TWI380419B - Integrated circuit package and the method for fabricating thereof - Google Patents

Description

1380419 ； 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於一種積體電路封裝體，特別是有關於 一種積體電路封裝體的製造方法。 【先前技術】 在半導體工業中，積體電路一般係形成於晶圓上，其 中，在同一片晶圓上之多個半導體晶片可同時形成，因此， • 這些半導體晶片隨後可從晶圓上切割出來，然而由於這些 半導體晶片體積既小且易碎，因此在使用這些晶片之如必 須先予以封裝。 在第1圖顯示一傳統的積體電路封裝體，其包括一半 導體晶片12。首先，利用黏著層14將半導體晶片12貼附 於封裝基板10上。隨後，將錫球16形成於封裝基板10 的表面上，且電性連接一印刷電路板18。最後再填入封裝 樹脂20，以包覆上述半導體晶片12。由於封裝樹脂20與 • 封裝基板10兩者皆不是良好的導熱材料，以致於半導體晶 片12所產生的熱會侷限在積體電路封裝體内，而導致半導 . 體晶片12的壽命縮短或操作異常。 因此，需要一種因此需要一種新穎的封裝結構來改善 上述問題。 【發明内容】 有鑑於此，本發明之一目係提供一種積體電路封裝 6 1380419 ； 體，包括·· 一基板，具有一第一表面、及相對之一第二表 面，以及一第一孔洞，其中該第一孔洞自該基板之第一表 面貫穿至該第二表面；複數個導線，設置於該基板之該第 二表面的一部分上；一晶片，設置於該基板的該第二表面 之上方，兩者之間形成一腔室；複數個接合墊，設置於該 晶片朝向該基板的該第二表面之側，且該些接合墊之至少 一者與該些導線之一者電性連接；以及一第一散熱層，自 該第一孔洞延伸至該腔室内。 • 本發之另一目的係提供一種積體電路封裝體的製造方 法，包括：提供一基板，具有一第一表面.、及相對之一第 二表面，以及一第一孔洞，.其中該第一孔洞自該基板之第

一表面貫穿至該第二表面；形成一第二散_熱屋於盖蓋二A 面上；形成複，數導線於該第二表面的一部分__上；提供一晶 、 一 片，設置於該基板的該第二表面之上方，兩者之間形成一 腔室；形成複數個接合墊於該晶片朝向於該基板之該第二 表面之側，其中該些接合墊之至少一者與該些導線之一者 * 電性連接；以及形成一第二散熱層，自該第一孔洞延伸至 該腔室内，且該第二散熱層與該第一散熱層接觸。 【實施方式】 接下來，將詳細說明本發明之較佳實施例及其製作方 法。然而，可以了解的是，本發明提供許多可實施於廣泛 多樣之應用領域的發明概念。用來說明的具實施例，僅是 利用本發明概念之具體實施方式的說明，並不限制本發明 7 1380419 - 的範圍。 以下配合苐2 A圖至第2E圖之製程剖面圖來說明積體 電路封裝體之製作方法的一實施例。 請參考第2A圖，其顯示本發明較佳實施例中，形成積 • 趲電路封裝體的起始步驟。首先，提供一基板2。較佳者， 二板2可以是聚亞醯胺基板。隨後，分別形成一導電材料 層4和36於基板2上。導電材料層4和％可以是一般常 • 用的材料，例如在一實施例中，導電材料層4和包括銅 或趣1合金，然而’其他如金、銀或銘亦可使用。在一實施 例中，導電材料層4和36可藉由貼附或黏著等方式，分別 九成於基板2的上表面和下表面。然而，亦可利用電鑛製 每将導電材料層4和36分別形成於基板2的上、下表面。 或是在一第一導電材料層上塗佈一絕緣層，待此絕緣層固 匕後即形成基板，再於基板之另一面利用電鑛或是黏著、 ，附等方法形成一第二導電材料層（圖未顯示）。