半导体封装件及制造半导体封装件的方法技术

提供了半导体封装件及制造该半导体封装件的方法。所述半导体封装件包括第一半导体芯片、第二半导体芯片和第三半导体芯片。第二半导体芯片包括半导体基底、在半导体基底的第一表面上的第一布线层、在半导体基底的第二表面上的第二布线层以及穿透半导体基底并将第一布线层和第二布线层电连接的贯穿过孔。半导体基底和贯穿过孔通过间隔件结构彼此间隔开。间隔件结构包括与半导体基底接触的第一衬垫层、与贯穿过孔接触的第二衬垫层、在第一衬垫层与第二衬垫层之间的气隙以及在第一衬垫层和第二衬垫层上密封气隙的覆盖层。二衬垫层上密封气隙的覆盖层。二衬垫层上密封气隙的覆盖层。

【技术实现步骤摘要】
半导体封装件及制造半导体封装件的方法
[0001]本申请要求于2022年6月2日在韩国知识产权局提交的第10
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2022
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0067777号韩国专利申请的优先权，该韩国专利申请的公开内容通过引用全部包含于此。


[0002]本专利技术构思涉及一种半导体封装件及制造该半导体封装件的方法，更具体地，涉及一种包括图像传感器的半导体封装件及制造该半导体封装件的方法。

技术介绍

[0003]通常，图像传感器是将光学图像转换为电信号的半导体装置。图像传感器大致分类为电荷耦合器件(CCD)型图像传感器和互补金属氧化物半导体(CMOS)型图像传感器(也称为CIS)。
[0004]计算机产业和通信产业的最近的发展已经导致在各种消费电子装置(诸如数码相机、便携式摄像机、PCS(个人通信系统)、游戏装置、安全相机、医用微型相机等)中对高性能图像传感器的强烈需求。近来，多个图像传感器已经在便携式电子装置中使用，因此多个图像传感器被集成并用于装置中。
[0005]在半导体产业中，已经要求半导体装置和使用该半导体装置的电子产品的大容量、薄和紧凑，并且因此已经提出了各种封装技术。

