相關申請案的交叉參考

本申請案是基于并主張來自2016年3月17日申請的第2016-53319號日本專利申請案的優(yōu)先權的權益，所述日本專利申請案的全部內(nèi)容以引用方式并入本文中。

本文所描述的實施例大體上涉及一種半導體裝置及一種形成半導體裝置的方法。

背景技術：

在具有內(nèi)建存儲器芯片的半導體存儲器裝置(例如，nand類型快閃存儲器)中，微型化及高容量已快速發(fā)展。在半導體存儲器裝置中，為了實現(xiàn)微型化與高容量兩者，多個存儲器芯片被循序堆疊于布線襯底上，且這些半導體芯片由樹脂層密封。為了減小此半導體裝置的厚度，將最小化半導體芯片上的密封樹脂層的厚度。此微型化可能在熱處理(例如，焊接回流過程)期間致使翹曲。

樹脂層通常翹曲，使得樹脂層的上表面在室溫下呈凸面且在高溫下呈凹面。減小樹脂層的厚度，尤其是在高溫下，會增加翹曲?？赏ㄟ^調整密封樹脂的性質、襯底材料的性質或襯底的厚度來抑制翹曲。然而，此類調整會增加材料成本或襯底成本。另外，在一些情況中，所需的僅僅通過調整襯底的材料性質或厚度的翹曲抑制在容差內(nèi)是不可用的。因此，需要一種可抑制半導體裝置的翹曲的具成本效益的技術。

技術實現(xiàn)要素：

一般來說，根據(jù)一個實施例，一種半導體裝置包含：襯底；一或多個半導體芯片，其安裝于所述襯底上；密封樹脂層，其密封所述一或多個半導體芯片；及膜，其覆蓋所述密封樹脂層的至少一上表面，所述膜由選自由鋅、鋁、錳、其合金、金屬氧化物、金屬氮化物及金屬氮氧化物組成的群組的材料制成。

根據(jù)實施例，有可能以低成本獲得優(yōu)異的翹曲抑制效果。

附圖說明

圖1是說明根據(jù)第一實施例的半導體裝置的橫截面圖。

圖2是根據(jù)第一實施例的半導體裝置的修改的橫截面圖。

圖3是說明根據(jù)第二實施例的半導體裝置的橫截面圖。

圖4是說明根據(jù)第三實施例的半導體裝置的橫截面圖。

具體實施方式

本文所描述的實施例提供一種可抑制高溫下的翹曲的半導體裝置。

在下文中，將參考圖式描述根據(jù)實施例的半導體裝置。在每一實施例中，相同元件符號將給予給相同或類似部件，且在一些情況中，將不重復其描述。圖式是示意性的，且在一些情況中，各種尺寸、厚度及尺寸的比率可能會根據(jù)實施例的不同而不同。說明書中指示方向的術語，例如上及下，指示相對于基本的方向，且可能不對應于重力方向。

(第一實施例)

圖1是說明根據(jù)第一實施例的半導體裝置1的橫截面圖。圖1中所說明的半導體裝置1包含襯底2、安裝于襯底2上的半導體芯片3與4、密封半導體芯片3及4的密封樹脂層5、及覆蓋密封樹脂層5的上表面5a的翹曲調整膜6。如圖2中所說明，可提供翹曲調整膜6，以便不僅覆蓋密封樹脂層5的上表面5a，而且覆蓋密封樹脂層5的側表面及襯底2的側表面。下文詳細描述的實施例具有僅覆蓋密封樹脂層5的上表面5a的翹曲調整膜6。相對于圖2的實施例，此實施例減小制造成本。

襯底2是布線網(wǎng)絡(未說明)被提供于絕緣樹脂襯底的表面上或內(nèi)的布線襯底。一個實例是使用玻璃纖維環(huán)氧樹脂或bt樹脂(雙馬來酰亞胺三嗪樹脂)的印刷布線板(多堆疊的印刷板)。印刷布線板的布線襯底2通常包含作為布線網(wǎng)絡的銅(cu)層7。布線襯底2包含第一表面2a(其為形成表面的外部端子)及第二表面2b(其為其上安裝半導體芯片3及4的表面)。布線襯底2的第一表面2a包含外部電極8。

外部端子(未說明)形成于布線襯底2的外部電極8上。在其中半導體裝置1被用作bga封裝的情況中，外部端子是使用焊接球或焊接鍍層的突出端子。在其中半導體裝置1被用作lga封裝的情況中，使用金(au)鍍層的金屬平臺作為外部端子。布線襯底2的第二表面2b(其為其上安裝半導體芯片3及4的表面)包含內(nèi)部電極9。內(nèi)部電極9的至少一部分通過布線襯底2或外部電極8的布線網(wǎng)絡被電連接到外部端子。

