專利名稱：半導體器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導體器件，在該半導體器件中，如存儲元件和/或邏輯元件等半導體元件，以及用于處理高頻信號的高頻半導體元件被安裝在共同的襯底上。
背景技術(shù)：
近年來并在持續(xù)之中，對于半導體元件(例如移動電話等電子裝置中的電子組件)的更高集成度存在不斷增長的需求，以實現(xiàn)電子裝置中的微型化以及技術(shù)改進。
響應這種需求，開發(fā)出這樣的半導體器件，在公共的容器或者封裝中容納多個具有不同功能的半導體元件(例如存儲元件和/或如微處理器的邏輯元件)。這種半導體器件被稱為SiP(封裝中的系統(tǒng))。
并且，關(guān)于這些電子裝置，為了與外部單元和/或裝置通信，需要提高通信速度。因此，例如，用于處理0.1-10GHz頻帶內(nèi)的高頻信號的高頻半導體元件可被設(shè)置在如上所述的容器或者封裝內(nèi)。
圖1為顯示安裝襯底的結(jié)構(gòu)圖，該襯底容納包括與存儲元件和/或邏輯元件例如微處理器相對應的半導體元件的半導體器件，以及包括高頻半導體元件的半導體器件。
在所示實例中，在底板(電子裝置的主電子電路襯底)55的一側(cè)上安裝第一半導體器件10，其包括例如相應于存儲元件和/或邏輯元件的半導體元件21和25；以及第二半導體器件40，其包括高頻半導體器件47。
第一半導體器件10包括支撐襯底11、安裝在支撐襯底11一側(cè)上的半導體元件21和25、以及在支撐襯底11另一側(cè)上設(shè)置的外部連接端子31。
支撐襯底11相應于半導體元件安裝襯底，其包括通孔(被導電材料填充，但以下稱為通孔)13，其穿過支撐襯底11的基材12；導線連接部分14和15，其被設(shè)置在通孔13的上端；以及連接焊盤16和17，其被設(shè)置在通孔13的下端。
半導體元件21被安裝在支撐襯底11上，并且包括電極焊盤22，這些電極焊盤通過導線23電連接到支撐襯底11的導線連接部分14。
半導體元件25被安裝在支撐襯底11上，并且包括電極焊盤26，這些電極焊盤通過導線28電連接到支撐襯底11的導線連接部分15。半導體元件21和15被樹脂29沿著導線23和28密封。
連接焊盤16和17經(jīng)由外部端子31電連接到在底板55上設(shè)置的焊盤57或者布線59，這些外部端子31形成為例如球狀或者凸塊。
注意在一個實例中，半導體21和25其中之一可以相應于邏輯元件例如微處理器，而半導體21和25的另一個可以相應于存儲元件例如閃存。在這種情況下，邏輯元件和存儲元件的相對位置(即哪個半導體元件被放置在另一個上)可以根據(jù)以下條件來確定例如用于實現(xiàn)各半導體元件的功能和電路結(jié)構(gòu)所需的芯片尺寸(面積)以及端子數(shù)量。
第二半導體器件40包括支撐襯底41、在支撐襯底41一側(cè)上安裝的高頻半導體元件47、以及在支撐襯底41另一側(cè)上設(shè)置的外部連接端子53。
支撐襯底41相應于半導體元件安裝襯底，其包括通孔43，其穿過支撐襯底41的基材42；導線連接部分44，其被設(shè)置在通孔43的上端；以及連接焊盤45，其被設(shè)置在通孔43的下端。
高頻半導體元件47(其相應于適于處理具有例如1GHz以上頻率的高頻模擬信號的半導體元件)被安裝在支撐襯底41上，并且包括電極焊盤48，這些電極焊盤通過導線49電連接到支撐襯底41的導線連接部分44。
高頻半導體元件47被樹脂51沿著導線49密封。連接焊盤45經(jīng)由外部連接端子53連接到在底板55上設(shè)置的焊盤58或者布線59，這些外部連接端子53形成為球狀或者凸塊。
在底板55一側(cè)上設(shè)置的布線59實現(xiàn)第一半導體器件10和第二半導體器件40之間的電連接。例如，日本特開專利公開號2003-110084公開了一種涉及如上所述設(shè)置的技術(shù)。
為了實現(xiàn)例如移動電話等電子裝置中的微型化以及技術(shù)改進，處理高頻信號的半導體元件優(yōu)選安裝在如上所述與邏輯元件和/或存儲元件共同的襯底上，而不是設(shè)置為分離的半導體器件。
但是，如同本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員所熟知的，高頻半導體元件易于受位于該高頻半導體元件附近的其他布線和半導體元件的電磁場影響。
例如，在圖1的實例中，如果半導體元件21和25以及高頻半導體元件47被安裝在作為共同支撐襯底(插入器)的底板55上，并且被密封在一起(被封裝)，則在通過連接到高頻半導體元件47的布線/導線傳輸?shù)男盘柡屯ㄟ^連接到半導體元件21或25的布線/導線傳輸?shù)男盘栔g會產(chǎn)生干擾，并且不能獲得所需的電特性。
因此，在現(xiàn)有技術(shù)中，如圖1所示，半導體元件21和25以及高頻半導體元件47分別作為分離的半導體器件10和40被安裝在底板55上。
但是，當多于一個被密封(被封裝)的半導體器件被如上所述安裝在一個共同的支撐襯底上時，則支撐襯底的封裝密度會下降，而這是電子裝置微型化的障礙。
此外，當除了相應于高頻半導體元件的半導體器件之外的多個半導體器件被分離地形成在支撐襯底上，并且對于每個半導體器件試圖獲得所需的電特性時，則支撐襯底設(shè)計可能很復雜，并且電子裝置的制造成本會增加。
