專利名稱：半導(dǎo)體封裝及其形成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
示范性實施例涉及一種半導(dǎo)體封裝以及制造該半導(dǎo)體封裝的方法。
背景技術(shù)：
隨著朝小型、纖薄且緊密的電子產(chǎn)品的趨勢，需要小且纖薄的印刷電路板。與電子設(shè)備的便攜能力一起，多功能以及大量數(shù)據(jù)的傳輸和接收功能使得復(fù)雜的印刷電路板設(shè)計成為必然。因而，對形成有電源電路、接地電路、信號電路等的多層印刷電路板的需求增加。半導(dǎo)體芯片，諸如中央處理單元、電力集成電路等，可以安裝在多層印刷電路板上。這樣的半導(dǎo)體芯片會在使用時產(chǎn)生高溫。高溫會導(dǎo)致半導(dǎo)體器件由于過載而引起的故障。當(dāng)多個半導(dǎo)體芯片安裝在印刷電路板上時，電磁干擾(EMI)會在半導(dǎo)體芯片之間產(chǎn)生。這樣的EMI會導(dǎo)致半導(dǎo)體芯片的故障。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的實施例，一種半導(dǎo)體封裝包括封裝基板，包括在封裝基板的相反邊緣處的封裝蓋互連通孔(through via)；第一半導(dǎo)體芯片，堆疊在封裝基板上；至少一個第二半導(dǎo)體芯片，堆疊在第一半導(dǎo)體芯片上并具有比第一半導(dǎo)體芯片的寬度窄的寬度； 模塑膜，覆蓋第一半導(dǎo)體芯片的鄰近第二半導(dǎo)體芯片的側(cè)表面的上表面，并覆蓋第二半導(dǎo)體芯片的側(cè)表面；熱界面膜，設(shè)置在第二半導(dǎo)體芯片上；封裝蓋，與熱界面膜接觸并覆蓋第一和第二半導(dǎo)體芯片；以及封裝粘合圖案，在封裝蓋互連通孔與封裝蓋的下部之間。在示范性實施例中，模塑膜的上表面位于與第二半導(dǎo)體芯片的上表面相同的高度，熱界面膜從第二半導(dǎo)體芯片的頂上延伸到模塑膜的頂上，并在模塑膜與封裝蓋之間。在另一示范性實施例中，模塑膜的上表面高于第二半導(dǎo)體芯片的上表面。封裝基板還包括封裝接地層，封裝蓋互連通孔與該封裝接地層接觸?？商娲?，封裝蓋互連通孔不與封裝接地層接觸。封裝蓋互連通孔由導(dǎo)電膜形成。可替代地，封裝蓋互連通孔由絕緣膜形成。封裝粘合圖案是導(dǎo)電的。封裝蓋包括從封裝蓋向上突出的部分(例如，銷部分)。在示范性實施例中，封裝基板還包括以多層結(jié)構(gòu)堆疊的導(dǎo)電層和多個絕緣膜，封裝蓋互連通孔包括穿過絕緣膜且設(shè)置在彼此不同層處的多個子通孔。在此情形下，在垂直方向上的相鄰子通孔沒有彼此對齊(也就是，偏離)。封裝基板還包括電力層，封裝蓋互連通孔不與該電力層接觸。模塑膜由熱環(huán)氧樹脂形成。熱界面膜由熱油脂、環(huán)氧材料或包括在環(huán)氧材料中的金屬固體顆粒形成。根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的實施例，一種制造半導(dǎo)體封裝的方法包括提供包括多個第一半導(dǎo)體芯片的晶片；將多個第二半導(dǎo)體芯片安裝在包括多個第一半導(dǎo)體芯片的晶片上，多個第二半導(dǎo)體芯片的每個分別與多個第一半導(dǎo)體芯片中的一第一半導(dǎo)體芯片交疊；形成覆蓋第二半導(dǎo)體芯片的模塑膜；去除部分模塑膜以暴露第二半導(dǎo)體芯片的上表面；將晶片分離為具有堆疊在第一半導(dǎo)體芯片上的第二半導(dǎo)體芯片的單元部分；將單元部分的第一半導(dǎo)體芯片安裝在封裝基板上；以及用封裝蓋覆蓋單元部分的第一和第二半導(dǎo)體芯片，其中熱界面膜位于封裝蓋與單元部分的第二半導(dǎo)體芯片之間。用封裝蓋覆蓋第一和第二半導(dǎo)體芯片包括用位于封裝蓋與封裝基板之間的粘合圖案來固定封裝蓋。形成覆蓋第二半導(dǎo)體芯片的側(cè)表面并暴露第二半導(dǎo)體芯片的上表面的模塑膜包括形成覆蓋第二半導(dǎo)體芯片的側(cè)表面和上表面的模塑膜；以及通過研磨模塑膜來暴露第二半導(dǎo)體芯片的上表面。該方法還包括在分離晶片之前形成熱界面材料膜。根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的實施例，一種半導(dǎo)體封裝包括封裝基板，包括通孔；第一半導(dǎo)體芯片，堆疊在封裝基板上；至少一個第二半導(dǎo)體芯片，堆疊在第一半導(dǎo)體芯片上并具有比第一半導(dǎo)體芯片的寬度窄的寬度；模塑膜，在第一半導(dǎo)體芯片的上表面的鄰近第二半導(dǎo)體芯片的側(cè)表面的部分上；熱界面膜，設(shè)置在第二半導(dǎo)體芯片上；封裝蓋，與熱界面膜接觸并位于第一和第二半導(dǎo)體芯片上方；以及導(dǎo)電封裝粘合圖案，在通孔與封裝蓋的一部分之間。


從以下參照附圖的描述，本發(fā)明構(gòu)思的實施例將變得明顯，其中相似的附圖標記可以在不同的附圖中始終指代相似的部件，在附圖中圖1是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的實施例的半導(dǎo)體封裝的截面圖。圖2是用于描述圖1的半導(dǎo)體封裝中的熱傳輸?shù)氖緢D。圖3是示出施加到圖1的半導(dǎo)體封裝的電壓的示圖。圖4至圖13是用于描述根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的實施例制造半導(dǎo)體封裝的方法的截面圖。圖14是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的實施例的半導(dǎo)體封裝的截面圖。