倒装式芯片封装结构及其制程方法技术

一种覆晶封装结构及其制程方法，包括一半导体晶片、一散热板、一介电层以及一金属连接层。半导体晶片的正面具有复数个金属垫，其背面系固定于散热板之上，介电层则是沉积于散热板表面并将半导体晶片封装于其中，金属连接层系设于介电层的表面并具有复数条金属导线，每一条金属导线系透过一金属导电塞分别连接至半导体晶片的每一个金属垫。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体晶片的封装，特别是指一种覆晶封装结构及其制程。如附图说明图1所示，是习知技术的覆晶封装结构剖面图，包括一封装基板(substrate)10、一半导体晶片12、复数个突块(bumps)14、一填隙层(underfill)以及复数个锡球(solder balls)。封装基板10为绝缘材质，其一侧表面分别具有第一金属连接层101以及第二金属连接层102，上述第一、第二金属连接层101、102分别具有复数条金属导线，并利用复数个金属导电塞11(via)导通连接，半导体晶片12的正面具有复数个金属垫(diepads)，金属垫表面必须先长出下金属层(under bump metallurgy，UBM)之后才能够形成突块14，半导体晶片12是利用其表面的突块14与封装基板10的第一金属连接层101的金属导线互相焊接结合，并以填隙层16加强半导体晶片12与封装基板10之间的机械黏著强度，又第二金属连接层102的每一条金属专线系分别设有焊垫，复数个焊接锡球18则是分别焊接于焊垫之上。但习知技术仍然具有许多缺点1、习知技术在封装过程中，必须先在金属垫表面形成下金属层，之后再形成突块，使半导体晶片可以藉由突块结合于封装基板的第一金属连接层之上。然而，形成下金属层与突块都是一种成本很高的制程。2、习知技术所使用的封装基板通常是多层基板(4层或6层金属连接层)，但这样的基板通常制造成本较高。3、对于用以进行半导体晶片电性量测的探针卡(probe card)而言，若是适用于具有突块的半导体晶片其成本较高。4、习知技术在进行多晶粒模组(multi-chip module，MCM)的覆晶封装时，若所封装的半导体晶片彼此之间的厚度不相同，将使得该多晶粒模组不易与散热板相结合，而影响到整体的散热效果。本专利技术的另一目的在于提供一种覆晶封装的制程方法。上述本专利技术的主要目的是这样实现的一种覆晶封装结构，其特征在于包括有一半导体晶片，其正面具有复数个金属垫；一散热板，可供该半导体晶片的背面固定于其上；一介电层，沉积于该散热板表面并将该半导体晶片封装于其中；以及一金属连接层，设于该介电层表面，并由复数条金属导线所组成，且透过复数个金属导电塞将每一条金属导线分别连接至该半导体晶片的每一个金属垫。该散热板为金属材质，其表面并设有一容置槽可将该半导体晶片的背面固定于其中。该半导体晶片是利用银胶固定于散热板之上。该介电层是由绝缘材质所组成，其热膨胀系数是与该散热板相近为最佳。该介电层是由不同的材质形成多层复合层而成，其热膨胀系数是与该散热板相近为最佳。该金属连接层的每一个金属导线系分别连接至一接触垫，该接触垫可供焊接锡球或利用一测试探针卡对该半导体晶片进行电性测试。该金属连接层表面更覆盖有一层防焊层，该防焊层系用以保护金属连接层的金属导线，并在该接触垫的位置处设置开孔。该散热板在该半导体晶片的周围更具有一内嵌式元件，该电介电层在进行沉积时同时将该内嵌式元件封装于其中。该内嵌式元件为一被动元件。该内嵌式元件为另一半导体晶片，使得该覆晶封装结构成为多晶粒模组。由上述可见本专利技术所公开的覆晶封装结构包括一半导体晶片、一散热板、一介电层以及一金属连接层。在半导体晶片的正面具有复数个金属垫，其背面则是宜接固定在散热板上，介电层系以沉积的方式形成于散热板表面，并同时将半导体晶片封装于其中，在介电层的表面则是设有金属连接层，其系由复数条金属导线所组成，上述金属连接层的每一条金属导线均透过一金属导电塞分别与半导体晶片的每一个金属垫互相导通，此外，每一条金属导线更可以连接至一接触垫(pad)，该接触垫可供焊接锡球或利用测试探针对半导体晶片进行电性测试。上述本专利技术的另一目的是这样实现的本专利技术的另一实施例则是公开覆晶封装的制程方法，其步骤包括一种覆晶封装的方法，其特征在于包括以下步骤提供一散热板；将至少一半导体晶片的背面固定于该散热板上，其中该半导体晶片的正面具有复数个金属垫；在该散热板表面沉积一层介电层，同时将该半导体晶片封装于其中；在该介电层表面形成复数个导电塞通孔，上述每一个导电塞通孔均与该半导体晶片正面的每一个金属垫相对应；在该介电层表面形成一金属连接层，同时将每一个导电塞通孔填满以形成复数个金属导电塞；以及利用微影与蚀刻制程在该金属连接层表面形成复数条金属导线以及复数个接触垫。所述提供的散热板是金属材质，其表面更设有一容置槽可供该半导体晶片的背面固定于其中。该半导体晶片是利用银胶固定于该散热板之上。该沉积后的介电层必须再利用化学机械研磨制程进行研磨，使其表面获得全面性的平坦化。该介电层系由绝缘材质所组成，其热膨胀系数系与该散热板相近为最佳。