此外，在上述結(jié)構(gòu)中，連接高頻半導體器件與另一半導體器件(例如圖1的布線59)的布線長度會很長，從而在傳輸高頻信號時會產(chǎn)生較大傳輸損耗。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對相關(guān)現(xiàn)有技術(shù)的一個或更多問題而被構(gòu)思出來，并且本發(fā)明的目的為提供具有提高的封裝密度的半導體器件，該半導體器件能夠防止高頻信號的傳輸損耗并實現(xiàn)電子裝置中的微型化以及技術(shù)改進。
在本發(fā)明的一個方案中，第一半導體元件和第二半導體元件被安裝在共同的支撐襯底上，從而可以增加半導體器件的封裝密度。此外，高頻電極被設(shè)置在支撐襯底一側(cè)上相應于通孔位置的位置處，并且外部連接電極被設(shè)置在支撐襯底另一側(cè)上相應于通孔位置的位置處，從而可以減少高頻電極和外部連接電極之間的信號傳輸路徑長度，并防止高頻信號的傳輸損耗。
在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，第二半導體元件被正面向下安裝在支撐襯底的一側(cè)上。在本實施例的一個方案中，高頻電極可以連接到支撐襯底。
在本發(fā)明的另一優(yōu)選實施例中，高頻電極的中心軸位于通孔的外圍中。在本發(fā)明的一個方案中，這樣設(shè)置高頻電極，以使得其中心軸位于通孔的外圍中，從而可以準確地進行高頻電極和外部連接電極之間的高頻信號傳輸。
在本發(fā)明的另一優(yōu)選實施例中，第一半導體元件被堆疊在第二半導體元件上。在本實施例的一個方案中，第一半導體元件被堆疊在第二半導體元件的頂部，從而在防止被傳輸?shù)母哳l信號的傳輸損耗的同時，可以減小支撐襯底的尺寸，并實現(xiàn)半導體器件的微型化。
在本發(fā)明的另一優(yōu)選實施例中，第二半導體元件包括被設(shè)置為地電勢的防護部件。在實施例的一個方案中，被設(shè)置為地電勢的防護部件被設(shè)置在第二半導體元件上，從而可以防止第二半導體元件受到來自第一半導體元件的噪聲影響。
在本發(fā)明的另一優(yōu)選實施例中，第二半導體元件包括形成無源元件的重布線(rewiring)。在本實施例的一個方案中，通過使用重布線形成無源元件，無源元件不必分離形成，從而可以減少第二半導體元件中所需的組件數(shù)和安裝空間。此外，可以降低阻抗，從而可以提高第二半導體元件的電特性。
在本發(fā)明的另一優(yōu)選實施例中，第二半導體元件包括一對重布線結(jié)構(gòu)，其包括相互平行的部分。在本實施例的一個方案中，通過提供具有相互平行部分的一對重布線結(jié)構(gòu)，可以消除布線中的串擾，從而可以減少噪聲。
在本發(fā)明的另一優(yōu)選實施例中，第二半導體元件包括具有基本相等布線長度的一組重布線結(jié)構(gòu)。在本實施例的一個方案中，通過設(shè)置具有基本相等布線長度的一組重布線結(jié)構(gòu)，可以進行不定時(skew timing)的調(diào)整和優(yōu)化。


圖1為顯示根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)容納多個半導體器件的安裝襯底的結(jié)構(gòu)剖面圖；圖2為顯示根據(jù)本發(fā)明第一實施例的半導體器件結(jié)構(gòu)的剖面圖；圖3為顯示圖2的半導體器件被安裝在安裝襯底上的狀態(tài)的剖面圖；圖4為從底側(cè)觀看的圖2的半導體器件的平面圖；圖5為顯示在圖2的半導體器件中設(shè)置的高頻半導體元件結(jié)構(gòu)的剖面圖；圖6為說明在半導體元件中設(shè)置的重布線的示范性排列圖；
圖7為說明在用于高頻半導體元件的外部連接端子的安裝節(jié)距與用于支撐襯底的外部連接端子的安裝節(jié)距相等的情況下高頻半導體元件的高頻外部連接端子的連接圖；圖8為說明在用于高頻半導體元件的外部連接端子的安裝節(jié)距為用于支撐襯底的外部連接端子的安裝節(jié)距的一半(1/2)的情況下，高頻半導體元件的高頻外部連接端子的連接圖；圖9為說明在用于高頻半導體元件的外部連接端子的安裝節(jié)距為用于支撐襯底的外部連接端子的安裝節(jié)距的k倍(0＜k＜1)的情況下，高頻半導體元件的高頻外部連接端子的連接圖；圖10為顯示不包括導體柱(post)的高頻半導體元件結(jié)構(gòu)的剖面圖；圖11為顯示根據(jù)本發(fā)明第二實施例的半導體器件結(jié)構(gòu)的剖面圖；圖12為顯示根據(jù)本發(fā)明第三實施例的半導體器件結(jié)構(gòu)的剖面圖；圖13為顯示根據(jù)該第三實施例的高頻半導體元件結(jié)構(gòu)的剖面圖；圖14為顯示不包括導體柱的高頻半導體元件結(jié)構(gòu)的剖面圖；圖15為顯示根據(jù)本發(fā)明第四實施例的半導體器件結(jié)構(gòu)的剖面圖；圖16為從底側(cè)觀看的圖15的半導體器件的平面圖；以及圖17為顯示根據(jù)本發(fā)明第五實施例的半導體器件結(jié)構(gòu)的剖面圖。
具體實施例方式
在下文中，將參照附圖描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例。
(第一實施例)首先，參照圖2-4，描述根據(jù)本發(fā)明第一實施例的半導體器件70。