需注意的 < ’導電材料層4和36可為相同材料，亦可為不同的材料。 才接著，如第2B圖所示，形成一圖案化光阻層8〇於基 ' & 2▲之上表面的導電材料層4之上，藉以作為侧罩幕。 明，‘、、、第2C圖，隨後利用雷射鑽孔、蝕刻或其組合， 二除部分的基板2和導電材料層4,因而形成一開口 ％， 於: 86底部暴露出部分的導電材料層36。其中，位 表会面的導電材料層36可作為一第一散熱層。 §6中，其中一 一:弟2D圖，形成一第二散熱層39於開口 '、弟—畋熱層39係高於導電材料層4。在本實施 8 例中’第二散熱層39可利用電鍍法、物理u _法(PVD) 或化學氣相沈積法(CVD)形成。 _沈積法(卿) 明參考第2E圖，其緣示移除圖案化 再利用習知的料岑制招‘u %丨且層〇心佼 4,、 技術以圖案化導電材料層 藉此瓜成複數導線4a。一 士 安於制您叙而5導電材料層4的圖 木化衣私包括如下步驟：首弈 顯示)於導電材料層4上光阻層(圖未 . 上”、、、後再她以一蝕刻製程，移除導 曰上未被圖案化光阻層覆蓋的部分，而此導電材 二曰4之剩餘部.分則形成複料線^。隨後實施一印刷製 程，例如網板印刷，形成一絕緣層8於導線4a的外部’藉 以保護導線4a。在本實_中，絕緣層δ係由環氧樹脂 (epoxy resin)形成。 接者’如第2F圖所示’提供一晶片28，設置於基板2 之上表面的上方，因而在兩者之間形成一腔室。再者，更 形成複數個接合墊(b〇nding pad) 26於晶片28車月向基板2 的上表面之侧，其中此些接合塾26之至少―者與上述導線 4a，者電性連接。在—實施例中，接合塾％可利用物 理氣相沈積、化學氣相沈積、電鑛或其組合形成。上述導 電材料層36及第二散熱廣.39可構成__散熱層，藉以將半 b曰片28的熱藉由導電材料層％和第二散熱層％傳遞 至積體電路封裝體外部’其中第二散熱層39自開口 ％底 4的V電材料層36延伸至腔室内並與晶片28接觸， 後將具有複數個接合塾(bonding pad)26之半導體 晶片28接合於基板2a ±，且至少一接合塾％與上述導線 1380419 4a之一者電性連接。最後再填入一樹脂32於腔室内以密 封半導體晶片28和基板2a之間的散熱層39。 請參照第2G圖，其顯示另一實施例，在本例中，可藉 由縮短電鍍時間或光罩圖案之特殊設計等手段，形成一散 熱層84自開口 86底部的導電材料層36延伸至腔室内，且 在腔室内形成一與半導體晶片28接觸之較小面積的散熱 層84，代替上述形成於腔室中之較大面積的散熱層39以 節省製造成本。 第3A圖至第3E圖為另一實施例，係繪示一積體電路 封裝體的製作方法。 請參考第3A圖，其顯示另一實施例中，形成積體電路 封裝體的起始步驟。首先，提供一基板2。較佳者，基板2 可以是聚亞醯胺基板。隨後，形成一導電材料層4於基板 2上。此導電材料層4可以是一般常用的材料，例如在一 實施例中，導電材料層4包括銅或銅合金，然而，其他如 金、銀或銘亦可使用。在本實施例中’導電材料層4可利 用物理氣相沈積法、化學氣相沈積法、電鍍法或其組合形 成。 接著，請參考第3B圖，其繪示可利用習知的微影製程 和餘刻技術以圖案化導電材料層4 ’錯此形成複數導線4.a。 請參照第3.C圖，隨後可藉由例如雷射鑽孔、蝕刻或其 組合，形成至少一孔洞6於基板2之中且貫穿基板2，因 而形成基板2a。 接著，如第3D圖所示，將一具有複數接合墊26和一 10 1380419 ： 第一散熱層38之半導體晶片28接合於基板2a上，且至少 一接合塾26與上述導線4a之一者電性連接，因而在半導 體晶片28和基板2a之間形成一腔室9。