圖15是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的實施例的半導(dǎo)體封裝的截面圖。圖16是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的實施例的半導(dǎo)體封裝的截面圖。圖17是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的實施例的半導(dǎo)體封裝的截面圖。圖18是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的實施例的半導(dǎo)體封裝的截面圖。圖19是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的實施例的半導(dǎo)體封裝的截面圖。圖20是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的實施例的半導(dǎo)體封裝的截面圖。圖21是示出圖20的半導(dǎo)體封裝中的熱傳輸?shù)氖緢D。圖22是示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的實施例的半導(dǎo)體模塊的方框圖。圖23是示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的實施例的半導(dǎo)體模塊的方框圖。圖M是示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的實施例的半導(dǎo)體模塊的方框圖。圖25是示出包括根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示范性實施例的半導(dǎo)體封裝的電子設(shè)備的方框圖。
具體實施例方式在下文參照附圖更全面地描述本發(fā)明構(gòu)思，附圖中示出了本發(fā)明構(gòu)思的實施例。 然而，本發(fā)明構(gòu)思可以以多種不同的形式實施，而不應(yīng)被解釋為限于這里闡述的實施例。在附圖中，為清晰起見，層和區(qū)域的尺寸和相對尺寸可以被夸大。相似的附圖標記可以始終指代相似的元件。如此處所用的，術(shù)語“和/或”包括一個或多個相關(guān)所列項目的任何及所有組合。應(yīng)當(dāng)理解，當(dāng)稱一個元件或?qū)釉诹硪辉驅(qū)印吧稀薄ⅰ斑B接到”、“耦接到”或“鄰近” 另一元件或?qū)訒r，它可以直接在另一元件或?qū)由?、直接連接到或耦接到另一元件或?qū)踊蛘咧苯余徑硪辉驅(qū)樱蛘呖梢源嬖诰娱g的元件或?qū)?。圖1是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的實施例的半導(dǎo)體封裝的截面圖。參照圖1，半導(dǎo)體封裝500包括安裝在封裝基板200上的第一半導(dǎo)體芯片100和第二半導(dǎo)體芯片120。封裝蓋300形成在封裝基板200上并覆蓋第一和第二半導(dǎo)體芯片100 和 120。根據(jù)實施例，封裝基板200是多層印刷電路板。封裝基板200包括多個絕緣膜202。 第一信號圖案2(Ms、2(Mc和204d設(shè)置在絕緣膜202當(dāng)中處于最下層的絕緣膜上。根據(jù)實施例，第一信號圖案2(Ms、2(Mc和204d包括第一封裝蓋互連信號圖案2(Ms、第一芯片接地電壓信號圖案2(Mc和第一電源電壓信號圖案204d。第二信號圖案21k、212c和212d設(shè)置在絕緣膜202當(dāng)中處于最上層的絕緣膜上。第二信號圖案212s、212c和212d包括第二封裝蓋互連信號圖案21 、第二芯片接地電壓信號圖案212c和第二電源電壓信號圖案212d。 根據(jù)實施例，封裝電力層206和封裝接地層210設(shè)置在處于彼此不同層的絕緣膜202中。 第三信號圖案208也設(shè)置在一個或多個絕緣膜202中。第一信號圖案2(Ms、2(Mc和204d、 第二信號圖案212s、212c和212d、封裝電力層206、第三信號圖案208和封裝接地層210由導(dǎo)電膜形成。封裝基板200包括貫穿絕緣膜202的多個封裝基板通孔220s、220c和220d。 封裝基板通孔220s、220c和220d包括封裝蓋互連通孔220s、芯片接地電壓通孔220c和電源電壓通孔220d。封裝蓋互連通孔220s設(shè)置為鄰近封裝基板200的邊緣。封裝蓋互連通孔220s連接第一封裝蓋互連信號圖案2(Ms和第二封裝蓋互連信號圖案21 而沒有被連接到封裝電力層206和封裝接地層210。芯片接地電壓通孔220c連接第一芯片接地電壓信號圖案2(Mc和第二芯片接地電壓信號圖案212c并與封裝接地層 210連接。電源電壓通孔220d連接第一電源電壓信號圖案204d和第二電源電壓信號圖案 212d并連接到封裝電力層206。外部焊球230s、230c和230d分別附接在第一信號圖案2(Ms、2(Mc和204d的下部處。外部焊球230s、230c和230d包括封裝蓋互連外部焊球230s、芯片接地電壓外部焊球 230c和電源電壓外部焊球230d。第二半導(dǎo)體芯片120的寬度小于第一半導(dǎo)體芯片100的寬度。例如，根據(jù)實施例， 第一半導(dǎo)體芯片100是邏輯芯片，第二半導(dǎo)體芯片120是存儲器芯片。第一半導(dǎo)體芯片100 包括半導(dǎo)體基板1、貫穿半導(dǎo)體基板1的芯片通孔5以及與芯片通孔5電連接的芯片球焊盤 13。根據(jù)實施例，第一半導(dǎo)體芯片100以倒裝芯片接合方式安裝在封裝基板200上。第二半導(dǎo)體芯片120以倒裝芯片接合方式安裝在第一半導(dǎo)體芯片100上。第一半導(dǎo)體芯片100 的芯片球焊盤13通過第一內(nèi)部焊球19與第二信號圖案212c和212d電連接。