半導(dǎo)體器件、通過垂直層疊半導(dǎo)體器件配置的半導(dǎo)體模塊結(jié)構(gòu)及其制造方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及半導(dǎo)體器件、通過垂直層疊半導(dǎo)體器件配置的半導(dǎo)體模塊結(jié)構(gòu)及其制造方法。一種半導(dǎo)體器件包括：有機(jī)基板1；通孔4，沿基板的厚度方向貫穿有機(jī)基板；內(nèi)部和外部電極5a，5b，在有機(jī)基板1的前和后面上并與通孔4電連接；半導(dǎo)體元件，經(jīng)接合層3安裝在有機(jī)基板1的一主表面上，其元件電路表面面向上；絕緣材料層6，密封半導(dǎo)體元件及其周邊；金屬薄膜布線層7，在絕緣材料層中提供，其一部分在外表面上暴露；金屬過孔10，在絕緣材料層中并與布線層7電連接；以及，外部電極9，在布線層7上形成，其中布線層7被構(gòu)造為電連接在半導(dǎo)體元件2的元件電路表面上的電極、電極5a、金屬過孔10以及在布線層上形成的外部電極9。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及半導(dǎo)體器件通過層疊半導(dǎo)體器件配置的半導(dǎo)體模塊結(jié)構(gòu)及其制造方法。更具體地，本專利技術(shù)涉及面板級(jí)扇出封裝結(jié)構(gòu)(Panel scale fan-out packagestructure)，其中以面板級(jí)進(jìn)行所述薄膜布線工藝和組裝工藝，并且更具體地，本專利技術(shù)可以應(yīng)用于具有其中多個(gè)封裝被垂直層疊的結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體層疊模塊。
技術(shù)介紹
根據(jù)最近對(duì)功能更高和更輕、更薄以及更小的電子裝備的要求，電子部件的高密度集成和更高密度裝配被發(fā)展并且還發(fā)展了在前述電子裝備中使用的比以前更進(jìn)一步縮小尺寸的半導(dǎo)體器件。作為制造半導(dǎo)體器件(例如LSI單元或者IC模塊)的方法，存在這樣的方法，包括最初以預(yù)定的設(shè)置將在電學(xué)性能測試中被檢測為無缺陷的多個(gè)半導(dǎo)體元件設(shè)置并附接在保持板上，其中元件電路表面面向下，之后整體樹脂密封多個(gè)半導(dǎo)體元件(例如，通過在其上布置樹脂片并且通過加熱和加壓使其成型)，隨后剝離保持板，將樹脂封裝體切割并且處理成預(yù)定形狀(例如，圓形)隨后，在嵌入樹脂密封體中的半導(dǎo)體元件的元件電路表面上形成絕緣材料層，在絕緣材料層中形成開口以便與半導(dǎo)體元件的電極襯墊對(duì)齊，之后，在絕緣材料層上形成布線層，在開口中形成導(dǎo)電部(過孔部)用于與半導(dǎo)體元件的電極襯墊連接，隨后形成阻焊劑層，形成焊料球作為外電極端子，并且之后單獨(dú)切割半導(dǎo)體元件以完成半導(dǎo)體器件(例如，參考日本專利申請(qǐng)公開No. 2003-197662)。然而，如上獲得的傳統(tǒng)半導(dǎo)體器件，一但整體樹脂密封多個(gè)半導(dǎo)體元件，因?yàn)闃渲挠不褪湛s，并且收縮量未必是所設(shè)計(jì)的，所以存在樹脂固化后位置依賴于半導(dǎo)體元件的設(shè)置而從設(shè)計(jì)位置偏離的情況，并且，伴隨半導(dǎo)體元件具有這樣的位置偏離，在絕緣材料層的開口中形成的過孔部和半導(dǎo)體元件的電極襯墊之間形成位置偏離，并且存在連接可靠性下降的問題。在日本專利申請(qǐng)公開No. 2010-219489中描述了解決前述問題的半導(dǎo)體器件。在圖14中示出了該半導(dǎo)體器件的基本結(jié)構(gòu)。半導(dǎo)體器件30包括從硬化樹脂體或金屬配置的平板31，在其一個(gè)主表面上布置半導(dǎo)體元件32，其中元件電路表面面向上，并且與元件電路表面相對(duì)的面(背面)通過粘接劑33固定到平板31。另外，在平板31的整個(gè)主表面上形成一個(gè)絕緣材料層34以便覆蓋半導(dǎo)體元件32的元件電路表面。在前述單個(gè)絕緣材料層34上形成由如銅的導(dǎo)電金屬構(gòu)成的布線層35，并且其一部分被引出到半導(dǎo)體元件32的周邊區(qū)域。另外，在半導(dǎo)體元件32的元件電路表面上形成的絕緣材料層34中形成過孔部36用于電連接電極襯墊(未示出)和半導(dǎo)體元件32的布線層35。與布線層35共同并且集成地形成過孔部36。另外，在布線層35的預(yù)定位置上形成作為外電極的多個(gè)焊料球37。另外，在絕緣材料層34上和除與焊料球37接合的部分之外的布線層35上形成如阻焊劑層38的保護(hù)層。在日本專利申請(qǐng)No. 2010-219489中描述的半導(dǎo)體器件，在基于前述配置的半導(dǎo)體元件的電極和布線層之間具有高的連接可靠性，并且使得能夠廉價(jià)且高成品率地制造與電極的小型化兼容的半導(dǎo)體器件產(chǎn)品。然而，在日本專利申請(qǐng)公開No. 2010-219489中描述的半導(dǎo)體器件，難以提供貫穿封裝的前和后表面的過孔，并且因此，存在其中器件不能滿足應(yīng)用于三維結(jié)構(gòu)的層疊模塊(其中其它半導(dǎo)體封裝或者電路板層疊在半導(dǎo)體封裝上)的要求的問題，并且該問題最近幾年發(fā)展迅速。