半导体封装装置及其制造方法制造方法及图纸

本公开提供了半导体封装装置及其制造方法。通过采用杨氏模量更高的封装材作为底部填充剂保护晶片底部的焊料凸块，由于封装材相对于底部填充剂在常温和高温时硬度均更高，因此，可以更好地保护层叠封装中裸晶片底部凸块，并减少介电层和超低介电材的应力，提高整体封装装置在常温到高温时的强度，避免采用传统底部填充剂所带来的机械可靠性问题。

【技术实现步骤摘要】
半导体封装装置及其制造方法
本公开涉及半导体封装
，具体涉及半导体封装装置及其制造方法。
技术介绍
层迭封装(PoP，PackageonPackage)结构是将两个以上的半导体封装元件，以垂直堆迭或背对背搭载方式，在底层结构中整合高密度逻辑元件，而在顶层结构中整合高密度存储元件而形成的封装结构。由于层迭封装结构允许超过两个以上的封装结构垂直堆迭，与传统并排结构比较，层迭封装结构占用更少的空间，可以通过存储元件与逻辑元件直接电性连接而达到改善整体频率的效果。
技术实现思路
本公开提出了半导体封装装置及其制造方法。第一方面，本公开提供了一种半导体封装装置，该半导体封装装置包括：底部基板，所述底部基板下表面设置有与其电连接的底部基板下焊球；底部基板上焊球、裸晶片和第一封装材，设置于所述底部基板上，所述底部基板上焊球与所述底部基板电连接，所述裸晶片底部通过凸块与所述底部基板电连接，所述第一封装材包围所述底部基板上焊球和所述裸晶片且不覆盖所述底部基板上焊球和所述裸晶片的上表面，所述第一封装材填充于所述裸晶片底部和所述底部基板之间；第二封装材，设置于所述第一封装材和所述裸晶片上；中间基板，设置于所述第二封装材上，所述中间基板下表面设置有与其电连接的中间基板下焊球，所述中间基板下焊球电连接所述底部基板上焊球，所述第二封装材包围所述中间基板的下表面、侧表面和所述中间基板下焊球。在一些可选的实施方式中，所述中间基板下表面与所述裸晶片不对应的区域设置防焊漆。在一些可选的实施方式中，所述中间基板下表面与所述裸晶片对应的区域不设置防焊漆。在一些可选的实施方式中，所述中间基板下表面与所述裸晶片对应的区域设置至少一个防焊漆凸点。在一些可选的实施方式中，所述第一封装材在常温到260摄氏度之间的杨氏模量大于0.3吉帕(Gpa)，和/或，所述第一封装材的玻璃化转变温度大于125摄氏度。在一些可选的实施方式中，所述第一封装材与所述第二封装材的热膨胀系数不同。在一些可选的实施方式中，所述中间基板的面积小于所述底部基板的面积。在一些可选的实施方式中，所述第一封装材与所述第二封装材之间形成界面。在一些可选的实施方式中，所述中间基板上表面设置有防焊漆和电连接所述中间基板的导电连接件。在一些可选的实施方式中，所述中间基板的厚度为80微米。第二方面，本公开提供了一种制造半导体封装装置的方法，该方法包括：提供底部基板、裸晶片和中间基板，所述底部基板上表面设置有与其电连接的底部基板上焊球，所述裸晶片下表面设置有与其电连接的凸块，所述中间基板下表面设置有与其电连接的中间基板下焊球；将所述裸晶片下表面电连接至所述底部基板上表面；模封以形成包覆所述底部基板和所述底部基板上焊球、且不覆盖所述裸晶片上表面的第一封装材；去除所述底部基板上焊球上的第一封装材，以露出所述底部基板上焊球；将所述中间基板下焊球电连接至所述底部基板上焊球；模封以形成包围所述中间基板的下表面、侧表面和所述中间基板下焊球的第二封装材；在所述底部基板的下表面安装底部基板下焊球，以使得所述底部基板下焊球电连接所述底部基板。在一些可选的实施方式中，在所述去除所述底部基板上焊球上的第一封装材，以露出所述底部基板上焊球之前，所述方法还包括：对所述裸晶片底部凸块区进行空洞检测。在一些可选的实施方式中，所述将所述裸晶片下表面电连接至所述底部基板上表面，包括：将所述裸晶片下表面倒装芯片焊接至所述底部基板上表面。在一些可选的实施方式中，所述去除所述底部基板上焊球上的第一封装材，以露出所述底部基板上焊球，包括：激光烧蚀所述底部基板上焊球上的第一封装材，以露出所述底部基板上焊球。在半导体晶片制程进入5纳米后，为了降低集成电路(IntegratedCircuit，IC)漏电流、导线间电容效应与集成电路发热等问题，现行大多以超低介电材(ExtremeLow-KDielectric，ELK)制备晶片的介电层，且由于真空拥有最低的介电常数，因此超低介电材是以多孔性材料制作介电层。然而，多孔性材料的孔洞会降低材料的强度。即，5纳米晶片因为使用超低介电材而强度较低。在层迭封装结构中将晶片连接至基板后，一般以底部填充剂(Underfill)保护晶片(Die)底部的凸块(Bump)或微型凸块(MicroBump)，以增强封装结构整体强度。然而，底部填充剂在高温时较软(底部填充剂在常温25摄氏度下的杨氏模量为11.1吉帕，而在260摄氏度下的杨氏模量仅为0.08吉帕，底部填充剂的玻璃化转变温度为75.7度)，这将使整个封装结构的CPI(ChipPackageInteraction，芯片封装效应)较大，直接对晶片的超低介电材造成影响。这里，CPI是指因为晶片与基板的CTE(CoefficientofThermalExpansion，热膨胀系数)不同，封装制程与可靠性测试期间所产生的热与应力将在晶片底部的底部填充剂中引起机械可靠性问题，例如：焊料疲劳断裂(SolderFatigueFailure)、底部填充剂脱层(UnderfillDelamination)等。为解决上述现有技术中的技术问题，本公开提供的半导体封装装置及其制造方法，通过采用以下技术手段，可以实现包括但不限于以下技术效果：第一，通过先将裸晶片电连接到底部基板上，再进行第一次模封形成第一封装材，第一封装材包覆底部基板和底部基板上焊球，且裸晶片的上表面露出第一封装材。由于裸晶片的上表面是裸露的，可以实现对裸晶片进行空洞检测，由于对裸晶片进行了空洞检测，进而实现提高封装装置的良率。第二，通过在第一次模封时形成的第一封装材覆盖底部基板上焊球，再去除底部基板上焊球上的第一封装材，并露出底部基板上焊球后，再将中间基板下焊球电连接至底部基板上焊球。而不是在第一次模封时直接露出底部基板上焊球并将中间基板下焊球电连接至底部基板上焊球，可以避免静电放电(ESD，ElectrostaticDischarge)，进而提高封装装置的良率。第三，通过第二次模封形成包围中间基板的下表面、侧表面和中间基板下焊球的第二封装材，可以实现保护中间基板和底部基板之间的互连，且裸晶片上表面也可以由第二封装材进行保护。第四，通过采用杨氏模量更高的封装材(MoldingCompound)作为底部填充材料(即MUF，MoldedUnderfill)保护晶片底部的焊料凸块(Bump)，由于封装材相对于底部填充剂在常温和高温时硬度均更高(封装材在常温25摄氏度下的杨氏模量为22吉帕，而在260摄氏度下的杨氏模量为1.25吉帕，封装材的玻璃化转变温度可达150度)，因此，可以更好地保护层叠封装中裸晶片底部凸块，并减少介电层和超低介电材的应力，提高整体封装装置在常温到高温时的强度，避免采用传统底部填充剂所带来的机械可靠性问题。附图说明通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本公开的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1A是根本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体封装装置，包括：/n底部基板，所述底部基板下表面设置有与其电连接的底部基板下焊球；/n底部基板上焊球、裸晶片和第一封装材，设置于所述底部基板上，所述底部基板上焊球与所述底部基板电连接，所述裸晶片底部通过凸块与所述底部基板电连接，所述第一封装材包围所述底部基板上焊球和所述裸晶片且不覆盖所述底部基板上焊球和所述裸晶片的上表面，所述第一封装材填充于所述裸晶片底部和所述底部基板之间；/n第二封装材，设置于所述第一封装材和所述裸晶片上；/n中间基板，设置于所述第二封装材上，所述中间基板下表面设置有与其电连接的中间基板下焊球，所述中间基板下焊球电连接所述底部基板上焊球，所述第二封装材包围所述中间基板的下表面、侧表面和所述中间基板下焊球。/n

