半导体封装制造技术

一种半导体封装，所述半导体封装的实施方式可以包括：晶圆，所述晶圆具有第一侧和第二侧；焊垫，所述焊垫耦接到所述晶圆的所述第一侧；穿硅通孔(TSV)，所述穿硅通孔从所述晶圆的所述第二侧延伸到所述焊垫；金属层，所述金属层围绕所述TSV的壁；以及在所述TSV中的低熔融温度焊料。所述低熔融温度焊料也可以被耦接到所述金属层。所述低熔融温度焊料可以通过所述焊垫的基层金属中的开口耦接到所述焊垫。

【技术实现步骤摘要】
半导体封装
本文档的各方面整体涉及半导体封装，诸如用于图像传感器的芯片尺寸封装。更特定的实施方式涉及使用微通孔垫(MVP)技术对半导体封装的修改。
技术介绍
常规地，晶圆级封装技术使用焊料掩模或类似的材料作为腔体壁。在封装尺寸小时，封装通常在回流工艺中工作良好。为了防止封装在回流期间开裂，通常需要预烘焙。较厚的硅也用在晶圆级封装中，以防止封装在测试期间因封装的腔体中的水蒸汽膨胀导致的爆米花式开裂。
技术实现思路
半导体封装的实施方式可以包括：晶圆，该晶圆具有第一侧和第二侧；焊垫，该焊垫耦接到晶圆的第一侧，该焊垫上包括低熔融温度焊料层；穿硅通孔(TSV)，该穿硅通孔从晶圆的第二侧延伸到焊垫；金属层，该金属层围绕TSV的壁；以及低熔融温度焊料，该低熔融温度焊料在TSV中并耦接到金属层，其中，低熔融温度焊料通过焊垫的基层金属中的开口耦接到焊垫上的低熔融温度焊料层。半导体封装的实施方式可包括以下各项中的一项、全部或任一项：低熔融温度焊料和焊垫可以被配置为使得污染物和水蒸汽能够穿过焊垫和所述低熔融温度焊料两者中的开口，所述焊垫和所述低熔融温度焊料两者中的该开口在晶圆被加热到高于低熔融温度焊料的熔融温度时形成。低熔融温度焊料可以在105℃之前熔融。晶圆可以不加热到260℃以上。玻璃盖可以耦接在晶圆上方。半导体封装可以是图像传感器芯片尺寸封装(CSP)。半导体封装还可以包括球栅阵列，该球栅阵列耦接到晶圆的第二侧。半导体封装的实施方式还可以包括：晶圆，所述晶圆包括第一侧和第二侧；焊垫，所述焊垫耦接到所述晶圆的所述第一侧；穿硅通孔(TSV)，所述穿硅通孔从所述晶圆的所述第二侧延伸到所述焊垫；金属层，所述金属层围绕所述TSV的壁；和焊料，所述焊料的熔点低于105℃，所述焊料被包括在所述TSV中并耦接到所述金属层；其中，所述低熔融温度焊料通过所述焊垫的基层金属中的开口耦接到所述焊垫。对于本领域的普通技术人员而言，通过具体实施方式以及附图并通过权利要求书，上述以及其他方面、特征和优点将会显而易见。附图说明将在下文中结合附图来描述各实施方式，其中类似标号表示类似元件，并且：图1是如本文所述的具有穿硅通孔(TSV)的半导体封装的实施方式的侧视图；图2是如本文所述的TSV的实施方式的分解图；图3A至图3F是如本文所述的形成半导体封装的方法的实施方式的侧视图；并且图4A至图4D是消除半导体封装上的水和其他污染物的方法的实施方式的侧视图。具体实施方式本公开、其各方面以及实施方式并不限于本文所公开的具体部件、组装工序或方法元素。本领域已知的与预期半导体封装件符合的许多另外的部件、组装工序和/或方法元件将显而易见地能与本公开的特定实施方式一起使用。因此，例如，尽管本技术公开了具体实施方式，但是此类实施方式和实施部件可包括符合预期操作和方法的本领域已知用于此类半导体封装以及实施部件和方法的任何形状、尺寸、样式、类型、模型、版本、量度、浓度、材料、数量、方法元素、步骤等。参见图1，示出了半导体封装2的实施方式。半导体封装2可以是图像传感器芯片尺寸封装(CSP)。然而，本文公开的原理可以与其中包含开口腔体的任何封装类型一起使用，作为非限制性示例，诸如互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器(CIS)、堆叠管芯封装或其他类似的半导体封装。封装2包括具有第一侧6和第二侧8的晶圆4。在各种实施方式中，晶圆可以由硅制成。在其他实施方式中，晶圆可以由另一合适的材料制成，作为非限制性示例，诸如锗、硅锗、分级硅锗、绝缘体上硅、玻璃、蓝宝石、红宝石、砷化镓和任何其他半导体衬底。焊垫10耦接到晶圆8的第一侧6。作为非限制性示例，焊垫10可以包括回流到预先设计的焊垫上的低温度焊料。穿硅通孔(TSV)12从晶圆的第二侧8延伸到焊垫10的底部。在各种实施方式中，该封装也可以使用单独的管芯形成。管芯可以由玻璃、陶瓷、或其他类似的材料形成。单独的管芯可以被耦接到半导体衬底，诸如硅、锗、硅锗、分级硅锗、绝缘体上硅、玻璃、蓝宝石、红宝石、砷化镓和任何其他半导体衬底。管芯还可以被耦接到基于树脂的衬底，作为非限制性示例，诸如双马来酰亚胺三嗪(BT)。如图所示，封装2还包括穿过腔体壁16耦接到晶圆4的玻璃盖14。盖14也可以由各种光学上半透明和/或透明的材料形成，以使得来自封装外部的光能够到达晶圆。作为非限制性示例，腔体壁16可以由环氧基聚合物、聚酰亚胺聚合物、酚聚合物、丙烯酸聚合物、酚醛清漆聚合物、苯并环丁烯(BCB)聚合物、聚苯并恶唑(PBO)聚合物、聚降冰片烯聚合物或任何其他聚合物材料制成。在各种实施方式中，封装可以包括耦接到晶圆的第二侧的球栅阵列。参见图2，示出了如本文所述的TSV18的实施方式的分解图。在该视图中，示出了TSV18从晶圆22的第二侧20延伸到晶圆22的第一侧24，其中焊垫26耦接到晶圆22。TSV18部分地延伸到材料焊垫26中，如可通过蚀刻28而透过焊垫26的基层金属30所见。然而，在其他实施方式中，TSV18可能不延伸到焊垫中，特别是在蚀刻化学物质对于晶圆而非金属是选择性的情况下。如图所示，金属层32被呈现为围绕TSV18的壁。该金属层32可以是用于将焊料沉积到TSV18中的晶种层。在其他实施方式中，金属层32可以包括扩散阻挡层以防止TSV中的金属迁移到衬底中。TSV18中的低熔融温度焊料34耦接到金属层32。低熔融温度焊料34可以电镀到TSV18中，或可以通过将液体焊料直接地分配到开口中来沉积。在各种实施方式中，低熔融温度焊料34可以在105℃之前熔融并且在封装被加热到不高于260℃的温度时采用。在各种实施方式中，TSV中的焊料与焊垫中的焊料之间没有明显差异，因为焊料将会在被加热时熔融在一起并且共混。在各种实施方式中，封装可以包括如本文所述的多于一个的TSV，多于一个的TSV位于封装的腔体周围的各个位置。参见图3A至图3F，示出了如本文所述的形成包括穿硅通孔(TSV)的半导体封装的方法的实施方式。图3A至图3F提供了封装的近距离视图，其聚焦于TSV的形成，然而，将理解，剩余封装被形成。在各种实施方式中，该方法可以在玻璃盖附接到晶圆之前进行。在其他实施方式中，该方法可以在盖耦接在晶圆上方之后进行。参见图3A，该方法包括提供具有第一侧38和第二侧40的晶圆36并且将一个或多个焊垫42耦接到晶圆的第一侧。焊垫42可以包括与金属层耦接的焊料。在各种实施方式中，晶圆36可以由硅或本文公开的任何其他材料形成。参见图3B，将玻璃盖44耦接到晶圆36的第一侧38，以将一个或多个焊垫42密封在腔体中。虽然图3B中不可见，玻璃盖可以通过两个或更多个腔体壁耦接到晶圆，如图1所示。如前所述，除了玻璃之外，其他透明材料也可以用于盖。参见图3C，在晶圆36的第二侧40处开始通过晶圆36蚀刻穿硅通孔(TSV)46并且在一个或多个焊垫42的第二侧48处停止。可以使用Bosch深反应性离子蚀刻(DRIE)方法(其中晶圆由硅制成)或可与晶圆的材料相容的另一湿或干蚀刻技术执行蚀刻。参见图3D，将金属层50沉积到TSV46的壁上和一个或多个焊垫42的第二侧48上。参见图3E，穿过金属层50并且钻入焊垫42而钻出孔洞52。焊垫42的焊料可以用于保护封装在钻挖过程期间和在该方本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体封装，包括：晶圆，所述晶圆包括第一侧和第二侧；焊垫，所述焊垫耦接到所述晶圆的所述第一侧，所述焊垫上包括低熔融温度焊料层；穿硅通孔TSV，所述穿硅通孔从所述晶圆的所述第二侧延伸到所述焊垫；金属层，所述金属层围绕所述TSV的壁；和低熔融温度焊料，所述低熔融温度焊料在所述TSV中并耦接到所述金属层；其中，所述低熔融温度焊料通过所述焊垫的基层金属中的开口耦接到所述焊垫上的所述低熔融温度焊料层。

