TWI451551B - 於多元件封裝中的互連體 - Google Patents

Description

於多元件封裝中的互連體 先前申請案

本申請案已曾在美國申請，於2007年8月20日成為No.11/846,874專利申請案。

發明領域

本揭露概有關於封裝體，其具有一個以上的元件包括至少一半導體裝置，且更具言之係有關用於該等封裝體的互接物。

發明背景

一種用以增加功能性密度的技術係將多個元件，譬如積體電路等，包含於一封裝體中。此係為單純地將所有的功能置設於單一積體電路上的一種可擇方式，因為有多種類型的積體電路和半導體構件係難以製設在同一積體電路上，或至少難以最佳化在同一積體電路上。射頻(RF)電路典型須要一不同的邏輯電路的製法。又邏輯和類比電路可能須要被最佳化，並使用不同的製法。一種用以將多個元件置設在同一封裝體中的技術係重分配晶片封裝體(RCP)，其會使用一有機填料包圍該等元件，並在該封裝體之一頂面上構建互接層，在該處外部觸點亦會被形成。此已被發現是一有用的封裝技術，其能提供一種非常有效的方式來組合元件，並在封裝體之一頂面上來耦接它們。

但是，增加該RCP的實用性會有更多的利益。

發明概要

依據本發明之一實施例，係特地提出一種封裝的半導體裝置，包含：一互接層設在一聚合物層之一第一面上；一半導體裝置在至少三面上被該聚合物層包圍，並與該互接層耦接；一第一導電元件設在該聚合物層之第二面上，其中該第二面係相反於第一面；及一連接塊設在該聚合物層中，具有一電路徑由該連接塊之一第一表面延伸至該連接塊之一第二表面，並經由該至少一電路徑將該互接層電耦接於該第一導電元件。

依據本發明另一實施例，係特地提出一種用以形成一封裝的半導體裝置之方法，該方法包含：以一聚合物層包圍一半導體裝置的至少三面；形成一互接層於該聚合物層之一第一面上與該半導體裝置上，其中該半導體裝置係與該互接層耦接；形成一導電元件於該聚合物層之一第二面上，其中該第二面係相反於第一面；及經由一在該聚合物層中而具有至少一電路徑的連接塊將該互接層電耦接於該導電元件。

依據本發明又一實施例，係特地提出一種用以形成一封裝的半導體裝置之方法，該方法包含：將一半導體裝置附接於一暫時支撐結構；將一連接塊附接於該暫時支撐結構，其中該連接塊具有至少一電路徑；形成一包封物於該連接塊與該半導體裝置上；除去該包封物的一部份來暴露該連接塊之一頂部表面；形成一互接層電耦接於該連接塊 之該頂部表面；除去該暫時支撐結構來暴露該連接塊之一底部表面；及電耦接一實體元件於該連接塊之該底部表面。

圖式簡單說明

本發明係藉由舉例來說明，且不被所附圖式所限制，其中相同的標號係指類似的元件。在圖式中之各元件係被簡要且清楚地示出，而不一定被依比例繪示。

第1圖為一封裝的半導體裝置在一依據一實施例之處理階段時的截面圖；第2圖為第1圖之封裝的半導體裝置在一後續的處理階段之截面圖；第3圖為第2圖之封裝的半導體裝置在一後續的處理階段之截面圖；第4圖為第3圖之封裝的半導體裝置在一後續的處理階段之截面圖；第5圖為第4圖之封裝的半導體裝置在一後續的處理階段之截面圖；第6圖為第5圖之封裝的半導體裝置在一後續的處理階段之截面圖；第7圖為第6圖之封裝的半導體裝置在一後續的處理階段之截面圖；第8圖為第7圖之封裝的半導體裝置在一後續的處理階段之截面圖；第9圖為第8圖之封裝的半導體裝置在一後續的處理階段之截面圖； 第10圖為第1~9圖之該封裝的元件之一部份的頂視圖；及第11圖為第10圖之該部份之一變化例的頂視圖。

