專利名稱：疊層封裝類型的半導(dǎo)體封裝件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明構(gòu)思涉及半導(dǎo)體，更具體來(lái)說(shuō)涉及半導(dǎo)體封裝件及其制造方法。
背景技術(shù)：
在電子器件的領(lǐng)域內(nèi)總是有針對(duì)更高功能密度的不變需求:即在不斷地變得更小的體積內(nèi)封裝更大的電路容量。實(shí)現(xiàn)這種小型化的一種方法是被稱作“疊層封裝”的封裝技術(shù)，其將多個(gè)半導(dǎo)體封裝件聯(lián)合成一個(gè)。隨著所聯(lián)合的封裝件的容量增大，互連需求也會(huì)增加，為了在不增大疊層封裝件的體積的情況下滿足針對(duì)更大互連容量的需求，各個(gè)單獨(dú)互連的尺寸要被減小。在疊層封裝結(jié)構(gòu)中，頂部和底部封裝件可以通過(guò)焊料球互連，從而形成球柵陣列(BGA)類型的半導(dǎo)體封裝件。在高溫下，其中一個(gè)或全部?jī)蓚€(gè)所聯(lián)接的封裝件可能會(huì)發(fā)生翹曲，從而危及焊接點(diǎn)可靠性和所層疊的半導(dǎo)體器件的可靠性。此外，層疊封裝件的高度(以及總體體積)可能會(huì)增大。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的原理的示例性實(shí)施例可以提供具有改進(jìn)的機(jī)械耐久性的疊層封裝(POP)類型的半導(dǎo)體器件及其制造方法。根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的原理的示例性實(shí)施例還可以提供能夠保證電特性的可靠性的POP類型的半導(dǎo)體器件及其制造方法。從`而提供了改進(jìn)可靠性并且減小體積的半導(dǎo)體封裝件。本發(fā)明構(gòu)思的一些特征可以在于，可以形成穿透下方和上方封裝件的電連接部件，以便改進(jìn)下方與上方封裝件的接合強(qiáng)度和/或電連接可靠性。本發(fā)明構(gòu)思的其他特征可以在于，可以最小化由于回流工藝而導(dǎo)致的下方和上方封裝件的翹曲現(xiàn)象。本發(fā)明構(gòu)思的其他特征還可以在于，可以最小化下方與上方封裝件之間的間隙，以便實(shí)現(xiàn)纖薄封裝件。在根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的原理的示例性實(shí)施例的一個(gè)方面中，一種制造半導(dǎo)體封裝件的方法可以包括:提供第一封裝件，其包括安裝在具有通孔的第一封裝件襯底上的第一半導(dǎo)體芯片，所述第一半導(dǎo)體芯片由第一模塑層模塑；提供第二封裝件，其包括安裝在具有連接焊盤的第二封裝件襯底上的第二半導(dǎo)體芯片，所述第二半導(dǎo)體芯片由第二模塑層模塑；將所述第一封裝件層疊在所述第二封裝件上，以便將所述通孔與所述連接焊盤垂直對(duì)準(zhǔn)；形成穿透所述第一封裝件和所述第二封裝件并且暴露出所述連接焊盤的穿孔；以及在所述穿孔中形成電連接部件，所述電連接部件將所述第一封裝件和所述第二封裝件彼此電連接。
在根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的原理的一些示例性實(shí)施例中，提供所述第一封裝件可以包括:提供具有通路的所述第一封裝件襯底；對(duì)所述通路進(jìn)行圖案化從而形成穿透所述第一封裝件襯底的通孔；以及在所述第一封裝件襯底上形成所述第一模塑層。在根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的原理的其他示例性實(shí)施例中，所述方法還可以包括:在形成所述第一模塑層之前，形成覆蓋所述第一封裝件襯底上的通孔的入口的絕緣層。在根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的原理的其他示例性實(shí)施例中，提供所述第二封裝件可以包括:利用倒裝芯片接合方法將所述第二半導(dǎo)體芯片接合到所述第二封裝件襯底；以及在所述第二封裝件襯底上形成所述第二模塑層，所述第二模塑層對(duì)所述第二半導(dǎo)體芯片進(jìn)行模塑并且具有與所述第二半導(dǎo)體芯片的非活性表面實(shí)質(zhì)上共面的頂表面。在根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的原理的其他示例性實(shí)施例中，將所述第一封裝件層疊在所述第二封裝件上可以包括:令所述第一封裝件襯底面對(duì)所述第二半導(dǎo)體芯片，從而將所述第一封裝件層疊在所述第二半導(dǎo)體芯片的非活性表面上。在根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的原理的其他示例性實(shí)施例中，將所述第一封裝件層疊在所述第二封裝件上還可以包 括:在所述第一封裝件與所述第二封裝件之間提供粘結(jié)層。在根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的原理的其他示例性實(shí)施例中，形成所述穿孔可以包括:形成穿透所述第一模塑層并且連接到所述通孔的第一孔洞；以及形成穿透所述第二模塑層并且連接到所述通孔的第二孔洞。在根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的原理的其他示例性實(shí)施例中，形成所述穿孔可以包括:通過(guò)激光鉆孔工藝形成所述第一孔洞；以及通過(guò)激光鉆孔工藝形成所述第二孔洞。在根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的原理的其他示例性實(shí)施例中，形成所述電連接部件可以包括:利用焊料填充所述第二孔洞和所述通孔；以及對(duì)所述焊料進(jìn)行回流。