV (Through-Si I icon Via)封裝技術(shù)在娃仲介層或娃晶片上形成的直通硅晶穿孔，接著，進(jìn)行第一次光刻膠涂布及電鍍金屬，先在所述半導(dǎo)體基板2頂面涂布一光刻膠(photoresist)層73,并利用曝光顯影的圖案化工藝形成數(shù)個(gè)開口 730。如圖3B所示，在圖3A的所述開口 730中電鍍金屬(例如銅)，形成一擋止區(qū)域4，由內(nèi)而外分別為數(shù)個(gè)第一擋止凸柱41、數(shù)個(gè)第二擋止凸柱51及數(shù)個(gè)第三擋止凸柱61的凸柱,此時(shí)所有凸柱的高度暫時(shí)相同。接著，如圖3C所示，去除所述光刻膠層73使所述第一、第二及第三擋止凸柱41、51、61凸露在所述半導(dǎo)體基板2頂面上。若需形成高度不同的所述第一、第二及第三擋止凸柱41、51、61，則接著，如圖3D所示，進(jìn)行第二次光刻膠涂布及電鍍金屬，在所述半導(dǎo)體基板2頂面涂布所述光刻膠層73，并形成數(shù)個(gè)開口 730’。 隨后，如圖3E所示，并在所述開口 730 ’中電鍍金屬，以增加所述第一、第二擋止凸柱41、51的凸柱高度。再者，如圖3F所示，去除所述光刻膠層73使所述第一、第二擋止凸柱41、51凸露在所述半導(dǎo)體基板2頂面上。再來，如圖3G所示，進(jìn)行第三次光刻膠涂布及電鍍金屬，在所述半導(dǎo)體基板2頂面涂布所述光刻膠層73，并形成數(shù)個(gè)開口 730”，并在所述開口 730”中電鍍金屬，如圖3H所示，以便再更進(jìn)一步增加所述第一擋止凸柱41的凸柱高度。然后，如圖31所示，去除所述光刻膠層73使所述第一擋止凸柱41凸露在所述半導(dǎo)體基板2頂面上。最后，請(qǐng)參閱圖1A、1B所示，移除圖31的所述臨時(shí)載板75及熱塑性膠74。接著，即可將所述半導(dǎo)體基板2通過數(shù)個(gè)凸塊21接合于一封裝基板71，并將一倒裝晶片3通過數(shù)個(gè)凸塊31接合于所述半導(dǎo)體基板2的頂面，進(jìn)而使所述第一、第二、第三擋止凸柱41、51、61皆圍繞在所述倒裝晶片3周邊，且所述第一、第二、第三擋止凸柱41、51、61具有不同的高度。然后，再將一底部填充膠8由一填膠口 70填入，使所述底部填充膠8充滿所述半導(dǎo)體基板2及倒裝晶片3之間的空間，再向所述倒裝晶片3周邊溢出，進(jìn)而覆著在所述第一、第二、第三擋止凸柱41、51、61上，以完成本發(fā)明半導(dǎo)體封裝構(gòu)造100。本發(fā)明已由上述相關(guān)實(shí)施例加以描述，然而上述實(shí)施例僅為實(shí)施本發(fā)明的范例。必需指出的是，已公開的實(shí)施例并未限制本發(fā)明的范圍。相反地，包含于權(quán)利要求書的精神及范圍的修改及均等設(shè)置均包括于本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體封裝構(gòu)造，其特征在于:所述半導(dǎo)體封裝構(gòu)造包含: 一半導(dǎo)體基板，包含數(shù)個(gè)導(dǎo)電穿孔； 一倒裝晶片，設(shè)置在所述半導(dǎo)體基板上且電性連接所述導(dǎo)電穿孔； 一擋止區(qū)域，位在所述半導(dǎo)體基板上，且包含數(shù)個(gè)第一擋止凸柱，所述第一擋止凸柱排列在所述倒裝晶片周邊，且與所述倒裝晶片間隔一第一距離，以形成一第一溢膠空間；及 一底部填充膠，設(shè)置在所述半導(dǎo)體基板與所述倒裝晶片之間，其中部分所述底部填充膠位于所述擋止區(qū)域內(nèi)。
2.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體封裝構(gòu)造，其特征在于:所述第一擋止凸柱的高度大于所述倒裝晶片的1/2厚度。
3.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體封裝構(gòu)造，其特征在于:所述第一擋止凸柱的直徑為25微米至50微米之間。