在一實施例中， 上述接合墊26可利用物理氣相沈積、化學氣相沈積、電鍍 或其組合形成。隨後實施一印刷製程，例如網板印刷，形 ' 成一絕緣層8於導線4a的外部，藉以保護導線4a。 請參照第3E圖，直接利用精密對位技術，將一具有突 出結構之第二散熱層46，對準孔洞6後與基板2a、晶片 • 28黏貼組合後，最後再填入一樹脂32於腔室9内以密封 半導體晶片28和基板2a之間的第一散熱層38和第二散熱 層46。 接續第3D圖並請參考第3F圖，其繪示在另一實施例 中，可藉由增加電鍍時間，於半導體晶片28上形成一較厚 的第一散熱層34,其中第一散熱層34穿過腔室9及孔洞6 並與大氣接觸，以提供傳遞熱量之散熱效果。值得注意的 是，由於散熱層38僅形成於孔洞6和腔室9内，但並未形 • 成於基板2a的下表面，因此相較於第2F圖之實施例，本 實施例之積體電路封裝體的製作方法係針對單層導電材料 之電路板基材，故相對前述具有雙層導電材料之電路板基 材的製作方法而言，具有較低的製造成本優勢。 第4A圖至第4D圖為一較佳實施例，其繪示一積體電 路封裝體的製作方法。 請參照第4A圖，首先提供一與第2C圖相同結構之元 件，由於其製作方式與第2A圖至第2C圖之實施例相同， 1380419 : 故在此不再贅述。 之後，請參照第4B圖，形成一第二散熱層70於開口 86中，且第二散熱層70實質上與導電材料層4’等高。在 本實施例中，第二散熱層70可利用電鍍法、物理氣相沈積 法(PVD)或化學氣相沈積法(CVD)形成。 ， 請參考第4C圖，其繪示移除圖案化光阻層80之後， 再利用習知的微影製程和蝕刻技術以圖案化導電材料層 4’，因而形成複數導線4a。 • 接著，.如第4D圖所示，提供一具有與第3D圖相同.結 構的晶片28，設置於基板2a之上表面的上方。隨後，利 用一黏著材料將晶片28接合於基板2a上，其中第一散熱 層38與上述第二散熱層70接觸且接合墊26之至少一者與 上述導線4a之一者電性連接。隨後實施一印刷製程，例如 網板印刷，形成一絕緣層8於導線4a的外部，藉以保護導 線4a。最後再填入一樹脂32於腔室内以密封半導體晶片 28和基板2a之間的第一散熱層38與第二散熱層70。因 ® 此，半導體晶片28操作時所產生的熱可藉由第一散熱層 38、第二散熱層70、以及導電材料層36傳遞至積體電路 封裝體外部。 . 請參照第4E圖，其顯示另一實施例，在本例中，可藉 由縮短電鍍或物理/化學氣相沈積時間，或光罩圖案之特殊 設計，形成一較小面積之散熱層42於半導體晶片28上， 代替第4D圖之實施例中位於半導體晶片28上之較大面積 的第一散熱層38以節省製造成本。另外，亦可藉由縮短電 12 1380419 ： 鍍時間，形成較小面積之第二散熱層71，代替第4D圖之 實施例中位於導電材料層36上之較大面積的第二散熱層 70以進一步節省製造成本。 第5A圖至第5C圖為另一實施例，係繪示一積體電路 封裝體的製作方法。 請參照第5A圖，首先提供一與第4B圖相同結構之元 件，由於其製作方式與第2A圖至第2C圖及第4B圖之實 施例相同，故在此不再贅述。同樣地，一形成於導電材料 # 層5上的第二散熱層75係與位於基板3a上的導電材料層 5’等高，其中導電材料層5可用以做為一第一散熱材料。 、 之後，請參考第5B圖，其繪示移除圖案化光阻層90 之後，再利用習知的微影製程和蝕刻技術以圖案化導電材 料層5’，藉此形成複數導線5a。接著，再利用雷射鑽孔或 钱刻製程’移除一部份的第二散熱層7 5和導電材料層5 ’ 以形成一開口 87、導電材料層5b和複數個分開的第二散 熱層77，其中此些分開的第二散熱層@與導線5a及 • 材料層5b連接。 