TW201407744A - 具有內建定位件、半導體元件、以及增層電路之半導體組體,及其製造方法 - Google Patents
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Abstract
本發明係有關於一種具有內建定位件之半導體組體,以及其製造方法。根據本發明之一較佳實施態樣,該方法包括:使用定位件作為半導體元件之配置導件,將半導體元件設置至介電層上;將加強層貼附於介電層;以及形成覆蓋半導體元件、定位件、以及加強層之增層電路,以提供半導體元件之信號路由。據此,定位件可準確的限制半導體元件之設置位置,以避免半導體元件以及增層電路之間的電性連接失敗。
Description
本發明係關於一種半導體組體以及其製造方法,尤指一種具有內建定位件、半導體元件、及增層電路之半導體組體,以及其製造方法。
電子裝置之市場趨勢係要求更薄、更智能、且更便宜的可攜式電子設備,該些電子設備中所使用之半導體元件需更進一步的縮小其尺寸,並以較低的成本改善其電子性能。各種嘗試的方法中,係以印刷電路板中嵌埋或內建半導體晶片以形成之模組被認為是最有效率的方法,其可大幅地降低整體的重量、厚度,以及經由內部連接距離的縮短以改善電子性能。
然而,試圖於電路板中嵌埋晶片會遭遇許多的問題,舉例來說,被嵌埋的晶片會於使用膠於附著時以及密封/層壓的程序時,因塑膠材料之熱性質而導致晶片垂
直及側向的位移。在各個熱處理階段之金屬、介電質、以及矽之間的熱膨脹係數(CTE)不匹配將可能導致設置於其上之增層連接結構的錯位。Tanaka等人之美國專利案號7,935,893;Aral之美國專利案號7,944,039;以及Chang之美國專利案號7,405,103揭露了各種為了解決生產良率議題之對準方式,然而其所提出的方式皆無法提供一個用以控制晶片的位移的適當或有效的方法,其係由於晶片下之黏著劑於固化時回流,而因此使原本貼附的晶片於預定的設置位置錯位,甚至於使用高度精準的對位標記以及設備時也會產生相同問題。Chino之美國專利申請號2010/0184256揭示了一種樹脂密封方法,其以將半導體元件固定於支撐體上所形成之黏著層,此方法可有效的於密封程序時控制晶片免於移動,然而此方法並無提供任何對於晶片貼附程序之控制或調整,且用於貼附晶片之黏著劑之回流所造成晶片的錯位是無法避免的。
本發明係有鑑於以上的情形而發展,其目的在於提供一種半導體組體,其中該半導體元件係準確的固定於一預定的位置上,且透過導電盲孔,可穩固地維持半導體元件以及增層電路間之電性連接。
在本發明之一較佳實施態樣中,本發明提供了一種半導體組體的製造方法,其中,該半導體組體包括一半導體元件、一定位件、一加強層、以及增層電路。製造具有加強層之半導體組體之方法包括:於一介電層上形
成一定位件,使用該定位件做為一半導體之配置導件,將該半導體元件設置於該介電層上,該半導體元件包括具有接觸墊形成於其上之一主動面以及一非主動面,其中該主動面面朝一第一垂直方向,該非主動面面潮與該第一垂直方向相反之一第二垂直方向,且該定位件係靠近該半導體元件之外圍邊緣,且於垂直垂直方向之側面方向側向對準該半導體元件之外圍邊緣,並於該半導體元件之外圍邊緣射向延伸;將一加強層貼附於該介電層上,其包括將半導體元件以及該定位件對準於該加強層之一通孔中;以及形成一增層電路,其於該第一垂直方向覆蓋該定位件、該半導體元件、以及該加強層,以及包括一第一導電盲孔、該第一導電盲孔直接接觸該半導體元件之接觸墊,以提供該半導體元件以及該增層電路間之電性連接。
該半導體元件可被設置於該介電層上,該半導體元件之主動面係面朝該介電層,且該定位件自介電層朝該第二垂直方向延伸。或者,該半導體元件可被設置於該介電層上,該半導體元件之非主動面面朝該介電層,且該定位件自介電層朝該第一垂直方向延伸。
在本發明之另一較佳實施態樣中,本發明提供了另一種製造具有內建定位件之半導體組體之方法,該半導體組體包括一半導體元件、一定位件、一密封材料、以及一增層電路。製造具有密封材料之半導體組體之方法包括:於一介電層上形成一定位件;使用該定位件作為一
半導體元件之配置導件,將該半導體元件設置於該介電層上,該半導體元件包括具有接觸墊形成於其上之一主動面以及一非主動面,其中該主動面面朝一第一垂直方向且貼附於該介電層、該非主動面面朝與該第一垂直方向相反之一第二垂直方向,且該定位件靠近該半導體元件之外圍邊緣,且於垂直該垂直方向之側面方向側向對準該半導體元件之外圍邊緣,並於該半導體元件之外圍邊緣外側向延伸;沉積一密封材料,其係於該第二垂直方向覆蓋該半導體元件、該定位件、以及該介電層,且自該半導體元件以及該定位件側向延伸至該組體之外圍邊緣;以及形成一增層電路,其係朝該第一垂直方向覆蓋該定位件、該半導體元件、以及該加強層,以及包括一第一導電盲孔,該第一導電盲孔延伸穿過該介電層且直接接觸該半導體元件之該接觸墊,以提供該半導體元件以及該增層電路間之電性連接。
該增層電路可包括一第一絕緣層、一或多個第一盲孔、以及一或多個第一導線,舉例來說,該第一絕緣層於該第一垂直方向覆蓋該半導體元件、該定位件、以及該加強層或該密封材料,並且可延伸至組體之外圍邊緣,以及該第一導線自該第一絕緣層朝該第一垂直方向延伸。因此,所形成之增層電路之方法可包括:提供於該第一垂直方向覆蓋該定位件、該半導體元件、以及該加強層或密封材料之一第一絕緣層;然後形成一或多個第一盲孔,其
延伸穿過該第一絕緣層且對準該半導體元件之一或多個接觸墊,或選擇性地對準一或多個額外之第一盲孔,額外之第一盲孔延伸穿過該第一絕緣層且對準該加強層;然後提供一或多個第一導線,自該第一絕緣層朝第一垂直方向延伸,並於該第一絕緣層上側向延伸,且於該第二垂直方向延伸穿過該第一盲孔以及選擇性的穿過額外的該第一盲孔,以形成一或多個第一導電盲孔,且該第一導電盲孔直接接觸半導體元件之接觸墊;並選擇性地形成一或多個額外的該第一導電盲孔,其係直接接觸加強層。據此,該第一導線可直接接觸接觸墊,以提供半導體元件之信號路由,從而該半導體元件以及該增層電路間之電性連接可不含焊料。該第一導線亦可直接接觸該加強層,以作為接地或作為設置於其上之被動元件(如薄膜電阻或電容)之電性連接。於該半導體元件之主動面面朝該介電層的情況下,該增層電路之該第一絕緣層包括該介電層,且該第一盲孔係延伸穿過該介電層。
若有額外的信號路由需求,該增層電路可進一步的包括額外的絕緣層、額外的盲孔、以及額外的導線。舉例來說,該增層電路可更進一步包括一第二絕緣層、一或多個第二盲孔、以及一或多個第二導線。該第二絕緣層可自該第一絕緣層以及該第一導線朝該第一垂直方向延伸,且可延伸至該組體的外圍邊緣,且該第二導線可自該
