專利名稱：使用預(yù)模制載體的嵌入式裸片封裝及工藝流程的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于所模制電裝置或多個電裝置的封裝。
背景技術(shù)：
在過去的電裝置中，通常通過首先將裝置安裝于引線框上且然后制作到外部引線 的連接且然后囊封來封裝(例如)半導(dǎo)體裸片。然而，隨著電裝置的小型化已發(fā)展，已開發(fā) 且仍正在開發(fā)新封裝技術(shù)，用于通過例如將多個裸片放到一封裝中且使用具有薄模制覆蓋 物的焊料凸塊互連的方法來縮小經(jīng)封裝半導(dǎo)體裝置。盡管焊料凸塊及薄模制提供小封裝，但半導(dǎo)體裸片脆弱且通常必須以充足剛性來 封裝以保護裸片并密封裸片。另一限制為封裝方法，為對于商業(yè)市場在經(jīng)濟上可行，其需要 具有通用性，以使得其可與不同裝置大小及幾何形狀一同使用且仍提供具有匹配行業(yè)中的 實際標(biāo)準(zhǔn)的占地面積的封裝。

發(fā)明內(nèi)容
在其一個形式上，本發(fā)明包含一種形成嵌入式封裝的方法。所述方法包含以下步 驟形成具有第一多個腔的載體；將電裝置置于所述第一多個腔中的每一者中；在所述電 裝置中的每一者周圍及上方且在所述載體的上部表面上方形成第一電介質(zhì)層；形成穿過所 述電介質(zhì)層到達所述電裝置中的每一者上的選定接合墊的導(dǎo)通孔；及形成第二多個金屬導(dǎo) 體，其中的每一者與所述導(dǎo)通孔中的一者接觸且遠離那些導(dǎo)通孔延伸一距離。所述方法還 包括在所述第二多個金屬導(dǎo)體中的每一者及所述第一電介質(zhì)層的暴露部分上方形成一個 或一個以上額外電介質(zhì)層；在金屬導(dǎo)體上方于所述一個或一個以上額外電介質(zhì)層中的一者 中形成開口 ；形成第三多個焊料凸塊，其中的每一者耦合到所述第二多個金屬導(dǎo)體中的一 者；及將所述第一多個腔單個化。在另一形式上，本發(fā)明包含一種嵌入式裸片封裝，其包括預(yù)模制載體，其具有在 所述載體的第一腔中的第一電裝置；第一電介質(zhì)層，其覆蓋所述第一電裝置的側(cè)及頂部，除 所述電裝置的選定接合墊上方的導(dǎo)通孔外；第一多個金屬導(dǎo)體，其中的每一者與所述導(dǎo)通 孔中的至少一者接觸；一個或一個以上額外電介質(zhì)層，其位于所述金屬導(dǎo)體及所述第一電 介質(zhì)層上方，其中所述一個或一個以上電介質(zhì)層的頂部層在所述金屬導(dǎo)體中的每一者的一 部分上方具有開口 ；及第二多個焊料凸塊，其從所述開口中的每一者突出。在又一形式上，本發(fā)明包含一種除所述預(yù)模制載體為扁平水平表面而非具有腔的 預(yù)模制載體外的以以上形式描述的嵌入式裸片封裝。


通過結(jié)合附圖閱讀以下更詳細說明，將更好地理解前述及其它特征、特性、優(yōu)點及 本發(fā)明大體內(nèi)容，附圖中圖IA是根據(jù)本發(fā)明的實施例的預(yù)模制載體的圖表式橫截面圖；圖IB是圖IA中所示的預(yù)模制載體在兩個半導(dǎo)體裸片已被裸片附接于所述預(yù)模制 載體的兩個腔中之后的圖表式橫截面圖；圖IC是圖IB中所示的預(yù)模制載體在第一電介質(zhì)層已形成之后的圖表式橫截面 圖；圖ID是圖IC中所示的預(yù)模制載體在金屬互連件已形成之后的圖表式橫截面圖；圖IE是圖ID中所示的預(yù)模制載體在第二電介質(zhì)層已形成之后的圖表式橫截面 圖；圖IF是圖IE中所示的預(yù)模制載體在焊料凸塊已形成之后的圖表式橫截面圖；圖2A及2B顯示根據(jù)本發(fā)明的實施例的經(jīng)封裝半導(dǎo)體裸片的相應(yīng)俯視透視圖及仰 視透視圖；圖3A、3B、3C、3D、3E及3F顯示根據(jù)本發(fā)明的實施例的在形成嵌入式裸片封裝時的 各個階段 ’及圖4、5及6是顯示可實踐本發(fā)明的實施例中的一些實施例的圖表式橫截面圖。應(yīng)了解，出于清晰的目的且在認為適當(dāng)時，已在圖中重復(fù)參考編號以指示對應(yīng)的 特征。此外，在某些情況下，已使圖式中各種物體的相對大小偏離現(xiàn)實以更清楚地顯示本發(fā) 明。