如第5C圖所示，隨後將一具有複數個接合墊26之半 導體晶片28接合於基板3a上，其中至少一接合墊26與導 線5a之一者電性連接，因而在半導體晶片28和基板3a之 間形成一腔室。同樣地，上述接合墊26可利用物理氣相沈 積、化學氣相沈積、電鍍或其組合形成。接著，利用一印 刷製程，例如網板印刷，形成一絕緣層8於導線5a外部， 藉以保護導線5a。最後再填入一樹脂32於腔室内以密封 13 1380419 • 半導體晶片28和基板3 a之間的導線5 a。 請參照第5D圖，其顯示在一實施例中，散熱層50自 基板3a下表面的導線5b穿過孔洞且延伸至基板3a上表 面，並完全覆蓋孔洞。本實施例與第4E圖之實施的差別在 於：散熱層50除了與接合墊26接觸之外，更與形成於半 -導體晶片28上之接合墊27接觸，因而可提供相對較高的 散熱效率。其f，接合墊27的長度較接合墊2_6一長」且係 利用和接合墊26之實質相同方法形成，並與接合墊26相 # 鄰。 在另一實施例中，如第5E圖所示，其顯示一散熱層 52自基板3a的下表面’穿過一位於半導體晶片28外側之孔 洞，再向内側延伸至基板3a的上表面，且與半導體晶片 28上的接合墊26接觸，因此，半導體晶片28操作時所產 生的熱，可藉由散熱層52傳遞至積體電路封裝體外部。 以下配合第6圖至第10圖之結構剖面圖來說明積體電 路封裝體之結構的其他貫施例。 • 請參照第6圖，其顯示散熱層54自基板60的下表面 穿過一孔洞延伸至基板60上表面，且和位於基板60上表 面的導線56接觸。由於在此實施例中，散熱層54和接合 墊26及半導體晶片28之間相隔一既定距離，因此半導體 晶片28操作時所產生的熱，依序透過樹脂32和散熱層54 傳遞至積體電路封裝體外部。 如第7圖所示，在另一實施例中，形成一第一散熱層 62和一與第一散熱層62相鄰之第二散熱層63於具有複數 14 1380419 : 孔洞的基板61上，且分別填入不同的孔洞内。其中，第一 散熱層62和接合墊26連接，而第二散熱層63則與接合墊 26及半導體晶片28之間相隔一既定距離。在此實施例中， 由於第一散熱層62和接合塾26接觸，因此，相較於第6 圖之實施例，本實施例可進一步提高積體電路封裝體的散 ' 熱效率。 如第8圖所示，其繪示在一較佳的實施例中，可藉由 增加電鍍時間，將第7圖之實施例中的第二散熱層63從腔 • 室9.延伸至半導體晶片28上，而形成一第三散熱層64， 以提昇積體電珞封裝體的散熱效率。 請參照第9圖，其顯示在一實施例中，第一散熱層62 和第二散熱層66分別與接合墊26及第三散熱層65連接。 其中，第三散熱層65係形成於半導體晶片28上且和接合 墊26相鄰。因此，半導體晶片28操作時所產生的熱，可 分別透過接合墊26和第一散熱層62，以及第三散熱層65 和第二散熱層66傳遞至積體電路封裝體外部。 ® 請參照第10圖，其顯示亦可藉由縮短電鍍或物理/化 學氣相沈積時間，或光罩圖案之特殊設計，形成一具有較 小面積的散熱層67來代替第9圖中的第三散熱層65，以 節省積體電路封裝體的製造成本。 上述實施例具有許多優點，例如在第6圖至第10圖之 實施例中，當半導體晶片28操作時，可分別藉由接合墊 26之一者和導線56，以及接合塾16之另一者和第一散熱 層62將電子訊號傳遞至基板61上。亦即，利用此些實施 15 1380419 : 例，可在相同尺寸的封裝體之中製作多重走線，藉以提高 電子訊號的傳輸效率。再者，由於此些走線同時兼具散熱 功能，因此，利用此些實施例還可同時提升封裝體的散熱 效率》 此些實施例之另一優點在於，由於散熱層可以是與基 板表面上的導線相同材質，因此，不需要額外的材料成本， 即可達到改善積體電路封裝體的散熱效率。 雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以 • 限定本發明，任何熟習此技藝者.，·.在不脫離本發明之精神 和範圍内，當可作此許之更動與潤飾，因此本發明之保護 範圍當視後附之申請專利範圍所界定為準。