第二絕緣層朝該第一垂直方向延伸。因此,形成該增層電路之方法可更包括:於該第一絕緣層以及該第一導線上提供一第二絕緣層,且該第二絕緣層自該第一絕緣層以及該第一導線朝該第一垂直方向延伸;然後形成一或多個第二盲孔,該第二盲孔延伸穿過該第二絕緣層,且對齊於該第一導線;然後形成一或多個第二導線,該第二導線係自該第二絕緣層朝該第一垂直方向延伸,並於該第二絕緣層上側向延伸,且於該第二垂直方向延伸穿過該第二盲孔以形成一或多個第二導電盲孔,該第二導電盲孔係與該第一導線直接接觸,從而電性連接該第一導線至該第二導線。該第一盲孔以及該第二盲孔可具有相同的大小,且該第一絕緣層、該第一導線、該第二絕緣層、以及該第二導線可具有平坦的延伸表面並面朝該第一垂直方向。
該增層電路可包括一或多個內連接墊,以提供下一層級之組體或另一電子設備(如半導體晶片、塑膠封裝、或另一半導體組體)之電性連接。該內連接墊係於第一垂直方向延伸至該第一導線或延伸至該第一導線上,且包括面朝該第一垂直方向顯露之接觸面。舉例來說,該內連接墊可鄰接於該第二導線且與該第二導線一體成型。此外,該第一導線以及該第二導線可提供內連接墊以及該半導體元件之該接觸墊間之電性連接。因此,下一層級之組體或另一電子元件可利用各種連接媒介電性連接至嵌
埋之半導體元件,連接媒介包括電性接點(如增層電路之內連接墊)上之金或焊錫凸塊。
於介電層上形成定位件之方法可包括:提供包括一金屬層以及該介電層之一層壓基材;然後移除該金屬層之選定部分以形成該定位件。或者,於介電層上形成定位件之方法可包括:提供包括一金屬層以及該介電層之一層壓基材,然後移除該金屬層之選定部分以形成一凹陷部分;然後沉積一塑膠材料於該凹陷部分之中作為該定位件;然後移除該金屬層之剩餘部分。據此,該定位件可由金屬、光敏性塑膠材料、或非光敏性材料製備而成。舉例來說,該定位件基本上可由銅、鋁、鎳、鐵、錫、或其合金所製備,該定位件亦可由環氧樹脂或聚醯亞胺所製備。
根據本發明之製造具有加強層之半導體組體之方法可更進一步包括:於該介電層上形成一配置導件。據此,將該加強層貼附於該介電層上之方法可包括:將該半導體元件以及該定位件對準於該加強層之該通孔中,該配置導件靠近該加強層之外圍邊緣,並於側面方向側向對準該加強層之外圍邊緣,且於側面方向側向延伸至該加強層之外圍邊緣之外。
於介電層上形成定位件以及配置導件之方法可包括:提供包括一金屬層以及該介電層之一層壓基材;然後移除該金屬層之選定部分以形成該定位件以及該配
置導件。或者,於介電層上形成定位件和配置導件之方法可包括:提供包括一金屬層以及該介電層之一層壓基材,然後移除該金屬層之選定部分以形成一凹陷部分;然後沉積一塑膠材料於該凹陷部分之中以作為該定位件以及該配置導件;然後移除該金屬層之剩餘部分。據此,如同該定位件,作為該加強層之配置導件可由金屬、光敏性塑膠材料、或非光敏性材料製備而成,例如銅、鋁、鎳、鐵、錫、合金、環氧樹脂、或聚醯亞胺。
層壓基板可選擇性的更包括一支撐板,且該介電層可介於該金屬層以及該支撐板之間。據此,當該半導體元件之該主動面面朝該介電層時,根據本發明之製備該半導體組體之方法可更進一步包括:於設置該半導體元件,以及貼附該加強層或沉積密封材料之後,移除該支撐板或薄化該支撐板。在移除該支撐板的情況下,該介電層可作為該增層電路之該第一絕緣層,且具有延伸穿過該介電層之該第一盲孔,接著形成該第一導線,該第一導線自該介電層朝該第一垂直方向延伸,且於該第二垂直方向延伸穿過該第一盲孔至該半導體元件之該接觸墊。或者,可利用一內介電層將一金屬層貼附於該介電層上,且該介電層以及該內介電層之組合係作為該增層電路之該第一絕緣層,並具有延伸穿過該介電層以及該內介電層之該第一盲孔,然後形成該第一導線,該第一導線包括該金屬層,
且自該內介電層朝該第一垂直方向延伸,且於該第二垂直方向延伸穿過該第一盲孔至該半導體元件之該接觸墊。在薄化該支撐板的情況下,該介電層可作為該增層電路之該第一絕緣層,且該第一導線包括該支撐板經薄化程序後之剩餘部分,且自該介電層朝該第一垂直方向延伸,並於該第二垂直方向延伸穿過該第一盲孔至該半導體元件之該接觸墊。
可利用黏著劑將該半導體元件貼附於該介電層上,該黏著劑係接觸該半導體元件以及該介電層,且介於該半導體元件以及該介電層之間。同樣地,可利用黏著劑將該加強層貼附於該介電層上,該黏著劑係接觸該加強層以及該介電層,且介於該加強層以及該介電層之間。當該半導體元件之該主動面面朝該介電層的形況下,該黏著劑可接觸該定位件以及該配置導件,且可於該第一垂直方向與該定位件以及該配置導件共平面,並於該第二垂直方向低於該定位件以及該配置導件。據此,該半導體元件以及該加強層可被固定於該增層電路上,係位於該定位件以及該配置導件所定義之預定位置上,並機械性的接觸於該增層電路,其中該定位件以及該配置導件自該增層電路之該第一絕緣層朝該第二垂直方向延伸。當該黏著劑於該第二垂直方向低於該定位件以及該配置導件時,該定位件以及該配置導件可於固化該黏著劑時,防止該半導體元件以
及該加強層不必要的位移,該黏著劑係接觸該半導體元件之主動面及該增層電路,且介於該半導體元件之主動層與該增層電路之間,以及介於該加強層以及該增層電路之間。同樣地,當該半導體元件之非主動面面朝該介電層時,該黏著劑可接觸該定位件以及該配置導件,且於該第二垂直方向與該定位件以及該配置導件共平面,並於該第一垂直方向低於該定位件以及該配置導件,如此一來,該定位件以及該配置導件可於該黏著劑完全固化之前防止該半導體元件之不必要的位移。
可利用各種技術沉積該絕緣層並延伸至該組體之外圍邊緣,其包括膜壓合、輥輪塗佈、旋轉塗佈及噴塗沉積法。延伸穿過該絕緣層之該盲孔可經由各種技術形成,其包括雷射鑽孔、電漿蝕刻及微影技術。該導線之形成可經由沉積一被覆層且於該第一垂直方向覆蓋該絕緣層,並延伸穿過該盲孔至接觸墊,以及選擇性地穿過該盲孔至該加強層,接著利用蝕刻光罩移除被覆層之選定部分以定義出該導線。該被覆層可利用各種技術,其包括電鍍、無電電鍍、濺鍍及其組合,以沉積單層或多層之被覆層,接著經由各種方式圖案化該被覆層,其包括濕蝕刻、電化學蝕刻、雷射輔助蝕刻及其與蝕刻光罩(圖未示)之組合以定義出該導線。
經由上述製造具有加強層之半導體組體之方
法,本發明可提供一種半導體組體,其中包括:一半導體元件,其包括具有一接觸墊形成於其上之一主動面以及一非主動面,其中該主動面面朝一第一垂直方向,以及該非主動面面朝與該第一垂直方向相反之一第二垂直方向;一定位件係作為該半導體元件之配置導件,其靠近該半導體元件之外圍邊緣,且於垂直該第一垂直方向以及該第二垂直方向之側面方向側向對準該半導體元件之外圍邊緣,並於該半導體元件之外圍邊緣外側向延伸;一加強層,其包括一通孔,該半導體元件以及該定位件延伸進入該通孔;以及一增層電路,其於該第一垂直方向覆蓋該定位件、該半導體元件、以及該加強層,且該增層電路包括一第一絕緣層、一第一盲孔、以及一第一導線,其中於該第一絕緣層中之該第一盲孔係對準於該半導體元件之該接觸墊,以及該第一導線係自該第一絕緣層朝該第一垂直方向延伸,且朝該第二垂直方向延伸穿過該第一盲孔,並與該接觸墊直接接觸。或者,該半導體組體可更進一步的包括:一配置導件,其靠近該加強層之外圍邊緣,且於垂直於第一及第二垂直方向之側面方向側向對準該加強層之外圍邊緣,並於該加強層之外圍邊緣側外向延伸。