第一和第二半導(dǎo)體芯片100和120通過第二內(nèi)部焊球124電連接到彼此。障礙物140設(shè)置為鄰近封裝基板200的邊緣。第二內(nèi)部焊球IM之間和周圍的空間用第一底填充樹脂膜1 填充。第一內(nèi)部焊球19之間和周圍的空間用第二底填充樹脂膜142填充。模塑膜131定位為覆蓋第一半導(dǎo)體芯片100的上表面的一部分以及第二半導(dǎo)體芯片120的側(cè)表面。根據(jù)實施例，第二半導(dǎo)體芯片120的上表面可以與模塑膜131的上表面在高度上相平。模塑膜131由例如環(huán)氧樹脂系列形成。在示范性實施例中，熱界面膜132插置在封裝蓋300與第二半導(dǎo)體芯片120之間以及封裝蓋300與模塑膜131之間。熱界面膜132包括例如熱油脂、環(huán)氧材料或與熱油脂和環(huán)氧材料混合的金屬固體顆粒諸如銦。熱界面膜132在低溫保持為固態(tài)，而在高溫轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)。根據(jù)實施例，熱界面膜132具有粘合功能和/或是導(dǎo)電的。根據(jù)實施例，封裝蓋300由金屬材料形成。封裝粘合圖案310位于封裝蓋300的下部與封裝基板200的邊緣之間。封裝粘合圖案310用于將封裝蓋300粘合并固定到封裝基板200。在示范性實施例中，封裝粘合圖案310是導(dǎo)電的。根據(jù)實施例，封裝粘合圖案310 鄰近第二封裝蓋互連信號圖案21 。此外，根據(jù)實施例，封裝粘合圖案310與封裝蓋互連通孔220s交疊。根據(jù)實施例，由于封裝蓋300固定到封裝基板200并且位于封裝基板200上的封裝粘合圖案310熱連接且電連接到封裝基板200，所以不需要在封裝基板、模塊基板或母基板處形成用于屏蔽罐(shield can)或熱沉板的孔。因而，不需要由于形成孔而改變封裝基板、模塊基板或母基板的設(shè)計。圖2是用于描述圖1的半導(dǎo)體封裝中的熱傳輸?shù)氖緢D。參照圖2，由第一和第二半導(dǎo)體芯片100和120產(chǎn)生的熱根據(jù)箭頭方向400流動。 由第二半導(dǎo)體芯片120產(chǎn)生的熱通過熱界面材料膜132傳輸?shù)骄哂懈邿釋?dǎo)率的封裝蓋300， 封裝蓋300中的熱在被傳輸?shù)降诙庋b蓋互連信號圖案21 、封裝蓋互連通孔220s和第一封裝蓋互連信號圖案2(Ms之前在封裝蓋300的區(qū)域上擴散。由第一半導(dǎo)體芯片100(半導(dǎo)體芯片100和120中最下面的一個)產(chǎn)生的熱通過第二半導(dǎo)體芯片120擴散，并通過第二半導(dǎo)體芯片120、模塑膜131和熱界面膜132傳輸?shù)椒庋b蓋300。封裝蓋300用作散熱器或熱沉，其將來自第一和第二半導(dǎo)體芯片100和120的熱排出。因而，由于封裝蓋300排出所產(chǎn)生的熱，所以可以防止半導(dǎo)體芯片100和120由于高溫引起的故障。因而，改善了半導(dǎo)體封裝500的可靠性。根據(jù)實施例，模塑膜131由環(huán)氧系列材料形成，其具有約0. 30ff/(m · K)至約7W/ (m · K)的熱導(dǎo)率。例如，在模塑膜131由熱環(huán)氧樹脂形成時，其熱導(dǎo)率為約IW/(m · K)至 7ff/ (m · K)，高于空氣的熱導(dǎo)率0. 025W/ (m · K)。因而，如果模塑膜131位于熱界面材料膜 132與第一半導(dǎo)體芯片100之間，與當(dāng)空氣而不是模塑膜131位于熱界面材料膜132與第一半導(dǎo)體芯片100之間的情形相比，可以更有效地排出熱。也就是，通過將模塑膜131置于熱界面材料膜132與第一半導(dǎo)體芯片100之間，可以增大由第一半導(dǎo)體芯片100產(chǎn)生的熱的排出。在模塑膜131由例如熱環(huán)氧樹脂形成的情形下，可以改善熱擴散或熱沉效果。圖3是示出施加到圖1的半導(dǎo)體封裝的電壓的示圖。參照圖3，蓋接地電壓Vss s施加到封裝蓋互連外部焊球230s。蓋接地電壓Vss s 從外部源通過封裝蓋互連外部焊球230s、第一封裝蓋互連信號圖案2(Ms、封裝蓋互連通孔 220s、第二封裝蓋互連信號圖案212s和封裝粘合圖案310施加到封裝蓋300。蓋接地電壓Vss s是接地電壓。芯片接地電壓Vss。施加到芯片接地電壓外部焊球230c。芯片接地電壓 Vss c從外部源通過芯片接地電壓外部焊球230c、第一芯片接地電壓信號圖案2(Mc、芯片接地電壓通孔220c和第二芯片接地電壓信號圖案212c施加到第一半導(dǎo)體芯片100。電源電壓Vdd施加到電源電壓外部焊球230d。電源電壓Vdd從外部源通過電源電壓外部焊球230d、 第一電源電壓信號圖案204d、電源電壓通孔220d和第二電源電壓信號圖案212d施加到第一半導(dǎo)體芯片100。由于封裝蓋300通過不同于半導(dǎo)體芯片100和120的路徑接地，所以靜電放電(ESD)噪聲被更有效地減少。如圖3所示，第一和第二半導(dǎo)體芯片100和120被施加有相同的芯片接地電壓Vss c和電源電壓VDD。在一些實施例中，第一和第二半導(dǎo)體芯片100和120形成為接收不同的芯片接地電壓Vss c和電源電壓VDD。例如，通過第一路徑供應(yīng)到第一半導(dǎo)體芯片100的芯片接地電壓Vss c和電源電壓Vdd不同于通過第二路徑(不同于第一路徑)供應(yīng)到第二半導(dǎo)體芯片120的芯片接地電壓Vss c和電源電壓VDD。在一些實施例中，封裝蓋互連通孔220s由絕緣膜形成。根據(jù)本實施例，封裝蓋300 執(zhí)行散熱功能。圖4至圖13是用于描述根據(jù)本發(fā)明的實施例制造半導(dǎo)體封裝的方法的截面圖。