4.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體封裝構(gòu)造，其特征在于:所述第一擋止凸柱的排列間距為40微米至100微米之間。
5.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體封裝構(gòu)造，其特征在于:所述擋止區(qū)域還包含數(shù)個(gè)第二擋止凸柱，所述第二擋止凸柱排列在所述第一擋止凸柱周邊，且與所述第一擋止凸柱間隔一第二距離，以形成一第二溢膠空間。
6.如權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體封裝構(gòu)造，其特征在于:所述第一擋止凸柱的高度大于或等于第二擋止凸柱。
7.如權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體封裝構(gòu)造，其特征在于:所述第二距離為40微米至100微米之間。
8.如權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體封裝構(gòu)造，其特征在于:所述第一擋止凸柱與第二擋止凸柱交錯(cuò)排列。
9.如權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體封裝構(gòu)造，其特征在于:所述擋止區(qū)域還包含數(shù)個(gè)第三擋止凸柱，所述第三擋止凸柱排列在所述第二擋止凸柱周邊，且與所述第二擋止凸柱間隔一第三距離，以形成一第三溢膠空間。
10.一種半導(dǎo)體封裝構(gòu)造的制造方法，其特征在于:所述制造方法包含步驟:將一半導(dǎo)體基板放置于一載板上，所述半導(dǎo)體基板包含數(shù)個(gè)導(dǎo)電穿孔； 在所述半導(dǎo)體基板表面涂布一光刻膠層，并形成數(shù)個(gè)開口 ； 在所述開口中電鍍金屬； 去除所述光刻膠層以形成一擋止區(qū)域，其中所述擋止區(qū)域包含數(shù)個(gè)第一擋止凸柱； 將一倒裝晶片設(shè)置在所述半導(dǎo)體基板上且電性連接所述導(dǎo)電穿孔，所述第一擋止凸柱排列在所述倒裝晶片周邊，且與所述倒裝晶片間隔一第一距離，以形成一第一溢膠空間 '及 形成一底部填充膠于半導(dǎo)體基板及倒裝晶片之間，其中部分所述底部填充膠位于所述擋止區(qū)域內(nèi)。
11.如權(quán)利要求10所述的半導(dǎo)體封裝構(gòu)造的制造方法，其特征在于:在所述倒裝晶片設(shè)置在所述半導(dǎo)體基板之前，重復(fù)涂布所述光刻膠層、電鍍金屬及去除光刻膠層的步驟，以形成數(shù)個(gè)第二擋止凸柱，排列在所述擋止區(qū)域周邊，且與所述擋止區(qū)域間隔一第二距離，以形成一第二溢膠空間，所述第一擋止凸柱的高度大于或等于第二擋止凸柱。
全文摘要
本發(fā)明公開一種半導(dǎo)體封裝構(gòu)造及其制造方法，所述半導(dǎo)體封裝構(gòu)造包含一半導(dǎo)體基板、一倒裝晶片、一擋止區(qū)域及一底部填充膠，所述擋止區(qū)域位在所述半導(dǎo)體基板上，且包含數(shù)個(gè)第一擋止凸柱，排列在所述倒裝晶片周邊，通過所述第一擋止凸柱圍繞在所述倒裝晶片周邊并且間隔排列，不僅使底部填充膠有較佳的溢出高度與外溢距離的相應(yīng)關(guān)系，而且電鍍金屬凸柱不受空間的限制，較容易應(yīng)用在晶片堆迭封裝構(gòu)造的制造過程中。
文檔編號(hào)H01L23/28GK103137571SQ20131002217
公開日2013年6月5日 申請(qǐng)日期2013年1月22日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月22日
發(fā)明者莊慶鴻 申請(qǐng)人:日月光半導(dǎo)體制造股份有限公司