16 1380419 : 【圖式簡單說明】 第1圖顯示一習知積體電路封裝體的剖面圖。 第2A圖至第2F圖係繪示按照一實施例所製造之積體 電路封裝體的剖面圖及其製造步驟。 第2G圖係繪示按照一實施例所製造之積體電路封裝 " 體的剖面圖。 第3A圖至第3E圖係繪示按照一實施例所製造之積體 電路封裝體的剖面圖及其製造步驟。 • 第3F圖係繪示按照一實施例所製造之積體電路封裝 體的剖面圖。 第4A圖至第4D圖係繪示按照一實施例所製造之積體 電路封裝體的剖面圖及其製造步驟。 第4E圖係繪示按照一實施例所製造之積體電路封裝 體的剖面圖。 第5A圖至第5C圖係繪示按照一實施例所製造之積體 電路封裝體的剖面圖及其製造步驟。 ® 第5D圖係繪示按照一實施例所製造之積體電路封裝 體的剖面圖。 第5E圖係繪示按照一實施例所製造之積體電路封裝 體的剖面圖。 第6圖係繪示按照一實施例所製造之積體電路封裝體 的剖面圖。 第7圖係繪示按照一實施例所製造之積體電路封裝體 的剖面圖。 17 1380419 第8圖係繪示按照一實施例所製造之積體電路封裝體 的剖面圖。 第9圖係繪示按照一實施例所製造之積體電路封裝體 的剖面圖。 第10圖係繪示按照一實施例所製造之積體電路封裝 體的剖面圖。 【主要元件符號說明】 封裝基板10、 半導體晶片12、 黏著層14、 錫球16、 印刷電路板18、 封裝樹脂20、 基板2、 基板2a、 基板3、 基板3a、 基板6a、60、 基板61、 導電材料層4、 導電材料層4’、 導電材料層5、 導電材料層5’、 導電材料層36、 18 1380419 : 導線4a、 導線5a、 導線56、 孔洞6、 絕緣層8、 腔室9、 接合墊26、 接合墊27、 擊 樹脂32、 散熱層42、 散熱層50、 散熱層52、. 散熱層54、 散熱層67、 散熱層84、 第一散熱層34、 * 第-散熱層38、 第一散熱層62、 第二散熱層39、 第二散熱層46、 第二散熱層63、 第二散熱層70、 第二散熱層71、 第二散熱層75、 19 1380419 分開的第二散熱層77、 導電材料層5b、 第三散熱層64、 第三散熱層65、 圖案化光阻層80、 圖案化光阻層90、 開口 86、 開口 87。

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Claims (1)

1380419 第97101614號 修正日期:100.11.15 修正本 _ 十、申請專利範圍： ^年〃月&日修正本 1. 一種積體電路封裝體，包括： 一基板，具有一第一表面、及相對之一第二表面，以 及一第一孔洞，其中該第一孔洞自該基板之第一表面貫穿 至該第二表面； 複數個導線，設置於該基板之該第二表面的一部分上； 一晶片，設置於該基板的該第二表面之上方，兩者之 間形成一腔室； Φ 複數個接合墊，設置於該晶片朝向該基板的該第二表 面之側，且該些接合墊之至少一者與該些導線之一者電性 連接；以及 一第一散熱層，自該第一孔洞延伸至該腔室内，其中 該第一散熱層直接接觸該些接合墊之至少一者。 2. 如申請專利範圍第1項所述之積體電路封裝體，其 中該第一散熱層填滿該第一孔洞並與該晶片連接。 3. 如申請專利範圍第1項所述之積體電路封裝體，其 馨 中該第一散熱層自該基板的該第一表面延伸至該第一孔洞 之中，且穿過該第一孔洞並與該晶片連接' 4. 