第一半導體芯片3被安裝于布線襯底2的第二表面2b上。第一半導體芯片3可包含以逐步方式堆疊使得電極墊中的每一者可暴露的多個層。第一半導體芯片3的具體實例包含存儲器芯片，例如nand類型快閃存儲器，但不限于其。圖1說明第一半導體芯片3具有在第一方向上以逐步方式偏移而堆疊的四個層及其上所布置的在與第一方向相反的方向上以逐步方式偏移而堆疊的另外四個層。然而，被安裝于布線襯底2上的第一半導體芯片3中的層的數(shù)目或安裝結構并不限于上文所描述的數(shù)目或安裝結構。第一半導體芯片3中的層的數(shù)目可為一個或多個。

在圖1中所展示的第一半導體芯片3的多個層中，使用粘附層(未說明)將第一層粘附到布線襯底2的第二表面2b。也可使用粘附層將每一隨后層粘附到先前層。通過分別使所堆疊的層偏移而使第一半導體芯片3的第一到第四層的電極墊朝上暴露，且所述電極墊通過接合線10被電連接到布線襯底2的內(nèi)部電極9。第一半導體芯片3的第五到第八層在與第一方向相反的方向上被堆疊于第四層上，使得電極墊被暴露。第一半導體芯片3的第五到第八層的電極墊通過接合線10被電連接到內(nèi)部電極9。

第二半導體芯片4(在圖1中僅展示一個芯片)進一步被安裝于布線襯底2的第二表面2b上。第二半導體芯片4的電極墊通過接合線11被電連接到布線襯底2的內(nèi)部電極9。第二半導體芯片4的實例包含控制器芯片，在其中半導體裝置1是存儲器裝置、系統(tǒng)lsi芯片(例如，接口芯片、邏輯芯片及rf芯片)的情況中，所述控制器芯片在第一半導體芯片3與外部裝置之間發(fā)射并接收數(shù)字信號。第二半導體芯片4可被掩埋或被附接到將第一半導體芯片3粘附到布線襯底2的第二表面2b的粘附層。第二半導體芯片4可被布置于第一半導體芯片3上。然而，通過將第二半導體芯片4安裝于布線襯底2的第二表面2b上，有可能減小從第二半導體芯片4(例如，系統(tǒng)lsi芯片)到布線襯底2的布線長度。因此，有可能使半導體裝置1的響應加速。

含有絕緣樹脂(例如，環(huán)氧樹脂)的密封樹脂層5(例如)被模制于布線襯底2的第二表面2b上，使得第一半導體芯片3及第二半導體芯片4與接合線10及11被密封在一起。第一半導體芯片3上的密封樹脂層5的厚度并非特別受限，但為使半導體裝置1的厚度最小化，其可等于或小于300μm?？删哂星度霝榈谝话雽w芯片3的存儲器芯片(例如，nand類型快閃存儲器)的半導體裝置1的厚度通常被最小化以用于移動電子裝置中。對于此類使用，半導體芯片3上的樹脂的厚度通常等于或小于150μm。為了提供良好的第一半導體芯片3的密封與用于激光標記的充足的雕刻深度，半導體芯片3上的樹脂的厚度通常等于或大于50μm。

在密封樹脂層5的上表面5a上提供用于抑制尤其是在高溫下的半導體裝置1的翹曲的翹曲調整膜6。使用(例如)濺鍍方法或氣相沉積方法在密封樹脂層5上形成翹曲調整膜6。用于形成翹曲調整膜6的材料可選自由由鋅(zn)、鋁(al)及錳(mn)、其合金、金屬氧化物、金屬氮化物及金屬氮氧化物組成的群組。也可使用上述材料的組合。在本本文，形成密封樹脂層5的樹脂材料的彈性模量較低。舉例來說，典型的環(huán)氧樹脂的楊氏模量為大約30gpa。相比之下，上文所描述的金屬(zn、al及mn)的楊氏模量中的任何者都超過30gpa。

通過使用具有高于密封樹脂層5的彈性模量的彈性模量的材料在密封樹脂層5上形成翹曲調整膜6，在(例如)半導體裝置1從室溫(25℃)被加熱到二次安裝溫度(例如，250℃)時，密封樹脂層5的膨脹被抑制。因此，半導體裝置1的翹曲在高溫下被抑制。如上所述，翹曲調整膜6的楊氏模量通常超過30gpa，且其可等于或高于50gpa。因為上述金屬(zn、al及mn)的合金具有類似于金屬本身的彈性模量，所以上述材料中的任何者的合金膜可用于翹曲調整膜6。