在根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的原理的其他示例性實(shí)施例中，在形成所述電連接部件之后，所述方法還可以包括:利用絕緣體填充所述第一孔洞。在根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的原理的另一個(gè)方面中，一種半導(dǎo)體封裝件可以包括:第一封裝件，其包括第一半導(dǎo)體芯片，所述第一半導(dǎo)體芯片被安裝在具有通路的第一封裝件襯底上并且由第一模塑層模塑；第二封裝件，其層疊在所述第一封裝件上，所述第二封裝件包括第二半導(dǎo)體芯片，所述第二半導(dǎo)體芯片被安裝在具有連接焊盤的第二封裝件襯底上并且由第二模塑層部分地模塑，并且所述第二半導(dǎo)體芯片的頂表面與所述第二模塑層的頂表面實(shí)質(zhì)上共面；以及電連接部件，其配置成將所述第一封裝件與所述第二封裝件彼此電連接，所述電連接部件具有連接到所述連接焊盤的第一末端部分以及穿透所述第二模塑層和所述第一封裝件襯底以便與所述通路接觸的第二末端部分。在根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的原理的一些示例性實(shí)施例中，所述第一封裝件襯底可以被層疊在所述第二半導(dǎo)體芯片的頂表面上。在根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的原理的其他示例性實(shí)施例中，所述電連接部件可以完全穿透所述第二模塑層和所述第一封裝件襯底，并且部分地穿透所述第一模塑層。在根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的原理的其他示例性實(shí)施例中，所述半導(dǎo)體封裝件還可以包括穿孔，其包括穿透所述第一模塑層的第一孔洞、穿透所述通路并且連接到所述第一孔洞的通孔以及穿透所述第二模塑層并且連接到所述通孔的第二孔洞。所述電連接部件可以填充所述第二孔洞和所述通孔。
在根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的原理的其他示例性實(shí)施例中，所述半導(dǎo)體封裝件還可以包括填充所述第一孔洞的絕緣體。在根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的原理的示例性實(shí)施例中，一種電子器件包括:第一封裝件，其包括第一半導(dǎo)體芯片，所述第一半導(dǎo)體芯片被安裝在具有通路的第一封裝件襯底上并且由第一模塑層模塑；第二封裝件，其層疊在所述第一封裝件上，所述第二封裝件包括第二半導(dǎo)體芯片，所述第二半導(dǎo)體芯片被安裝在具有連接焊盤的第二封裝件襯底上并且由第二模塑層部分地模塑，并且所述第二半導(dǎo)體芯片的頂表面與所述第二模塑層的頂表面實(shí)質(zhì)上共面，其中所述第一半導(dǎo)體芯片和所述第二半導(dǎo)體芯片的其中之一是存儲(chǔ)器芯片；以及電連接部件，其配置成將所述第一封裝件與所述第二封裝件彼此電連接，所述電連接部件具有連接到所述連接焊盤的第一末端部分以及穿透所述第二模塑層和所述第一封裝件襯底以便與所述通路接觸的第二末端部分。一種固態(tài)盤可以包括根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的原理封裝的存儲(chǔ)器以及存儲(chǔ)器接口。這樣的器件還可以包括中央處理單元，并且例如可以是移動(dòng)電子器件。在其中所述器件是移動(dòng)電子器件的實(shí)施例中，其可以是以下各項(xiàng)的其中之一:智能電話、平板電腦、MP3播放器、個(gè)
人數(shù)字助理等等。


通過(guò)附圖 和下面的詳細(xì)描述，本發(fā)明構(gòu)思將變得顯而易見(jiàn)。圖1A到圖1G是示出了根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的原理的一些示例性實(shí)施例的半導(dǎo)體封裝件的制造方法的剖面圖；圖1H是示出了圖1G的一個(gè)經(jīng)過(guò)修改的實(shí)例的剖面圖；圖2A到圖2E是示出了根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的原理的一些示例性實(shí)施例的半導(dǎo)體封裝件的制造方法的剖面圖；圖3A是示出了包括根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的原理的一些示例性實(shí)施例的半導(dǎo)體封裝件的存儲(chǔ)器卡的一個(gè)實(shí)例的示意性方框圖；以及圖3B是示出了包括根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的原理的一些示例性實(shí)施例的半導(dǎo)體封裝件的信息處理系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)例的不意性方框圖。
具體實(shí)施例方式下面將參照附圖更加全面地描述根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的原理的示例性實(shí)施例，在附圖中示出了各個(gè)示例性實(shí)施例。但是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的原理的示例性實(shí)施例可以通過(guò)許多不同形式來(lái)具體實(shí)現(xiàn)，并且不應(yīng)當(dāng)被理解成限制到這里所闡述的實(shí)施例；相反，提供這些實(shí)施例是為了使得本公開(kāi)內(nèi)容透徹且完整，并且將向本領(lǐng)域技術(shù)人員完全傳達(dá)示例性實(shí)施例構(gòu)思。在附圖中，為了清楚起見(jiàn)可能夸大了各層和各個(gè)區(qū)域的厚度。