一种半导体装置及其制造方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种半导体装置及其制造方法，本发明专利技术的半导体装置利用金属基板作为封装基板可以增强其刚性，并且利用芯片背面的凹凸结构，即多个盲孔和多个金属柱进行有效的散热和对准，同时本发明专利技术的芯片可以利用其内部的第二通孔与部分金属柱进行电连接，且该种电连接无需在塑封层或树脂层中形成互联上下再分布层的通孔结构，传递信号路径更短。

A semiconductor device and its manufacturing method

【技术实现步骤摘要】
一种半导体装置及其制造方法
本专利技术涉及半导体器件封装领域，属于H01L23/00分类号下，具体涉及一种半导体装置及其制造方法。
技术介绍
对于半导体封装，多芯片封装可以实现小型化、多功能化以及低成本化，但是随着要求的不断提升，多芯片封装的薄型化和散热性能都需要进一步提升，如何在现有硅芯片的基础上实现更小型封装、更优的散热并防止封装体的翘曲或断裂，是本领域所一直追求目标。
技术实现思路
基于解决上述问题，本专利技术提供了一种半导体装置的制造方法，其包括以下步骤：(1)提供金属基板，所述金属基板具有相对的第一表面和第二表面；(2)在所述第一表面上形成凹槽，所述凹槽未贯穿所述金属基板；(3)刻蚀所述凹槽底部的金属基板，形成多个金属柱；(4)提供第一芯片，在所述第一芯片的背面形成多个盲孔，将所述第一芯片置于所凹槽内，且使得所述多个金属柱插入所述多个盲孔中；(5)形成树脂材料填充所述凹槽，所述树脂材料密封所述第一芯片的背面以及所述多个金属柱；(6)在所述凹槽的周边区域刻蚀所述金属基板的所述第一表面形成至少一环形槽；(7)在所述环形槽中填充绝缘材以形成绝缘环形槽；(8)研磨所述第二表面，使得所述绝缘环形槽和所述多个金属柱从所述第二表面露出，其中所述绝缘环形槽环绕的金属部分构成第一通孔。其中，在步骤(4)中，还包括在所述第一芯片中形成第二通孔，且所述第二通孔的一端露出于所述多个盲孔中的其中一个盲孔的底部；进一步的，所述第二通孔与所述多个金属柱的其中一个金属柱电连接。其中，还包括步骤(9)，在所述第一表面上形成再分布层，所述再分布层至少与所述第一芯片、所述第一通孔和第二通孔电连接。其中，还包括步骤(10)，在所述再分布层上电连接第二芯片，并在所述再分布层上形成密封层以密封所述第二芯片。其中，还包括步骤(11)，在所述第二表面形成绝缘层，并进行图案化以形成多个开口，所述多个开口露出所述第一通孔和所述其中一个金属柱；在所述多个开口中形成外部连接端子。其中，在步骤(3)中，形成多个金属柱的具体方法为激光钻孔、湿法刻蚀或干法刻蚀。其中，所述第一芯片包括在其正面的互连层，所述互连层的顶面与所述第一表面大致齐平。根据上述方法，本专利技术还提供了一种半导体装置，其包括：金属基板，具有相对的第一表面和第二表面，且包括：凹槽，所述凹槽中具有多个金属柱；至少一第一通孔，所述第一通孔通过绝缘环形槽与所述金属基板绝缘；以及第一芯片，所述第一芯片背面具有多个盲孔，所述多个金属柱插入所述多个盲孔中；树脂材料，填充于所述凹槽内和所述多个金属柱之间；其中所述多个金属柱和所述第一通孔属于所述金属基板的一部分。其中，所述金属基板的材质为铜或铝，优选为散热性较好的铜。其中，所述第一芯片还包括第二通孔，所述第二通孔的一端露出于所述多个盲孔中的其中一个盲孔的底部，且所述第二通孔与所述多个金属柱的其中一个金属柱电连接。本专利技术的优点如下：本专利技术的半导体装置利用金属基板(传统一般为绝缘基板)作为封装基板可以增强其刚性，并且利用芯片背面的凹凸结构，即多个盲孔和多个金属柱进行有效的散热和对准，同时本专利技术的芯片可以利用其内部的第二通孔与部分金属柱进行电连接，且该种电连接无需在塑封层或树脂层中形成互联上下再分布层的通孔结构，传递信号路径更短。附图说明图1为本专利技术的半导体装置的剖面图；图2-12为本专利技术的半导体装置的制造方法的示意图。具体实施方式本专利技术旨在提供一种翘曲量较小、散热型较好的半导体装置。对于制造本专利技术的装置，具体方法包括：参见图2，提供金属基板1，具有相对的第一表面和第二表面；所述金属基板1最好是具有一定的刚性和厚度，且其散热性能优良，这样有利于防止翘曲和保证散热，其材质可以选自铜、铝、铁或其合金，优选为散热性较好的铜。参见图3，在所述金属基板1的第一表面上形成凹槽2，该凹槽2可以通过机械方式形成，且该凹槽2未贯穿所述金属基板1，其形状可以是方形、圆形或者其他适合芯片放入的任何形状。参见图4，刻蚀所述凹槽2的底部，使得所述金属基板1在所述凹槽2的底部形成多个金属柱3，所述多个金属柱3可以是阵列排布的，其具有圆形或正方形的横截面。所述多个金属柱3具有一定的间隔，以保证后续可以实现合适的电连接，例如连接第一芯片4的通孔8。形成多个金属柱的具体方法为激光钻孔、湿法刻蚀或干法刻蚀。参见图5，提供第一芯片4，在所述第一芯片4的背面形成多个盲孔5，将所述第一芯片4置于所凹槽2内，且使得所述多个金属柱3插入所述多个盲孔5中；并且在所述第一芯片4中形成通孔8，且所述通孔8的一端露出于所述多个盲孔5中的其中一个盲孔的底部。从图5中可以看到，所述第一芯片4包括正面的有源区6以及在正面的互连层7，所述互连层7与有源层6和通孔8电连接。将所述第一芯片4置于所凹槽3内，且使得所述多个金属柱3插入所述多个盲孔5中，进一步的，所述通孔8与所述多个金属柱3的其中一个金属柱电连接，两者的连接可以通过在所述其中一个金属柱和所述通孔8之间设置焊料或者银浆实现。此外，应使得所述第一芯片4的所述互连层7的顶面与所述第一表面大致齐平，以便于后续再分布层的形成。参见图6，在所述凹槽2中填充树脂材料9，所述树脂材料9密封所述第一芯片4的背面以及所述多个金属柱3。所述树脂材料9可以通过喷头注入形成，所述树脂材料9可以选自为环氧树脂、硅树脂、聚酰亚胺树脂等密封材质。参见图7，在所述凹槽2的周边区域刻蚀所述金属基板1的所述第一表面形成至少一环形槽10，所述环形槽10围绕一金属柱11，该金属柱11后续形成为通孔用于电互连。然后参见图8，在所述环形槽10中填充绝缘材以形成绝缘环形槽12，所述绝缘材可以是氧化硅、氮化硅、环氧树脂、PI、PBO等材质。参见图9，研磨所述第二表面，使得所述绝缘环形槽12和所述多个金属柱3从所述第二表面露出，其中所述绝缘环形槽12环绕的金属柱11构成通孔以电连接其他部件，该通孔通过绝缘材与所述金属基板1电绝缘，且贯通所述金属基板1。参见图10，在所述第一表面上形成再分布层13，所述再分布层13至少与所述第一芯片4、所述金属柱11和通孔8电连接。所述再分布层13可以直接与所述互连层7接触，且可以包括多层结构，例如包括间隔分布的多层介质层和布线层。参见图11，在所述再分布层13上电连接第二芯片14，并在所述再分布层13上形成密封层15以密封所述第二芯片14。参见图12，在所述第二表面形成绝缘层16，并进行图案化以形成多个开口18，所述多个开口18露出所述金属柱11和所述其中一个金属柱；在所述多个开口18中形成外部连接端子17，所述外部连接端子17可以是焊料凸块或插针结构。根据上述方法，本专利技术还提供了一种半导体装置，参见图1，其包括：金属基板1，具有相对的第一表面和第二表面，且包括：凹槽2，所述凹槽2中具本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体装置的制造方法，其包括以下步骤：/n(1)提供金属基板，所述金属基板具有相对的第一表面和第二表面；/n(2)在所述第一表面上形成凹槽，所述凹槽未贯穿所述金属基板；/n(3)刻蚀所述凹槽底部的金属基板，形成多个金属柱；/n(4)提供第一芯片，在所述第一芯片的背面形成多个盲孔，将所述第一芯片置于所凹槽内，且使得所述多个金属柱插入所述多个盲孔中；/n(5)形成树脂材料填充所述凹槽，所述树脂材料密封所述第一芯片的背面以及所述多个金属柱；/n(6)在所述凹槽的周边区域刻蚀所述金属基板的所述第一表面形成至少一环形槽；/n(7)在所述环形槽中填充绝缘材以形成绝缘环形槽；/n(8)研磨所述第二表面，使得所述绝缘环形槽和所述多个金属柱从所述第二表面露出，其中所述绝缘环形槽环绕的金属部分构成第一通孔。/n