如申請專利範圍第1項所述之積體電路封裝體，更 包括在該晶片朝向該基板的該第二表面之側設置一第二散 熱層，且該第二散熱層連接該第一散熱層。 5. 如申請專利範圍第1項所述之積體電路封裝體，其 中該第一散熱層自該基板的該第一表面穿過該第一孔洞且 延伸至該基板的該第二表面上。 21 上 第97101614號修正日期_!」5修η 包括1項所叙積體電㈣裝體，更 Μ弟二散熱層，自該基板的該第 巧更 洞且延伸至該基板的該第二表：面牙過-弟二孔 第一孔洞相鄰。 ，、中戎第二孔洞與該 中第6項所述之積體電路封裝體，盆 2弟二散_該晶片及該些接合_相隔—既定距 8.如申請專利範圍第6項所述 包括在該晶片朝向該基㈣該f ，更 熱層，且該第四散熱層連接該第三散:广置-弟四散 包括直利範圍第1項所述之積體電路封裝體，更 第一散^ 室内以密封該晶片舆該基板之間的 中哕第如:：專利祀圍第1項所述之積體電路封裝體，其 中該弟-散熱層係由金、銀或銅金屬所組成。 m ^.一種積體電路封裝體的製造方法，包括： 板，具有-第-表面、及相對之-第二表面； —散=第—表面上形成-第—導電層，用作-第 玄基板之第二表面上形成一第二導電層； -邊第二導電層和該基板’以形成穿過該第 一導電層和該基板之一第一開口； 於該第一開口中形成-第二散熱層； 圖木化該弟二導電層，以形成複數導線於該第二表面 22 1380419 修正日期:100·11·15 修正本 第 97101614 號 的一部分上； 提供一晶片，設置於該基板的該第二表面之上 者之間形成一腔室；以及 兩 形成複數個接合塾於該晶片朝向於該基板之該第二义 面之側’其中該些接合塾之至少一者與該些導線之: 性連接。 々电 、12·如中5轉利範圍第11項所述之積體電路封裝體的 製造方法，其中該金屬層係利用物理氣相沈積、化學氣相 沈積、電鍍、黏貼或其組合形成。 制請專利範圍第11項所述之積體電路封裝體的 ' ，其中該第二散熱層與該晶片接觸。 制；告！^^請專簡㈣11項所述之積體電路封裝體的 =笫_ #更包括形成—第三散熱層於該晶片朝向該基板 ' 一、面之側，且該第三散熱層連接該第二散熱層。 制申料觀_ 14餐叙频電路封裝體的 沈積:該=層係利用物理氣相沈積、化學 谓电鍍、黏貼或其組合形成。 制、申請專利範圍第11項所述之積體電路封裝體的 八中。第二散熱層自該第一散熱層穿過該第一 /5延伸至該基板的該些導線上。 17 * 製造方申料利範圍g u項所述之積體f路封裝體的 相隔一既^其中該第二散熱層與該晶片及該些接合墊之間 8’如申請專利範圍第n項職之龍電路封装體的 23 1380419 / 第97101614號 修正日期:100.11.15 修正本 製造方法，更包括填入一樹脂層於該腔室内以密封該晶片 與該基板之間的弟二散熱層。 19. 如申請專利範圍第11項所述之積體電路封裝體的 製造方法，其_該第二散熱層係由金、銀或銅金屬所組成。 20. 如申請專利範圍第11項所述之積體電路封裝體的 ' 製造方法，其中該第二散熱層係利用電鍍法形成。 • 21.如申請專利範圍第11項所述之積體電路封裝體的 製造方法，其中該些接合墊係利用物理氣相沈積、化學氣 ^ 相沈積、電鐘或其組合形成。 22. 如申請專利範圍第11項所述之積體電路封裝體的 製造方法，更包括圖案化該第二散熱層和該第一導電層， 以形成·一第二開口。 23. 如申請專利範圍第22項所述之積體電路封裝體的 製造方法，藉由形成該第二開口，該第二散熱層係形成分 隔的單元。 24. 如申請專利範圍第11項所述之積體電路封裝體的 • 製造方法，其中該些接合墊之至少一者係直接接觸該第二 散熱層。 24