經由上述製造具有密封材料之半導體組體之方法,本發明可提供另一種半導體組體,其中包括:一半導體元件,其包括具有一接觸墊形成於其上之一主動面以
及一非主動面,其中該主動面面朝一第一垂直方向,以及該非主動面面朝與該第一垂直方向相反之一第二垂直方向;一定位件係作為該半導體元件之配置導件,其靠近該半導體元件之外圍邊緣,且於垂直於第一及第二垂直方向之側面方向側向對準該半導體元件之外圍邊緣,並於該半導體元件之外圍邊緣外側向延伸;一密封材料,其於該第二垂直方向覆蓋該半導體元件以及該定位件,且自該半導體元件以及該定位件側向延伸至該組體之外圍邊緣;以及一增層電路,其於該第一垂直方向覆蓋該定位件、該半導體元件、以及該密封材料,且該增層電路包括一第一絕緣層、一第一盲孔、以及一第一導線,其中於該第一絕緣層中之該第一盲孔係對準於該半導體元件之該接觸墊,以及該第一導線自該第一絕緣層朝該第一垂直方向延伸,且於該第二垂直方向延伸穿過該第一盲孔,並與該接觸墊直接接觸。
該定位件以及該配置導件可分別具有圖案以避免該半導體元件以及該加強層不必要之移動。舉例來說,該定位件以及該配置導件可包括一連續或不連續之條板或突柱陣列,該定位件以及該配置導件可同時形成且具有相同或不同的圖案。具體來說,該定位件可側向對齊該半導體元件之四個側表面,以防止該半導體元件之橫向位移。舉例來說,該定位器可沿著該半導體元件之四個側面、兩
個對角、或四個角對齊,且該半導體元件以及該定位件間之間隙較佳約於0.001至1毫米的範圍之內,該半導體元件可藉由該定位件與該通孔之內壁間隔開來,且可添加接合材料至該半導體元件以及該加強層之間以增加其剛性,或者該增層電路之該第一絕緣層可延伸進入以填充該半導體元件以及該加強層間之間隙。此外,該定位件亦可靠近該通孔之內側壁且對齊該通孔之內側壁以防止該加強層之橫向位移。同理,該配置導件可側向對齊於該加強層之四個外側表面,以防止該加強層之橫向位移。舉例來說,該配置導件可沿著該加強層之四個外側面、兩個外對角、或四個外角對齊,且該加強層之外圍邊緣以及該配置導件間之間隙較佳係約於0.001至1毫米的範圍之內,此外,該定位件以及該配置導件之厚度較佳為10至200微米。
該加強層可延伸至該組體之外圍邊緣,以提供該半導體元件之機械性支撐,以抑制該半導體元件之變形及彎曲,且該加強層亦可提供該增層電路之接地/電源之平面以及作為散熱件。且該加強層可為單層結構或多層結構(例如一線路板、或多層陶瓷版、或基板與導電層之層壓板)。舉例來說,該加強層可由陶瓷、金屬、或其他無機材料所製成,如氧化鋁(Al2O3)、氮化鋁(AlN)、氮化矽(SiN)、矽(Si)、銅(Cu)、鋁(Al)、不鏽鋼等。該加強層也可由如層壓之環氧樹脂、聚醯亞胺、或銅箔層壓板之有機材料所製成。
該密封材料可自該半導體元件、該定位件、
以及該增層電路朝該第二垂直方向延伸,並側向覆蓋及環繞該半導體元件之外側以及該定位件,且同形被覆該半導體元件之外側以及該定位件,以及自該半導體元件以及該定位件側向延伸至該組體之外圍邊緣,以提供對該半導體元件之保護。
本發明更提供了一種堆疊模組,其包括:複數個半導體組體,每一半導體組體包括了(i)一半導體元件,其包括具有一接觸墊形成於其上之一主動面以及一非主動面,其中該主動面面朝一第一垂直方向,以及該非主動面面朝與該第一垂直方向相反之一第二垂直方向;(ii)一定位件,作為該半導體元件之配置導件,其靠近該半導體元件之外圍邊緣,且於垂直於第一及第二垂直方向之側面方向側向對準該半導體元件之外圍邊緣,並於該半導體元件之外圍邊緣外側向延伸;(iii)一加強層,其包括一通孔,該半導體元件以及該定位件延伸進入該通孔;(iv)一增層電路,其於該第一垂直方向覆蓋該定位件、該半導體元件、以及該加強層,且該增層電路包括一第一絕緣層、一第一盲孔、以及一第一導線,其中於該第一絕緣層中之該第一盲孔係對準於該半導體元件之該接觸墊,以及該第一導線自該第一絕緣層朝該第一垂直方向延伸,且於該第二垂直方向延伸穿過該第一盲孔,並與該接觸墊直接接觸;(v)一或多個內介電層,其介於垂直方向堆疊之該半導體組體之每個兩相鄰組體之間;以及(vi)一被覆穿孔,其延伸穿過該等半導體組體以及內介電層以提供該等半導體組體
間之電性連接。
該半導體元件可為一封裝或未封裝之半導體晶片。舉例而言,半導體元件可為包含半導體晶片之柵格陣列(land grid array,LGA)封裝或晶圓級封裝(WLP)。或者,半導體元件可為半導體晶片。
該組體可為第一級或第二級單晶或多晶裝置。例如,該組體可為包含單一晶片或多枚晶片之第一級封裝體。或者,該組體可為包含單一封裝體或多個封裝體之第二級模組,其中每一封裝體可包含單一晶片或多枚晶片。
除非特別描述或在步驟間使用的「然後」一詞或必須依序發生之步驟,上述步驟之順序並無限制於以上所列且可根據所需設計而變化或重新安排。
本發明具有多項優點,其中,該加強層可提供該半導體元件以及該增層電路之一電源/接地之平台、一散熱片以及一穩定的機械支撐。該定位件可準確地限制該半導體元件以及該增層電路之放置位置,以避免因該半導體元件的橫向位移導致該半導體元件以及該增層電路間之電性連接錯誤,進而大幅度的改善了產品良率。該半導體元件以及該增層電路間之電性連接不含焊料,因此有利於展現高I/O值以及高性能。該半導體組體之可靠度高、價格低廉、且非常適合大量製造生產。
本發明之上述及其他特徵與優點將於下文中藉由各種較佳實施例進一步加以說明。
101,102,103,104,105,106‧‧‧半導體組體
11‧‧‧金屬層
113‧‧‧定位件
111‧‧‧凹穴
131‧‧‧黏著劑
110‧‧‧三維組體
115‧‧‧配置導件
20‧‧‧增層電路
21‧‧‧介電層
23‧‧‧支撐板
211‧‧‧第一絕緣層
241‧‧‧第一導線
243‧‧‧第一導電盲孔
261‧‧‧第二絕緣層
281‧‧‧第二導線
284‧‧‧內連接墊
24‧‧‧金屬層
213‧‧‧第一盲孔
291‧‧‧內介電層
283‧‧‧第二導電盲孔
263‧‧‧第二盲孔
23’‧‧‧被覆層
31‧‧‧半導體元件
311‧‧‧主動面
313‧‧‧非主動面
312‧‧‧接觸墊
411‧‧‧通孔
41‧‧‧加強層
51‧‧‧穿孔
52‧‧‧被覆穿孔
61‧‧‧端子
71‧‧‧密封材料
110,210‧‧‧堆疊模組
參考隨附圖式,本發明可藉由下述較佳實施例之詳細敘述更加清楚明瞭,其中:圖1及2為本發明之實施態樣中,於一介電層上形成一定位件之方法剖視圖。