附圖中的相同附圖標(biāo)記指代相同的元件，因此可以不重復(fù)其描述。應(yīng)當(dāng)理解的是，當(dāng)提到一個(gè)元件“連接”或“耦接”到另一個(gè)元件時(shí)，其可以直接連接或耦合到該另一個(gè)元件，或者可以存在中間元件。與此相對(duì)，當(dāng)提到一個(gè)元件“直接連接”或“直接耦接”到另一個(gè)元件時(shí)，則不存在中間元件。相同的附圖標(biāo)記始終指代相同的元件。這里所使用的術(shù)語(yǔ)“和/或”包括所列出的有關(guān)項(xiàng)目當(dāng)中的一項(xiàng)或更多項(xiàng)的任意和所有組合。被用來(lái)描述各個(gè)元件或各層之間的關(guān)系的其他用詞應(yīng)當(dāng)按照相同的方式來(lái)解釋(例如“處在...之間”相對(duì)于“直接處在...之間”，“與...相鄰”相對(duì)于“與...直接相鄰”，“處于...上”相對(duì)于“直接處在...上”)。除非另行表明，否則“或/或者”一詞是按照包含性意義來(lái)使用的。應(yīng)當(dāng)理解的是，雖然在這里可以使用術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”等等來(lái)描述各個(gè)元件、組件、區(qū)域、層和/或部分，但是這些元件、組件、區(qū)域、層和/或部分不應(yīng)受限于這些術(shù)語(yǔ)。這些術(shù)語(yǔ)僅僅被用來(lái)將一個(gè)元件、組件、區(qū)域、層或部分與另一個(gè)元件、組件、區(qū)域、層或部分進(jìn)行區(qū)分。因此，下面所討論的第一元件、組件、區(qū)域、層或部分也可以被稱作第二元件、組件、區(qū)域、層或部分而不會(huì)背離示例性實(shí)施例的教導(dǎo)。為了易于描述，在這里可以使用諸如“之下”、“以下”、“下方”、“以上”、“上方”等空間相對(duì)術(shù)語(yǔ)來(lái)描述如圖中所示的一個(gè)元件或特征與另一個(gè)(多個(gè))元件或特征的關(guān)系。應(yīng)當(dāng)理解的是，所述空間相對(duì)術(shù)語(yǔ)意圖涵蓋除了圖中所描繪的方位之外的器件在使用或操作中的不同方位。舉例來(lái)說(shuō)，如果圖中的器件被翻轉(zhuǎn)，則被描述為處于其他元件或特征“底部”、“以下”、“下方”或“之下”的元件的方位將是其他元件或特征“頂部”或“以上”。因此，示例性術(shù)語(yǔ)“底部”或“以下”可以同時(shí)涵蓋“以上”和“以下”、頂部和底部的方位。還可以令器件處于其他方位(旋轉(zhuǎn)90度或處于其他方位)并且相應(yīng)地解釋這里所使用的空間相對(duì)描述
ο這里所使用的術(shù)語(yǔ)僅僅是為了描述特定實(shí)施例，而不意圖限制示例性實(shí)施例。除非上下文清楚地另有所指，否則這里所使用的單數(shù)形式“一”、“一個(gè)”和“所述”也意圖包括復(fù)數(shù)形式。還應(yīng)當(dāng)理解的是，這里所使用的術(shù)語(yǔ)“包括”、“包括…的”、“包含”和/或“包含…的”表明所述特征、整數(shù)、步驟、操作、元件和/或組件的存在，而不排除存在或添加一個(gè)或更多其他特征、整數(shù)、步驟、操作、元件、組件和/或其組合。這里將參照作為示例性實(shí)施例的理想化實(shí)施例(以及中間結(jié)構(gòu))的示意圖的剖面圖來(lái)描述根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思 的原理的示例性實(shí)施例。因此，例如作為制造技術(shù)和/或容差的結(jié)果，可以預(yù)期與圖示的形 狀有所不同。因此，根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的原理的示例性實(shí)施例不應(yīng)當(dāng)被理解成受限于這里所示出的區(qū)域的具體形狀，而是應(yīng)當(dāng)包括例如作為制造的結(jié)果而導(dǎo)致的形狀偏差。舉例來(lái)說(shuō)，被示為矩形的注入?yún)^(qū)域可以具有圓化或彎曲特征和/或其邊緣處的注入物濃度梯度，而不是從注入?yún)^(qū)域到非注入?yún)^(qū)域的二元改變。同樣地，通過(guò)注入形成的掩埋區(qū)域可能在掩埋區(qū)域與借以發(fā)生注入的表面之間的區(qū)域內(nèi)導(dǎo)致一些注入。因此，圖中所示出的區(qū)域是示意性的，并且其形狀不意圖示出器件區(qū)域的實(shí)際形狀并且不意圖限制示例性實(shí)施例的范圍。除非另行定義，否則這里所使用的所有術(shù)語(yǔ)(其中包括技術(shù)和科學(xué)術(shù)語(yǔ))具有與根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的原理的示例性實(shí)施例所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員通常所理解的相同含義。還應(yīng)當(dāng)理解的是，比如在常用字典中所定義的術(shù)語(yǔ)應(yīng)當(dāng)被解釋為具有與其在相關(guān)領(lǐng)域的情境中一致的含義，而不應(yīng)當(dāng)按照理想化或過(guò)于正式的意義來(lái)解釋(除非在這里明確地如此定義)。在根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的原理的示例性實(shí)施例中，可以聯(lián)接各個(gè)半導(dǎo)體封裝件從而形成疊層封裝半導(dǎo)體器件，其中電連接穿透所聯(lián)接的各個(gè)封裝件。半導(dǎo)體封裝件可以利用穿透封裝件的穿孔與導(dǎo)體電連接，所述導(dǎo)體比如是形成在穿孔中并且隨后被回流的焊料。