具體實施例方式圖IA是從囊封材料(例如，環(huán)氧樹脂模制化合物)形成的預(yù)模制載體20的圖表 式橫截面圖。圖1中所示的載體20具有兩個腔22及M，腔22 J4具有用于腔22的外部側(cè) 壁26及用于腔M的外部側(cè)壁觀。較厚中心壁30將兩個腔22、M分離，腔22、M表示預(yù)模 制載體上的兩個鄰近封裝地點。腔22J4具有基底32。圖IB顯示在兩個半導(dǎo)體裸片34及36已分別裸片附接于腔22及M中之后的預(yù) 模制載體20。在圖IB中，半導(dǎo)體裸片34及36在預(yù)模制載體20的側(cè)壁沈、觀及中心壁30 上面延伸。半導(dǎo)體裸片34及36中的每一者具有接合墊38?？捎脴?biāo)準(zhǔn)裸片附接方法(例 如但不限于環(huán)氧樹脂或裸片附接膜40)來進行裸片附接。在圖IC中，電介質(zhì)材料42填充 半導(dǎo)體裸片34及36、側(cè)壁沈、觀及中心壁30之間的空隙，且在上面及半導(dǎo)體裸片34及36 的頂部延伸。已穿過電介質(zhì)材料42制作到接合墊38的導(dǎo)通孔44。電介質(zhì)材料42可以若干已知方法中的任一種形成，所述方法包括使用用例如味 之素累積膜(ABF)等材料的真空膜層壓工藝后接對導(dǎo)通孔44的激光鉆孔。還可通過旋涂 或噴涂聚酰亞胺或光致抗蝕劑隨后進行光刻來形成導(dǎo)通孔44。沉積、圖案化并蝕刻金屬化物以形成從接合墊38到不直接在半導(dǎo)體裸片22及M 上方的位置的金屬互連件48，如圖ID中所示。在本發(fā)明的一個實施例中，通過首先經(jīng)由無 電極Cu鍍敷或Cu噴濺沉積用薄金屬種子層涂覆電介質(zhì)層42的表面及暴露的接合墊38、放 下經(jīng)圖案化光致抗蝕劑層且在所述薄金屬層的暴露區(qū)域中電鍍額外金屬來形成金屬化物。然后移除所述光致抗蝕劑且使用酸性蝕刻移除所述金屬種子層。在本發(fā)明的另一實施例 中，通過Al噴濺沉積來將所述金屬互連件形成為所需最終互連件厚度。然后沉積光致抗蝕 劑層且將其圖案化以匹配互連布線。蝕刻掉所述Al金屬，隨后進行光致抗蝕劑移除，此留 下最終的互連圖案。參照圖1E，在形成金屬互連件48之后，接著在第一層級電介質(zhì)材料42及金屬互連 件48上方施加并圖案化第二電介質(zhì)層52。此電介質(zhì)層52施加工藝可匹配第一電介質(zhì)層 42施加工藝。在圖IF中，已使用若干已知工藝中的一種形成了焊料凸塊56，所述工藝?yán)绲?限于模板印刷或球滴(ball drop)后接回流循環(huán)。依據(jù)互連金屬成分，可需要可軟焊的凸 塊下金屬化物(UBM)層。此可通過無電極鍍敷方法實現(xiàn)。通過兩個封裝的單個化來完成嵌 入式裸片封裝58的形成。圖2A及2B顯示根據(jù)本發(fā)明的實施例的經(jīng)封裝半導(dǎo)體裸片64的相應(yīng)俯視透視圖 60及仰視透視圖62。這些圖中所示的封裝具有預(yù)模制載體66，第二電介質(zhì)層68具有突出 穿過的焊料凸塊56。圖3A到3F顯示根據(jù)本發(fā)明的實施例的形成嵌入式裸片封裝70中的各個階段。圖 3A顯示預(yù)模制載體72，其具有九個腔74的矩陣。