此外，代替上文所描述的金屬膜或合金膜，金屬化合物膜(例如，金屬氧化物膜、金屬氮化物膜及/或金屬氮氧化物膜)可被用作翹曲調整膜6。金屬化合物膜具有等于或高于上文所描述的金屬膜或合金膜的彈性模量的彈性模量以及將抑制高溫下的翹曲的高硬度?？捎糜诼N曲調整膜6中的金屬化合物的實例并不特別受限，且可包含金屬氧化物(例如，氧化鋁(al2o3)、氧化硅(sio2)、氧化鈦(tio2)及氧化鋯(zro2))、金屬氮化物(例如，氮化硅(si3n4)、氮化鋁(aln)及氮化鈦(tin))及金屬氮氧化物(例如，氮氧化硅(sion)及塞隆或硅鋁氮氧化物(sialon))。

用于形成翹曲調整膜6的更多有用材料具有高于cu的熱膨脹系數(shù)的熱膨脹系數(shù)(16.2×10^-6℃)。如上文所描述，一般來說，布線襯底2具有作為布線網(wǎng)絡的cu層7。在半導體裝置1中，cu布線層7在加熱期間促成布線襯底2的膨脹。因此，在較薄類型的半導體裝置1的實施例中，翹曲增加。就此而言，通過使用具有高于cu層7的熱膨脹系數(shù)的熱膨脹系數(shù)的材料在密封樹脂層5上形成翹曲調整膜6，有可能抑制由cu層7的熱膨脹所致使或增強的半導體裝置1的翹曲。

具有高于cu的熱膨脹系數(shù)的熱膨脹系數(shù)(α)的材料的實例包含金屬zn(α＝30.2×10^-6℃)、al(α＝23.7×10^-6℃)及mn(α＝21.6×10^-6℃)或這些金屬中的任何者的合金。在標1中列出可用于形成翹曲調整膜6的各種材料的楊氏模量及熱膨脹系數(shù)。用于形成翹曲調整膜6的多數(shù)材料具有高于16.2×10^-6℃的熱膨脹系數(shù)(α)，且一些等于或高于20×10^-6℃。

表1

翹曲調整膜6的厚度可等于或大于0.5μm且等于或小于5μm。當翹曲調整膜6的厚度小于0.5μm時，高溫下的密封樹脂層5的翹曲抑制可能是不充分的。當翹曲調整膜6的厚度超過5μm時，翹曲調整膜6到密封樹脂層5的粘附在翹曲調整膜6是通過濺鍍或其它氣相沉積方法形成時趨向于惡化，從而減小翹曲抑制的有效性。在此情況中，在布線襯底2(特定來說，cu層7)的加熱或膨脹時由密封樹脂層5的膨脹致使的密封樹脂層5的變形仍為過度。此外，當翹曲調整膜6的厚度增加時，用于形成膜的成本增加，且變得難以使半導體裝置1的厚度最小化。翹曲調整膜6的厚度可等于或大于1μm且等于或小于3μm。

如上文所描述，有可能在加熱時通過使用具有高于形成密封樹脂層5的材料的彈性模量的彈性模量的材料在密封樹脂層5上形成翹曲調整膜6來抑制密封樹脂層5的膨脹。此外，通過使用由滿足上述彈性模量且具有高于cu層7的熱膨脹系數(shù)的熱膨脹系數(shù)的材料制成的翹曲調整膜6，有可能抑制在加熱期間由cu層7的熱膨脹致使的密封樹脂層5的膨脹。以此方式，第一半導體芯片3上的樹脂的厚度可被減小，且因此，有可能減小加熱期間半導體裝置1的翹曲量，尤其是其中密封樹脂層5的上表面5a變形成凹面形狀的翹曲。此外，因為半導體裝置1的翹曲由翹曲調整膜6抑制，所以有可能將半導體裝置1的制造成本保持為低。因此，有可能以低成本提供具有較少翹曲的較薄類型的半導體裝置1。

可通過測量半導體裝置中不具有翹曲調整膜6的翹曲并比較半導體裝置1的翹曲來確認使用翹曲調整膜6的翹曲抑制。此類測量通常返回表示凸面翹曲的正值及表示凹面翹曲的負值。半導體裝置(例如，半導體裝置1，但不具有翹曲調整膜6)在室溫下翹曲成凸面形狀(正值)，且在被加熱時變形成凹面形狀(負值)，如通過如上文所描述的測量所確認。

如上文所描述，在加熱期間不包含翹曲調整膜6的半導體裝置的翹曲量較大且可能超過半導體裝置中的可允許翹曲容限。相反，在包含翹曲調整膜6的半導體裝置的情況中，已確認半導體裝置1在室溫下具有凸面形狀(正值)，且在加熱期間變形，但所述變形較小，且加熱期間的翹曲量具有正值。