可以在接合各個(gè)封裝件之后實(shí)施回流工藝，并且由于各個(gè)封裝件已經(jīng)在回流工藝期間接合，因此可以避免回流工藝的有害效果。也就是說(shuō)，例如與回流工藝相關(guān)聯(lián)的高溫可能往往會(huì)使得半導(dǎo)體封裝件翹曲，而所接合的各個(gè)封裝件則不太可能翹曲，并且如果其確實(shí)發(fā)生了翹曲，則它們可能會(huì)一致地翹曲，或者其翹曲程度可以減小。因此，根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的原理的方法和設(shè)備將減少由于半導(dǎo)體封裝件的翹曲而導(dǎo)致的破壞，并且/或者減少對(duì)于POP封裝件中的電互連的破壞，從而改進(jìn)組合了多個(gè)半導(dǎo)體封裝件的半導(dǎo)體封裝件的可靠性。此夕卜，由于所聯(lián)接的各個(gè)封裝件不需要通過(guò)焊料球或者其他或多或少地粗大的互連材料分開(kāi)，因此各個(gè)封裝件可以被更加緊密地封裝，其結(jié)果是完成后的半導(dǎo)體封裝件的厚度和體積可以小于與傳統(tǒng)封裝工藝相關(guān)聯(lián)的厚度和體積。圖1A到圖1G是示出了根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的原理的示例性實(shí)施例的半導(dǎo)體封裝件的制造方法的剖面圖。圖1H是示出了圖1G的一個(gè)經(jīng)過(guò)修改的實(shí)例的剖面圖。參照?qǐng)D1A，第一封裝件襯底100可以包括提供有一個(gè)或更多通路102的印刷電路板。舉例來(lái)說(shuō)，通路102可以包括被提供到第一封裝件襯底100的邊緣的金屬層。但是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例性實(shí)施例不限于此。每一個(gè)通路102可以例如具有圓柱形狀或多邊形柱形狀。參照?qǐng)D1B，可以形成通孔104以便穿透通路102。例如可以通過(guò)機(jī)械鉆孔工藝或激光鉆孔工藝形成通孔104。當(dāng)形成通孔104時(shí)，通路102的一些部分可以保留。通過(guò)形成通孔104，通路102例如可以被改變成中空筒狀。如圖1C中所示，如果在第一封裝件襯底100上形成第一模塑層130，則可以在第一封裝件襯底100上形成絕緣層106，以便例如防止環(huán)氧樹(shù)脂模塑料(EMC)填充通孔104?？梢岳缤ㄟ^(guò)涂覆阻焊劑(SR)或者通過(guò)在第一封裝件襯底100上粘貼絕緣膜而形成絕緣層106。參照?qǐng)D1C，可以把一個(gè)或更多第一半導(dǎo)體芯片110和120安裝在第一封裝件襯底100上，隨后可以形成 對(duì)第一半導(dǎo)體芯片110和120進(jìn)行模塑的第一模塑層130，從而形成第一封裝件10。在其他實(shí)施例中，在形成沒(méi)有通孔104的第一封裝件10之后，可以形成通孔104。舉例來(lái)說(shuō)，第一模塑層130可以包括環(huán)氧樹(shù)脂模塑料(EMC)。第一半導(dǎo)體芯片110和120可以被安裝在絕緣層106上。第一半導(dǎo)體芯片110和120可以包括下方芯片110和層疊在下方芯片110上的上方芯片120。下方芯片110和上方芯片120的至少其中之一可以例如是存儲(chǔ)器芯片，但是本發(fā)明構(gòu)思不限于此。下方芯片110可以通過(guò)一個(gè)或更多穿透電極112電連接到第一封裝件襯底100。上方芯片120可以通過(guò)接合線122和/或穿透電極112電連接到下方芯片110和/或第一封裝件襯底100。第一封裝件襯底100或絕緣層106可以包括接線焊盤108，接線焊盤108可以電連接到接合線122。第一封裝件襯底100或絕緣層106可以包括穿透電極接合焊盤，其可以電連接到穿透電極112。例如可以圍繞第一半導(dǎo)體芯片110和120提供通孔104。參照?qǐng)D1D，第二封裝件20可以被形成為包括至少一個(gè)第二半導(dǎo)體芯片210，其被安裝在第二封裝件襯底200上并且由第二模塑層230模塑。第二封裝件襯底200可以例如包括印刷電路板(PCB)。第二模塑層230可以包括環(huán)氧樹(shù)脂模塑料(EMC)，其在這里也被稱作環(huán)氧模塑樹(shù)脂。第二半導(dǎo)體芯片210可以例如是存儲(chǔ)器芯片。但是本發(fā)明構(gòu)思不限于此。第二半導(dǎo)體芯片210可以通過(guò)一個(gè)或更多焊料凸塊212電連接到第二封裝件襯底200。第二封裝件襯底200可以包括圍繞第二半導(dǎo)體芯片210提供的連接焊盤208。如果第一封裝件10被層疊在第二封裝件20上，則連接焊盤208可以與通孔104垂直對(duì)準(zhǔn)。第二模塑層230可以部分地模塑第二半導(dǎo)體芯片210。舉例來(lái)說(shuō)，在根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的原理的一個(gè)示例性實(shí)施例中，第二模塑層230的頂表面230s可以與第二半導(dǎo)體芯片210的頂表面210s實(shí)質(zhì)上共面。第二半導(dǎo)體芯片210的頂表面210s可以是非活性表面或活性表面。在根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的原理的一個(gè)示例性實(shí)施例中，第二半導(dǎo)體芯片210通過(guò)倒裝芯片接合方法被安裝在第二封裝件襯底200上，第二半導(dǎo)體芯片210的頂表面210s可以是非活性表面?？梢詫⒁粋€(gè)或更多焊料球240粘附到第二封裝件襯底200上。第二半導(dǎo)體芯片210可以被安裝在第二封裝件襯底200的頂表面200a上。焊料球240可以被粘附到第二封裝件襯底200的與頂表面200a相對(duì)的底表面200b上。