具有殘余應(yīng)力層的半導(dǎo)體封裝件及其制造方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】具有殘余應(yīng)力層的半導(dǎo)體封裝件及其制造方法
[0001]本申請(qǐng)要求于2014年7月7日在韓國(guó)知識(shí)產(chǎn)權(quán)局提交的第10-2014-0084654號(hào)韓國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)，該韓國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)的公開(kāi)內(nèi)容通過(guò)引用全部包含于此。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明構(gòu)思涉及具有殘余應(yīng)力層的半導(dǎo)體封裝件及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0003]在半導(dǎo)體工業(yè)中，已經(jīng)開(kāi)發(fā)了各種封裝技術(shù)以滿足對(duì)半導(dǎo)體裝置和/或電子電器的大存儲(chǔ)、薄厚度和小尺寸的需要。半導(dǎo)體封裝件會(huì)由于施加到其上的熱而產(chǎn)生翹曲。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例性實(shí)施例，提供了一種半導(dǎo)體封裝件。所述半導(dǎo)體封裝件包括下封裝件和堆疊在下封裝件上的上封裝件。下封裝件包括封裝基底、半導(dǎo)體芯片、模制層和殘余應(yīng)力層。封裝基底具有上表面和下表面。半導(dǎo)體芯片設(shè)置在封裝基底的上表面上。模制層包封半導(dǎo)體芯片。殘余應(yīng)力層設(shè)置在半導(dǎo)體芯片上。殘余應(yīng)力層包括塑性形變的表面。殘余應(yīng)力層具有殘余應(yīng)力以抵消下封裝件的翹曲。
[0005]根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例性實(shí)施例，提供了一種半導(dǎo)體封裝件。下封裝件包括下半導(dǎo)體芯片、下封裝基底和下模制層。下半導(dǎo)體芯片安裝在下封裝基底上。下模制層包封下半導(dǎo)體芯片。上封裝件堆疊在下封裝件上。上封裝件包括上半導(dǎo)體芯片、上封裝基底和上模制層。上半導(dǎo)體芯片安裝在上封裝基底上。上模制層包封上半導(dǎo)體芯片。殘余應(yīng)力層具有殘余應(yīng)力以抵消下封裝件的翹曲。殘余應(yīng)力層與下封裝件接觸。殘余應(yīng)力層包括多個(gè)第一凹痕。
[0006]根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例性實(shí)施例，提供了一種制造半導(dǎo)體封裝件的方法。形成下封裝件。在下封裝件上堆疊上封裝件。形成連接端子以將下封裝件和上封裝件彼此電連接。為了形成下封裝件，將下半導(dǎo)芯片安裝在下封裝基底的上表面上。在下封裝基底的上表面上形成模制層，以包封下半導(dǎo)體芯片并且暴露下半導(dǎo)體芯片的上表面。形成覆蓋下半導(dǎo)體芯片和下模制層的種子層。對(duì)種子層的表面執(zhí)行噴丸處理，以使種子層的表面塑性形變。將具有塑性形變的表面的種子層圖案化，以形成殘余應(yīng)力層。
[0007]根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例性實(shí)施例，提供了一種制造半導(dǎo)體封裝件的方法。提供下封裝件。下封裝件包括下封裝基底、安裝在下封裝基底上的下半導(dǎo)體芯片以及包封下半導(dǎo)體芯片的下模制層。在下封裝件上堆疊上封裝件。上封裝件包括上封裝基底、安裝在上封裝基底上的上半導(dǎo)體芯片以及包封上半導(dǎo)體芯片的上模制層。在上封裝件和下封裝件之間形成殘余應(yīng)力層。殘余應(yīng)力層具有殘余應(yīng)力以抵消下封裝件的翹曲。為了形成殘余應(yīng)力層，在下封裝件上形成金屬種子層。對(duì)金屬種子層的表面執(zhí)行噴丸處理以使金屬種子層的表面塑性形變。將具有塑性形變的表面的金屬種子層圖案化以形成殘余應(yīng)力層。殘余應(yīng)力層暴露下模制層。
[0008]根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例性實(shí)施例，半導(dǎo)體封裝件包括下封裝件和堆疊在下封裝件上的上封裝件。下封裝件包括具有多個(gè)第一凹痕的表面。