可提供翹曲調整膜6以便僅覆蓋如上文所描述的密封樹脂層5的上表面5a，或可提供翹曲調整膜6以便覆蓋密封樹脂層5的側表面及襯底2的側表面。當施加翹曲調整膜6以便覆蓋全部密封樹脂層5或襯底2的側表面時，翹曲調整膜6在將半導體裝置1從制造襯底上的相鄰裝置分開之后被施加。然而，當提供翹曲調整膜6以便僅覆蓋密封樹脂層5的上表面5a時，可在將晶片劃分到個別裝置中之前的晶片工藝期間形成翹曲調整膜6，所以形成翹曲調整膜6的成本得以減小。通過提供翹曲調整膜6以便僅覆蓋密封樹脂層5的上表面5a，有可能以低成本獲得優(yōu)異的翹曲抑制效果。

(第二實施例)

圖3是說明根據(jù)第二實施例的半導體裝置21的配置的橫截面圖。圖3中所說明的半導體裝置21包含導電屏蔽層22，其經(jīng)提供以便覆蓋除圖1中所說明的半導體裝置1的配置外的翹曲調整膜6的前表面、密封樹脂層5的側表面及襯底2的側表面。導電屏蔽層22防止來自第一半導體芯片3及第二半導體芯片4及布線襯底2的外來電磁波的發(fā)射，且從而防止來自外部裝置的電磁干擾影響第一半導體芯片3及第二半導體芯片4。舉例來說，當半導體芯片3包含磁阻存儲器(mram)元件時，通常有必要屏蔽來自外部電磁波的mram元件。在半導體裝置21中，導電屏蔽層22提供此屏蔽。

導電屏蔽層22被電連接到布線襯底2中的接地。為了將導電屏蔽層22電連接到接地，接地的部分被暴露在布線襯底2的側表面處。導電屏蔽層22被電連接到布線襯底2的側表面處暴露的接地的部分。通過在劃切之后在半導體裝置21的前表面上濺鍍金屬材料(例如，銅、銀或鎳)形成導電屏蔽層22?？赡苡杏玫氖腔趯щ娖帘螌?2的電阻率選擇其厚度。舉例來說，導電屏蔽層22的厚度可經(jīng)選擇使得薄膜電阻值(按厚度劃分的導電屏蔽層22的電阻率)變成等于或低于0.5歐姆(ω)。以此方式，有可能可重復地抑制來自半導體裝置21的外來電磁波的發(fā)射或來自外部電磁波的干擾。

翹曲調整膜6及導電屏蔽層22不限于以圖中所展示的順序形成于上述密封樹脂層5上。導電屏蔽層22可直接形成于密封樹脂層5上，且翹曲調整膜6可形成于導電屏蔽層22上。在此類情況中，在劃切之后執(zhí)行翹曲調整膜6，這是因為劃切在形成導電屏蔽層22之前。為了利用在整個制造襯底上方形成翹曲調整膜6的效率，翹曲調整膜6可形成于整個襯底上方，所述襯底可被劃切到個別裝置中，且接著，導電屏蔽層22可經(jīng)形成以覆蓋翹曲調整膜6及布線襯底2的側表面。此外，通過在密封樹脂層5上直接形成翹曲調整膜6，翹曲調整膜6的粘附得以改進。

(第三實施例)

圖4是說明根據(jù)第三實施例的半導體裝置31的配置的橫截面圖。圖4中所說明的半導體裝置31包含覆蓋除圖3中所說明的半導體裝置21的配置外的導電屏蔽層22的保護層32。保護層32的更有用材料在防腐方面是優(yōu)異的。不銹鋼是一個實例。通過覆蓋包含翹曲調整膜6及具有保護層32的導電屏蔽層22的半導體裝置的前表面，有可能抑制翹曲調整膜6及導電屏蔽層22的功能歸因于空氣中的濕度或類似物的惡化。在本文中，描述在導電屏蔽層22上提供保護層32的實例。然而，當導電屏蔽層22不必要時，可在翹曲調整膜6正上方直接提供保護層32。

雖然已描述某些實施例，但這些實施例僅已通過實例提出，且不希望限制本發(fā)明的范圍。事實上，本文所描述的新型實施例可以多種其它形式體現(xiàn)；此外，可在不背離本發(fā)明的精神的情況下，進行呈本文所描述的實施例的形式的各種省略、替代及改變。所附權利要求書及其等效物希望涵蓋如將落于本發(fā)明的范圍及精神內(nèi)的此類形式或修改。