堆叠式封装器件和封装半导体管芯的方法技术

公开了堆叠式封装(PoP)器件和封装半导体管芯的方法。在一个实施例中，PoP器件包括第一封装管芯和连接到第一封装管芯的第二封装管芯。金属柱连接到第一封装管芯。金属柱具有接近第一封装管芯的第一部分和设置在第一部分上方的第二部分。每一个金属柱连接到接近第二封装管芯的焊接接点。

【技术实现步骤摘要】
堆叠式封装器件和封装半导体管芯的方法
本专利技术涉及半导体封装，具体而言，涉及堆叠式封装器件和封装半导体管芯的方法。
技术介绍
半导体器件用于多种电子应用中，举例来说，诸如个人电脑、手机、数码相机和其它电子设备。通常通过在半导体衬底上方相继沉积绝缘或介电材料层、导电材料层和半导体材料层，以及使用光刻图案化各种材料层从而在其上形成电路部件和元件来制造半导体器件。通过不断地缩小最小部件尺寸，半导体产业继续改进各种电子元件(例如晶体管、二极管、电阻器、电容器等)的集成密度，这使得更多的元件被集成到给定的区域中。在一些应用中，这些更小的电子元件也需要比过去的封装件更小的且利用更少面积的封装件。堆叠式封装(PoP)技术日益普遍是由于它能够使得集成电路更密集地集成到小的整体封装件中。举例来说，PoP技术应用于许多高级手持式器件中，诸如智能手机。本领域中需要改进的PoP封装技术。
技术实现思路
为了改进PoP封装技术，一方面，本专利技术提供了一种堆叠式封装(PoP)器件，包括：第一封装管芯；第二封装管芯，连接到所述第一封装管芯；以及多个金属柱，连接到所述第一封装管芯，所述多个金属柱中的每一个都包括接近所述第一封装管芯的第一部分和设置在所述第一部分上方的第二部分，其中，所述多个金属柱中的每一个都连接到接近所述第二封装管芯的焊接接点。在所述的PoP器件中，所述多个金属柱具有柱形、锥形、阶梯形、插头形、字母“I”形或字母“T”形的截面形状。在所述的PoP器件中，所述多个金属柱包含选自基本上由Cu；Cu合金；Cu、Ni和焊料的组合；Cu和焊料的组合；以及它们的组合所组成的组中的材料。在所述的PoP器件中，所述多个金属柱中的每一个都具有约10μm到250μm的宽度。所述的PoP器件还包括：设置在所述多个金属柱中的每一个金属柱的侧壁上方的保护层。另一方面，本专利技术提供了一种堆叠式封装(PoP)器件，包括：第一封装管芯；第二封装管芯，连接到所述第一封装管芯；以及多个金属柱，连接到所述第一封装管芯，所述多个金属柱中的每一个都包括接近所述第一封装管芯的第一部分和设置在所述第一部分上方的第二部分，其中所述多个金属柱中的每一个都连接到接近所述第二封装管芯的焊接接点，并且所述多个金属柱中的每一个都具有字母“I”形的截面形状。所述的PoP器件还包括：设置在所述多个金属柱中的每一个金属柱的侧壁上方的保护层，其中，所述保护层包含选自基本上由Sn、Au、CuGe、Cu、Ni、Pd、有机可焊性防腐剂(OSP)、以及它们的组合所组成的组中的材料。所述的PoP器件还包括：设置在所述多个金属柱中的每一个金属柱的侧壁上方的保护层，其中，所述保护层包含选自基本上由Sn、Au、CuGe、Cu、Ni、Pd、有机可焊性防腐剂(OSP)、以及它们的组合所组成的组中的材料，其中，所述第一封装管芯包括与位于所述第一衬底中心区域中的第一衬底连接的第一管芯，其中，所述第一衬底包括在中心区域中设置的多个接触件，所述保护层设置在位于所述第一衬底中心区域中的所述多个接触件中的每一个接触件的侧壁上方，并且所述第一管芯通过多个导电凸块连接到所述多个接触件，所述多个导电凸块中的每一个导电凸块都接合到所述多个接触件中之一。在所述的PoP器件中，所述多个金属柱的第一部分具有约1μm到60μm的高度，并且所述多个金属柱的第二部分具有约50μm到150μm的高度。