【附圖說(shuō)明】
[0009]通過(guò)參考附圖詳細(xì)描述發(fā)明構(gòu)思的示例性實(shí)施例，本發(fā)明構(gòu)思的這些和其它特征將變得更加明顯，其中:
[0010]圖1A至圖1C是示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例性實(shí)施例的使用噴丸處理制造半導(dǎo)體封裝件的方法的剖視圖；
[0011]圖2A至圖2B是示出半導(dǎo)體封裝件的翹曲的剖視圖；
[0012]圖3A和圖3B是不出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的不例性實(shí)施例的噴丸處理的剖視圖；
[0013]圖4A示出顯示了根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例性實(shí)施例的半導(dǎo)體封裝件的殘余應(yīng)力和翹曲之間的關(guān)系的圖；
[0014]圖4B和圖4C是示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例性實(shí)施例的噴丸處理的效果的剖視圖；
[0015]圖5A至圖f5D是示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例性實(shí)施例的制造半導(dǎo)體封裝件的方法的剖視圖；
[0016]圖6A至圖6D是示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例性實(shí)施例的制造半導(dǎo)體封裝件的方法的剖視圖；
[0017]圖7A至圖7D是示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例性實(shí)施例的制造半導(dǎo)體封裝件的方法的剖視圖；
[0018]圖7C是圖7B的一部分的放大剖視圖；
[0019]圖8A至圖8D是示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例性實(shí)施例的制造半導(dǎo)體封裝件的方法的剖視圖；
[0020]圖8C是圖8B的一部分的放大剖視圖；
[0021]圖9A至圖9D是示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例性實(shí)施例的制造半導(dǎo)體封裝件的方法的剖視圖；
[0022]圖10A至圖10C是示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例性實(shí)施例的制造半導(dǎo)體封裝件的方法的剖視圖。圖10D是示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例性實(shí)施例的半導(dǎo)體封裝件的剖視圖；
[0023]圖11A至圖11D是示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例性實(shí)施例的制造半導(dǎo)體封裝件的方法的剖視圖；
[0024]圖11E是示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例性實(shí)施例的半導(dǎo)體封裝件的剖視圖；
[0025]圖12A是示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例性實(shí)施例的包括半導(dǎo)體封裝件的示例性存儲(chǔ)卡的示意性框圖；以及
[0026]圖12B是示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例性實(shí)施例的包括半導(dǎo)體封裝件的示例性信息處理系統(tǒng)的示意性框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面將參照附圖來(lái)詳細(xì)描述本發(fā)明構(gòu)思的示例性實(shí)施例。然而，本發(fā)明構(gòu)思可以以不同的形式來(lái)實(shí)施，且不應(yīng)被解釋為受這里所闡述的實(shí)施例的限制。在附圖中，為了清楚性，可以夸大層和區(qū)域的厚度。還將理解的是，當(dāng)元件或基底被稱(chēng)為“在”另一元件或基底“上”時(shí)，該元件或基底可以直接在另一元件或基底上，或者也可以存在中間層。還將理解的是，當(dāng)元件被稱(chēng)為“結(jié)合到”或“連接到”另一元件時(shí)，該元件可以直接結(jié)合到或連接到另一元件，或者也可以存在中間元件。在整個(gè)說(shuō)明書(shū)和附圖中，同樣的附圖標(biāo)記可指示同樣的元件。