技术实现思路

[0006]专利技术构思的一些实施例提供了一种具有改善的电性质的半导体封装件及制造该半导体封装件的方法。
[0007]专利技术构思的一些实施例提供了一种具有改善的结构稳定性的半导体封装件及制造该半导体封装件的方法。
[0008]根据专利技术构思的一些实施例，一种半导体封装件可以包括：第一半导体芯片；第二半导体芯片，位于第一半导体芯片下方；以及第三半导体芯片，位于第二半导体芯片下方。第二半导体芯片可以包括：半导体基底；第一布线层，位于半导体基底的第一表面上；第二布线层，位于半导体基底的第二表面上；以及贯穿过孔，穿透半导体基底并将第一布线层和第二布线层电连接。半导体基底和贯穿过孔可以通过间隔件结构彼此间隔开。间隔件结构可以包括与半导体基底接触的第一衬垫层、与贯穿过孔接触的第二衬垫层、位于第一衬垫层与第二衬垫层之间的气隙以及在第一衬垫层和第二衬垫层上密封气隙的覆盖层。
[0009]根据专利技术构思的一些实施例，一种半导体封装件可以包括：图像传感器芯片，包括第一垫；逻辑芯片，位于图像传感器芯片下方并且包括第二垫，其中，第一垫和第二垫在图像传感器芯片与逻辑芯片之间的界面上彼此直接接触；以及存储器芯片，位于逻辑芯片下方。逻辑芯片可以包括：半导体基底；导电图案，位于半导体基底的有源表面上；第一介电层，在半导体基底的有源表面上覆盖导电图案；通孔，竖直穿透半导体基底和第一介电层的至少一部分并暴露导电图案；第一衬垫层，共形地覆盖通孔的底表面的至少一部分和内侧
表面；覆盖层，覆盖通孔的至少一部分和半导体基底的无源表面；第二介电层，在半导体基底的无源表面上覆盖覆盖层；以及贯穿过孔，位于通孔中，通孔穿透第二介电层的至少一部分和第一衬垫层并将第一垫连接到导电图案。在通孔中，气隙可以由贯穿过孔、第一衬垫层和覆盖层限定。
[0010]根据专利技术构思的一些实施例，一种制造半导体封装件的方法可以包括：形成逻辑芯片；将图像传感器芯片直接接合到逻辑芯片上，其中，逻辑芯片的第一垫直接接合到图像传感器芯片的第二垫；以及将存储器芯片接合在逻辑芯片下方。形成逻辑芯片的步骤可以包括：在半导体基底的有源表面上形成导电图案；在半导体基底的有源表面上形成第一介电层，第一介电层覆盖导电图案；形成第一通孔，第一通孔穿透半导体基底和第一介电层并暴露导电图案；形成第一衬垫层，第一衬垫层共形地覆盖半导体基底的无源表面、第一通孔的内侧向表面和第一通孔的底表面；在第一通孔中形成贯穿过孔，贯穿过孔穿透第一衬垫层以与导电图案连接，并且贯穿过孔与第一通孔的内侧向表面间隔开；在第一通孔中，使分解层填充第一衬垫层与贯穿过孔之间的空间；在半导体基底的无源表面上形成覆盖层，覆盖层覆盖分解层和贯穿过孔；去除分解层以形成气隙；在贯穿过孔上形成第一垫；以及在半导体基底的无源表面上形成第二介电层，第二介电层部分地围绕贯穿过孔。
附图说明
[0011]图1是示出根据专利技术构思的一些实施例的半导体封装件的剖视图。
[0012]图2至图4是示出图1的部分A的放大图。
[0013]图5是示出间隔件结构的平面图。
[0014]图6至图8是示出图1的部分A的放大图。
[0015]图9是示出间隔件结构的平面图。
[0016]图10是示出根据专利技术构思的一些实施例的半导体模块的剖视图。
[0017]图11A至图25A是示出根据专利技术构思的一些实施例的制造半导体封装件的方法的剖视图。
[0018]图11B至图25B是分别示出图11A至图25A的部分B的放大图。
[0019]图14C、图16C、图18C和图19C是分别在图14A、图16A、图18A和图19A中描绘的部分B的放大图，且分别示出了图14B、图16B、图18B和图19B的其它示例。
具体实施方式
[0020]现在，下面将参照附图描述根据本专利技术构思的半导体封装件及制造该半导体封装件的方法。
[0021]图1是示出根据专利技术构思的一些实施例的半导体封装件的剖视图。图2至图4是示出图1的部分A的放大图。图5是示出间隔件结构的平面图。图1省略了间隔件结构的构造，并且间隔件结构将在图2至图4中详细讨论。
[0022]参照图1至图5，半导体封装件10可以包括第一半导体芯片100、安装在第一半导体芯片100下方的第二半导体芯片200和安装在第二半导体芯片200下方的第三半导体芯片300。第一半导体芯片100、第二半导体芯片200和第三半导体芯片300可以具有彼此不同的功能。第一半导体芯片100和第二半导体芯片200可以具有彼此相同的宽度。第一半导体芯