【技术特征摘要】
1.一种半导体封装装置，包括：
底部基板，所述底部基板下表面设置有与其电连接的底部基板下焊球；
底部基板上焊球、裸晶片和第一封装材，设置于所述底部基板上，所述底部基板上焊球与所述底部基板电连接，所述裸晶片底部通过凸块与所述底部基板电连接，所述第一封装材包围所述底部基板上焊球和所述裸晶片且不覆盖所述底部基板上焊球和所述裸晶片的上表面，所述第一封装材填充于所述裸晶片底部和所述底部基板之间；
第二封装材，设置于所述第一封装材和所述裸晶片上；
中间基板，设置于所述第二封装材上，所述中间基板下表面设置有与其电连接的中间基板下焊球，所述中间基板下焊球电连接所述底部基板上焊球，所述第二封装材包围所述中间基板的下表面、侧表面和所述中间基板下焊球。


2.根据权利要求1所述的半导体封装装置，其中，所述中间基板下表面与所述裸晶片不对应的区域设置防焊漆。


3.根据权利要求2所述的半导体封装装置，其中，所述中间基板下表面与所述裸晶片对应的区域不设置防焊漆。


4.根据权利要求2所述的半导体封装装置，其中，所述中间基板下表面与所述裸晶片对应的区域设置至少一个防焊漆凸点。


5.根据权利要求1所述的半导体封装装置，其中，所述第一封装材在常温到260摄氏度之间的杨氏模量大于0.3吉帕Gpa，和/或，所述第一封装材的玻璃化转变温度大于125摄氏度。


6.根据权利要求1所述的半导体封装装置，其中，所述第一封装材与所述第二封装材的热膨胀系数不同。


7.根据权利要求1所述的半导体封装装置，其中，所述中间基板的面积小于所述底部基板的面积。


8.根据权利要求1所述的半导体封装装置，其中，所述第一封装材与所...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡逸群，
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