半導(dǎo)體裸片76被置于六個腔74中的每 一者中，如圖:3B中所示。圖3C顯示在第一電介質(zhì)層80已形成于裸片76上方、導(dǎo)通孔已形成于第一電介質(zhì) 層80中且金屬導(dǎo)體82已形成于接合墊78及將放置焊料凸塊56的地點84中的每一者之 間之后的嵌入式裸片封裝。然后，在第一電介質(zhì)層80及金屬導(dǎo)體82上方形成第二電介質(zhì) 層86，且在第二電介質(zhì)層86中制作開口 88以暴露用于焊料凸塊56的地點84，如圖3D中 所示。圖3E顯示焊料凸塊56位于地點84上，且圖3F顯示在單個化工藝之后的個別裸 片封裝70。圖4、5及6顯示可實踐本發(fā)明的實施例中的一些實施例。在圖4中，半導(dǎo)體裸片 34在腔22中，腔22鄰近含有無源電元件92 (例如，電感器、電阻器或電容器)的深得多的 腔90。半導(dǎo)體裸片34可具有約20 μ m的高度且電元件92可具有Imm的高度，但每一者的 高度可隨應(yīng)用要求而變換。另外，半導(dǎo)體裸片34與電元件92的寬度可不同，如圖4中所示。 因此，預(yù)模制載體94經(jīng)形成以適應(yīng)半導(dǎo)體裸片34及電元件92的高度及寬度。圖5是根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的預(yù)模制載體的圖表式橫截面圖，其中在兩個半 導(dǎo)體裸片34與36之間制作有互連金屬化物?？墒褂靡话鉖C板或重分布層技術(shù)在不同垂 直層級處制作互連件。在圖5中，金屬互連件96位于第一電介質(zhì)層42與可比圖IE中所 示的第二電介質(zhì)層52厚的第二電介質(zhì)層94之間。金屬互連件96將作為嵌入式裸片封裝 98 (其為多芯片封裝)的部分的半導(dǎo)體裸片34及36的接合墊38連接在一起。金屬互連 件100形成從接合墊102到位于第二電介質(zhì)層94上的金屬互連件104的連接，金屬互連件 104延伸到金屬互連件96。另一金屬互連件106形成從接合墊108到位于第二電介質(zhì)層94 上的第二金屬互連件110的連接。第三電介質(zhì)層112覆蓋金屬互連件104及110以及第二 電介質(zhì)層94的暴露區(qū)。圖5中還顯示，焊料凸塊56延伸穿過第三電介質(zhì)層112中的開口， 到達金屬互連件104及110。
6
在圖6中，預(yù)模制載體114不具有側(cè)壁沈、觀或中心壁30，而是具有扁平水平表 面。上文關(guān)于圖IA到IF所描述的工藝仍適用于形成圖6中所示的實施例。在不使用接合 墊38的應(yīng)用中，嵌入式裸片封裝中可不存在到接合墊的金屬互連件，其實例顯示于圖6中。盡管已參考特定實施例描述了本發(fā)明，但所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)理解，可在不背 離本發(fā)明范圍的情況下做出各種改變且可用等效物代替元件。另外，為適應(yīng)特定情況或材 料可在不背離本發(fā)明的范圍的情況下對本發(fā)明的教示做出許多修改。因此，本文并非打算將本發(fā)明限于所揭示的作為實施本發(fā)明的最好設(shè)想模式的特 定實施例，而是本發(fā)明將包括屬于所附權(quán)利要求書的范圍及精神內(nèi)的所有實施例。
權(quán)利要求