較佳實施例之詳細說明

一重分配晶片封裝體(RFP)係被構建成具有多個元件，它們係以一頂面上之可用的外部連接物來互接。該等元件之一係為一連接塊，其會提供由該頂面延伸至一背面的能力，因為該連接塊是預製的。該連接塊亦可被稱為一連接器塊，而具有該有機填料以如同該RCP中之其它元件的方式被形成於周圍。故該連接塊可使由該頂面上之互接物至該背面的電連接能被達成，而不必蝕刻通孔嗣再填滿該等通孔來形成通道。在實際製造時，由該頂面至背面的距離會太長而不能形成及充填通道。連接塊之一用途係置設一天線於該背面上。另一用途係置設一接地面於該背面上。此乃可參閱圖式和以下說明而更佳地瞭解。

第1圖中所示係為一封裝體10，包含一載體12，一黏帶14，一元件16，一元件18，和連接塊20。載體12係用以提供機械支撐。黏帶14是雙面式。元件16可為一積體電路，且元件18可為一積體電路。其中之一或另一者亦可為另一種元件，譬如一被動元件或一分立的半導體裝置。連接塊20具有一導件22，一導體24，及一導體26等，它們係垂直地延伸該連接塊20的長度，並被一介電質28包圍。介電質28較好係為一種類似或相同於製造RCP時被用作填料的有 機材料，但介電質28亦可為另一種材料，例如陶瓷。銅係為該等導體22、24、26的一種較佳材料，因其有較高的導電性及較低的成本。更導電的材料，譬如鉑、金、或銀亦可被使用，但會有較高成本。連接塊20的長度係被選成比包圍著所完成的RCP之各元件的有機物層之厚度稍微更厚些。包圍著該等元件的有機物層之一通常厚度係均為0.65mm，但可以改變。於此0.65mm的情況下，該連接塊20和各導體22、24、26等的長度係約為0.70mm。連接塊20的直徑較好係為1mm或更大。一較小的直徑可能在可靠地黏附於該黏帶14上會有其困難度，但對於某些用途仍可能是有利的。

第2圖所示係該封裝體10沈積一有機物層30之後的情況，該層30會覆蓋元件16、18和連接塊30。有機物層30在該連接塊20係約為0.70mm之例可被沈積至大約0.80mm。有機物層30可被視為一聚合物層。

第3圖所示係該封裝體10在磨平該有機物層30及該連接塊20的一小評部份來暴露導體22，24，26之後的情況。該有機物層30在此例中會被減至0.65mm。

第4所示係該封裝體10在除掉載體12和黏帶14之後的情況。第4圖所示的封裝體10亦倒反於第1~3圖中所示者。元件16和18會暴露於封裝體10的頂面上。元件16和18的暴露表面係為用於該等元件10和18的接觸物設置之處。

第5圖所示係該封裝體10在形成一互接物32來接觸連接塊20、元件16和18之後的情況。互接物32可由多個利用 通道連接於元件16、18和連接塊20的導電層所製成。在互接物32上設有多數個接墊34。其中之一係為接墊36。接墊34等係用以承接焊球，且係在該封裝體10之一頂面上。連接塊20係暴露於封裝體10之一背面上。在一沒有連接塊20的傳統RCP中，除了焊球之外，處理即告被完成。焊球可在此時或在一後續的方便時點來被添加。

第6圖所示係該封裝體10在該背面上形成一介電層38。並穿過該介電層38形成通道42，44，46等之後的情況。介電層38較好係為如同有機物層30的材料，但亦可為另一種絕緣材料。介電層38可為0.1mm厚。通道42會與導體22接觸。通道44會與導體24接觸。通道46會與導體26接觸。第6圖亦示出封裝體10倒反於第4和5圖中所示者。然而設有接墊34的一面仍稱為頂面，而設有介電層38的一面仍稱為背面。

第7圖所示係該封裝體10在介電層38上形成一圖案化的導電層之後的情況，其中包含一接地面47會接觸通道40，一軌線48會接觸通道42，及一軌線50會接觸通道44。接地面47係包圍著軌線48和50。軌線48會由通道42側向地延伸且係為了穩定性而存在。同樣地，軌線50會以一不同於軌線48的方向側向地延伸，因此其側向延伸部在第7圖的截面中不能被看到。該圖案化的導電層可被以一傳統的鍍著法來製成，其中一薄的種籽層會被沈積，然後沈積光阻，其會被圖案化。鍍著嗣會使該導電材料(較好為銅，但其它金屬亦可用)生長在未被該光阻覆蓋的區域中。該光阻會被除去。一蝕回會被進行來除掉沒有導電層生長之區域中的 種籽層。該接地面47和軌線48、50等的厚度可約為0.10mm。