片100和第二半导体芯片200可以使它们的侧壁共面或彼此竖直对准。第一半导体芯片100和第二半导体芯片200可以彼此接触。第二半导体芯片200和第三半导体芯片300可以具有彼此相同的宽度。第二半导体芯片200和第三半导体芯片300可以使它们的侧壁共面或彼此竖直对准。第二半导体芯片200和第三半导体芯片300可以彼此接触。
[0023]第一半导体芯片100可以具有第一顶表面101a和第一底表面101b。第一半导体芯片100可以包括设置在第一顶表面101a上的第一上导电垫180。第一半导体芯片100可以包括与第一底表面101b相邻设置的第一下导电垫190。第一上导电垫180和第一下导电垫190可以由诸如铜(Cu)的金属形成。第一半导体芯片100可以是例如图像传感器芯片。
[0024]第二半导体芯片200可以具有与第一半导体芯片100接触的第二顶表面201a和指向或面对第三半导体芯片300的第二底表面201b。第二半导体芯片200可以包括与第二顶表面201a相邻设置的第二上导电垫280。第二半导体芯片200可以包括与第二底表面201b相邻设置的第二下导电垫290。第二上导电垫280可以与第一下本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半导体封装件，所述半导体封装件包括：第一半导体芯片；第二半导体芯片，位于第一半导体芯片下方；以及第三半导体芯片，位于第二半导体芯片下方，其中，第二半导体芯片包括：半导体基底；第一布线层，位于半导体基底的第一表面上；第二布线层，位于半导体基底的第二表面上；以及贯穿过孔，穿透半导体基底并将第一布线层和第二布线层电连接，其中，半导体基底和贯穿过孔通过间隔件结构彼此间隔开，其中，间隔件结构包括与半导体基底接触的第一衬垫层、与贯穿过孔接触的第二衬垫层、位于第一衬垫层与第二衬垫层之间的气隙以及在第一衬垫层和第二衬垫层上密封气隙的覆盖层。2.根据权利要求1所述的半导体封装件，其中，第一布线层包括导电图案，第二布线层包括第一垫，并且贯穿过孔将导电图案和第一垫垂直连接。3.根据权利要求2所述的半导体封装件，其中，半导体基底包括开口，贯穿过孔延伸穿过开口，第一衬垫层沿着半导体基底的开口的内侧向表面延伸到导电图案的顶表面，并且第一衬垫层沿着开口的内侧向表面延伸并且延伸到半导体基底的第二表面上。4.根据权利要求2所述的半导体封装件，其中，第一半导体芯片包括位于第一半导体芯片的第三表面上的第二垫，第三表面面对第二半导体芯片，并且第一垫和第二垫在第一半导体芯片与第二半导体芯片之间的界面上彼此直接接触。5.根据权利要求2所述的半导体封装件，其中，贯穿过孔的一部分位于导电图案中。6.根据权利要求1所述的半导体封装件，其中，间隔件结构延伸到第二布线层中，且间隔件结构位于贯穿过孔与第二布线层之间。7.根据权利要求1所述的半导体封装件，其中，覆盖层沿着半导体基底的第二表面延伸并延伸到贯穿过孔的突出超过半导体基底的第二表面的侧向表面上。8.根据权利要求1所述的半导体封装件，其中，第二衬垫层覆盖贯穿过孔的侧向表面的至少一部分。9.根据权利要求8所述的半导体封装件，其中，第一衬垫层具有中空圆柱形形状，贯穿过孔和第二衬垫层竖直穿透由第一衬垫层限定的内部空间。10.根据权利要求1所述的半导体封装件，其中，第一半导体芯片是图像传感器芯片，第二半导体芯片是被配置为驱动图像传感器芯片的逻辑芯片，并且第三半导体芯片是被配置为存储从逻辑芯片产生的数据的存储器芯片。11.根据权利要求1所述的半导体封装件，其中，第二半导体芯片还包括位于半导体基底的第一表面和第二表面中的一个表面上的晶体管，并且
其中，晶体管通过第一布线层和贯穿过孔电连接到第一半导体芯片。12.根据权利要求1所述的半导体封装件，其中，气隙在第一衬垫层与第二衬垫层之间的宽度在10nm至1μm的范围内。13.一种半导体封装件，所述半导体封装件包括：图像传感器芯片，包括第一垫；逻辑芯片，位于图像传感器芯片下方并且包括第二垫，其中，第一垫和第二垫在图像传感器芯片与逻辑芯片之间的界面上彼此直接接触；以及存储器芯片，...

【专利技术属性】
技术研发人员：严昌镕，李蕙兰，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：