1.一種形成嵌入式封裝的方法，其包含以下步驟a)形成具有第一多個腔的載體；b)將電裝置置于所述第一多個腔中的每一者中；c)在所述電裝置中的每一者周圍及上方且在所述載體的上部表面上方形成第一電介 質(zhì)層；d)形成穿過所述電介質(zhì)層到達所述電裝置中的每一者上的選定接合墊的導(dǎo)通孔；e)形成第二多個金屬導(dǎo)體，其中的每一者與所述導(dǎo)通孔中的一者接觸且遠離所述導(dǎo)通 孔中的所述一者延伸一距離；f)在所述第二多個金屬導(dǎo)體中的每一者及所述第一電介質(zhì)層的暴露部分上方形成一 個或一個以上額外電介質(zhì)層；g)在金屬導(dǎo)體上方于所述一個或一個以上額外電介質(zhì)層中的一者中形成開口；h)形成第三多個焊料凸塊，其中的每一者耦合到所述第二多個金屬導(dǎo)體中的一者；及i)將所述第一多個腔單個化。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中通過模制工藝形成所述載體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其包括將所述電裝置附接到所述載體的額外步驟。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中將所述焊料凸塊中的至少一者置于在所述電裝置 的橫向周界外部的位置中。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中將所述焊料凸塊中的至少一者置于在所述電裝置 的所述橫向周界內(nèi)部的位置中。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述單個化步驟產(chǎn)生含有兩個或兩個以上腔的嵌 入式封裝，所述兩個或兩個以上腔中的每一者含有電裝置。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中穿過所述開口中的至少一者形成所述焊料凸塊中 的至少一者，從而形成到所述第二多個金屬導(dǎo)體中的一者的電連接。
8.一種形成嵌入式封裝的方法，其包含以下步驟a)形成具有第一多個腔的預(yù)模制載體；b)將電裝置置于所述第一多個腔中的每一者中；c)在所述電裝置中的每一者周圍及上方且在所述載體的上部表面上方形成第一電介 質(zhì)層；d)形成穿過所述電介質(zhì)層到達所述電裝置中的每一者上的選定接合墊的導(dǎo)通孔；e)形成第二多個金屬導(dǎo)體，其中的每一者與所述導(dǎo)通孔中的一者接觸且遠離所述導(dǎo)通 孔中的所述一者延伸一距離；f)在所述第二多個金屬導(dǎo)體中的每一者及所述第一電介質(zhì)層的暴露部分上方形成一 個或一個以上額外電介質(zhì)層；g)在金屬導(dǎo)體上方于所述一個或一個以上額外電介質(zhì)層中的一者中形成開口；h)形成第三多個焊料凸塊，其中的每一者耦合到所述第二多個金屬導(dǎo)體中的一者；及i)將所述第一多個腔單個化；j)其中將所述焊料凸塊中的至少一者置于在所述電裝置的橫向周界內(nèi)部的位置中，且 穿過所述開口中的至少一者形成所述焊料凸塊中的至少一者，從而形成到所述第二多個金 屬導(dǎo)體中的一者的電連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求8所述的方法，其中所述電裝置為無源裝置。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求8所述的方法，其中通過層壓工藝形成所述第一電介質(zhì)層。
11.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求10所述的方法，其中通過激光鉆孔形成所述導(dǎo)通孔。
12.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求10所述的方法，其中通過光刻形成所述導(dǎo)通孔。