參照?qǐng)D1E，第一封裝件10可以被層疊在第二封裝件20上。在根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的原理的一些不例性實(shí)施例中，第二半導(dǎo)體芯片210的頂表面210s可以與第一封裝件襯底100布置在一起，從而將第一封裝件10層疊在第二封裝件20上。在這樣的示例性實(shí)施例中，通孔104可以與連接焊盤208垂直對(duì)準(zhǔn)。可以使用透視設(shè)備(例如X射線設(shè)備)來(lái)確認(rèn)通孔104的中心軸是否與連接焊盤208的中心軸重合，并且可以進(jìn)行調(diào)節(jié)以便對(duì)準(zhǔn)這兩個(gè)中心軸。在根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的原理的示例性實(shí)施例中，還可以在第一封裝件10與第二封裝件20之間提供粘結(jié)層400。在圖1E的示例性實(shí)施例中，可以在第一封裝件襯底100與第二半導(dǎo)體芯片210的頂表面210s之間提供粘結(jié)層400。粘結(jié)層400例如可以包括固相膜或液體粘合劑。在圖1F的根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的原理的示例性實(shí)施例中，可以形成穿孔304，以便在把第一封裝件10接合到第二封裝件20時(shí)暴露出連接焊盤208。舉例來(lái)說(shuō)，穿孔304可以被形成為實(shí)質(zhì)上垂直地穿透第一封裝件10和第二封裝件20。例如可以通過(guò)利用激光器500的激光鉆孔工藝或者機(jī)械鉆孔工藝形成這樣的對(duì)準(zhǔn)的穿孔304。在根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的原理的示例性實(shí)施例中，每一個(gè)穿孔304可以包括實(shí)質(zhì)上垂直地穿透第一模塑層130和絕緣層106的第一孔洞134、實(shí)質(zhì)上垂直地穿透第二模塑層230的第二孔洞234以及第一孔洞134與第二孔洞234之間的通孔104。當(dāng)被俯視時(shí)，穿孔304可以具有圓形形狀或多邊形形狀。在根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的原理的示例性實(shí)施例中，可以通過(guò)一步激光鉆孔工藝同時(shí)形成第一孔洞134和第二孔洞234，從而產(chǎn)生穿孔304。可替換地，在根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的原理的其他示例性實(shí)施例中，考慮到例如第·一模塑層130和第二模塑層230的材料和/或厚度以及穿孔304的寬度和/或深度之類的因素，可以通過(guò)多步激光鉆孔工藝形成穿孔304。可以通過(guò)多步激光鉆孔工藝順序地形成第一孔洞134和第二孔洞234。在根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的原理的一些示例性實(shí)施例中，在形成穿孔304之后，可以執(zhí)行清潔工藝以便去除可能在鉆孔工藝期間產(chǎn)生的副產(chǎn)品和/或污染。在圖1G的根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的原理的示例性實(shí)施例中，可以利用導(dǎo)體填充穿孔304，從而形成連接部件300以便把第一封裝件10電連接到第二封裝件20。連接部件300可以由金屬(例如金、銀、鎳和/或銅)或焊料形成。舉例來(lái)說(shuō)，可以利用焊料粉末或焊料糊膏填充穿孔304，并且隨后可以執(zhí)行回流工藝，從而形成連接部件300。連接部件300可以完全或部分地填充穿孔304。舉例來(lái)說(shuō)，連接部件300可以至少填充第二孔洞234和通孔104。在根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的原理的示例性實(shí)施例中，連接部件300可以包括與連接焊盤208直接接觸的底端300b和從底端300b延伸出的頂端300a。連接部件300的頂端300a可以與通路102直接接觸，或者在第一模塑層130的一部分中延伸到第一孔洞134中。在其他示例性實(shí)施例中，連接部件300可以完全填充第二孔洞234、通孔104和第一孔洞134。在通過(guò)焊接形成連接部件300之前，可以將熔劑提供到穿孔304中?？梢酝ㄟ^(guò)前面描述的根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的原理的示例性系列工藝形成疊層封裝(POP)類型的半導(dǎo)體封裝件I。半導(dǎo)體封裝件I可以具有扇出或扇入結(jié)構(gòu)。連接部件300可以至少穿透第二模塑層230和第一封裝件襯底100。根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的原理，采用如前所述的工藝有可能改進(jìn)第一封裝件10與第二封裝件20之間的機(jī)械和/或電氣接合(例如焊接點(diǎn))。此外，連接部件300可以改進(jìn)第一封裝件10與第二封裝件20之間的電連接的可靠性。由于可以在把第一封裝件10層疊在第二封裝件20之后對(duì)焊料進(jìn)行回流從而形成連接部件300，從而可以最小化或防止由于回流工藝而導(dǎo)致的半導(dǎo)體封裝件I的翹曲和伴隨的可靠性降低。由于第二模塑層230暴露出第二半導(dǎo)體芯片210的頂表面210s，因此可以最小化第一封裝件10與第二封裝件20之間的距離，并且與傳統(tǒng)的POP結(jié)構(gòu)相比可以最小化或減小半導(dǎo)體封裝件I的總高度(和體積)。