第8圖所示係該封裝體10在形成一介電層52，並穿過該介電層52形成通道54和56之後的情況。介電層52可為如同介電層38的材料。通道54係與軌線48接觸。通道56係與軌線50接觸。雖通道56在第8圖的截面中係被示出與軌線50接觸，但通道56較好係被設在該軌線50之一比所示者更寬的部份上方。

第9圖所示係該封裝體10在形成一天線58來接觸通道54和56之後的情況。天線58可被使用如同前述之接地面47和軌線48與50的鍍著技術來被形成及圖案化。天線58可為0.200mm厚。因天線58係與通道54和56接觸，故天線會分別連接於導體22和24。由於高頻率可能會被使用，若充分靠近於天線58，則通道54和56可能實際上不必與天線58接觸，該天線58即可耦接於導體22。第9圖的封裝體10係為一完成的RCP，其嗣在一較接近於被安裝在一電路板上的時候將會被添加焊球。

第10圖所示係為連接塊20之一頂視圖，示出各導體22、24、26呈一直線，且介電質28呈一圓形包圍它們。在此構造中，連接塊30係為一具有三個共線導體的圓筒狀體。導體22、24和26亦可呈不同的構形。且其形狀亦可不同於圓形，譬如方形、矩形或三角形。

第11圖所示係為一變化的連接塊60，包含一外絕緣層68，一導體環62，一內導體64，及一絕緣層66介於導體環62和內導體64之間。此會形成一共軸線，其在當耦接於一 會傳送及接收RF的天線時將特別地有利。連接塊60可取代連接塊20來連接於天線58。若一接地面仍有需要，則連接於該接地面可藉另一連接塊，或該連接塊60可被修正為具有另一導體在該環62外側來供耦接於該接地面。

一連接塊例如連接塊20或60的構製可使用結線機來達成。一結線的直徑通常係為25微米。三條該等結線可被置入一筒狀模中，其係比連接塊20更長許多倍。該模會被填滿所須的介電質，譬如用於介電質30的材料。如此形成的結構嗣會被切成大約0.070mm之所需長度的片段。取代一有機物材料，該包圍的介電質亦可為例如一陶瓷材料。該陶瓷材料的剛性可能在製程中是有利的。

現在應可瞭解以上係提供一種封裝的半導體裝置，其具有一互接層，一半導體裝置，一第一導電元件，及一連接塊。該互接層係覆設在一聚合物層之一第一面上。該半導體裝置係被該聚合物層包圍在至少三面上，且係耦接於該互接層。該第一導電元件係被設在該聚合物層之一第二面上。該第二面係相反於第一面。該連接塊是在該聚合物層中，並具有至少一電路徑由該連接塊之一第一表面延伸至連接塊之一第二表面，並藉由該至少一電路徑將該互接層電耦接於第一導電元件。該連接塊可包含一絕緣材料包圍該至少一電路徑。該連接塊可具有至少二同軸的電路徑。該至少一電路徑可為一接地路徑，且該第一導電元件可為一接地面。該至少一電路徑可為一信號路徑，且該第一導電元件可為一天線。該封裝的半導體裝置可更包含一 第二導電元件及一第二電路徑，其中該第二電路徑係為一接地路徑，且該第二導電元件係為一接地面。該封裝的半導體裝置更可包含一第三電路徑，其中該第三電路徑係耦接於該天線。

於此亦提供一種用以形成一封裝的半導體裝置之方法。該方法包括以一聚合物層包圍一半導體裝置的至少三面。該方法更包括在該聚合物層的第一面上及該半導體裝置上形成一互接層，其中該半導體裝置係耦接於該互接層。該方法更包括在該聚合物層之一第二面上形成一導電元件，其中該第二面係相反於該第一面。該方法更包括經由一在該聚合物層內之具有至少一電路徑的連接塊來將該互接層電耦接於該導電元件。在一第二面上形成該導電元件可包含鍍著一導電材料來形成一天線。該包圍的步驟可包含將一半導體裝置附接於一暫時性支撐結構，在該半導體裝置上形成該聚合物層，及在形成該聚合物層之後除掉該暫時性支撐結構。該電連接的步驟可包含在形成該聚合物層之前將該連接塊附接於該暫時性支撐結構，除去該聚合物層的一部份來暴露該連接塊之一表面，形成該互接層於該連接塊之該表面上，同時形成該互接層於該聚合物層的該第一面上。該方法可更包含沈積一介電層於該連接塊之該表面上，並在該介電層中形成一通道，其中該通道係電耦接於該連接塊和導電元件。該至少一電路徑可選自包含一接地路徑與一信號路徑的組群。該第一導電可被選自包含一接地面與一天線的組件。該至少一電路徑可包含至 少二同軸的電路徑。