13.—種嵌入式裸片封裝，其包含a)預(yù)模制載體，其具有在所述載體的第一腔中的第一電裝置；b)第一電介質(zhì)層，其覆蓋所述第一電裝置的側(cè)及頂部，除所述電裝置的選定接合墊上 方的導(dǎo)通孔外；c)第一多個金屬導(dǎo)體，其中的每一者與所述導(dǎo)通孔中的至少一者接觸；d)一個或一個以上額外電介質(zhì)層，其位于所述金屬導(dǎo)體及所述第一電介質(zhì)層上方，其 中所述一個或一個以上電介質(zhì)層的頂部層具有開口，其中下方的金屬化物耦合到所述第一 多個金屬導(dǎo)體中的至少一者；及e)第二多個焊料凸塊，其從所述開口中的每一者突出。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的封裝，其中所述焊料凸塊中的至少一者置于在所述電裝置 的橫向周界外部的位置中。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的封裝，其中所述焊料凸塊中的至少一者置于在所述電裝置 的所述橫向周界內(nèi)部的位置中。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的封裝，其中單個化步驟產(chǎn)生含有兩個或兩個以上腔的嵌入 式封裝，所述兩個或兩個以上腔中的每一者含有電裝置。
17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的封裝，其進一步包括形成第四多個金屬導(dǎo)體的步驟，所述 第四多個金屬導(dǎo)體中的每一者耦合到所述第二多個金屬導(dǎo)體中的至少一者。
18.根據(jù)權(quán)利要求13所述的封裝，其中所述焊料凸塊中的至少一者經(jīng)形成而穿過所述 開口中的至少一者，從而形成到所述第一多個金屬導(dǎo)體中的一者的電連接。
19.一種嵌入式裸片封裝，其包含a)預(yù)模制載體，其具有在所述載體的第一腔中的第一電裝置；b)第一電介質(zhì)層，其覆蓋所述第一電裝置的側(cè)及頂部，除所述電裝置的選定接合墊上 方的導(dǎo)通孔外；c)第一多個金屬導(dǎo)體，其中的每一者與所述導(dǎo)通孔中的至少一者接觸；d)一個或一個以上額外電介質(zhì)層，其位于所述第一多個金屬導(dǎo)體及所述第一電介質(zhì)層 上方，其中所述一個或一個以上電介質(zhì)層的頂部層具有開口，其中下方的金屬化物耦合到 所述第一多個金屬導(dǎo)體中的至少一者；及e)第二多個焊料凸塊，其從所述開口中的每一者突出；f)其中所述焊料凸塊中的至少一者位于所述電裝置的橫向周界的內(nèi)部，且所述焊料凸 塊中的至少一者形成到所述第二多個金屬導(dǎo)體中的一者的直接電連接。
20.根據(jù)權(quán)利要求13或權(quán)利要求19所述的封裝，其中所述電裝置為無源裝置。
全文摘要
本發(fā)明提供一種嵌入式裸片封裝，其包括載體，其具有在所述載體的腔中的電裝置；第一電介質(zhì)層，其覆蓋所述電裝置的側(cè)及頂部，除所述電裝置的選定接合墊上方的導(dǎo)通孔外；多個金屬導(dǎo)體，其中的每一者與所述導(dǎo)通孔中的至少一者接觸；一個或一個以上額外電介質(zhì)層，其位于所述金屬導(dǎo)體及所述第一電介質(zhì)層上方，其中所述一個或一個以上電介質(zhì)層的頂部層具有開口，其中下方的金屬化物耦合到所述金屬導(dǎo)體中的至少一者；及焊料凸塊，其從所述開口中的每一者突出。
文檔編號H01L23/48GK102099911SQ200980127726
公開日2011年6月15日 申請日期2009年5月29日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月17日
發(fā)明者盧克·英格蘭 申請人:飛兆半導(dǎo)體公司