在如圖1H所示的根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的原理的其他示例性實(shí)施例中，可以利用絕緣體306 (例如環(huán)氧樹(shù)脂模塑料(EMC))填充穿孔304的沒(méi)有被連接部件300填充的上方區(qū)域304r。按照這種方式，可以形成包括絕緣體306的半導(dǎo)體封裝件2。圖2A到圖2E是示出了根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的原理的半導(dǎo)體封裝件的示例性制造方法的剖面圖。參照?qǐng)D2A，可以通過(guò)與參照?qǐng)D1A到圖1C所描述的相同工藝或類似工藝形成第一封裝件10。舉例來(lái)說(shuō)，可以對(duì)提供到第一封裝件襯底100的通路102進(jìn)行機(jī)械鉆孔或激光鉆孔，從而形成通孔104。可以將阻焊劑涂覆在第一封裝件襯底100上或者可以將絕緣膜粘附到第一封裝件襯底100，從而可以形成絕緣層106以覆蓋通孔104的頂部入口?？梢詫⒁粋€(gè)或更多第一半導(dǎo)體芯片110和120安裝在第一封裝件襯底100上，并且隨后可以形成第一模塑層130，從而形成第一封裝件10。在根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的原理的其他示例性實(shí)施例中，在可以將第一半導(dǎo)體芯片110和120安裝在不具有通孔104的第一封裝件襯底100上之后，可以形成第一模塑層130，并且隨后例如可以用激光從下方照射第一封裝件襯底100從而形成通 孔104。參照?qǐng)D2B，第一孔洞134可以被形成為穿透第一封裝件10并且可以連接到通孔104。可以通過(guò)機(jī)械鉆孔工藝或激光鉆孔工藝形成第一孔洞134。舉例來(lái)說(shuō)，可以通過(guò)將激光器500朝向第一模塑層130的頂部照射的頂部激光方法形成第一孔洞134。如果通過(guò)頂部激光方法形成第一孔洞134，則還可以在第一封裝件10上形成用于確認(rèn)通孔104的位置的標(biāo)記。在根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的原理的其他示例性實(shí)施例中，可以通過(guò)將激光器500朝向第一封裝件襯底100的底部照射的底部激光方法形成第一孔洞134。如果通過(guò)底部激光方法形成第一孔洞134，則可以很容易地確認(rèn)通孔104的位置，這是因?yàn)橥?04是暴露的。在根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的原理的一些示例性實(shí)施例中，在形成第一孔洞134之后，可以執(zhí)行清潔工藝以便去除在鉆孔工藝期間產(chǎn)生的副產(chǎn)品和/或污染。參照?qǐng)D2C，可以提供第二封裝件20。第二封裝件20可以包括安裝在第二封裝件襯底200上的第二半導(dǎo)體芯片210?？梢酝ㄟ^(guò)第二模塑層230模塑第二半導(dǎo)體芯片210。第二孔洞234可以被形成為穿透第二模塑層230。第二孔洞234可以暴露出連接焊盤208?？梢酝ㄟ^(guò)利用激光器500朝向第二模塑層230的頂部照射的激光鉆孔工藝形成第二孔洞234。此外，在形成第二孔洞234之后，可以執(zhí)行清潔工藝以便去除在鉆孔工藝期間產(chǎn)生的副產(chǎn)品和/或污染。參照?qǐng)D2D，第一封裝件10可以被層疊在第二封裝件20上。舉例來(lái)說(shuō)，可以將第二半導(dǎo)體芯片210與第一封裝件襯底100聯(lián)接，從而將第一封裝件10層疊在第二封裝件20上。在這樣的示例性實(shí)施例中，通孔104可以與第二孔洞234垂直對(duì)準(zhǔn)，并且例如可以通過(guò)透視設(shè)備(例如X射線設(shè)備)來(lái)確認(rèn)所述垂直對(duì)準(zhǔn)。在各個(gè)示例性實(shí)施例中，可以在第一封裝件10與第二封裝件20之間提供粘結(jié)層400，比如固相膜或液體粘合劑。參照?qǐng)D2E，可以利用導(dǎo)體填充穿孔304，從而形成將第一封裝件10與第二封裝件20彼此電連接的連接部件300。每一個(gè)穿孔304可以包括彼此垂直對(duì)準(zhǔn)的第一孔洞134、通孔104和第二孔洞234。連接部件300可以由金屬(例如金、銀、鎳和/或銅)或焊料形成。在根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的原理的示例性實(shí)施例中，可以利用焊料粉末或焊料糊膏填充穿孔304，并且隨后可以執(zhí)行回流工藝，從而形成連接部件300。連接部件300可以完全或部分地填充穿孔304。舉例來(lái)說(shuō)，連接部件300可以至少填充第二孔洞234和通孔104，從而連接部件300可以與連接焊盤208和通路102直接接觸。可以通過(guò)前面描述的系列工藝形成具有扇出結(jié)構(gòu)的POP類型半導(dǎo)體封裝件I。在其他實(shí)施例中，半導(dǎo)體封裝件I可以被形成為具有扇入結(jié)構(gòu)。在其他實(shí)施例中，半導(dǎo)體封裝件I還可以包括填充穿孔304的沒(méi)有被連接部件300填充的上方區(qū)域的絕緣體(例如環(huán)氧模塑樹(shù)脂(EMC))，正如參照?qǐng)D1H所描述的那樣。圖3A是示出了包括根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的原理的半導(dǎo)體封裝件的存儲(chǔ)器卡的一個(gè)實(shí)例的示意性方框圖。圖3B是示出了包括根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的原理的半導(dǎo)體封裝件的信息處理系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)例的示意性方框圖。