圖2為顯示根據(jù)第一實施例的半導體器件70結(jié)構(gòu)的剖面圖；而圖3為顯示半導體器件70被安裝在安裝襯底上的狀態(tài)的剖面圖。
圖4為從由圖2的箭頭A表示的方向觀看的半導體器件70的底平面圖。
注意在圖2中，所示的區(qū)域B相應于上絕緣膜76上安裝半導體元件101的區(qū)域(以下稱為“芯片安裝區(qū)域B”)。
根據(jù)本實施例，半導體器件70包括支撐襯底71、外部連接端子97和98、相應于第一半導體元件的半導體元件101和105、以及相應于第二半導體元件的高頻半導體元件110。半導體元件101和105以及高頻半導體元件110被安裝在共同的支撐襯底71上，并且被模制樹脂122整體密封。
模制樹脂122被設(shè)置為保護半導體元件101、105和110以及它們的連接導線。在本實施例中，半導體元件101通過所謂的正面向上(face-up)安裝方法經(jīng)由接合(bonding)層104被安裝在支撐襯底71上，并且半導體元件105通過正面向上安裝經(jīng)由接合層109被安裝在半導體元件101上。
相應于第二半導體元件的高頻半導體元件110通過所謂的正面向下(倒裝法)安裝方法被安裝在支撐襯底71上。在這種情況下，半導體元件110的高頻外部連接端子121被連接到連接焊盤87，該連接焊盤被設(shè)置在穿過支撐襯底71的通孔81的頂端處。
注意在本實施例中，半導體元件101被設(shè)置為在尺寸上大于半導體元件105。半導體元件101和105可以相應于存儲元件或邏輯元件(例如微處理器)，其可根據(jù)需要或要求進行組合。由于芯片尺寸和外部連接端子的數(shù)量/排列可根據(jù)在每個電子裝置中需要的半導體元件的功能和容量而改變，存儲元件和邏輯元件的相對位置可以根據(jù)每個特定電子裝置來確定(即根據(jù)每個特定的電子裝置，就存儲元件或者邏輯元件中的哪一個被放置在另一個上進行確定)。
高頻半導體元件110相應于處理高頻信號例如高頻模擬信號的半導體元件。
支撐襯底71包括穿過支撐襯底71的基材72的多個通孔73。在支撐襯底71的上表面(即半導體安裝表面)上，設(shè)置有電連接到通孔73的上布線75、覆蓋上布線75的上絕緣層76、以及穿過上絕緣層76的上通孔78。在上絕緣層76上，設(shè)置電連接到上通孔78的導線連接部分83和84。
在支撐襯底71的下表面(即外部連接端子安裝表面)上，設(shè)置電連接到通孔73的下布線88、覆蓋下布線88的下絕緣層89、以及穿過下絕緣層89的下通孔91。在下絕緣層89上，設(shè)置電連接到下通孔91的連接焊盤93。此外，在下絕緣層89的底表面區(qū)域上相應于沒有設(shè)置連接焊盤93的區(qū)域設(shè)置抗焊層96。
此外，在本實施例中設(shè)置通孔81，該通孔穿過上絕緣膜76、基材72、以及下絕緣膜89的分層結(jié)構(gòu)。通孔81被設(shè)置為實現(xiàn)與高頻半導體元件110的高頻外部連接端子121的連接。
根據(jù)本實施例，基材72相應于由樹脂或者陶瓷材料制成的絕緣片/板。
上布線75被設(shè)置在基材72的上表面72A上，以被連接到通孔73，并且由樹脂層制成的上絕緣層76被設(shè)置為覆蓋上布線75。
上通孔78在一端連接到上布線75，而在另一端連接到導線連接部分83、84，布線85，或者連接焊盤86。
通孔81被設(shè)置在相應于高頻半導體元件110的高頻外部連接端子121的位置的位置。
在支撐襯底71的一側(cè)(上側(cè))，導線連接部分83和84被設(shè)置在上絕緣層76上，以被電連接到通孔78。導線連接部分83經(jīng)由導線103被連接到半導體元件101的電極焊盤102。導線連接部分84經(jīng)由導線108被連接到半導體元件105的電極焊盤106。
布線85被設(shè)置在上絕緣層76上，以被電連接到相應的通孔78。高頻半導體元件110的外部連接端子120被連接到布線85，其中該高頻半導體元件被設(shè)置為處理除了高頻信號之外的信號。此外，半導體元件105的電極焊盤106經(jīng)由導線108被連接到布線85，從而可以實現(xiàn)半導體元件105和高頻半導體元件110之間的電連接。
連接焊盤86被設(shè)置在上絕緣層76上、正面向下(倒裝法)安裝有高頻半導體元件110的元件安裝表面的部分處。連接焊盤86被連接到高頻半導體元件110的外部連接端子120，該高頻半導體元件被設(shè)置為處理除了高頻信號之外的信號，并且在一側(cè)連接到連接焊盤86。此外，連接焊盤86在另一側(cè)被連接到通孔78。
連接焊盤87被設(shè)置在上絕緣層76上，以在一側(cè)連接到通孔81的一端81A，而在另一端直接連接到正面向下(倒裝法)安裝的高頻半導體元件110的高頻外部連接端子121。
在支撐襯底71的另一側(cè)(下側(cè))，設(shè)置電連接到通孔73的下布線88和由樹脂制成且覆蓋下布線88的下絕緣層89。在下絕緣層89的底表面上設(shè)置的連接焊盤93通過下通孔91被電連接到下布線88。
此外，注意連接焊盤95被設(shè)置在通孔81的底端。
在連接焊盤93和95的底表面上，設(shè)置相應于焊接凸塊的外部連接端子97和98。
覆蓋下絕緣層89的底表面區(qū)域的抗焊層96被設(shè)置在連接焊盤93和95周圍，以防止外部連接端子97和98相互接觸。