圖2A為圖2之俯視圖。
圖1’及2’為本發明之實施態樣中,於一介電層上形成一定位件之另一方法剖視圖。
圖2A’為圖2’之俯視圖。
圖2B-2E為本發明定位件之各種參考樣式之俯視圖。
圖3及圖3A各自為本發明之實施態樣中,將半導體元件設置於其上之結構剖面圖以及俯視圖。
圖4以及4A各自為本發明之實施態樣中,將加強層設置於其上之結構剖面圖以及俯視圖。
圖5-9為本發明之實施態樣之半導體組體之製造方法剖面圖,其包括半導體元件、定位件、加強層、以及與半導體元件電性連接之增層電路。
圖10及圖10A各自為本發明之另一實施態樣之另一半導體組體剖面圖以及俯視圖,其包括半導體元件、定位件、配置導件、加強層、以及與半導體元件及加強層電性連接之增層電路。
圖11-14為本發明又一實施態樣之又一半導體組體之製造方法剖視圖,其包括半導體元件、定位件、加強層、以及與半導體元件及加強層電性連接之增層電路。
圖15-21為本發明再一實施態樣之再一半導體組體製造方法剖視圖,其包括半導體元件、定位件、密封材料、以及與半導體元件電性連接之增層電路。
圖22-24為本發明一實施態樣中,垂直堆疊複數個半導體組體之堆疊模組製造方法剖視圖。
圖25為本發明另一實施態樣中,垂直堆疊複數個半導體組體之堆疊模組剖視圖。
在下文中,將提供實施例以詳細說明本發明之實施態樣。本發明之其他優點以及功效將藉由本發明所揭露之內容而更為顯著。應當注意的是,該些隨附圖式為簡化之圖式,圖式中所示之組件數量、形狀、以及大小可根據實際條件而進行修改,且元件的配置可能更為複雜。本發明中也可進行其他方面之實踐或應用,且不背離本發明所定義之精神與範疇之條件下,可進行各種變化以及調整。上述實施例僅係為了方便說明而舉例而已,本發明所主張之權利範圍自應以申請專利範圍所述為準,而非僅限於上述實施例。
圖1及2為本發明之實施態樣中,於一介電層上形成一定位件之方法剖視圖,且圖2A為圖2之俯視圖。
圖1為包括金屬層11、介電層21、以及支撐板23之層壓基板剖面圖。圖中所示之金屬層11為厚度為
35微米之銅層,然而,金屬層11也可為各種金屬材料,並不受限於銅層。此外,金屬層11可藉由各種技術而被沉積於介電層21上,包括電鍍、無電電鍍、蒸鍍、濺鍍及其組合以沉積單層或多層之結構,且其厚度較佳為10至200微米之範圍內。
介電層21通常為環氧樹脂、玻璃環氧樹脂、聚醯亞胺、及其類似物所製成,且具有50微米之厚度。在此實施態樣中,介電層21介於金屬層11以及支撐板23之間。然而,支撐板23在某些實施態樣下可被省略。支撐板23通常由銅所製成,但銅合金以及其他材料皆可被使用,支撐板23之厚度可於25至1000微米之範圍內,而以製程以及成本做為考量,其較佳為35至100微米之範圍內。在此實施態樣中,支撐板23為厚度35微米之銅板。
圖2及2A各自為定位件113形成於介電層21上之結構剖面圖及俯視圖。定位件113可藉由光刻法以及溼式蝕刻法移除金屬層11之選定部分而形成。在圖式中,定位件113包含矩形陣列之複數個金屬突柱,且符合隨後設置於介電層21上之半導體元件的四個側面。然而,定位件的樣式並不受限於此,且可為防止隨後設置之半導體元件之不必要位移之任何樣式。
圖1’及2’為本發明之實施態樣中,於一介電層上形成一定位件之另一方法剖視圖,且圖2A’為圖2’之俯視圖。
圖1’為層壓一組凹穴111之剖視圖,該層壓
基板包括如上所述之金屬層11、介電層21、以及支撐板23,且凹穴111係經由移除金屬層11之選定部分而形成。
圖2’以及圖2A’各自為定位件113形成於介電層21上之結構剖面圖以及俯視圖。定位件113可經由分散或印刷一光敏性塑膠材料(如環氧樹脂、聚醯亞胺等)或非光敏性材料於凹穴111中,接著移除整體金屬層11而形成。在此,圖式中之定位件113係為複數個樹脂突柱陣列,且符合隨後設置之半導體元件之兩個對角。
圖2B-2E為定位件之各種參考樣式。舉例來說,定位件113可由一連續或不連續之條板所組成,且符合隨後設置之半導體元件之四個側面(如圖2B及2C所示)、兩個對角、或四個角落(如圖2D及2E)。
圖3-9本發明之一實施態樣中,包括一半導體元件、一定位件、一加強層、以及一增層電路之半導體組體之製造方法剖面圖。
如圖9所示,半導體組體101包括半導體元件13、定位件113、加強層41、以及增層電路20。半導體元件31包括主動面311、與主動面331相反之非主動面313、以及於主動面311上之接觸墊312。增層電路20係電性連接至半導體元件31,且包括第一絕緣層211、第一導線241、第二絕緣層261、以及包括內連接墊284之第二導線281。定位件113自第一絕緣層211朝向下方向延伸,且靠近半導體元件31之外圍邊緣。定位器113以及半導體元件31對齊於加強層41之通孔411,且延伸進入加強層41之通
孔411。
圖3及圖3A各自為使用黏著劑131將如半導體晶片之半導體元件31貼附於介電層21上之結構剖面圖以及俯視圖。半導體元件31包括主動面311、與主動面311相反之非主動面312、以及於主動面311上之接觸墊312。
定位件113可作為半導體元件31之配置導件,且從而半導體元件31被準確地放置於一預定位置上,且其主動面311係面朝介電層21。定位件113自介電層21朝向上方向延伸超出半導體元件31之主動面311,且側向對準半導體元件31之四個側面,並側向延伸超出半導體元件31之四個側面。當定位件113靠近半導體元件31之四個側表面且符合半導體元件31之四個側面,以及半導體元件31下之黏著劑131低於定位件113時,可避免但導體元件31於固化黏著劑時之任何不必要的位移。較佳地,半導體元件31以及定位件113之間的間隙係於約0.001至1毫米之範圍內。
圖4以及4A各自為使用黏著劑131將加強層41設置至介電層21上之結構剖面圖及俯視圖。半導體元件31以及定位件113對準於加強層41之通孔411,並插入加強層41之通孔411中,且使用黏著劑131將加強層41設置至介電層21上。通孔411係藉由機械性鑽孔而形成於加強層41上,亦可透過其他如沖壓及雷射鑽孔之技術形成。圖式中之加強層41為厚度與半導體晶片大約相
同的環氧樹脂板,但也可以是其他單層或多層結構,如多層電路板或金屬板。
半導體元件31以及通孔411之內側壁係藉由定位件113彼此隔開,定位件113係靠近且對齊於通孔411之四個內壁,且於加強層41下之黏著劑113低於定位件113,從而亦可避免加強層41於黏著劑131完全固化前之任何不必要的位移。此外,半導體元件31以及加強層41之間可選擇性地添加一接合材料(圖未示)以增加其剛性。
