半导体封装结构和其制造方法技术

本公开提供了一种半导体封装结构，所述半导体封装结构包含：衬底；第一管芯，所述第一管芯位于所述衬底上，其中所述第一管芯的主动表面背对所述衬底；第二管芯，所述第二管芯位于所述第一管芯的所述主动表面上，所述第二管芯通过多个导电端子电连接到所述第一管芯；以及密封结构，所述密封结构位于所述第一管芯的所述主动表面上，所述密封结构围绕所述多个导电端子并且邻接所述第二管芯，由此在所述第一管芯与所述第二管芯之间形成腔。还提供了一种用于制造半导体封装结构的方法。

【技术实现步骤摘要】
半导体封装结构和其制造方法
本公开涉及一种微机电系统(MEMS)设备的封装，并且更具体地涉及一种增加产品产率的大管芯尺寸的MEMS设备的封装。
技术介绍
压电微机械超声换能器(PMUT)是响应于与薄压电膜耦接的薄膜的挠曲运动而不是如在体压电超声换能器内的压电陶瓷板的厚度模式运动而操作的MEMS设备。应当注意，PMUT是一类微机械超声换能器(MUT)。与体压电超声换能器相比，PMUT可以提供各种优点，如增加的带宽、灵活的几何形状、与水或空气的固有声阻抗匹配、降低的电压要求、与不同谐振频率的混合以及与(尤其是对于小型化高频应用)支持电子电路集成的可能性。
技术实现思路
在一些实施例中，本公开提供了一种半导体封装结构，所述半导体封装结构包含：衬底；第一管芯，所述第一管芯位于所述衬底上，其中所述第一管芯的主动表面背对所述衬底；第二管芯，所述第二管芯位于所述第一管芯的所述主动表面上，所述第二管芯通过多个导电端子电连接到所述第一管芯；以及密封结构，所述密封结构位于所述第一管芯的所述主动表面上，所述密封结构围绕所述多个导电端子并且邻接所述第二管芯，由此在所述第一管芯与所述第二管芯之间形成腔。在一些实施例中，本公开提供了一种半导体封装结构，所述半导体封装结构包含：衬底；第一管芯，所述第一管芯位于所述衬底上；第二管芯，所述第二管芯位于所述第一管芯上，所述第二管芯具有多个单元区域，所述单元区域中的每个单元区域具有膜部分、连接到所述膜部分的发射部分以及连接到所述膜部分的接收部分；以及密封结构，所述密封结构围绕所述多个单元区域。在一些实施例中，本公开提供了一种用于制造半导体封装结构的方法，所述方法包含：(1)设置第一管芯和第二管芯；(2)通过多个导电端子将所述第二管芯键合到所述第一管芯；(3)在所述第一管芯上形成围绕所述多个导电端子并且邻接所述第二管芯的密封结构，由此在所述第一管芯与所述第二管芯之间形成腔。附图说明当与附图一起阅读以下详细描述时，可以根据以下详细描述容易地理解本公开的各方面。应当注意的是，各种特征可能不一定按比例绘制。实际上，为了讨论的清楚起见，可以任意增大或减小各种特征的尺寸。图1展示了根据本公开的一些实施例的半导体封装结构的横截面视图。图1A展示了根据本公开的一些实施例的从图1的界面AA观看的半导体封装结构的俯视图。图1B展示了根据本公开的一些实施例的从图1的界面AA观看的半导体封装结构的俯视图。图2展示了根据本公开的一些实施例的半导体封装结构的横截面视图。图3展示了根据本公开的一些实施例的半导体封装结构的横截面视图。图4展示了根据本公开的一些实施例的半导体封装结构的横截面视图。图5A、图5B、图5C、图5D和图5E展示了根据本公开的一些实施例的图1的半导体封装结构的横截面视图。图6A、图6B、图6C、图6D、图6E和图6F展示了根据本公开的一些实施例的图2的半导体封装结构的横截面视图。图7A、图7B、图7C、图7D、图7E和图7F展示了根据本公开的一些实施例的图3的半导体封装结构的横截面视图。图8A、图8B、图8C、图8D、图8E和图8F展示了根据本公开的一些实施例的图4的半导体封装结构的横截面视图。图9A、图9B、图9C、图9D、图9E和图9F展示了根据本公开的一些实施例的图4的半导体封装结构的横截面视图。具体实施方式贯穿附图和详细描述，使用共同的附图标记来指示相同或类似的组件。根据以下结合附图进行的详细描述将容易理解本公开的实施例。如“上方”、“下方”、“向上”、“左侧”、“右侧”、“向下”、“顶部”、“底部”、“竖直”、“水平”、“侧面”、“更高”、“更低”、“上部”、“之上”、“之下”等空间描述是关于某个组件或某组组件或组件或一组组件的某个平面针对所述一或多个组件的朝向而指定的，如相关附图所示。应当理解，本文所使用的空间描述仅仅是出于说明的目的，并且本文所描述的结构的实际实施方案可以在空间上以任何朝向或方式布置，条件是这种布置不偏离本公开的实施例的优点。传统的PMUT封装操作利用共晶晶圆键合，例如AlGe，作为PMUT管芯与CMOS管芯之间的信号连接。共晶晶圆键合还为包含至少膜、包含发射部分和接收部分的换能器表面的单独的PMUT单元提供真空腔。在PMUT管芯的尺寸增加的一些应用中，每个PMUT管芯的PMUT单元以及由此每个PMUT管芯的共晶键合位点的数量不可避免地增加。在每个PMUT管芯的高共晶键合部位的场景下，共晶键合技术对PMUT封装产率产生强烈影响。此类应用包含用于医学感测的超声设备，其中感测分辨率与PMUT管芯的尺寸成正相关。本公开提供了一种不含共晶键合的PMUT封装结构。常规的共晶键合由凸点结构，例如焊料凸点和/或铜柱所替代。PMUT封装的布局也发生改变。在本公开中，空气腔形成为覆盖多个PMUT单元，而常规地，通过共晶键合形成真空腔以覆盖单个PMUT单元。参考图1，图1展示了根据本公开的一些实施例的半导体封装结构10的横截面视图。半导体封装结构10包含衬底100，安置在衬底100上的具有例如与衬底100连接的背面101B的管芯101。管芯101的主动表面101A与背面101B相对并且背对衬底100。在一些实施例中，如图1所展示的，如键合线135等电连接连接管芯101的主动表面101A与底层衬底100的上表面。衬底100可以包含电路系统和/或重新分布层(RDL)结构(图1中未展示)。衬底100可以包含焊接掩模(SM)结构、一或多个导电衬垫、一或多个经过图案化的导电迹线以及一或多个互连(例如，一或多个通孔)。衬底100可以包含陶瓷、半导体材料(例如，硅、高电阻硅、高电阻率硅或其它合适的半导体材料)、介电材料、玻璃或其它合适的材料。在一些实施例中，与衬底100连接的管芯101可以包含专用集成电路(ASIC)管芯。半导体封装结构10进一步包含堆叠在管芯101的主动表面101A之上的管芯102。管芯102和管芯101通过安置在管芯102的表面102A'上的若干导电端子102A电连接。可以通过导电端子102A将从管芯102产生的电信号发射到管芯101。另外，管芯102通过导电端子102A键合到管芯101。在一些实施例中，管芯102可以包含压电材料，所述压电材料可以例示为氮化铝(AlN)，然而，应当理解的是，可以在不脱离本专利技术教导的情况下，替代性地利用许多表现出压电行为的材料。通过举例而非限制，可以从表现出压电行为的一组材料中选择材料以供使用，所述一组材料包括如本领域的普通技术人员已知的磷灰石、钛酸钡(BaTiO3)、柏林石(AlPO4)、各种陶瓷材料、磷酸铝、氮化镓(GaN)、正磷酸镓、硅酸镧镓、钽钪酸铅、铌镁酸铅(PMN)、钛酸锆酸铅(PZT)、钽酸锂、聚偏二氟乙烯(PVDF)、酒石酸钾钠、石英(SiO2)、氧化锌(ZnO)以及其它材料和组合。通过举例而非限制，一类表现出压电性质的陶瓷材料呈表现出钙钛矿钨青铜结本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体封装结构，其包括：/n衬底；/n第一管芯，所述第一管芯位于所述衬底上，其中所述第一管芯的主动表面背对所述衬底；/n第二管芯，所述第二管芯位于所述第一管芯的所述主动表面上，所述第二管芯通过多个导电端子电连接到所述第一管芯；以及/n密封结构，所述密封结构位于所述第一管芯的所述主动表面上，所述密封结构围绕所述多个导电端子并且邻接所述第二管芯，由此在所述第一管芯与所述第二管芯之间形成腔。/n