【技术特征摘要】
1.一种半导体装置的制造方法，其包括以下步骤：
(1)提供金属基板，所述金属基板具有相对的第一表面和第二表面；
(2)在所述第一表面上形成凹槽，所述凹槽未贯穿所述金属基板；
(3)刻蚀所述凹槽底部的金属基板，形成多个金属柱；
(4)提供第一芯片，在所述第一芯片的背面形成多个盲孔，将所述第一芯片置于所凹槽内，且使得所述多个金属柱插入所述多个盲孔中；
(5)形成树脂材料填充所述凹槽，所述树脂材料密封所述第一芯片的背面以及所述多个金属柱；
(6)在所述凹槽的周边区域刻蚀所述金属基板的所述第一表面形成至少一环形槽；
(7)在所述环形槽中填充绝缘材以形成绝缘环形槽；
(8)研磨所述第二表面，使得所述绝缘环形槽和所述多个金属柱从所述第二表面露出，其中所述绝缘环形槽环绕的金属部分构成第一通孔。


2.根据权利要求1所述的半导体装置的制造方法，其特征在于：在步骤(4)中，还包括在所述第一芯片中形成第二通孔，且所述第二通孔的一端露出于所述多个盲孔中的其中一个盲孔的底部；进一步的，所述第二通孔与所述多个金属柱的其中一个金属柱电连接。


3.根据权利要求2所述的半导体装置的制造方法，其特征在于：还包括步骤(9)，在所述第一表面上形成再分布层，所述再分布层至少与所述第一芯片、所述第一通孔和第二通孔电连接。


4.根据权利要求3所述的半导体装置的制造方法，其特征在于：还包括步骤(10)，在所述再分布层上电连接第二芯片，并在所述再分...

【专利技术属性】
技术研发人员：张红梅，刘梦雪，
申请(专利权)人：淄博职业学院，
类型：发明
国别省市：山东;37