圖5為形成穿過黏著劑131、介電層21、以及支撐板23之第一盲孔213,以顯露接觸墊312之結構示意圖。第一盲孔213可藉由各種技術形成,其包括雷射鑽孔、電漿蝕刻及微影技術。可使用脈衝雷射提高雷射鑽孔效能,或者,可使用金屬光罩以及雷射光束。舉例來說,可先蝕刻銅板以製造一金屬窗口後再照射雷射光束。第一盲孔213通常具有50微米之直徑,且介電層21被視為增層電路之第一絕緣層211。
參照圖6,形成於第一絕緣層211上之第一導線241係經由沉積被覆層23’於支撐板23上,以及沉積進入第一盲孔213中,接著圖案化支撐板23以及被覆層23’而形成。或者,於使用之層壓基板不具有支撐板23或於圖4所示之步驟後移除支撐板23之一些實施態樣中,介電層21可於第一盲孔213形成後直接被金屬化,從而形成第一導線241。
被覆層23’可藉由各種技術沉積形成單層或
多層結構,其包括電鍍、無電電鍍、蒸鍍、濺鍍及其組合。舉例來說,沉積被覆層23’係首先藉由將該結構浸入活化劑溶液中,使第一絕緣層211與無電鍍銅產生觸媒反應,然後以無電電鍍的方式被覆一薄銅層做為晶種層,然後以電鍍方式將所需厚度之第二銅層形成於晶種層上。或者,於晶種層上沉積電鍍銅層前,該晶種層可藉由濺鍍方式形成如鈦/銅之晶種層薄膜。一旦達到所需之厚度,即可使用各種技術圖案化支撐板23以及被覆層23’以形成第一導線241,其包括濕蝕刻、電化學蝕刻、雷射輔助蝕刻及其與蝕刻掩膜(圖未示)之組合,以定義出第一導線241。因此,第一導線241係自第一絕緣層211朝向下方向延伸,於第一絕緣層211上側向延伸,且於向上方向延伸進入第一盲孔213以形成第一導電盲孔243,並電性連接第一接觸墊312。
為了便於說明,支撐板23以及於其上之被覆層23’係以單一層表示,由於銅為同質被覆,金屬層間之界線(均以虛線繪示)可能不易察覺甚至無法察覺,然而被覆層23’與第一絕緣層211之間之界線則清楚可見。
圖7為沉積第二絕緣層261於第一導線241以及第一絕緣層211上之剖視圖。第二絕緣層261可為環氧樹脂、玻璃環氧樹脂、聚醯亞胺、及其類似物所製成,並經由各種技術形成,其包括膜壓合、輥輪塗佈、旋轉塗佈及噴塗沉積法,並通常具有50微米之厚度。較佳地,第一絕緣層211與第二絕緣層261為相同材料。
圖8為形成穿過第二絕緣層261之第二盲孔263,以顯露第一導線241之選定部分之結構剖面圖。如同第一盲孔213,第二盲孔263可藉由各種技術形成,其包括雷射鑽孔、電漿蝕刻及微影技術,且其直徑通常為50微米。較佳地,第一盲孔213以及第二盲孔263具有相同的尺寸。
參照圖9,第二導線281係形成於第二絕緣層261上,第二導線281係自第二絕緣層261朝向下方向延伸,於第二絕緣層261上側向延伸,且於向上方向延伸進入第二盲孔263中以形成與第一導線241電性連接之第二導電盲孔283。
第二導線281可經由各種技術沉積為一導電層,其包括電鍍、無電電鍍、濺鍍及其組合,接著經由各種方式圖案化該導電層,其包括濕蝕刻、電化學蝕刻、雷射輔助蝕刻及其與蝕刻光罩(圖未示)之組合,以定義出第二導線281。較佳地,第一導線241以及第二導線281係使用相同的材料且具有相同之厚度。
據此,如圖9所示,完成之半導體組體101包括半導體元件31、定位件113、加強層41、以及增層電路20。於此圖中,增層電路20包括第一絕緣層211、第一導線241、第二絕緣層261、以及第二導線281。
半導體元件31以及加強層41係經由黏著劑131貼附於第一絕緣層211上,黏著劑131接觸半導體元件31之主動面311、第一絕緣層211以及加強層41,且介
於半導體元件31與第一絕緣層211之間,以及介於加強層41與第一絕緣層211之間,半導體元件31以及加強層41係由介於半導體元件31以及加強層41間之定位件113而與彼此隔開。定位件113自增層電路20之第一絕緣層211朝向上方向延伸,並靠近半導體元件31之外圍邊緣以及通孔411之內側壁。黏著劑131接觸定位件113,且於向下方向與定位件113共平面,並於向上方向低於定位件113。增層電路20之第一導線241直接接觸半導體元件31之接觸墊312,從而半導體元件31以及增層電路20間之電性連接不含焊料。
圖10及圖10A各自為本發明之另一實施態樣中,具有配置導件115之另一半導體組體102之剖面圖及俯視圖,其中配置導件115靠近加強層41之外圍邊緣,且額外的第一導電盲孔243與加強層41直接接觸。
在本實施例中,半導體組體102係由實施例1所示之方法而製成,除了於移除金屬層11之選定部分時形成定位件113同時形成配置導件115以準確的定義加強層41之設置位置,以及形成額外的第一導電盲孔243,其係與加強層41直接接觸。配置導件115自第一絕緣層上211朝向上方向延伸超過加強層41之附著表面,並於側面方向側向對準於加強層41之四個側表面,且於側面方向延伸超過加強層41的四個側表面。在圖式中,配置導件115為複數個金屬突柱,且於側面方向上符合加強層41的
四個側表面。然而,配置導件115的樣式可為其他多種樣式,其並不受限於此。由於配置導件115係於側面方向靠近並符合加強層41的四個外側表面,且加強層41下之黏著劑131低於配置導件115,因此於固化該黏著劑131時,可防止加強層41之任何不必要的位移。而加強層41之外圍邊緣與配置導件115間之間隙較佳為約0.001至1毫米之範圍之內。
圖11-14為本發明又一實施態樣中,製造具有支撐板、介電層、半導體元件、定位件、加強層、以及增層電路之又一種半導體組體之方法剖面圖。
為了簡要說明之目的,於實施例1中之任何敘述可合併至此處之相同應用部分,且不再重複相同敘述。
圖11為圖1-4之步驟所製備之結構剖面圖,除了半導體元件31係以非主動面313面朝介電層21之情況下被設置於介電層21上,且圖式中之支撐板23為厚度50微米之銅板。
圖12為於向上方向將第一絕緣層211形成於半導體元件31之主動面311及加強層41上之結構剖面圖。第一絕緣層211於向下方向覆蓋半導體元件31、加強層41、以及定位件113,且第一絕緣層211係於通孔中411延伸進入半導體元件31以及加強層41間之間隙。
圖13為形成穿過第一絕緣層211之第一盲孔
213之結構剖面圖。第一盲孔213對準半導體元件31上顯露之接觸墊312,以及對準加強層41之選定部分。
參照圖14,第一導線241形成於第一絕緣層211上,第一導線241自第一絕緣層211朝向下方向延伸,且於第一絕緣層211上側向延伸,並於向下方向延伸進入第一盲孔213中以形成第一導電盲孔243,並與接觸墊312以及加強層41電性接觸。