如圖3所示，具有如上述結(jié)構(gòu)的半導體器件70經(jīng)由外部連接端子97和98被電連接到設(shè)置在安裝襯底125上的電極焊盤/布線127。以這種方式，可以在半導體元件101、105、高頻半導體元件110和安裝襯底125之間實現(xiàn)包括高頻信號在內(nèi)的信號傳輸。
在根據(jù)本實施例的半導體器件70中，半導體元件101、105和高頻半導體元件110被安裝在一個共同的支撐襯底71上，由此，可以減小布線85的長度，從而可以減小在半導體元件105和高頻半導體元件110之間傳輸?shù)母哳l信號的傳輸損耗。
此外，根據(jù)本實施例，高頻半導體元件110的高頻外部連接端子121被連接到連接焊盤87，連接焊盤95通過通孔81被連接到連接焊盤87，并且在連接焊盤95上設(shè)置的外部連接端子98被連接到安裝襯底125的電極焊盤/布線127。以這種方式，可以在高頻半導體元件110和安裝襯底125之間實現(xiàn)高頻信號傳輸(需要高速傳輸?shù)男盘柕膫鬏?。
如圖4所示，根據(jù)本實施例，在半導體器件70的支撐襯底71的下側(cè)，外部連接端子97和98被排列成矩陣，并且四個適于處理高頻信號的外部連接端子98被設(shè)置在外部連接端子排列的最外面的位置處，從而使得外部連接端子98可以容易地連接到外部電路或者裝置。
注意外部連接端子97和98排列中的安裝節(jié)距基于標準化規(guī)格被設(shè)置為預定值。
在下文中，參照圖5描述高頻半導體元件110的結(jié)構(gòu)。
圖5為顯示高頻半導體元件110被如上所述正面向下(倒裝法)安裝在支撐襯底71上的狀態(tài)的剖面圖。
如本圖中所示，例如，高頻半導體元件110包括高頻元件111、重布線115、116、柱狀電極(導體柱)118、模制樹脂119、外部連接端子120、以及高頻外部連接端子121。
高頻元件111相應于硅(Si)半導體元件，例如，該硅半導體元件包括實現(xiàn)適于處理高頻模擬信號的電子電路的功能元件。高頻元件111包括電極焊盤112和113，所述焊盤通過傳統(tǒng)晶片工藝形成在硅襯底的一側(cè)；以及絕緣層114，覆蓋硅襯底并露出電極焊盤112和113。注意實現(xiàn)電子電路的功能元件例如晶體管和電阻器在本圖中沒有示出。
電極焊盤112相應于用于傳輸高頻信號的電極焊盤。另一方面，例如，電極焊盤113相應于連接到電源線、地線的電極焊盤或者用于處理較低頻率信號的布線。
絕緣層114相應于所謂的鈍化層，并且例如可由氮化硅(SiN)制成。
重布線115沿絕緣層114延伸，并且在一端被連接到電極焊盤112。在另一端，重布線115經(jīng)由柱狀電極(導體柱)118被電連接到高頻外部連接端子121。
重布線116沿絕緣層114延伸，并且在一端被連接到電極焊盤113。在另一端，重布線116被電連接到高頻外部連接端子120。
根據(jù)本實施例，重布線115和116由銅(Cu)制成，并且被設(shè)置為實現(xiàn)高頻外部連接端子121或者外部連接端子120的安裝位置的調(diào)整以及外圍電路元件的優(yōu)化(阻抗匹配)。
圖6為顯示半導體元件中的重布線的示范性排列圖。
注意圖6中所示的半導體元件的結(jié)構(gòu)不必一定對應于圖5中所示的高頻半導體元件110的結(jié)構(gòu)。但是，圖6中所示與圖5中所示相同的組件被賦予相同的標號。
在圖6的示范性實例中，重布線124A、124B及124C具有基本相同的布線長度并且構(gòu)成一組重布線。
重布線124A、124B及124C在一側(cè)連接到相鄰的電極焊盤113，并且在另一側(cè)經(jīng)由導體柱(未示出)電連接到外部連接端子120。注意重布線124B被設(shè)置為沿繞行路徑延伸，而不采取最短路徑，從而使得重布線124B可具有與重布線124A和124C基本相同的布線長度。
通過設(shè)置用以連接到具有基本相同布線長度的重布線124A、124B及124C的相鄰的電極焊盤113，可以實現(xiàn)不定時調(diào)整和優(yōu)化。
此外，在圖6中，重布線125A和125B構(gòu)成一對重布線，其包括彼此平行的部分。
重布線125A和125B一側(cè)被連接到電極焊盤113，這些電極焊盤113被連接到電子電路的差動電路單元，并且重布線125A和125B在另一側(cè)經(jīng)由導體柱(未示出)被電連接到外部連接端子120。通過設(shè)置連接到差動電路單元的一對重布線中的至少一部分為相互平行，可以降低噪聲。
此外，在圖6中，重布線126被螺旋設(shè)置為圍繞電極焊盤112并實現(xiàn)一個電感，該電感對應于無源元件。
重布線126一側(cè)被連接到電極焊盤112，在另一側(cè)經(jīng)由導體柱(未示出)被電連接到高頻外部連接端子121。
通過采用重布線126來實現(xiàn)電感，無源元件例如電感就不必分離設(shè)置，并且可以降低組件數(shù)量和安裝面積。
此外，通過將無源元件設(shè)置為靠近半導體元件的電極，可以降低阻抗并改進電特性。
注意在圖5的高頻半導體元件110中，重布線115、116及外部連接端子120、121通過柱狀電極118相互電連接及機械連接，這些柱狀電極118被設(shè)置在重布線115和116上。