參照圖4，描述制作第一半導(dǎo)體芯片100的工藝。多個芯片通孔5形成在半導(dǎo)體基板(或晶片)1中，該半導(dǎo)體基板1包括第一表面Ia和第二表面Ib以及多個芯片區(qū)域A 和B。第一表面Ia與第二表面Ib相反地設(shè)置。阻擋膜3形成在芯片通孔5與半導(dǎo)體基板 1之間。多個導(dǎo)電圖案7和11形成在半導(dǎo)體基板1的第一表面Ia上并與層間絕緣膜9和芯片通孔5電連接。第一芯片球焊盤13和包括部分暴露第一芯片球焊盤13的第一芯片鈍化膜15形成在層間絕緣膜9上。第一內(nèi)部焊球19附接到芯片球焊盤13。參照圖5，承載基板21附接在半導(dǎo)體基板1的第一表面Ia上，而使粘合膜23插設(shè)在第一表面Ia與承載基板21之間。參照圖6，芯片通孔5的下表面通過拋光鄰近第二表面Ib的半導(dǎo)體基板1以從第二表面Ib去除部分半導(dǎo)體基板而暴露。參照圖7，半導(dǎo)體基板1被翻轉(zhuǎn)過來使得第二基板Ib朝上放置。通過執(zhí)行再布線工藝，第二芯片球焊盤25和第二芯片鈍化膜27形成在半導(dǎo)體基板1的第二表面Ib上。所得結(jié)構(gòu)包括第一半導(dǎo)體芯片100，在將半導(dǎo)體芯片100分離成單元芯片之前，第一半導(dǎo)體芯片100彼此電連接。參照圖8，第二半導(dǎo)體芯片120分別安裝在單元芯片區(qū)域A和B上。根據(jù)實施例， 第二半導(dǎo)體芯片120以倒裝芯片接合方式安裝在第一半導(dǎo)體芯片100上，其中第二內(nèi)部焊球IM位于第一和第二半導(dǎo)體芯片100和120之間。第一底填充樹脂膜1 形成為填充第二內(nèi)部焊球124之間和周圍的空間。參照圖9，模塑膜130通過模塑工藝形成在第一半導(dǎo)體芯片100上。模塑膜130覆蓋第二半導(dǎo)體芯片120的上表面。參照圖10，模塑膜130被研磨以暴露第二半導(dǎo)體芯片120的上表面。在示范性實施例中，模塑膜130覆蓋第二半導(dǎo)體芯片120的側(cè)表面，第二半導(dǎo)體芯片120的上表面被暴露。參照圖11，熱界面膜132形成為覆蓋第二半導(dǎo)體芯片120的上表面和模塑膜130的上表面。根據(jù)實施例，熱界面膜132使用粘貼、噴墨印刷或旋涂工藝形成。第一內(nèi)部焊球 19通過去除承載基板21和粘合膜23而暴露。參照圖12，進行切割工藝以將晶片1切割成單元芯片，晶片1包括具有嵌入在其中的第二半導(dǎo)體芯片120的第一半導(dǎo)體芯片100。參照圖13，制備封裝基板200。封裝基板200由多層印刷電路板形成并包括堆疊為多層的多個絕緣膜202、第一信號圖案2(Ms、2(Mc和204d、第二信號圖案212s、212c和 212d、封裝電力層206、封裝接地層210、第三信號圖案208以及封裝基板通孔220s、220c和 220d。障礙物140形成在封裝基板200上。第一半導(dǎo)體芯片100安裝在封裝基板200上使得第二信號圖案212c和212d與第一內(nèi)部焊球19接觸。第二底填充樹脂膜142形成為填充第一內(nèi)部焊球19之間和周圍的空間。障礙物140防止用于第二底填充樹脂膜142的液體底填充樹脂擴散到禁止區(qū)域中。外部焊球230s、230c和230d附接到封裝基板200的下部。返回到圖1，封裝粘合圖案310形成在封裝基板200的被暴露的封裝蓋互連信號圖案21 上。封裝粘合圖案310可以通過粘貼或噴墨導(dǎo)電的粘合劑而形成。封裝蓋300覆蓋第一和第二半導(dǎo)體芯片100和120，并接觸封裝粘合圖案310。封裝蓋300接觸熱界面膜 132。熱界面膜132能夠在圖11描述的工藝期間之前或剛好在施加封裝蓋300之前而形成。 可替代地，外部焊球230s、230c和230d能夠在施加封裝蓋300之后被附接。從而，制造圖 1所示的半導(dǎo)體封裝500。在示范性實施例中，封裝蓋300防止封裝基板200翹曲或扭曲。半導(dǎo)體封裝500 具有輻射和電磁波屏蔽功能。這表示在半導(dǎo)體模塊級別或母基板級別不需要用于電磁波屏蔽和輻射的工藝。因而，可以簡化后續(xù)的組裝工藝。圖14是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思實施例的半導(dǎo)體封裝的截面圖。參照圖14，根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的實施例的半導(dǎo)體封裝501包括與封裝接地層210接觸的封裝蓋互連通孔220s。此外，芯片接地電壓通孔220c與封裝接地層210接觸。這表示，封裝蓋300以及第一和第二半導(dǎo)體芯片100和120通過相同的路徑被供應(yīng)接地電壓Vss。 也就是，封裝蓋300以及第一和第二半導(dǎo)體芯片100和120經(jīng)由相同的路徑接地。因而，可以有效地減小EMI。圖14中的半導(dǎo)體封裝501具有與參照圖1至圖13描述的實施例類似的制造工藝和構(gòu)造，除了上述差異之外。圖15是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的實施例的半導(dǎo)體封裝的截面圖。參照圖15，根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的實施例的半導(dǎo)體封裝502包括由多個子通孔240形成的封裝蓋互連通孔220s。子通孔240在垂直方向上彼此不交疊。根據(jù)實施例，子通孔MO 以上下Z字形的構(gòu)造來設(shè)置。圖15的半導(dǎo)體封裝502具有與結(jié)合圖1至圖13描述的實施例類似的制造工藝和構(gòu)造，除了上述差異之外。