據此,如圖14所示,完成之半導體組體103包括支撐板23、介電層21、半導體元件31、定位件113、加強層41、以及增層電路20。於圖式中,增層電路20接觸半導體元件31以及加強層41,並於向上方向覆蓋半導體元件31以及加強層41,且包括第一絕緣層211以及第一導線241。半導體元件31以及加強層41係利用黏著劑131設置至介電層21上,黏著劑131接觸半導體元件31之非主動面313、介電層21、以及加強層41,並介於半導體元件31之非主動面313與介電層21之間,以及介於加強層41與介電層21之間,且經由半導體元件31以及加強層41間之定位件113而被分隔開來。定位件113自介電層211朝向上方向延伸超出半導體元件31之非主動面313,且靠近半導體元件31之外圍邊緣,並側向對齊於半導體元件31之外圍邊緣,以準確的定義半導體元件31之設置位置。
圖15-21為本發明之再一實施態樣中,製造
包括半導體元件、定位件、密封材料、以及增層電路之再一種半導體組體之方法剖面圖。
為了簡要說明之目的,於實施例1中之任何敘述可合併至此處之相同應用部分,且不再重複相同敘述。
圖15為圖1-3所示之步驟製備之結構剖面圖。
圖16為密封材料71(如模塑化合物)於向上方向接觸並覆蓋半導體元件31、定位件113、以及介電層21之結構剖面圖。密封材料71自半導體元件31、定位件113、以及介電層21朝向上方向延伸,且側向覆蓋、環繞、以及同型被覆於半導體元件31以及定位件之外圍側表面,並自半導體元件31以及定位件113側向延伸至整體結構之外圍邊緣,以保護半導體元件31。
圖17為形成穿過支撐板23、介電層21、以及黏著劑131之第一盲孔213之結構剖面圖。第一盲孔213對準並顯露接觸墊312,且介電層21被視為增層電路之第一絕緣層211。
參照圖18,第一導線241係經由沉積被覆層23’於支撐板23上以及沉積進入第一盲孔213,接著圖案化支撐板23以及其上之被覆層23’而形成。被覆層23’自支撐板23朝向下方向延伸,並於向上方向延伸進入第一盲孔213中以形成第一導電盲孔243,並電性連接至接觸墊312。
為了便於說明,支撐板23以及於其上之被覆層23’係以單一層表示,由於銅為同質被覆,金屬層間之界線(均以虛線繪示)可能不易察覺甚至無法察覺,然而被覆層23’與第一絕緣層211之間之界線則清楚可見。
圖19為設置第二絕緣層261於第一導線241以及第一絕緣層211上之結構剖面圖。第二絕緣層261於向下方向覆蓋第一絕緣層211以及第一導線241,並自第一絕緣層211以及第一導線241朝向下方向延伸。
圖20為形成穿過第二絕緣層261之第二盲孔263之剖面圖。第二盲孔263對準第一導線241之選定部分並顯露第一導線241之選定部分。
參照圖21,第二導線281係形成於第二絕緣層261上。第二導線281自第二絕緣層261朝向下方向延伸,並於第二絕緣層261上側向延伸,且於向上方向延伸進入第二盲孔263以形成第二導電盲孔283,其係與第一導線241電性連接。
據此,如圖21所示,完成之半導體組體104包括半導體元件31、定位件113、密封材料71、以及增層電路20。在此圖中,增層電路20於向下方向覆蓋半導體元件31、定位件113、以及密封材料71,且包括第一絕緣層211、第一導線241、第二絕緣層261、以及第二導線281。半導體元件31係利用黏著劑131固定於增層電路20上,且黏著劑131接觸半導體元件31之主動面311以及第一絕緣層211,並介於半導體元件31之主動面311以及第一絕
緣層211之間。定位件113自第一絕緣層211朝向上方向延伸並超出至半導體元件31之主動面311,且靠近半導體元件31之外圍邊緣,並側向對準半導體元件31之外圍邊緣,以準確的限制半導體元件31之置放位置。
圖22-24為本發明一較佳實施例之製造堆疊模組之方法剖面圖,該堆疊模組包括複數個垂直堆疊之半導體組體。
圖22為內介電層291介於兩個相鄰半導體組體105之間以及介於上層金屬層24以及上層半導體組體105之間之結構剖面圖。每一半導體組體105皆由圖1-6所示之步驟所製備,除了下層組體105不具有導線以外。半導體組體105係垂直地堆疊且使用內介電層291彼此接合,內介電層291接觸並介於上層半導體組體105之增層電路20以及下層半導體組體105之半導體元件31之間;以及介於上層半導體組體105之增層電路20以及下層半導體組體105之加強層41之間。同時,額外的金屬層24亦使用內介電層291結合至上層半導體組體105之半導體元件31以及加強層41。在此圖中,內介電層291更延伸進入下層半導體組體105之半導體元件31以及加強層41之間隙中。
圖23為穿孔51之結構剖面圖。穿孔51於垂直方向延伸穿過上層金屬層24、半導體組體105、以及內介電層291。穿孔51可藉由機械性鑽孔而形成,也可經由
其他技術如雷射鑽孔以及濕式或非濕式之電漿蝕刻而形成。
參照圖24,下層組體105具有第一導線241,第一導線241係經由沉積被覆層23’於支撐板23上,接著圖案化支撐板23以及被覆層23’之組合而形成,且端子61係形成於上層內介電層291,端子61係經由沉積被覆層23’於金屬層24上,接著圖案化金屬層24以及被覆層23’之組合而形成。此外,被覆層23’更進一步的被沉積於穿孔51中以提供被覆穿孔52。據此,完成之堆疊模組110包括半導體組體105、內介電層291、端子61、以及被覆穿孔52。每一半導體組體105包括半導體元件31、定位件113、加強層41、以及增層電路20。在此圖中,增層電路20包括第一絕緣層211以及第一導線241。被覆穿孔52延伸穿過內介電層291以及半導體組體105以提供半導體組體105與端子61間之電性連接。
圖25為本發明另一實施態樣之另一種堆疊模組210剖面圖,該堆疊模組210具有複數個垂直堆疊之半導體組體106。半導體組體106係經由圖11-14所示之步驟,外加移除支撐板23之步驟所製備,且經由內介電層291垂直堆疊並與彼此接合。內介電層291接觸上層半導體組體106之介電層21以及下層半導體組體106之增層電路20,且介於上層半導體組體106之介電層21與層半導體組體106之增層電路20之間。在此圖中,增層電路
20包括第一絕緣層211以及第一導線241。被覆穿孔52延伸穿過內介電層291以及半導體組體106以提供半導體組體106及端子61間之電性連接,端子61自下層半導體組體106之介電層21朝向下方向延伸。
上述之半導體組體以及堆疊模組僅為說明範例,本發明尚可透過其他多種實施例實現。此外,上述實施例可基於設計及可靠度之考量,彼此混合搭配使用或與其他實施例混合搭配使用。例如,半導體組體可包括多組定位件以準確的定義多個額外半導體元件、被動元件、或其他電子元件之相對位置,且增層電路可包括額外的導線以容納額外的半導體元件、被動元件、或其他電子元件。同理,加強層可包括多個通孔以容納額外的半導體元件、被動元件、或其他電子元件。