通過如上所述在重布線115和116上設(shè)置柱狀電極118，重布線115和116被模制樹脂119密封。模制樹脂119可被設(shè)置為保護重布線115、116以及柱狀電極118(例如其可由銅(Cu)制成)。
外部連接端子120和121可相應于例如由無鉛焊料制成的凸塊。
重新參考圖2和圖3，根據(jù)本實施例，當高頻半導體元件110被正面向下(倒裝)安裝在支撐襯底71上時，則高頻外部連接端子121被連接到連接焊盤87，該連接焊盤被設(shè)置在穿過支撐襯底71的通孔81的一端81A。
以這種方式，高頻半導體元件110的高頻外部連接端子121可經(jīng)由連接焊盤87、通孔81及連接焊盤95被電連接到外部連接端子98。
在這種設(shè)置中，用于實現(xiàn)高頻外部連接端子121和外部連接端子98之間經(jīng)由通孔81的電連接的連接距離可以減小，從而使得傳輸高頻信號中的傳輸損耗可以降低。
此外，由于高頻外部連接端子121和連接焊盤87都沒有被設(shè)置為沿著支撐襯底71延伸，因此可以降低半導體元件101和半導體元件105之間相互干擾的出現(xiàn)。
注意外部連接端子120和高頻外部連接端子121排列中的安裝節(jié)距基于標準化規(guī)格被設(shè)置為預定值。
在下文中，參照圖7-9描述高頻外部連接端子121和連接焊盤87之間的連接。
首先，參考圖7，描述在用于高頻半導體元件110的外部連接端子120和121的安裝節(jié)距P1與用于支撐襯底71上的外部連接端子97和98的安裝節(jié)距P2相等(即P1＝P2)的情況下，高頻外部連接端子121和連接焊盤87之間的連接。
注意在圖7中，高頻外部連接端子121的中心軸由C表示(以下稱為“中心軸C”)，通孔81的外圍由E表示(以下稱為“外圍E”)，用于高頻半導體元件110的外部連接端子120和121的安裝節(jié)距由P1表示(以下稱為“安裝節(jié)距P1”)，用于支撐襯底71上設(shè)置的外部連接端子97和98的安裝節(jié)距由P2表示(以下稱為“安裝節(jié)距P2”)，以及通孔81的直徑由R1表示(以下稱為“直徑R1”)。
如圖7所示，當P1＝P2時，則高頻半導體元件110的高頻外部連接端子121經(jīng)由連接焊盤87以這種方式設(shè)置在相應于通孔81的端部81A位置的位置處使得通孔的中心軸基本與高頻外部連接端子121的中心軸一致。然后，以這種方式放置的高頻外部連接端子121被連接到連接焊盤87。
注意在高頻外部連接端子121與連接焊盤87的連接中，高頻外部連接端子121的中心軸C優(yōu)選被設(shè)置為位于通孔81的外圍E的內(nèi)側(cè)。
接下來，參考圖8和圖9，描述在用于高頻半導體元件110的外部連接端子120和121的安裝節(jié)距P1與用于支撐襯底71上的外部連接端子97和98的安裝節(jié)距P2不同的情況下，高頻外部連接端子121和連接焊盤87之間的示范性連接。
圖8說明在用于高頻半導體元件110的外部連接端子120和121的安裝節(jié)距P1為用于在支撐襯底71上設(shè)置的外部連接端子97和98的安裝節(jié)距P2的一半(1/2)的情況下，高頻外部連接端子121的連接。圖9說明在用于高頻半導體元件110的外部連接端子120和121的安裝節(jié)距P1為用于在支撐襯底71上設(shè)置的外部連接端子97和98的安裝節(jié)距P2的k倍(0＜k＜1)的情況下，高頻外部連接端子121的連接。
注意在圖8和圖9中，與圖7所示相同的組件被賦予相同的標號。在圖8中，外部連接端子120的中心軸由C’表示。在圖9中，通孔81的直徑由“R2”表示(以下稱為“直徑R2”)，以及通孔81的外圍由F表示(以下稱為“外圍F”)。
如圖8所示，當P1＝(P2/2)時，外部連接端子120被設(shè)置在兩個高頻外部連接端子121之間，從而使得高頻外部連接端子121之間的距離被設(shè)置為P1×2＝P2，以及高頻外部連接端子121可經(jīng)由連接焊盤87被設(shè)置在相應于通孔81的端部81A位置的位置處。
注意在高頻外部連接端子121與連接焊盤87的連接中，高頻外部連接端子121的中心軸C優(yōu)選設(shè)置為位于通孔81的外圍E的內(nèi)側(cè)。
如圖9所示，當P1＝k×P2(0＜k＜1)時，并且當通孔81的直徑被設(shè)置為R1時高頻外部連接端子121不能在相應于通孔81的端部81A位置的位置處被連接，則通孔81的直徑被加寬為R2(R2＞R1)，以使得高頻外部連接端子121被設(shè)置在相應于通孔81的端部81A位置的位置處。以這種方式放置的高頻外部連接端子121被連接到連接焊盤87，該連接焊盤87被設(shè)置在通孔81的端部81A上。
通過加寬在支撐襯底71上設(shè)置的通孔81的直徑，高頻外部連接端子121可以被放置為面向通孔81的端部81A，而不必改變用于高頻半導體元件110的外部連接端子120和121的安裝節(jié)距P1。
以這種方式，可以實現(xiàn)高頻外部連接端子121和外部連接端子98之間的高頻信號準確傳輸，而不會引起高頻半導體元件110的高頻特性退化。
注意在高頻外部連接端子121與連接焊盤87的連接中，高頻外部連接端子121的中心軸C優(yōu)選被設(shè)置為位于通孔81的外圍F的內(nèi)側(cè)。
通過以這種方式連接高頻外部連接端子121與連接焊盤87使得高頻外部連接端子121的中心軸C被放置在通孔81的外圍E/F的內(nèi)側(cè)(如上所述)，可以降低在高頻外部連接端子121和外部連接端子98之間傳輸?shù)母哳l信號的傳輸損耗。