參照?qǐng)D3A，存·儲(chǔ)器卡1200可以包括存儲(chǔ)器控制器1220，其控制主機(jī)1230與存儲(chǔ)器器件1210之間的數(shù)據(jù)通信。SRAM器件1221可以被用作中央處理單元(CPU) 1222的操作存儲(chǔ)器。主機(jī)接口單元1223可以配置成包括存儲(chǔ)器卡1200與主機(jī)1230之間的數(shù)據(jù)通信協(xié)議。錯(cuò)誤檢查和校正(ECC)塊1224可以檢測(cè)并校正從存儲(chǔ)器器件1210讀出的數(shù)據(jù)的錯(cuò)誤。存儲(chǔ)器接口單元1225可以與存儲(chǔ)器器件1210接口。CPU1222可以執(zhí)行針對(duì)存儲(chǔ)器控制器1220的數(shù)據(jù)交換的總體操作。例如存儲(chǔ)器器件1210之類的器件可以包括之前描述的根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的原理的半導(dǎo)體封裝件，比如封裝件I和2。存儲(chǔ)器卡1200可以由固態(tài)硬盤(SSD)或移動(dòng)電子器件所采用，所述移動(dòng)電子器件例如有智能電話、平板電腦、MP3播放器或個(gè)人數(shù)字助理。參照?qǐng)D3B，信息處理系統(tǒng)1300可以包括配備有根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的原理的器件的存儲(chǔ)器系統(tǒng)1310，所述器件比如是如之前所述的采用半導(dǎo)體封裝件I或2的器件。信息處理系統(tǒng)1300可以包括移動(dòng)器件或計(jì)算機(jī)。舉例來(lái)說(shuō)，信息處理系統(tǒng)1300可以包括存儲(chǔ)器系統(tǒng)1310、調(diào)制解調(diào)器1320、中央處理單元(CPU) 1330、RAM1340、用戶接口單元1350。存儲(chǔ)器系統(tǒng)1310可以包括存儲(chǔ)器器件1311和存儲(chǔ)器控制器1312。存儲(chǔ)器系統(tǒng)1310例如可以由與圖3A的存儲(chǔ)器卡1200相同的元件構(gòu)成。存儲(chǔ)器系統(tǒng)1310可以存儲(chǔ)由CPU1330處理的數(shù)據(jù)或者從外部系統(tǒng)輸入的數(shù)據(jù)。信息處理系統(tǒng)1300還可以包括存儲(chǔ)器卡、固態(tài)硬盤(SSD)和/或其他應(yīng)用芯片組。根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的實(shí)施例，由于電連接被形成為穿透下方和上方封裝件，因此可以改進(jìn)下方與上方封裝件之間的機(jī)械耐久性，并且可以保證下方與上方封裝件之間的電連接的可靠性。此外，由于電連接部件是在將下方和上方封裝件彼此接合之后形成的，因此可以最小化可能由于回流工藝而導(dǎo)致的下方和上方封裝件的翹曲。此外，可以最小化下方與上方封裝件之間的間隙以便實(shí)現(xiàn)纖薄封裝件。也就是說(shuō)，在根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的原理的示例性實(shí)施例中，可以聯(lián)接各個(gè)半導(dǎo)體封裝件從而形成疊層封裝半導(dǎo)體器件，其中電連接穿透所聯(lián)接的各個(gè)封裝件。半導(dǎo)體封裝件可以利用穿透封裝件的穿孔與導(dǎo)體電連接，所述導(dǎo)體比如是形成在穿孔中并且隨后回流的焊料?？梢栽诮雍细鱾€(gè)封裝件之后實(shí)施回流工藝，并且由于各個(gè)封裝件已經(jīng)在回流工藝期間接合，因此可以避免回流工藝的有害效果。也就是說(shuō)，例如與回流工藝相關(guān)聯(lián)的高溫可能往往會(huì)使得半導(dǎo)體封裝件翹曲，而所接合的各個(gè)封裝件則不太可能翹曲，并且如果其確實(shí)發(fā)生了翹曲，則它們可能會(huì)一致地翹曲，或者其翹曲程度可以減小。因此，根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的原理的方法和設(shè)備將減少由于半導(dǎo)體封裝件的翹曲而導(dǎo)致的破壞，并且/或者減少對(duì)于POP封裝件中的電互連的破壞，從而改進(jìn)組合了多個(gè)半導(dǎo)體封裝件的半導(dǎo)體封裝件的可靠性。此外，由于所聯(lián)接的各個(gè)封裝件不需要通過(guò)焊料球或者其他或多或少地粗大的互連材料分開(kāi)，因此各個(gè)封裝件可以被更加緊密地封裝，其結(jié)果是完成后的半導(dǎo)體封裝件的厚度和體積可以小于與傳統(tǒng)封裝工藝相關(guān)聯(lián)的厚度和體積。雖然已經(jīng)參照示例性實(shí)施例描述了本發(fā)明構(gòu)思，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，在不背離本發(fā)明構(gòu)思的精神和范圍的情況下可以做出許多改變和修改。因此應(yīng)當(dāng)理解的是，上述實(shí)施例不是限制性的而是說(shuō)明性的。因此，本發(fā)明構(gòu)思的范圍應(yīng)該由對(duì)于所附權(quán)利要求書(shū)及其等效表述的所允許的最寬泛的解釋來(lái)決定，而不應(yīng)當(dāng)受到前面的描述的約束或限制 。
權(quán)利要求
1.一種制造半導(dǎo)體封裝件的方法，其包括: 提供第一封裝件，其包括安裝在具有通孔的第一封裝件襯底上的第一半導(dǎo)體芯片，所述第一半導(dǎo)體芯片由第一模塑層模塑； 提供第二封裝件，其包括安裝在具有連接焊盤的第二封裝件襯底上的第二半導(dǎo)體芯片，所述第二半導(dǎo)體芯片由第二模塑層模塑； 將所述第一封裝件層疊在所述第二封裝件上，以便將所述通孔與所述連接焊盤垂直對(duì)準(zhǔn)； 形成穿透所述第一封裝件和所述第二封裝件的穿孔，從而暴露出所述連接焊盤；以及在所述穿孔中形成電連接部件，所述電連接部件將所述第一封裝件電連接到所述第二封裝件。