本案之半導體元件可為已封裝或未封裝晶片。此外,該半導體元件可為裸晶片、LGA、或QFN等。定位件可依半導體元件而客製化,舉例來說,定位件之圖案可為正方形或矩形,俾與半導體元件之形狀相同或相似。
外部的散熱元件如散熱片或散熱座可經由熱導電性黏著劑或焊接材料貼附於半導體元件,該外部的散熱元件也可貼附於加強層以延伸接觸面積以增加半導體元件的散熱途徑效率。
在本文中,「鄰接」一詞意指元件係一體成型(形成單一個體)或相互接觸(彼此無間隔或未隔開)。例如,第一導線鄰接於主動面,但並未鄰接於非主動面。
「重疊」一詞意指位於上方並延伸於一下方元件之周緣內。「重疊」包含延伸於該周緣之內、外或坐落於該周緣內。例如,在定位件於向下方向自介電層延伸時,加強層係重疊於介電層,此乃因一假想垂直線可同時貫穿該加強層與該介電層,不論加強層與介電層之間是否存有另一同樣被該假想垂直線貫穿之元件(如黏著劑),且亦不論是否有另一假想垂直線僅貫穿介電層而未貫穿加強層(亦即位於加強層之通孔內)。同樣地,黏著劑係重疊於介電層,加強層係重疊於黏著劑,且黏著劑被加強層重疊。此外,「重疊」與「位於上方」同義,「被重疊」則與「位於下方」同義。
「接觸」一詞意指直接接觸。例如,導線接觸主動面但並未接觸非主動面。
「覆蓋」一詞意指於垂直及/或側面方向上不完全以及完全覆蓋。例如,在半導體元件之非主動面面朝向上方向之狀態下,增層電路於向下方向覆蓋半導體元件,不論是否具有如黏著劑之其他元件介於半導體元件以及增層電路之間,且密封材料於向上方向覆蓋半導體元件。
「層」字包含圖案化及未圖案化之層體。例如,當金屬層設置於介電層上時,金屬層可為一空白未光刻及濕式蝕刻之平板。此外,「層」可包含複數堆疊層。
「開口」、「通孔」與「穿孔」等詞同指貫穿孔洞。例如,當定位件於向上方向自介電層延伸時,半導體被插入加強層之通孔中,半導體元件於向上方向自加強
層中顯露出。
「插入」一詞意指元件間之相對移動。例如,「將半導體元件插入通孔中」係不論加強層為固定不動而半導體元件朝加強層移動;半導體元件固定不動而由加強層朝半導體元件移動;或半導體元件與加強層兩者彼此靠合。又例如,「將半導體元件插入(或延伸至)通孔內」包含:貫穿(穿入並穿出)通孔;以及插入但未貫穿(穿入但未穿出)通孔。
「對準」一詞意指元件間之相對位置,不論元件之間是否彼此間隔或鄰接,或一元件插入且延伸進入另一元件中。例如,當假想之水平線貫穿定位件及半導體元件時,定位件側向對準於半導體元件,不論定位件與半導體元件之間是否具有其他被假想之水平線貫穿之元件,且不論是否具有另一貫穿半導體元件但不貫穿定位件、或貫穿定位件但不貫穿半導體元件之假想水平線。同樣地,第一盲孔對準於半導體元件之第一接觸墊,且半導體元件與定位件對準於通孔。
「靠近」一詞意指元件間之間隙的寬度不超過最大可接受範圍。如本領域習知通識,當半導體元件以及定位件間之間隙不夠窄時,由於半導體元件於間隙中之橫向位移而導致之位置誤差可能會超過可接受之最大誤差限制,一旦半導體元件之位置誤差超過最大極限時,則不可能使用雷射光束對準接觸墊,而導致半導體元件以及增層電路間的電性連接錯誤。因此,根據半導體元件之接
觸墊的尺寸,於本領域之技術人員可經由試誤法以確認半導體元件以及定位件間之間隙的最大可接受範圍,從而避免半導體元件以及增層電路間的電性連接錯誤。由此,「定位件靠近半導體元件之外圍邊緣」之用語係指半導體元件之外圍邊緣以及定位件間之間隙係窄到足以防止半導體元件之位置誤差超過可接受之最大誤差限制。
「設置」一語包含與單一或多個支撐元件間之接觸與非接觸。例如,半導體元件係設置於介電層上,不論此半導體元件係實際接觸介電層或與介電層以一黏著劑相隔。
「電性連接」一詞意指直接或間接電性連接。例如,第一導線提供了內連接墊以及半導體元件之接觸墊之電性連接,其不論第一導線是否鄰接內連接墊、或經由第二導線電性連接至內連接墊。
「上方」一詞意指向上延伸,且包含鄰接與非鄰接元件以及重疊與非重疊元件。例如,當密封材料面朝向上方向時,定位件於其上方延伸,鄰接同時自介電層突伸而出。
「下方」一詞意指向下延伸,且包含鄰接與非鄰接元件以及重疊與非重疊元件。例如,在密封材料面朝向上方向時,增層電路延伸於其下方,鄰接黏著劑並自黏著劑向下方向突伸而出。同樣地,增層電路即使並未鄰接半導體元件,其仍可延伸於半導體元件下方。
「第一垂直方向」及「第二垂直方向」並非
取決於組體之定向,凡熟悉此項技藝之人士即可輕易瞭解其實際所指之方向。例如,半導體元件之主動面面朝第一垂直方向,且半導體元件之非主動面面朝第二垂直方向,此與組體是否倒置無關。同樣地,定位件係沿一側向平面「側向」對準半導體元件,此與組體是否倒置、旋轉或傾斜無關。因此,該第一及第二垂直方向係彼此相反且垂直於側面方向,且側向對準之元件係在垂直於第一與第二垂直方向之側向平面相交。再者,當半導體元件之主動面面朝向下方向時,第一垂直方向為向下方向,第二垂直方向為向上方向;當半導體元件之主動面面朝向上方向時,第一垂直方向為向上方向,第二垂直方向為向下方向。
本發明之半導體組體以及堆疊模組具有多項優點。半導體組體以及堆疊模組之可靠度高、價格平實且極適合量產。加強層提供了機械性支撐,尺寸穩定性以及控制整體的平整性,且增層電路(如半導體元件)之熱膨脹,即使半導體元件與增層電路間之熱膨脹係數(CTE)不同,於熱循環的情況下,半導體元件依然能穩固連接至增層電路。半導體元件與增層電路之間為直接的電性連接,其不含焊料係有利於高I/O值以及高性能。特別是定位件可準確的定義半導體元件設置的位置,並避免由半導體元件之橫向位移所導致半導體元件以及增層電路間的電性連接錯誤,從而大幅改善生產的良率。
本案之製作方法具有高度適用性,且係以獨特、進步之方式結合運用各種成熟之電性連結及機械性連
結技術。此外,本案之製作方法不需昂貴工具即可實施。因此,相較於傳統封裝技術,此製作方法可大幅提升產量、良率、效能與成本效益。
在此所述之實施例係為例示之用,其中該些實施例可能會簡化或省略本技術領域已熟知之元件或步驟,以免模糊本發明之特點。同樣地,為使圖式清晰,圖式亦可能省略重覆或非必要之元件及元件符號。
精於此項技藝之人士針對本文所述之實施例當可輕易思及各種變化及修改之方式。例如,前述之材料、尺寸、形狀、大小、步驟之內容與步驟之順序皆僅為範例。本領域人士可於不悖離如隨附申請專利範圍所定義之本發明精神與範疇之條件下,進行變化、調整與均等技藝。
雖然本發明已於較佳實施態樣中說明,然而應當了解的是,在不悖離本發明申請專利範圍的精神以及範圍的條件下,可對於本發明進行可能的修改以及變化。
101‧‧‧半導體組體
113‧‧‧定位件
131‧‧‧黏著劑
20‧‧‧增層電路
211‧‧‧第一絕緣層
241‧‧‧第一導線
261‧‧‧第二絕緣層
281‧‧‧第二導線
284‧‧‧內連接墊
283‧‧‧第二導電盲孔
263‧‧‧第二盲孔
31‧‧‧半導體元件