圖10為不包括柱狀電極(導體柱)的高頻半導體元件130的結(jié)構(gòu)圖。注意在這幅圖中，與圖5相同的組件被賦予相同的標號。
在圖10的高頻半導體元件130中，外部連接端子120和121被直接設(shè)置在重布線115和116上，而沒有設(shè)置柱狀電極(導體柱)。在本實例中，例如由有機絕緣樹脂制成的樹脂131被設(shè)置，以覆蓋絕緣層114。
如上所述，根據(jù)一個實施例，不包括柱狀電極的半導體元件被用作高頻半導體元件。
注意在圖6中所示的重布線結(jié)構(gòu)例如重布線124A、124B、124C、125A、125B及126根據(jù)需要或要求可以設(shè)置在高頻半導體元件130中。
在下文中，描述用于制造半導體器件70的工藝步驟。
首先，根據(jù)采用半導體元件70的電子裝置所需的功能來選擇適當類型的半導體元件作為半導體元件101、105及高頻半導體元件110。例如，可從存儲元件和/或邏輯元件例如微處理器選擇適當?shù)陌雽w元件作為半導體元件101和105，以及具有處理模擬信號功能的半導體元件可被選作高頻半導體元件110。
此外，根據(jù)電子裝置的結(jié)構(gòu)以及半導體元件的端子結(jié)構(gòu)/排列形成支撐襯底71。注意，此時，通孔81形成在支撐襯底71上相應于高頻半導體元件110的高頻外部連接端子121的安裝位置的位置處。
然后，在支撐襯底71的一側(cè)(上表面)上，安裝半導體元件101、105和高頻半導體元件110。
半導體元件101通過正面向上安裝經(jīng)由接合層104被接合到支撐襯底71上，并且半導體元件105通過正面向上安裝經(jīng)由接合層109被接合到半導體元件101上。
高頻半導體元件110通過正面向下(倒裝)安裝被安裝在支撐襯底71上。此時，高頻外部連接端子121被設(shè)置在相應于通孔81位置的位置處，并且被連接到相應的連接焊盤87。
半導體元件101和105的電極焊盤經(jīng)由相應的導線103和108被電連接到在支撐襯底71的上表面上設(shè)置的電極焊盤。
然后，半導體元件101、105及高頻半導體元件110被模制樹脂122沿著導線103和108密封。
然后，外部連接端子97和98被設(shè)置在支撐襯底71的另一側(cè)(下表面)上形成的連接焊盤93。
通過根據(jù)如上所述的制造方法制造半導體器件70，相比傳統(tǒng)方法可使半導體元件在支撐襯底上的高密度封裝變得容易，并且考慮到設(shè)計和制造半導體器件所需的時間以及制造成本可使高頻半導體元件110的優(yōu)化變得容易。
此外，可以減少在高頻外延連接端子121和外部連接端子98之間傳輸?shù)母哳l信號的傳輸損耗。
(第二實施例)在下文中，參考圖11描述根據(jù)本發(fā)明第二實施例的半導體器件135。注意根據(jù)本實施例的半導體器件135的特征在于實施一防護部件用以覆蓋高頻半導體元件。
在圖11中，半導體器件135與第一實施例的半導體器件70相同的組件被賦予相同的標號。
如圖11所示，半導體器件135包括支撐襯底71、外部連接端子97、98、半導體元件101、105、高頻半導體元件110、以及覆蓋高頻半導體元件110的防護部件136。
半導體元件101、105和覆蓋高頻半導體元件110的防護部件136被模制樹脂122沿著導線103和108覆蓋。
在本實例中，覆蓋高頻半導體元件110的防護部件136被電連接到在支撐襯底71上設(shè)置的接地端子(未示出)。
注意例如鋁(Al)或者鎳黃銅(銅[Cu]-鎳[Ni]-鋅[Zn]合金)可用作防護部件136的材料。
通過設(shè)置覆蓋高頻半導體元件110的防護部件136，可以減少或者防止半導體元件101、105和高頻半導體元件110之間的相互干擾。
(第三實施例)在下文中，參考圖12和13描述根據(jù)本發(fā)明第三實施例的半導體器件140。
圖12為根據(jù)本實施例的半導體器件140結(jié)構(gòu)的剖面圖。圖13為圖12的半導體器件140的高頻半導體元件145結(jié)構(gòu)的放大剖面圖。注意根據(jù)本實施例的半導體器件140的特征在于包括電容器元件，該電容器元件被安裝在高頻半導體元件145的重布線形成表面上。
注意在圖12和圖13中，與根據(jù)第一和第二實施例的半導體器件相同的組件被賦予相同的標號。
參考圖12，根據(jù)本實施例的半導體器件140包括支撐襯底71、外部連接端子97、98、半導體元件101、105、高頻半導體元件145、以及模制樹脂122，該模制樹脂被設(shè)置在支撐襯底71的一側(cè)上，以覆蓋半導體元件101、105以及高頻半導體元件145。
參考圖13，高頻半導體元件145包括高頻元件111，其在一側(cè)上形成有絕緣層114；重布線115和116，其設(shè)置在絕緣層114上；柱狀電極(導體柱)151-153，其被設(shè)置在重布線115、116上；以及外部連接端子120、121，其被設(shè)置在柱狀電極151-153的頂部。此外，高頻半導體元件145包括電容器元件146，該電容器元件包括在重布線116上形成的介電層147以及在介電層147上形成的重布線層148。
重布線115、116、電容器元件146、以及柱狀電極151-153被模制樹脂119覆蓋。