又一方面，本专利技术提供了一种封装半导体管芯的方法，所述方法包括：将第一管芯连接到第一衬底；在所述第一衬底的表面上形成多个金属柱的多个第一部分；在所述多个金属柱的所述多个第一部分中的每一个第一部分上方形成所述多个金属柱的第二部分；将第二管芯连接到第二衬底；以及将所述多个金属柱连接到所述第二衬底，其中所述多个金属柱中的每一个都具有字母“I”形的截面形状。在所述的方法中，所述第一衬底包括底部衬底，所述第二衬底包括顶部衬底，其中在所述底部衬底的顶面上形成所述多个金属柱，所述方法还包括在所述顶部衬底的底面上形成多个焊球，其中，将所述多个金属柱连接到所述第二衬底包括将位于所述底部衬底的顶面上的所述多个金属柱中的每一个金属柱都连接到位于所述顶部衬底的底面上的焊球。在所述的方法中，所述第一衬底包括顶部衬底，所述第二衬底包括底部衬底，其中在所述顶部衬底的底面上形成所述多个金属柱，所述方法还包括在所述底部衬底的顶面上形成多个焊球，其中，将所述多个金属柱连接到所述第二衬底包括将位于所述顶部衬底的底面上的所述多个金属柱中的每一个金属柱都连接到位于所述底部衬底的顶面上的焊球。在所述的方法中，将所述多个金属柱连接到所述第二衬底包括在所述多个金属柱中的每一个金属柱的一部分上形成焊接接点。在所述的方法中，所述多个金属柱包括多个第一金属柱，所述方法还包括在所述第二衬底的表面上形成多个第二金属柱的多个第一部分以及在所述多个第二金属柱的多个第一部分中的每一个第一部分的上方形成所述多个第二金属柱的第二部分，所述方法还包括在所述多个第一金属柱中的每一个第一金属柱上形成焊球，或者在所述多个第二金属柱中的每一个第二金属柱上形成焊球，其中，将所述多个金属柱连接到所述第二衬底包括使用在所述多个第一金属柱中的一个第一金属柱上形成的焊球或者在所述多个第二金属柱中的一个第二金属柱上形成的焊球将所述多个第一金属柱中的每一个第一金属柱都连接到所述多个第二金属柱中之一。所述的方法还包括：在所述第一衬底的所述表面上方形成第一光刻胶层；使用第一光刻工艺在位于所述第一衬底的所述表面的周边区域中的所述第一光刻胶层中形成多个第一图案；使用第一镀层工艺在所述第一光刻胶层中的多个第一图案中形成所述多个金属柱的多个第一部分；在所述多个金属柱的多个第一部分上方以及在所述第一光刻胶层上方形成第二光刻胶层；使用第二光刻工艺在所述第二光刻胶层中形成多个第二图案，所述多个第二图案中的每一个都设置在所述多个金属柱的多个第一部分中之一的上方；使用第二镀层工艺在所述第二光刻胶层中的多个第二图案中形成所述多个金属柱的第二部分；以及去除所述第二光刻胶层和所述第一光刻胶层。在所述的方法中，形成所述第二光刻胶层包括形成干膜光刻胶(DFR)。在所述的方法中，形成所述第二光刻胶层包括形成干膜光刻胶(DFR)，其中，形成所述DFR包括在真空下将所述DFR轧制到所述多个金属柱的多个第一部分和所述第一光刻胶层上。在所述的方法中，所述第一镀层工艺或所述第二镀层工艺包括电镀工艺或化学镀工艺。在所述的方法中，将所述第一管芯连接到所述第一衬底包括形成第一封装管芯，将所述第二管芯连接到所述第二衬底包括形成第二封装管芯，所述方法还包括在所述第一封装管芯和所述第二封装管芯之间形成模塑料。在所述的方法中，将所述第一管芯连接到所述第一衬底包括形成第一封装管芯，将所述第二管芯连接到所述第二衬底包括形成第二封装管芯，所述方法还包括在所述第一封装管芯和所述第二封装管芯之间形成模塑料，所述方法还包括使用激光钻孔工艺在与所述第二封装管芯的所述多个金属柱中的每一个金属柱接近的模塑料中形成开口，其中所述开口的侧壁具有曲面形、阶梯形、垂直形、曲线形或碗形的截面形状；或者所述方法还包括在将位于所述第一衬底上的所述多个金属柱连接到所述第二衬底之前，化学机械抛光或研磨所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种堆叠式封装(PoP)器件，包括：第一封装管芯；第二封装管芯，连接到所述第一封装管芯；以及多个金属柱，连接到所述第一封装管芯，所述多个金属柱中的每一个都包括接近所述第一封装管芯的第一部分和设置在所述第一部分上方的第二部分，其中，所述多个金属柱中的每一个都连接到接近所述第二封装管芯的焊接接点。