311‧‧‧主動面
313‧‧‧非主動面
312‧‧‧接觸墊
411‧‧‧通孔
41‧‧‧加強層
Claims (20)
- 一種製造具有內建定位件之半導體組體之方法,包括:於一介電層上形成一定位件;使用該定位件作為一半導體元件之一配置導件,將該半導體元件設置於該介電層上,該半導體元件包括具有一接觸墊形成於其上之一主動面以及一非主動面,其中該主動面面朝一第一垂直方向、該非主動面面朝與該第一垂直方向相反之一第二垂直方向,且該定位件係靠近該半導體元件之外圍邊緣,且於垂直該第一垂直方向以及該第二垂直方向之側面方向側向對準該半導體元件之外圍邊緣,並於該半導體元件之外圍邊緣外側向延伸;將一加強層貼附於該介電層上,其包括將該半導體元件以及該定位件對準於該加強層之一通孔中;以及提供一增層電路,其於該第一垂直方向覆蓋該定位件、該半導體元件、以及該加強層,以及包括一第一導電盲孔,該第一導電盲孔係直接接觸該半導體元件之該接觸墊,以提供該半導體元件以及該增層電路間之電性連接。
- 如申請專利範圍第1項所述之方法,其中,該半導體元件以及該增層電路間之電性連接不含焊料。
- 如申請專利範圍第1項所述之方法,其中,於該介電層上形成該定位件之步驟包括:提供包括一金屬層以及該介電層之一層壓基材;然後移除該金屬層之選定部分以形成該定位件。
- 如申請專利範圍第1項所述之方法,其中,於該介電層上形成該定位件之步驟包括:提供包括一金屬層以及該介電層之一層壓基材;然後移除該金屬層之選定部分以形成一凹陷部分;然後沉積一塑膠材料於該凹陷部分之中;然後移除該金屬層之一剩餘部分。
- 如申請專利範圍第1項之方法,其中,將該半導體元件設置於該介電層上之步驟中,該半導體元件之該主動面係面朝該介電層,且該定位件自該介電層朝該第二垂直方向延伸。
- 如申請專利範圍第5項之方法,其中,係使用一黏著劑將該半導體元件貼附於該介電層上,該黏著劑接觸該半導體元件以及該介電層,且介於該半導體元件以及該介電層之間。
- 如申請專利範圍第6項之方法,其中該黏著劑接觸該定位件且於該第一垂直方向與該定位件共平面,以及於該第二垂直方向低於該定位件。
- 如申請專利範圍第5項之方法,其中,形成該增層電路之步驟包括:提供一第一絕緣層,其包括該介電層,且於該第一垂直方向覆蓋該定位件、該半導體元件、以及該加強層;然後形成一第一盲孔,其伸穿過該第一絕緣層,且對準於該半導體元件之該接觸墊;然後 形成一第一導線,其係自該第一絕緣層朝該第一垂直方向延伸,且於該第一絕緣層上側向延伸,以及朝該第二垂直方向延伸穿過該第一盲孔,以形成該第一導電盲孔,且該第一導電盲孔直接接觸該半導體元件之該接觸墊。
- 如申請專利範圍第8項所述之方法,其中,形成該增層電路之步驟包括:形成一額外之第一盲孔,其延伸穿過該第一絕緣層且對準於該加強層;然後形成該第一導線,其朝該第二垂直方向延伸穿過該額外之第一盲孔,以形成一額外的第一導電盲孔,且該第一導電盲孔直接接觸該加強層。
- 如申請專利範圍第1項所述之方法,其中,將該半導體元件設置於該介電層上之步驟中,該半導體元件之該非主動面係面朝該介電層,且該定位件自該介電層朝該第一垂直方向延伸。
- 如申請專利範圍第10項所述之方法,其中,係使用一黏著劑將該半導體元件貼附於該介電層上,該黏著劑接觸該半導體元件以及該介電層,且介於該半導體元件以及該介電層之間。
- 如申請專利範圍第11項所述之方法,其中,該黏著劑接觸該定位件,且於該第二垂直方向與該定位件共平面,以及於該第一垂直方向低於該定位件。
- 如申請專利範圍第10項所述之方法,其中,形成該增層電路之步驟包括: 提供一第一絕緣層,其於該第一垂直方向覆蓋該定位件、該半導體元件、以及該加強層;然後形成一第一盲孔,其延伸穿過該第一絕緣層,且對準於該半導體元件之該接觸墊;然後形成一第一導線,其自該第一絕緣層朝該第一垂直方向延伸,以及於該第一絕緣層上側向延伸,且朝該第二垂直方向延伸穿過該第一盲孔以形成該第一導電盲孔,該第一導電盲孔直接接觸該半導體元件之該接觸墊。
- 如申請專利範圍第13項所述之方法,其中,形成該增層電路之步驟包括:於該第一絕緣層中形成一額外之第一盲孔,該額外之第一盲孔對準於該加強層;然後形成該第一導線,其朝該第二垂直方向延伸穿過該額外之第一盲孔,以形成一額外之第一導電盲孔,該額外之第一導電盲孔直接接觸該加強層。
- 如申請專利範圍第1項所述之方法,其中,該定位件包括一連續或不連續之條板、或一突柱陣列。
- 如申請專利範圍第1項所述之方法,其中,該半導體元件以及該定位件間之間隙係於0.001至1毫米之範圍內。
- 如申請專利範圍第1項所述之方法,其中,該定位件之高度係於10至200微米之範圍內。
- 如申請專利範圍第1項所述之方法,其中,該加強層為一層壓之環氧樹脂或聚醯亞胺。
- 一種具有內建定位件之半導體組體,包括: 一半導體元件,其包括具有一接觸墊形成於其上之一主動面以及一非主動面,其中該主動面面朝一第一垂直方向,以及該非主動面面朝與該第一垂直方向相反之一第二垂直方向;一定位件係作為該半導體元件之一配置導件,其靠近該半導體元件之外圍邊緣,且於垂直該第一垂直方向以及該第二垂直方向之側面方向側向對準該半導體元件之外圍邊緣,並於該半導體元件之外圍邊緣外側向延伸;一加強層,其包括一通孔,該半導體元件以及該定位件延伸進入該通孔;以及一增層電路,其於該第一垂直方向覆蓋該定位件、該半導體元件、以及該加強層,且該增層電路包括一第一絕緣層、一第一盲孔、以及一第一導線,其中於該第一絕緣層中之該第一盲孔係對準於該半導體元件之該接觸墊,以及該第一導線自該第一絕緣層朝該第一垂直方向延伸,且於該第二垂直方向延伸穿過該第一盲孔,並直接接觸該接觸墊。
- 一種製造具有內建定位件之半導體組體之方法,包括:於一介電層上形成一定位件;使用該定位件作為一半導體元件之一配置導件,將該半導體元件設置於該介電層上,該半導體元件包括具有一接觸墊形成於其上之一主動面以及一非主動面,其中該主動面面朝一第一垂直方向且貼附於該介電層、該非主動面 面朝與該第一垂直方向相反之一第二垂直方向,且該定位件靠近該半導體元件之外圍邊緣,且於垂直該第一垂直方向以及該第二垂直方向之側面方向側向對準該半導體元件之外圍邊緣,並於該半導體元件之外圍邊緣外側向延伸;沉積一密封材料,其係於該第二垂直方向覆蓋該半導體元件、該定位件、以及該介電層,且自該半導體元件以及該定位件側向延伸至該組體之外圍邊緣;以及形成一增層電路,其係於該第一垂直方向覆蓋該定位件、該半導體元件、以及該加強層,以及包括一第一導電盲孔,該第一導電盲孔延伸穿過該介電層且直接接觸該半導體元件之該接觸墊,以提供該半導體元件以及該增層電路間之電性連接。
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