圖16是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的實施例的半導(dǎo)體封裝的截面圖。參照圖16，根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的實施例的半導(dǎo)體封裝503包括模塑膜131，模塑膜 131的上表面比第二半導(dǎo)體芯片120的上表面高。模塑膜131的上表面置于與熱界面膜132 的上表面相同的高度。模塑膜131的上表面接觸封裝蓋300。熱界面膜132在半導(dǎo)體封裝制造工藝期間的高溫下轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)。在此情形下，由于模塑膜131的上表面在高度上高于第二半導(dǎo)體芯片120的上表面，所以模塑膜131容納液態(tài)熱界面膜132。圖16中的半導(dǎo)體封裝503具有與結(jié)合圖1至圖13描述的實施例類似的制造工藝和構(gòu)造，除了上述差異之外。圖17是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的實施例的半導(dǎo)體封裝的截面圖。參照圖17，根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的實施例的半導(dǎo)體封裝504包括第一和第二半導(dǎo)體芯片101和121。第一半導(dǎo)體芯片101的寬度比第二半導(dǎo)體芯片121的寬度窄。半導(dǎo)體封裝 504不包括模塑膜。圖17中的半導(dǎo)體封裝504具有與結(jié)合圖1至圖13描述的實施例類似的制造工藝和構(gòu)造，除了上述差異之外。圖18是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的實施例的半導(dǎo)體封裝的截面圖。參照圖18，根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的實施例的半導(dǎo)體封裝505包括安裝在封裝基板200 上的一個半導(dǎo)體芯片122，但不包括半導(dǎo)體芯片100。半導(dǎo)體封裝505也不包括模塑膜。圖 18的半導(dǎo)體封裝505具有與結(jié)合圖1至圖13描述的實施例相似的制造工藝和構(gòu)造，除了上述差異之外。圖19是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的實施例的半導(dǎo)體封裝的截面圖。參照圖19，根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的實施例的半導(dǎo)體封裝506包括在遠離半導(dǎo)體封裝 506的方向上從封裝蓋301突出的多個銷(pin)302。該結(jié)構(gòu)能夠增加熱輻射功能。圖19 的半導(dǎo)體封裝506具有與結(jié)合圖1至圖13描述的實施例類似的制造工藝和構(gòu)造，除了上述差異之外。圖20是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的實施例的半導(dǎo)體封裝的截面圖。參照圖20，根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的實施例的半導(dǎo)體封裝600包括安裝在模塊基板530 上的圖1的半導(dǎo)體封裝500以及覆蓋半導(dǎo)體封裝500的模塊蓋510。模塊蓋510通過模塊粘合圖案520粘合到模塊基板530從而被固定。模塊熱界面膜512插設(shè)在模塊蓋510與半導(dǎo)體封裝500的封裝蓋300的上表面之間。根據(jù)實施例，模塊基板530是多層印刷電路板，該多層印刷電路板包括嵌入在其中的第一模塊接地層M0、第二模塊接地層542和模塊電力層M4。第一模塊接地層540與封裝蓋300電連接并被供應(yīng)有蓋接地電壓Vss s。在示范性實施例中，模塊蓋510與第一模塊接地層MO電連接并被供應(yīng)有蓋接地電SVss s。第二模塊接地層542與第一和第二半導(dǎo)體芯片100和120電連接并被供應(yīng)有芯片接地電壓Vss c。模塊電力層544與第一和第二半導(dǎo)體芯片100和120電連接并被供應(yīng)有電源電壓VDD。在示范性實施例中，模塊蓋510和封裝蓋300共用到第一模塊接地層MO的公共電連接?？商娲兀K蓋510和封裝蓋300單獨地與不同的層電連接。根據(jù)實施例，接地電壓通過不同的路徑施加到模塊蓋510和封裝蓋300。圖21是示出圖20的半導(dǎo)體封裝中的熱傳輸?shù)氖緢D。參照圖21，由第一和第二半導(dǎo)體芯片100和120產(chǎn)生的熱主要沿箭頭方向401傳輸。由第二半導(dǎo)體芯片120產(chǎn)生的熱通過形成在第二半導(dǎo)體芯片120上的封裝熱界面膜 132、封裝蓋300、模塊熱界面膜512和模塊蓋510排出到模塊基板530。模塊蓋510使得熱輻射效果和電磁屏蔽效果增加。根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示范性實施例的半導(dǎo)體封裝可以應(yīng)用到半導(dǎo)體模塊。這參照圖 22至圖M更全面地描述。圖22是示出包括根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示范性實施例的半導(dǎo)體封裝的半導(dǎo)體模塊的實施例的方框圖。參照圖22，根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的實施例的半導(dǎo)體模塊601包括安裝在模塊基板530 上的半導(dǎo)體封裝500和電力管理單元550。