2.權(quán)利要求1的方法，其中，提供所述第一封裝件包括: 提供具有通路的所述第一封裝件襯底； 對(duì)所述通路進(jìn)行圖案化從而形成穿透所述第一封裝件襯底的通孔；以及 在所述第一封裝件襯底上形成所述第一模塑層。
3.權(quán)利要求1的方法，其還包括: 在形成所述第一模塑層之前，形成覆蓋所述第一封裝件襯底上的通孔的入口的絕緣層。
4.權(quán)利要求1的方法，其中，提供所述第二封裝件包括: 利用倒裝芯片接合方法將所述第二半導(dǎo)體芯片接合到所述第二封裝件襯底；以及在所述第二封裝件襯底上形成所述第二模塑層，所述第二模塑層對(duì)所述第二半導(dǎo)體芯片進(jìn)行模塑并且具有與所述第二半導(dǎo)體芯片的非活性表面實(shí)質(zhì)上共面的頂表面。
5.權(quán)利要求4的方法，其中，將所述第一封裝件層疊在所述第二封裝件上包括: 將所述第一封裝件襯底與所述第二半導(dǎo)體芯片聯(lián)接，從而將所述第一封裝件層疊在所述第二半導(dǎo)體芯片的非活性表面上。
6.權(quán)利要求1的方法，其中，將所述第一封裝件層疊在所述第二封裝件上還包括: 在所述第一封裝件與所述第二封裝件之間提供粘結(jié)層。
7.權(quán)利要求1的方法，其中，形成所述穿孔包括: 形成穿透所述第一模塑層并且連接到所述通孔的第一孔洞；以及 形成穿透所述第二模塑層并且連接到所述通孔的第二孔洞。
8.權(quán)利要求7的方法，其中，形成所述穿孔包括: 通過(guò)激光鉆孔工藝形成所述第一孔洞和所述第二孔洞。
9.權(quán)利要求7的方法，其中，形成所述電連接部件包括: 利用焊料填充所述第二孔洞和所述通孔；以及 對(duì)所述焊料進(jìn)行回流。
10.權(quán)利要求9的方法，在形成所述電連接部件之后還包括: 利用絕緣體填充所述第一孔洞。
11.一種半導(dǎo)體封裝件，其包括: 第一封裝件，其包括第一半導(dǎo)體芯片，所述第一半導(dǎo)體芯片被安裝在具有通路的第一封裝件襯底上并且由第一模塑層模塑；第二封裝件，其層疊在所述第一封裝件上，所述第二封裝件包括第二半導(dǎo)體芯片，所述第二半導(dǎo)體芯片被安裝在具有連接焊盤的第二封裝件襯底上并且由第二模塑層部分地模塑，并且所述第二半導(dǎo)體芯片的頂表面與所述第二模塑層的頂表面實(shí)質(zhì)上共面；以及 電連接部件，其配置成將所述第一封裝件與所述第二封裝件彼此電連接，所述電連接部件具有連接到所述連接焊盤的第一末端部分以及穿透所述第二模塑層和所述第一封裝件襯底以便與所述通路接觸的第二末端部分。
12.權(quán)利要求11的半導(dǎo)體封裝件，其中，所述第一封裝件襯底被層疊在所述第二半導(dǎo)體芯片的頂表面上。
13.權(quán)利要求11的半導(dǎo)體封裝件，其中，所述電連接部件完全穿透所述第二模塑層和所述第一封裝件襯底，并且部分地穿透所述第一模塑層。
14.權(quán)利要求11的半導(dǎo)體封裝件，其還包括: 穿孔，其包括穿透所述第一模塑層的第一孔洞、穿透所述通路并且連接到所述第一孔洞的通孔以及穿透所述第二模塑層并且連接到所述通孔的第二孔洞， 其中，所述電連接部件填充所述第二孔洞和所述通孔。
15.權(quán)利要求14的半導(dǎo)體封裝件，其還包括: 填充所述第一孔洞的絕緣體。
16.一種電子器件，其包括: 第一封裝件，其包括第一半導(dǎo)體芯片，所述第一半導(dǎo)體芯片被安裝在具有通路的第一封裝件襯底上并且由第一模塑層模塑； 第二封裝件，其層疊在所述第一封裝件上，所述第二封裝件包括第二半導(dǎo)體芯片，所述第二半導(dǎo)體芯片被安裝在具有連接焊盤的第二封裝件襯底上并且由第二模塑層部分地模塑，并且所述第二半導(dǎo)體芯片的頂表面與所述第二模塑層的頂表面實(shí)質(zhì)上共面，其中所述第一半導(dǎo)體芯片和所述第二半導(dǎo)體芯片的其中之一是存儲(chǔ)器芯片；以及 電連接部件，其配置成將所述第一封裝件與所述第二封裝件彼此電連接，所述電連接部件具有連接到所述連接焊盤的第一末端部分以及穿透所述第二模塑層和所述第一封裝件襯底以便與所述通路接觸的第二末端部分。
17.—種固態(tài)硬盤,其包括: 權(quán)利要求16的電子器件；以及 用以與至少一個(gè)存儲(chǔ)器芯片接口的存儲(chǔ)器接口單元。
18.權(quán)利要求17的固態(tài)硬盤，其還包括中央處理單元。
19.權(quán)利要求18的固態(tài)硬盤，其中，所述器件是移動(dòng)電子器件。
20.權(quán)利要求19的固態(tài)硬盤，其中，所述移動(dòng)器件是以下各項(xiàng)的其中之一:智能電話、平板電腦、MP3播放器 、個(gè)人數(shù)字助理。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體封裝件以及形成半導(dǎo)體封裝件的方法，所述方法可以包括提供第一封裝件，其包括安裝在具有通孔的第一封裝件襯底上并且由第一模塑層模塑的第一半導(dǎo)體芯片；提供第二封裝件，其包括安裝在具有連接焊盤的第二封裝件襯底上并且由第二模塑層模塑的第二半導(dǎo)體芯片；將第一封裝件層疊在第二封裝件上，以便將通孔與連接焊盤垂直對(duì)準(zhǔn)；形成穿透第一封裝件和第二封裝件并且暴露出連接焊盤的穿孔；以及在穿孔中形成電連接部件。所述電連接部件可以將第一封裝件和第二封裝件彼此電連接。
文檔編號(hào)H01L25/065GK103247544SQ201310044270
公開(kāi)日2013年8月14日 申請(qǐng)日期2013年2月4日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月3日
發(fā)明者韓承贊, 金賢哲 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社