又所揭係為一種用以形成一封裝的半導體裝置之方法。該方法包括將一半導體裝置附接於一暫時性支撐結構。該方法更包括將一連接塊附接於該暫時性支撐結構，其中該連接塊具有至少一電路徑。該方法更包括形成一包封物於該連接塊和該半導體裝置上。該方法更包括除去該包封物的一部份來暴露該連接塊之一頂面。該方法更包括形成一互接層電耦接於該連接塊之該頂面。該方法更包括除去該暫時性支撐結構來暴露該連接塊之一底面。該方法更包含電連接一實體元件於該連接塊之該底面。電耦接一實體元件於該連接塊之底面的步驟可包含鍍著一導電材料來形成一天線。該電耦接一實體元件於該連接塊之底面的步驟可更包含沈積一介電層於該連接塊之該底面上，並在該介電層中形成一通道，其中該通道係電耦接於該連接塊和天線。除去該包封物的一部份來暴露該連接塊之一頂面的步驟可包含研磨該包封物。該暫時性支撐結構可被選自一包含一黏帶及一載體的組群。該連接塊可具有至少二同軸的電路徑。

又，在所述內容及申請專利範圍中若有任何“前”、“後”、“頂”、“底”、“上”、“下”及類似之詞語，係僅為供描述說明之用而不必然用以界述永久的相對位置。應請瞭解如此使用的詞語在適當的情況下是可互換的，例如於此所述之發明的各實施例係能以不同於圖示或所述的其它定向來操作。

雖本發明已參照特定實施例被描述於上，但各種修正 和變化亦能被實施，而不超出如後申請專利範圍所述之本發明的範圍。例如，介電層38係被示為在互接層32之後形成，但介電層38亦可在互接層32形成之前被沈積。又鍍著係被描述為用以形成圖案化金屬層的方法，但其它的沈積技術亦可被使用。例如，該金屬可被濺射然後以一蝕刻來圖案化。因此，本說明書和圖式等應被視為一說明性而非限制性的意義，且所有該等修正係欲予含括在本發明的範圍內。任何針對特定實施例被描述於此的利益、優點、或問題的解決方案等，並無意被釋為任何或全部申請專利範圍之一關鍵的、必須的、或必要的特徵或元件。

於此所用的“耦接”乙詞並無意要被限制為一直接耦接或一機械式耦接。

且，於此所用之“一”或“一個”等詞語，係被定義為一個或一個以上。又，在申請專利範圍中所用的引介片語譬如“至少一”和“一或多個”等，不應被釋放為暗示以該等不限定冠詞“一”或“一個”來引介另一請求元件，會將任何包含被如此引介的請求元件之特定請求範圍限制於只包含一個該元件的發明，即使當同一請求範圍包含該等“一或多個”或“至少一”等引介片語和不限定冠詞例如“一”或“一個”時。此道理亦同樣適用於使用限定冠詞時。