半導(dǎo)體封裝500包括封裝蓋互連焊球230s、芯片接地電壓焊球230c和電源電壓焊球230d。在示范性實施例中，封裝蓋互連焊球230s被接地而不經(jīng)過電力管理單元550。電源電壓Vdd通過電力管理單元550的第一端子562供應(yīng)到電源電壓焊球230d。芯片接地電壓Vss。通過電力管理單元550的第二端子564供應(yīng)到芯片接地電壓焊球230c。半導(dǎo)體封裝500可以與圖1示出的半導(dǎo)體封裝相同。半導(dǎo)體模塊601可以應(yīng)用到有線電子設(shè)備，諸如電視機。圖23是示出包括根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示范性實施例的半導(dǎo)體封裝的半導(dǎo)體模塊的實施例的方框圖。參照圖23，根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的實施例的半導(dǎo)體模塊602包括安裝在模塊基板530 上的半導(dǎo)體封裝500和電力管理單元550。半導(dǎo)體封裝500包括封裝蓋互連焊球230s、芯片接地電壓焊球230c和電源電壓焊球230d。電力管理單元550包括第一端子562、第二端子564和第三端子566。在示范性實施例中，電源電壓Vdd通過電力管理單元550的第一端子562供應(yīng)到電源電壓焊球230d。芯片接地電壓Vss。通過電力管理單元550的第二端子 564供應(yīng)到芯片接地電壓焊球230c。蓋接地電壓Vss s通過電力管理單元550的第三端子 566施加到封裝蓋互連焊球230s。半導(dǎo)體封裝500可以與圖1所示的半導(dǎo)體封裝相同。半導(dǎo)體模塊602可以應(yīng)用到有線電子設(shè)備，諸如電視機。圖M是示出包括根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示范性實施例的半導(dǎo)體封裝的半導(dǎo)體模塊的實施例的方框圖。參照圖M，根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的實施例的半導(dǎo)體模塊603包括安裝在模塊基板530 上的半導(dǎo)體封裝501和電力管理單元550。半導(dǎo)體封裝501包括封裝蓋互連焊球230s、芯片接地電壓焊球230c和電源電壓焊球230d。電力管理單元550包括第一端子562和第二端子564。在示范性實施例中，電源電壓Vdd通過電力管理單元550的第一端子562施加到電源電壓焊球230d。接地電壓Vss通過電力管理單元550的第二端子564供應(yīng)到封裝蓋互連焊球230s和芯片接地電壓焊球230c。半導(dǎo)體封裝501可以與圖14所示的半導(dǎo)體封裝相同。半導(dǎo)體模塊603可以應(yīng)用到無線電子設(shè)備，諸如蜂窩電話。上述封裝技術(shù)可以應(yīng)用到電子設(shè)備(或電子系統(tǒng))。圖25是示出包括根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示范性實施例的半導(dǎo)體封裝的電子設(shè)備的方框圖。參照圖25，電子設(shè)備1300包括控制器1310、輸入/輸出單元1320和存儲器件 1330，它們經(jīng)由作為數(shù)據(jù)通路的總線1350互連?？刂破?310可以包括以下中的任何一個 至少一個微處理器、數(shù)字信號處理器、微控制器以及能夠執(zhí)行與該至少一個微處理器、數(shù)字信號處理器、微控制器相同功能的邏輯元件?？刂破?310和存儲器件1330包括根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示范性實施例的半導(dǎo)體封裝。輸入/輸出單元1320可以包括鍵區(qū)、鍵盤、顯示器件等中的至少一個。存儲器件1330是用于存儲數(shù)據(jù)的器件。存儲器件1330存儲由控制器1310執(zhí)行的數(shù)據(jù)和/或命令。存儲器件1330可以包括易失性存儲器件和/或非易失性存儲器件?？商娲兀鎯ζ骷?330可以包括快閃存儲器。例如，諸如移動設(shè)備或桌上型計算機的信息處理系統(tǒng)包括應(yīng)用本發(fā)明構(gòu)思實施例的快閃存儲器?？扉W存儲器可以由固態(tài)盤器件形成。在此情形下，電子設(shè)備1300可以將大量數(shù)據(jù)穩(wěn)定地存儲在閃速存儲器中。根據(jù)實施例，電子設(shè)備1300還包括接口 1340，該接口 1340配置為傳輸數(shù)據(jù)到通訊網(wǎng)絡(luò)和/或從通訊網(wǎng)絡(luò)接收數(shù)據(jù)。接口 1340可以形成為以有線和無線的方式操作。例如，接口 1340包括天線和/或有線/無線收發(fā)器。盡管沒有在圖25中示出，但是電子設(shè)備 1300還可以包括應(yīng)用芯片組、照相機圖像處理器(CIS)等。電子設(shè)備1300可以通過執(zhí)行各種功能的移動系統(tǒng)、個人計算機、工業(yè)個人計算機或邏輯系統(tǒng)實現(xiàn)。例如，移動系統(tǒng)可以是個人數(shù)字助理、便攜式計算機、上網(wǎng)本、移動電話、 無線電話、膝上型計算機、存儲卡、數(shù)字音樂系統(tǒng)和/或信息發(fā)送/接收系統(tǒng)。如果電子設(shè)備1300執(zhí)行無線通訊，它可以使用通訊接口協(xié)議，該通訊接口協(xié)議應(yīng)用到3G通訊系統(tǒng)諸如 CDMA、GSM、NADC, E-TDMA, WCDMA 和 CDMA200 或其它通訊系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示范性實施例的半導(dǎo)體封裝包括能夠輻射高溫并起到用于防止電磁波的傳輸?shù)钠帘喂δ艿姆庋b蓋。