[0028]圖1A至圖1C是示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例性實(shí)施例的使用噴丸處理制造半導(dǎo)體封裝件的方法的剖視圖。圖2A和圖2B是示出半導(dǎo)體封裝件的翹曲的剖視圖。圖3A和圖3B是示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例性實(shí)施例的噴丸處理的剖視圖。
[0029]參照?qǐng)D1A，可以通過(guò)在封裝基底110上安裝半導(dǎo)體芯片120并且形成模制層140以包封半導(dǎo)體芯片120來(lái)制造半導(dǎo)體封裝件80。封裝基底110可以是具有上表面110a和背對(duì)上表面110a的下表面110b的印刷電路板。半導(dǎo)體芯片120可以是存儲(chǔ)芯片、邏輯芯片或它們的組合。半導(dǎo)體芯片120以倒裝芯片鍵合的方式安裝在封裝基底110的上表面110a上，其中，半導(dǎo)體芯片120的有源表面面對(duì)封裝基底110并通過(guò)諸如焊球或焊塊的端子130電連接到封裝基底110?？梢酝ㄟ^(guò)使用EMC(環(huán)氧模制復(fù)合物)的MUF(模制底部填充)工藝來(lái)形成模制層140。模制層140暴露半導(dǎo)體芯片120。模制層140包括與半導(dǎo)體芯片120的表面120s基本共面的表面140s。半導(dǎo)體芯片120的表面120s可以是非有源表面?？蛇x擇地，模制層140可以完全包封半導(dǎo)體芯片120。在這種情況下，不需要暴露半導(dǎo)體芯片120的表面120s。
[0030]半導(dǎo)體封裝件80可以包括具有不同熱膨脹系數(shù)(CTE)的各種材料(例如，硅、金屬、阻焊劑等)。當(dāng)半導(dǎo)體封裝件80經(jīng)受施加到其的熱或自發(fā)熱時(shí)，CTE的差異會(huì)導(dǎo)致半導(dǎo)體封裝件80的翹曲。如圖2A中所示，半導(dǎo)體封裝件80具有正翹曲，其中，半導(dǎo)體封裝件80朝著封裝基底110的下表面110b凸出地翹曲?？蛇x擇地，如圖2B中所示，半導(dǎo)體封裝件80具有負(fù)翹曲，其中，半導(dǎo)體封裝件80朝著封裝基底110的上表面110a凸出地翹曲。例如，當(dāng)封裝基底110相對(duì)于半導(dǎo)體芯片120和/或模制層140的熱膨脹系數(shù)具有高的熱膨脹系數(shù)時(shí)，半導(dǎo)體封裝件80會(huì)具有圖2A中所示的正翹曲。
[0031]參照?qǐng)D1B，在半導(dǎo)體封裝件80上形成種子層150a，然后對(duì)種子層150a執(zhí)行噴丸處理。種子層150a可以包括金屬、陶瓷、聚合物等。例如，種子層150a可以是具有大約10 μπι左右的厚度的諸如銅層的金屬層。種子層150a完全覆蓋半導(dǎo)體芯片120。可選擇地，種子層150a可以部分地覆蓋半導(dǎo)體芯片120。
[0032]可以通過(guò)利用用于使諸如金屬顆粒、陶瓷顆?；虿Ａьw粒的丸(shot)95高速碰撞種子層150a的表面150s的噴射裝置90來(lái)執(zhí)行噴丸處理?？梢栽谑覝?例如，大約25°C )下執(zhí)行噴丸處理。
[0033]參照?qǐng)D1C，噴丸處理可以將種子層150a轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂兴苄孕巫?或塑性變形)或噴丸處理過(guò)的表面150sp的殘余應(yīng)力層150。如圖3A中所示，從噴射裝置90噴出的丸95以某一速度撞擊種子層150a的表面150s，該速度使由丸95施加到表面150s的應(yīng)力超過(guò)種子層150a的屈服應(yīng)力。在這種情況下，丸95的高速?zèng)_擊在種子層150a的表面150s上留下了凹痕151，在凹痕151周?chē)a(chǎn)生塑化區(qū)域152。如圖3B中所示，噴丸處理可以將種子層150a轉(zhuǎn)變?yōu)闅堄鄳?yīng)力層150，殘余應(yīng)力層150具有可以引起表面150sp凸出地彎曲的殘余應(yīng)力。例如，殘余應(yīng)力層150可以朝著表