【技术特征摘要】
20190621 US 16/448,9701.一种半导体封装结构，其包括：
衬底；
第一管芯，所述第一管芯位于所述衬底上，其中所述第一管芯的主动表面背对所述衬底；
第二管芯，所述第二管芯位于所述第一管芯的所述主动表面上，所述第二管芯通过多个导电端子电连接到所述第一管芯；以及
密封结构，所述密封结构位于所述第一管芯的所述主动表面上，所述密封结构围绕所述多个导电端子并且邻接所述第二管芯，由此在所述第一管芯与所述第二管芯之间形成腔。


2.根据权利要求1所述的半导体封装结构，其中所述腔是空气腔。


3.根据权利要求1所述的半导体封装结构，其中所述多个导电端子包括焊点。


4.根据权利要求3所述的半导体封装结构，其中所述多个导电端子进一步包括铜柱。


5.根据权利要求1所述的半导体封装结构，其中所述第二管芯的竖直凸出区域小于所述第一管芯的竖直凸出。


6.根据权利要求1所述的半导体封装结构，其中所述第二管芯包括压电微机械超声换能器PMUT。


7.根据权利要求1所述的半导体封装结构，其进一步包括第一包封料，所述第一包封料通过覆盖所述第二管芯的背面和所述密封结构来至少包封所述第二管芯。


8.根据权利要求7所述的半导体封装结构，其进一步包括第二包封料，所述第二包封料至少包封所述第一管芯并且围绕所述多个导电端子。


9.根据权利要求8所述的半导体封装结构，其中所述第二包封料进一步围绕所述第一包封料。


10.根据权利要求7所述的半导体封装结构，其中所述第一包封料包括硅酮。


11.根据权利要求1所述的半导体封装结构，其中所述密封结构包括介电壁，所述介电壁的纵横比大于所述多个导电端子中的每个导电端子...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾吉生，赖律名，柳辉忠，
申请(专利权)人：日月光半导体制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71