這能夠防止芯片故障并改善器件的可靠性。封裝蓋還防止封裝基板翹曲或扭曲。由于半導(dǎo)體封裝的輻射和電磁波屏蔽功能，在半導(dǎo)體模塊級別或母基板級別不需要用于電磁波屏蔽和輻射的工藝。因而，可以簡化后續(xù)的組裝工藝。根據(jù)示范性實施例的半導(dǎo)體封裝包括通過設(shè)置在封裝基板上的粘合圖案固定且連接到封裝基板的封裝蓋。因而，在封裝基板、模塊基板或母基板處不需要形成用于屏蔽罐或熱沉板的孔。因而，不需要改變封裝、模塊或母基板的設(shè)計以允許熱輻射和電磁波的屏蔽。在根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思另一實施例的半導(dǎo)體封裝中，堆疊在第一半導(dǎo)體芯片上的第二半導(dǎo)體芯片的寬度比第一半導(dǎo)體芯片的寬度窄，第一和第二半導(dǎo)體芯片被封裝蓋覆蓋。模塑膜插置在第一半導(dǎo)體芯片與封裝蓋之間。與模塑膜沒有插置在第一半導(dǎo)體芯片與封裝蓋之間(例如，僅空氣在第一半導(dǎo)體芯片與封裝蓋之間)的情形相比，模塑膜具有比空氣高的熱導(dǎo)率，使得可以更有效地輻射在堆疊的半導(dǎo)體芯片結(jié)構(gòu)中最下面的半導(dǎo)體芯片所產(chǎn)生的熱。通過根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的另一實施例的半導(dǎo)體封裝，熱界面膜設(shè)置在第二半導(dǎo)體芯片與封裝蓋之間，模塑膜的上表面高于第二半導(dǎo)體芯片的上表面。熱界面膜在封裝制造工藝期間的高溫下轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)。由于模塑膜的上表面高于第二半導(dǎo)體芯片的上表面，所以模塑膜容納處于液態(tài)的熱界面膜。通過根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的另一實施例的半導(dǎo)體封裝，包括嵌入的半導(dǎo)體芯片的封裝基板可以包括封裝蓋互連通孔和嵌入的接地層。封裝蓋互連通孔不與接地層連接。也就是， 封裝蓋可以通過與半導(dǎo)體芯片不同的路徑來接地。在此情形下，可以更有效地減少ESD噪聲。在一些實施例中，封裝蓋互連通孔與接地層連接。也就是，封裝蓋經(jīng)由與半導(dǎo)體芯片相同的路徑接地。在此情形下，可以更有效地減少EMI。盡管已經(jīng)結(jié)合在附圖中示出的本發(fā)明構(gòu)思的實施例描述了本發(fā)明構(gòu)思，但是本發(fā)明構(gòu)思不限于此。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員將明顯的是，可以對其進行各種替換、修改和改變而不背離本發(fā)明構(gòu)思的范圍和精神。 本申請要求于2010年11月17日提交的韓國專利申請No. 10-2010-0114550的優(yōu)
先權(quán)，其全部內(nèi)容通過弓丨用結(jié)合于此。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體封裝，包括封裝基板，包括鄰近所述封裝基板的邊緣的通孔； 第一半導(dǎo)體芯片，堆疊在所述封裝基板上；至少一個第二半導(dǎo)體芯片，堆疊在所述第一半導(dǎo)體芯片上并具有比所述第一半導(dǎo)體芯片的寬度窄的寬度；模塑膜，覆蓋所述第一半導(dǎo)體芯片的上表面的鄰近所述第二半導(dǎo)體芯片的側(cè)表面的一部分，并覆蓋所述第二半導(dǎo)體芯片的所述側(cè)表面； 熱界面膜，設(shè)置在所述第二半導(dǎo)體芯片上；封裝蓋，與所述熱界面膜接觸并覆蓋所述第一半導(dǎo)體芯片和所述第二半導(dǎo)體芯片；以及封裝粘合圖案，在所述通孔與所述封裝蓋的一部分之間。
2.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體封裝，其中所述模塑膜的上表面位于與所述第二半導(dǎo)體芯片的上表面相同的高度，所述熱界面膜位于所述模塑膜與所述封裝蓋之間。
3.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體封裝，其中所述模塑膜的上表面高于所述第二半導(dǎo)體芯片的上表面。
4.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體封裝，其中所述封裝基板還包括接地層，所述通孔與所述接地層接觸。
5.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體封裝，其中所述封裝基板還包括接地層，所述通孔不與所述接地層接觸。
6.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體封裝，其中所述通孔包括導(dǎo)電膜。
7.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體封裝，其中所述通孔包括絕緣膜。
8.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體封裝，其中所述封裝粘合圖案是導(dǎo)電的。
9.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體封裝，其中所述封裝蓋包括從所述封裝蓋突出的部分。