除非有不同的陳述，否則譬如“第一”和“第二”等詞語係被用來隨意地區分該等詞語所述的各元件。故，該等詞語並不必然是要表示該等元件之時間性或其它的先後定序。

10‧‧‧封裝體

12‧‧‧載體

14‧‧‧黏帶

16，18‧‧‧元件

20‧‧‧連接塊

22，24，26‧‧‧導體

28‧‧‧介電質

30‧‧‧有機物層

32‧‧‧互接物

34，36‧‧‧接墊

38，52‧‧‧介電層

42，44，46，54，56‧‧‧通道

47‧‧‧接地面

48，50‧‧‧軌線

58‧‧‧天線

60‧‧‧連接塊

62‧‧‧導體環

64‧‧‧內導體

66‧‧‧絕緣層

68‧‧‧外絕緣層

第1圖為一封裝的半導體裝置在一依據一實施例之處理階段時的截面圖；第2圖為第1圖之封裝的半導體裝置在一後續的處理階段之截面圖；第3圖為第2圖之封裝的半導體裝置在一後續的處理階段之截面圖；第4圖為第3圖之封裝的半導體裝置在一後續的處理階段之截面圖；第5圖為第4圖之封裝的半導體裝置在一後續的處理階段之截面圖；第6圖為第5圖之封裝的半導體裝置在一後續的處理階段之截面圖；第7圖為第6圖之封裝的半導體裝置在一後續的處理階段之截面圖；第8圖為第7圖之封裝的半導體裝置在一後續的處理階段之截面圖；第9圖為第8圖之封裝的半導體裝置在一後續的處理階段之截面圖；第10圖為第1~9圖之該封裝的元件之一部份的頂視圖；及第11圖為第10圖之該部份之一變化例的頂視圖。

10‧‧‧封裝體

16，18‧‧‧元件

20‧‧‧連接塊

22，24，26‧‧‧導體

28‧‧‧介電質

30‧‧‧有機物層

32‧‧‧互接物

34，36‧‧‧接墊

38，52‧‧‧介電層

42，44，46，54，56‧‧‧通道

47‧‧‧接地面

48，50‧‧‧軌線

58‧‧‧天線

Claims (10)

1. 一種封裝的半導體裝置，包含：一互接層，其係在一聚合物層之一第一側上；一半導體裝置，其係在至少三側上被該聚合物層包圍並與該互接層耦接；一第一導電元件，其係在該聚合物層之一第二側上，其中該第二側係相對於該第一側；及一連接塊，其係在該聚合物層中並具有由該連接塊之一第一表面延伸至該連接塊之一第二表面的至少一電路徑，並經由該至少一電路徑將該互接層電耦接於該第一導電元件。
2. 如申請專利範圍第1項之封裝的半導體裝置，其中該連接塊包含一包圍該至少一電路徑的絕緣材料。
3. 如申請專利範圍第1項之封裝的半導體裝置，其中該連接塊具有至少二同軸的電路徑。
4. 一種用以形成一封裝的半導體裝置之方法，該方法包含：以一聚合物層包圍一半導體裝置的至少三側並利用該聚合物層包圍一連接塊；形成一互接層於該聚合物層之一第一側上與該半導體裝置上，其中該半導體裝置係與該互接層耦接；形成一導電元件於該聚合物層之一第二側上，其中該第二側係相對於該第一側；及經由在該聚合物層中而具有至少一電路徑的該連接塊將該互接層電耦接於該導電元件。
5. 如申請專利範圍第4項之方法，其中形成該導電元件於第二側上的步驟包含鍍著一導電材料來形成一天線。
6. 如申請專利範圍第4項之方法，其中：以該聚合物層包圍一半導體裝置的至少三側的步驟包含：將一半導體裝置附接於一暫時支撐結構；形成該聚合物層於該半導體裝置上；及在形成該聚合物層之後除去該暫時支撐結構；且電耦接該互接層的步驟包含：在形成該聚合物層之前將該連接塊附接於該暫時支撐結構；除去該聚合物層的一部份來暴露該連接塊之一表面；及形成該互接層於該連接塊之該表面上，同時形成該互接層於該聚合物層的第一側上。
7. 如申請專利範圍第6項的方法，更包含：沈積一介電層於該連接塊之該表面上；及形成一通孔於該介電層中，其中該通孔係電耦接於該連接塊和該導電元件。
8. 如申請專利範圍第4項之方法，其中該至少一電路徑包含至少二同軸的電路徑。
9. 一種用以形成一封裝的半導體裝置之方法，該方法包含：將一半導體裝置附接於一暫時支撐結構；將一連接塊的一底部表面附接於該暫時支撐結構的一水平平面，其中該連接塊具有自該底部表面垂直地 延伸至該連接塊的一頂部表面之至少一電路徑；形成一包封物於該連接塊上並包圍該連接塊，且於該半導體裝置上；除去該包封物的一部份來暴露該連接塊之該頂部表面，包括暴露該電路徑；在除去該包封物的該部份之後，形成一在該包封物上的互接層，該互接層係電耦接於該連接塊之該頂部表面處的該電路徑；除去該暫時支撐結構來暴露該連接塊之該底部表面；及將一實體元件電耦接於該連接塊之該底部表面。
10. 如申請專利範圍第9項之方法，其中將一實體元件電耦接於該連接塊之該底部表面的步驟包含鍍著一導電材料來形成一天線。