【技术特征摘要】
2012.06.25 US 13/532,4021.一种堆叠式封装(PoP)器件，包括：第一封装管芯，封装有第一管芯；第二封装管芯，连接到所述第一封装管芯；多个金属柱，连接到所述第一封装管芯，所述多个金属柱中的每一个都包括接近所述第一封装管芯的第一部分和设置在所述第一部分上方的第二部分，其中，所述多个金属柱中的每一个都连接到接近所述第二封装管芯的焊接接点，以及保护层，设置在所述多个金属柱中的每一个金属柱的侧壁上方；模塑料，形成在所述第一封装管芯和所述第二封装管芯之间，所述模塑料的顶面与所述第一管芯的顶面共面。2.根据权利要求1所述的堆叠式封装器件，其中，所述多个金属柱具有柱形、锥形、阶梯形、插头形、字母“I”形或字母“T”形的截面形状。3.根据权利要求1所述的堆叠式封装器件，其中，所述多个金属柱包含选自由Cu；Cu合金；Cu、Ni和焊料的组合；Cu和焊料的组合；以及它们的组合所组成的组中的材料。4.根据权利要求1所述的堆叠式封装器件，其中，所述多个金属柱中的每一个都具有10μm到250μm的宽度。5.一种堆叠式封装(PoP)器件，包括：第一封装管芯，封装有第一管芯；第二封装管芯，连接到所述第一封装管芯；以及多个金属柱，连接到所述第一封装管芯，所述多个金属柱中的每一个都包括接近所述第一封装管芯的第一部分和设置在所述第一部分上方的第二部分，其中所述多个金属柱中的每一个都连接到接近所述第二封装管芯的焊接接点，并且所述多个金属柱中的每一个都具有字母“I”形的截面形状，保护层，设置在所述多个金属柱中的每一个金属柱的侧壁上方；模塑料，形成在所述第一封装管芯和所述第二封装管芯之间，所述模塑料的顶面与所述第一管芯的顶面共面。6.根据权利要求5所述的堆叠式封装器件，其中，所述保护层包含选自由Sn、Au、CuGe、Cu、Ni、Pd、有机可焊性防腐剂(OSP)、以及它们的组合所组成的组中的材料。7.根据权利要求6所述的堆叠式封装器件，其中，所述第一封装管芯包括与位于第一衬底中心区域中的所述第一衬底连接的第一管芯，其中，所述第一衬底包括在所述中心区域中设置的多个接触件，其中，所述保护层设置在位于所述第一衬底中心区域中的所述多个接触件中的每一个接触件的侧壁上方，并且所述第一管芯通过多个导电凸块连接到所述多个接触件，所述多个导电凸块中的每一个导电凸块都接合到所述多个接触件中之一。8.根据权利要求5所述的堆叠式封装器件，其中，所述多个金属柱的第一部分具有1μm到60μm的高度，并且所述多个金属柱的第二部分具有50μm到150μm的高度。9.一种封装半导体管芯的方法，所述方法包括：将第一管芯连接到第一衬底；在所述第一衬底的表面上形成多个金属柱的多个第一部分；在所述多个金属柱的所述多个第一部分中的每一个第一部分上方形成所述多个金属柱的第二部分；在所述多个金属柱的侧壁上方形成保护层；将第二管芯连接到第二衬底；以及将所述多个金属柱连接到所述第二衬底，其中所述多个金属柱中的每一个都具有字母“I”形的截面形状，将所述第一管芯连接到所述第一衬底包括形成第一封装管芯，将所述第二管芯连接到所述第二衬底包括形成第二封装管芯，所述方法还包括在所述第一封装管芯和所述第二封装管芯之间形成模塑料，所述模塑料的顶面与所述第一管芯的顶面共面。10.根据权利要求9所述的封装半导体管芯的方法，其中，所述第一衬底包括底部衬底，所述第二衬底包括顶部衬底，其中在所述底部衬底的顶面上形成所述多个金属柱，所述方法还包括在所述顶部衬底的底面上形成多个焊球，其中，将所述多个金属柱连接到所述第二衬底包括将位于所述底部衬底的顶面...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐君蕾，刘重希，陆德源，何明哲，陈玉芬，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：