10.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體封裝，其中所述封裝基板還包括以多層結(jié)構(gòu)堆疊的導(dǎo)電層和多個絕緣膜，所述通孔包括在所述絕緣膜中且設(shè)置在彼此不同層處的多個子通孔， 并且其中在垂直方向上的相鄰子通孔彼此偏離。
11.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體封裝，其中所述封裝基板還包括電力層，所述通孔不與所述電力層連接。
12.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體封裝，其中所述模塑膜包括熱環(huán)氧樹脂。
13.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體封裝，其中所述熱界面膜包括熱油脂、環(huán)氧材料或包括在環(huán)氧材料中的金屬固體顆粒。
14.一種半導(dǎo)體模塊，包括 模塊基板；和半導(dǎo)體封裝，安裝在所述模塊基板上，其中所述半導(dǎo)體封裝包括封裝基板，包括鄰近所述封裝基板的邊緣的通孔；第一半導(dǎo)體芯片，堆疊在所述封裝基板上；至少一個第二半導(dǎo)體芯片，堆疊在所述第一半導(dǎo)體芯片上并具有比所述第一半導(dǎo)體芯片的寬度窄的寬度；模塑膜，覆蓋所述第一半導(dǎo)體芯片的上表面的鄰近所述第二半導(dǎo)體芯片的側(cè)表面的一部分，并覆蓋所述第二半導(dǎo)體芯片的所述側(cè)表面； 熱界面膜，設(shè)置在所述第二半導(dǎo)體芯片上；封裝蓋，與所述熱界面膜接觸并覆蓋所述第一半導(dǎo)體芯片和所述第二半導(dǎo)體芯片；以及封裝粘合圖案，在所述通孔與所述封裝蓋的一部分之間。
15.如權(quán)利要求14所述的半導(dǎo)體模塊，還包括模塊蓋，覆蓋所述半導(dǎo)體封裝并位于所述模塊基板上；和模塊粘合圖案，在所述模塊蓋與所述模塊基板之間。
16.如權(quán)利要求14所述的半導(dǎo)體模塊，還包括電力管理單元，安裝在所述模塊基板上并供應(yīng)蓋接地電壓到所述封裝蓋以及供應(yīng)芯片接地電壓到所述第一半導(dǎo)體芯片和所述第二半導(dǎo)體芯片中的一個。
17.如權(quán)利要求14所述的半導(dǎo)體模塊，還包括電力管理單元，安裝在所述模塊基板上并供應(yīng)芯片接地電壓到所述第一半導(dǎo)體芯片和所述第二半導(dǎo)體芯片中的一個，所述封裝蓋具有不經(jīng)過所述電力管理單元而接地的連接。
18.一種電子設(shè)備，包括半導(dǎo)體模塊，包括模塊基板和安裝在所述模塊基板上的半導(dǎo)體封裝；和輸入/輸出單元，從所述半導(dǎo)體模塊接收信號以及傳輸信號到所述半導(dǎo)體模塊，其中所述半導(dǎo)體封裝包括封裝基板，包括鄰近所述封裝基板的邊緣的通孔；第一半導(dǎo)體芯片，堆疊在所述封裝基板上；至少一個第二半導(dǎo)體芯片，堆疊在所述第一半導(dǎo)體芯片上并具有比所述第一半導(dǎo)體芯片的寬度窄的寬度；模塑膜，覆蓋所述第一半導(dǎo)體芯片的上表面的鄰近所述第二半導(dǎo)體芯片的側(cè)表面的一部分，并覆蓋所述第二半導(dǎo)體芯片的所述側(cè)表面； 熱界面膜，設(shè)置在所述第二半導(dǎo)體芯片上；封裝蓋，與所述熱界面膜接觸并覆蓋所述第一半導(dǎo)體芯片和所述第二半導(dǎo)體芯片；以及封裝粘合圖案，在所述通孔與所述封裝蓋的一部分之間。
19.一種制造半導(dǎo)體封裝的方法，包括 提供包括多個第一半導(dǎo)體芯片的晶片；將多個第二半導(dǎo)體芯片安裝在所述晶片上，所述多個第二半導(dǎo)體芯片的每個分別與所述多個第一半導(dǎo)體芯片中的一第一半導(dǎo)體芯片交疊； 形成覆蓋所述第二半導(dǎo)體芯片的模塑膜； 去除部分所述模塑膜以暴露所述第二半導(dǎo)體芯片的上表面； 將所述晶片分離為具有堆疊在第一半導(dǎo)體芯片上的第二半導(dǎo)體芯片的單元部分； 將單元部分的第一半導(dǎo)體芯片安裝在封裝基板上；以及用封裝蓋覆蓋所述單元部分的第一半導(dǎo)體芯片和第二半導(dǎo)體芯片，其中熱界面膜位于封裝蓋與單元部分的第二半導(dǎo)體芯片之間。
20.如權(quán)利要求19所述的方法，還包括用位于所述封裝蓋與所述封裝基板之間的粘合圖案來固定所述封裝蓋。
21.一種半導(dǎo)體封裝，包括 封裝基板，包括通孔；第一半導(dǎo)體芯片，堆疊在所述封裝基板上；至少一個第二半導(dǎo)體芯片，堆疊在所述第一半導(dǎo)體芯片上并具有比所述第一半導(dǎo)體芯片的寬度窄的寬度；模塑膜，在所述第一半導(dǎo)體芯片的上表面的鄰近所述第二半導(dǎo)體芯片的側(cè)表面的部分上；熱界面膜，設(shè)置在所述第二半導(dǎo)體芯片上；封裝蓋，與所述熱界面膜接觸并位于所述第一半導(dǎo)體芯片和所述第二半導(dǎo)體芯片上方；以及導(dǎo)電封裝粘合圖案，在所述通孔與所述封裝蓋的一部分之間。
全文摘要
本發(fā)明公開了半導(dǎo)體封裝及其形成方法。該半導(dǎo)體封裝包括封裝蓋，該封裝蓋能夠輻射高溫并起到防止電磁波傳輸?shù)桨雽?dǎo)體封裝中和/或從半導(dǎo)體封裝傳輸?shù)酵饷娴钠帘喂δ堋０ǚ庋b蓋的半導(dǎo)體封裝防止了芯片故障并改善了器件可靠性。封裝蓋設(shè)置為覆蓋半導(dǎo)體封裝的第一和第二半導(dǎo)體芯片。
文檔編號H05K1/18GK102573279SQ20111036514
公開日2012年7月11日 申請日期2011年11月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月17日
發(fā)明者任允赫, 李忠善, 趙泰濟 申請人:三星電子株式會社