该介电层系由不同的材质形成多层复合层而成，其热膨胀系数系与该散热板相近为最佳。上述每一个金属导线的接触垫可供焊接锡球或利用一测试探针卡对该半导体晶片进行电性测试。在该金属导线表面系覆盖一层防焊层，该防焊层系用以保护金属连接层的金属导线，并在该接触垫的位置处设置开孔。该介电层更可以利用增生技术在其表面形成增生层，使其成为具有多层金属导电层的半导体封装模组。在该介电层表面形成复数个导电塞通孔系采用雷射钻孔及乾蚀刻方式其中之一。综上所述，本专利技术所公开的与习知技术相较，具有下列的优点1.本专利技术系以金属导电塞直接连接金属连接层的金属导线与半导体晶片的金属垫，无需另外制作下金属层(UBM)和突块，因此可以降低封装制程的成本。2.本专利技术的封装结构不需使用多层基板(4层或6层金属连接层)，因此可以大幅降低封装制程的成本。3.本专利技术的半导体晶片不需要制作突块，因此不须使用成本较高的探针卡，可降低电性量测的成本。4.本专利技术的金属散热板具有电磁屏蔽功能，可防止静电破坏半导体晶片，并且可以增加散热效果和防止湿气入侵。5.本专利技术在应用于多晶粒模组的覆晶封装时，即使半导体片彼此之间厚度不同，也可以很容易与散热板相结合以获得较佳的散热效果。6.本专利技术可以很容易在封装结构的二侧面获得全面性的平坦化。7.本专利技术更可以利用增生技术(build-up process)，在介电层表面形成增生层(build-up laver)，以形成具有多层金属导电层(multi-layerinterconnect)的半导体封装模组。8.本专利技术所公开的LGA(land grid array)封装型态可以轻易地转换成PGA(Pin grid array)、CGA(column grid array)或是BGA(ball grid array)封装型态。16填隙层 18锡球20半导体晶片 20金属垫21金属导电塞 22散热板22容置槽 222边墙23防焊层 24介电层25内嵌式元件 26金属连接层261接触垫 27导电塞通孔28银胶介电层24是绝缘材质(insulating dielectric material)，其系以涂布或沉积的方式形成于散热板表面，沉积时并同时将半导体晶片20封装于其中，介电层24所选用的材质可以是环氧复合物物(epoxy compounds)、复硫亚氨复合物(polyimide compounds)或其他有机复合物(organic compounds)，甚至是无机复合物(organic componen本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种覆晶封装结构，其特征在于包括有： 一半导体晶片，其正面具有复数个金属垫； 一散热板，可供该半导体晶片的背面固定于其上； 一介电层，沉积于该散热板表面并将该半导体晶片封装于其中；以及 一金属连接层，设于该介电层表面，并由复数条金属导线所组成，且透过复数个金属导电塞将每一条金属导线分别连接至该半导体晶片的每一个金属垫。

【技术特征摘要】
1.一种覆晶封装结构，其特征在于包括有一半导体晶片，其正面具有复数个金属垫；一散热板，可供该半导体晶片的背面固定于其上；一介电层，沉积于该散热板表面并将该半导体晶片封装于其中；以及一金属连接层，设于该介电层表面，并由复数条金属导线所组成，且透过复数个金属导电塞将每一条金属导线分别连接至该半导体晶片的每一个金属垫。2.如权利要求1所述覆晶封装结构，其特征在于该散热板为金属材质，其表面并设有一容置槽可将该半导体晶片的背面固定于其中。3.如权利要求1所述覆晶封装结构，其特征在于该半导体晶片是利用银胶固定于散热板之上。4.如权利要求1所述覆晶封装结构，其特征在于该介电层是由绝缘材质所组成，其热膨胀系数是与该散热板相近为最佳。5.如权利要求1所述覆晶封装结构，其特征在于该介电层是由不同的材质形成多层复合层而成，其热膨胀系数是与该散热板相近为最佳。6.如权利要求1所述覆晶封装结构，其特征在于该金属连接层的每一个金属导线系分别连接至一接触垫，该接触垫可供焊接锡球或利用一测试探针卡对该半导体晶片进行电性测试。7.如权利要求1所述覆晶封装结构，其特征在于该金属连接层表面更覆盖有一层防焊层，该防焊层系用以保护金属连接层的金属导线，并在该接触垫的位置处设置开孔。8.如权利要求1所述覆晶封装结构，其特征在于该散热板在该半导体晶片的周围更具有一内嵌式元件，该电介电层在进行沉积时同时将该内嵌式元件封装于其中。9.如权利要求8所述覆晶封装结构，其特征在于该内嵌式元件为一被动元件。10.如权利要求8所述覆晶封装结构，其特征在于该内嵌式元件为另一半导体晶片，使得该覆晶封装结构成为多晶粒模组。11.一种覆晶封装结构的制程方法，其特征在于包括以下步骤提供一散热板；将至少一半导体晶片的背面固定于该散热板上，该半导体晶片的正面具有复数个金属垫；在...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱家锜，
申请(专利权)人：威盛电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]