注意重布線115和116根據(jù)需要或者要求可以包括圖6所述的重布線124A、124B、124C、125A、125B、及/或126。
例如，通過在高頻半導體元件145上設(shè)置電容器元件146，實現(xiàn)電感和電容器元件146的重布線126可被組合，以相對容易地形成濾波器，從而提高高頻半導體元件145的高頻特性。
注意柱狀電極(導體柱)151一端被連接到高頻元件111的重布線115，而另一端151A從模制樹脂119露出，并且外部連接端子121被設(shè)置在這個端部151A。
柱狀電極152一端被連接到重布線116，而另一端152A從模制樹脂119露出，并且外部連接端子120被設(shè)置在這個端部152A。
柱狀電極153一端被連接到重布線148，而另一端153A從模制樹脂119露出，并且外部連接端子120被設(shè)置在這個端部153A。注意柱狀電極151-153的端部151A-153A被設(shè)置為位于基本相同的平面。
通過在重布線115、116及148上設(shè)置柱狀電極151-153，重布線115和電容器元件146可被模制樹脂119密封，該模制樹脂例如可以通過壓模來成型。注意柱狀電極151-153例如可以由銅(Cu)制成。
圖14為顯示相應于圖13的高頻半導體元件145的修改實例的高頻半導體元件155的結(jié)構(gòu)圖。
注意根據(jù)本實例的高頻半導體元件155不包括柱狀電極(導體柱)。在圖14中，與圖13所示相同的組件被賦予相同的標號。
圖14的高頻半導體元件155包括半導體元件111，其一側(cè)上形成有絕緣層114；重布線115和116，其設(shè)置在絕緣層114；通孔156，其設(shè)置在重布線115和116；以及外部連接端子，其設(shè)置在通孔156的一側(cè)。
此外，高頻半導體元件155包括電容器元件146，該電容器元件146通過在重布線115和116上設(shè)置的介電層147以及在介電層147上設(shè)置的重布線層148來實現(xiàn)。在本實例中，外部連接端子120被直接設(shè)置在實現(xiàn)電容器元件146的一個電極的重布線層148上。
重布線115、116、電容器元件146、以及通孔156被模制樹脂157覆蓋，以及絕緣層158例如抗焊層被設(shè)置在模制樹脂157的表面上，以保護重布線148的表面部分。
注意重布線115和116根據(jù)需要或者要求可以包括重布線124A、124B、124C、125A、125B和/或126。
根據(jù)一個實施例，如上所述的高頻半導體元件155可以替換高頻半導體元件145而被用于半導體器件140中，以實現(xiàn)本發(fā)明的一種或更多的效果和優(yōu)點。
(第四實施例)在下文中，參考圖15和16描述根據(jù)本發(fā)明第四實施例的半導體器件160。
圖15是根據(jù)本實施例的半導體器件160的結(jié)構(gòu)剖面圖。圖16為從底側(cè)(從圖15中的箭頭G表示的方向)觀看的半導體器件160的支撐襯底71的平面圖。
根據(jù)本實施例的半導體器件160的特征在于包括高頻半導體元件的多個半導體元件被設(shè)置成分層(堆疊)結(jié)構(gòu)，以被安裝在支撐襯底71的一側(cè)上。
注意在圖15和16中，與前述實施例的半導體器件相同的組件被賦予相同的標號。
在本實例中，半導體器件160的支撐襯底71包括基材72、以及穿過基材72的多個通孔73?；?2相應于半導體元件安裝表面的一側(cè)(上表面)上，設(shè)置有上布線75，其電連接到通孔73；上絕緣層77，其覆蓋上布線75；以及上通孔78，其穿過上絕緣層76。此外，在上絕緣層76上設(shè)置電連接到通孔78的導線連接部分83、84以及布線85、86。
在基材72相應于外部連接端子安裝表面的另一側(cè)(下表面)上，設(shè)置有下布線88，其電連接到通孔73；下絕緣層89，覆蓋下布線88；下通孔91，其穿過下絕緣層89；以及連接焊盤，其電連接到下通孔91。此外，在下絕緣層89上設(shè)置抗焊層96，該抗焊層被設(shè)置為圍繞連接焊盤93。
并且，在相應于高頻半導體元件110的安裝位置的位置處，設(shè)置有通孔81，其穿過包括基材72的分層結(jié)構(gòu)；上絕緣層76；以及下絕緣層89。
根據(jù)本實施例，高頻半導體元件110被正面向下安裝在支撐襯底71的一側(cè)(上表面)上其中心部分周圍處，并且外部連接端子120和121被直接連接到布線85和連接焊盤87。
此外，半導體元件101經(jīng)由接合層104被安裝在高頻半導體元件110的上表面上，并且半導體元件105經(jīng)由接合層109被安裝在半導體元件101的上表面上。以這種方式，多個半導體元件110、101和105被設(shè)置成分層(堆疊)結(jié)構(gòu)，以被安裝在支撐襯底71上。
注意通過在將高頻外部連接端子121連接到相應的連接焊盤87時，設(shè)置高頻外部連接端子121的中心軸位于通孔81的直徑(外圍)或者由通孔81占據(jù)的區(qū)域內(nèi)，可以減少傳輸高頻信號的傳輸路徑長度，并且可以減少在高頻外部連接端子121和外部連接端子98之間傳輸?shù)母哳l信號的傳輸損耗。
此外，在本實例中，半導體元件101的電極焊盤102經(jīng)由導線103被電連接到在支撐襯底上設(shè)置的導線連接部分83和布線85。半導體元件105的電極焊盤106經(jīng)由導線108被電連接到在支撐襯底71上設(shè)置的導線連接部分84。