【技术特征摘要】
2017.10.13 US 15/783,2391.一种半导体封装，包括：晶圆，所述晶圆包括第一侧和第二侧；焊垫，所述焊垫耦接到所述晶圆的所述第一侧，所述焊垫上包括低熔融温度焊料层；穿硅通孔TSV，所述穿硅通孔从所述晶圆的所述第二侧延伸到所述焊垫；金属层，所述金属层围绕所述TSV的壁；和低熔融温度焊料，所述低熔融温度焊料在所述TSV中并耦接到所述金属层；其中，所述低熔融温度焊料通过所述焊垫的基层金属中的开口耦接到所述焊垫上的所述低熔融温度焊料层。2.根据权利要求1所述的半导体封装，其中，所述低熔融温度焊料和所述焊垫被配置为使得污染物和水蒸汽能够穿过所述焊垫和所述低熔融温度焊料两者中的开口，所述焊垫和所述低熔融温度焊料两者中的该开口在所述晶圆被加热到高于所述低熔融温度焊料的熔融温度时形成。3.根据权利要求2所述的半导体封装，其中，所述低熔融温度焊料在105℃之前熔融。4.根据权利要求2所述的半导体封装，其中，所述晶圆不被加热到260℃以上。5.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏炳志，
申请(专利权)人：半导体元件工业有限责任公司，
类型：新型
国别省市：美国,US