注意為了便于半導體元件101和105的導線連接，導線連接部分83和布線85被關(guān)于導線連接部分84向內(nèi)放置。
在支撐襯底71的一側(cè)上設(shè)置的半導體元件101、105和高頻半導體元件110被模制樹脂122沿著導線103和108密封。
通過在高頻半導體元件110上堆疊半導體元件101和105，以及將堆疊的半導體元件安裝在支撐襯底71上，可以減少支撐襯底71的尺寸，從而可以實現(xiàn)半導體器件160的微型化。
注意在一個實施例中，可使用圖10的高頻半導體元件130替代半導體器件160中的高頻半導體元件110。
此外，注意包括電容器元件146的高頻半導體元件145或者155可根據(jù)需要或者要求用于半導體器件160中。例如，通過使用包括電容器元件146的高頻半導體元件145或者155，由重布線126實現(xiàn)的電感和電容器元件146可被組合，以相對容易實現(xiàn)濾波器，從而提高半導體器件160的高頻特性。
(第五實施例)在下文中，參考圖17描述根據(jù)本發(fā)明第五實施例的半導體器件165。
根據(jù)本實施例的半導體器件165的特征在于包括防護部件166，該防護部件覆蓋高頻半導體元件110的高頻元件111。注意在圖7中，與圖15所示相同的組件被賦予相同的標號。
在根據(jù)本實施例的半導體器件165中，正面向下(倒裝)安裝且經(jīng)由電極120和121電連接到布線85、86以及連接焊盤87的高頻元件111被防護部件166覆蓋，并且半導體元件101被安裝在防護部件166上。
根據(jù)本實施例，防護部件166覆蓋高頻元件111，并被電連接到在支撐襯底71上設(shè)置的接地端子(未示出)。注意例如鋁(Al)或者鎳黃銅(銅[Cu]-鎳[Ni]-鋅[Zn]合金)可用作防護部件166的材料，如同本發(fā)明的第二實施例中的一樣。
通過設(shè)置覆蓋高頻元件111的防護部件166，可以減少或者防止半導體元件101、105和高頻元件111之間的相互干擾。
注意本發(fā)明不限于上述特定實施例，并且在不背離本發(fā)明的范圍條件下可進行變化和修改。
例如，在上述實施例中，為高頻半導體元件的高頻電極(高頻外部連接端子)而設(shè)置的通孔被設(shè)置為從支撐襯底的一側(cè)延伸到支撐襯底另一側(cè)的一個通孔。但是，本發(fā)明不限于這種設(shè)置，并且其他實施例是可行的，其中用于高頻電極的通孔在縱向上即在支撐襯底的深度方向上被分成幾個部分，并且例如經(jīng)由在分離的部分之間設(shè)置的布線層或者電極焊盤來實現(xiàn)電連接。在這種情況下，位置偏差可能出現(xiàn)在關(guān)于通孔縱向的垂直方向上。在此，對高頻信號傳輸?shù)挠绊懣膳c通孔部分之間的位置偏差的減少(即當通孔的相互匹配部分的面積增加時)成比例降低。
本申請基于并要求2005年2月18日提交的日本專利申請?zhí)?005-042872的在先申請的權(quán)益，其全部內(nèi)容由此通過參考并入。
權(quán)利要求
1.一種半導體器件，包括支撐襯底；第一半導體元件，安裝在該支撐襯底的一側(cè)上；第二半導體元件，包括安裝在該支撐襯底的所述一側(cè)上的高頻電極；通孔，設(shè)置在與該高頻電極相關(guān)聯(lián)的支撐襯底上；以及外部連接電極，設(shè)置在與該通孔相關(guān)聯(lián)的支撐襯底的另一側(cè)上。
2.如權(quán)利要求1所述的半導體器件，其中該第二半導體元件被正面向下安裝在該支撐襯底的所述一側(cè)上。
3.如權(quán)利要求1所述的半導體器件，其中該高頻電極的中心軸被置于該通孔的外圍之內(nèi)。
4.如權(quán)利要求1所述的半導體器件，其中該第一半導體元件被堆疊在該第二半導體元件上。
5.如權(quán)利要求1所述的半導體器件，其中該第二半導體元件包括被設(shè)置為地電勢的防護部件。
6.如權(quán)利要求1所述的半導體器件，其中該第二半導體元件包括形成無源元件的重布線。
7.如權(quán)利要求1所述的半導體器件，其中該第二半導體元件包括一對重布線結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)包括相互平行的部分。
8.如權(quán)利要求1所述的半導體器件，其中該第二半導體元件包括具有基本相等布線長度的一組重布線結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明公開一種半導體器件，包括支撐襯底；第一半導體元件，安裝在該支撐襯底的一側(cè)上；第二半導體元件，包括安裝在該支撐襯底的所述一側(cè)上的高頻電極；通孔，設(shè)置在與該高頻電極相關(guān)聯(lián)的該支撐襯底上；以及外部連接電極，設(shè)置在與該通孔相關(guān)聯(lián)的該支撐襯底的另一側(cè)上。
文檔編號H01L25/07GK1822364SQ20051007638
公開日2006年8月23日 申請日期2005年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月18日
發(fā)明者愛場喜孝, 藤澤哲也, 米田義之 申請人:富士通株式會社