如最近的趨勢，要求縮小半導(dǎo)體封裝尺寸和增加要安裝的半導(dǎo)體元件數(shù)目。為了符合這些要求，提出并發(fā)展了以下方面；即，具有POP (層疊封裝(Package-on-Package))結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件，其中其它半導(dǎo)體封裝或者電路板層疊在半導(dǎo)體封裝上(日本專利申 請(qǐng)公開No. 2008-218505)和具有TSV (硅通孔)結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件(日本專利申請(qǐng)公開No.2010-278334).現(xiàn)在基于圖15解釋常規(guī)POP結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體器件。POP (層疊封裝)是一種封裝模式，其中多個(gè)不同的LST被裝配為為獨(dú)立的封裝，測試并且其后附加地層疊封裝。通過在半導(dǎo)體封裝41上層疊另一個(gè)半導(dǎo)體封裝42配置半導(dǎo)體器件40。在下半導(dǎo)體封裝41的基板43上裝配半導(dǎo)體元件44，并且在半導(dǎo)體元件44的周邊形成的電極襯墊(未示出)和在基板上的電極襯墊45通過線46電連接。半導(dǎo)體元件44的整個(gè)表面用封裝構(gòu)件47密封。另外，基于回流，半導(dǎo)體封裝41和半導(dǎo)體封裝42通過在半導(dǎo)體封裝42的下表面上形成的外部連接端子48 (焊料球)互相電連接。POP是有利的，因?yàn)樽鳛槿缟纤鰧盈B多個(gè)封裝的結(jié)果，可以在裝配器件時(shí)增加裝配面積，并且因此每個(gè)封裝可以單獨(dú)測試，可以減少成品率損失。然而，使用Ρ0Ρ，因?yàn)楠?dú)立封裝被獨(dú)立的組裝并且層疊完成的封裝，難以基于半導(dǎo)體元件尺寸的減小(縮小)減少組裝的成本，并且存在層疊模塊的組裝成本很昂貴的問題。現(xiàn)在參考圖16解釋常規(guī)TSV結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體器件。如在圖16中所示，半導(dǎo)體器件50具有這樣的結(jié)構(gòu)，其中具有相同的功能和結(jié)構(gòu)并且使用相同的制造掩模分別制造的多個(gè)半導(dǎo)體元件51和一個(gè)插入基板52通過樹脂層53層疊。每個(gè)半導(dǎo)體元件51都是使用硅基板的半導(dǎo)體元件，并且通過貫穿硅基板的多個(gè)貫通電極(TSV :硅通孔)54與上和下鄰接半導(dǎo)體元件電連接并且用封裝樹脂55密封。同時(shí)，插入基板52是由樹脂構(gòu)成的電路板并且在其背面上形成有多個(gè)外部連接端子(焊料球)56。常規(guī)TSV (硅通孔)層疊模塊結(jié)構(gòu)，因?yàn)橄蛎總€(gè)獨(dú)立半導(dǎo)體元件提供通孔，半導(dǎo)體元件有被破壞的可能性，并且還需要增加幾個(gè)復(fù)雜的并且昂貴的在通孔中形成過孔電極的晶片處理。因此，這導(dǎo)致整個(gè)垂直層疊模塊的顯著成本增加。另外，對(duì)于常規(guī)結(jié)構(gòu)，難以層疊并安裝不同尺寸的芯片，并且歸因于如在存儲(chǔ)器件中的在相同的芯片上層合所必需的“為每個(gè)層提供不同重布線層”，與普通的存儲(chǔ)模塊比較，制造成本顯著增加，并且存在不可能基于大規(guī)模制造降低成本的問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
提供本專利技術(shù)，目的是解決前述問題并且本專利技術(shù)的一個(gè)目標(biāo)是提供具有包括貫穿前和后面的電極的結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件，其可以采取包括POP型結(jié)構(gòu)的垂直層疊結(jié)構(gòu)并且其中不同尺寸的LSI芯片可以容易地垂直層疊。作為獲得前述目標(biāo)的大量研究的結(jié)果，專利技術(shù)人通過發(fā)現(xiàn)可以通過下述配置獲得前述目標(biāo)而完成了本專利技術(shù)；使用有機(jī)基板作為用于安裝半導(dǎo)體元件支撐，提供在厚度方向上貫穿有機(jī)基板的通孔，向有機(jī)基板的前和后面提供外部電極和內(nèi)部電極并且與通孔電連接，并且通過在絕緣材料層中提供的金屬薄膜布線層來電連接在半導(dǎo)體元件的元件電路表面上設(shè)置的電極、內(nèi)部電極、在絕緣材料層中的金屬過孔和在金屬薄膜布線層上形成的外部電極。換句話說，本專利技術(shù)如下所述。(I) 一種半導(dǎo)體器件，包括有機(jī)基板； 通孔，在基板的厚度方向上貫穿所述有機(jī)基板；外部電極和內(nèi)部電極，被提供到所述有機(jī)基板的前面和后面并且電連接到所述通孔；半導(dǎo)體元件，通過接合層安裝在所述有機(jī)基板的一個(gè)主表面上，所述半導(dǎo)體元件的元件電路表面面向上；絕緣材料層，用于密封所述半導(dǎo)體元件及其周邊；金屬薄膜布線層，被提供在所述絕緣材料層中，所述金屬薄膜布線層的一部分在外表面上暴露；金屬過孔，被提供在所述絕緣材料層中并且電連接到所述金屬薄膜布線層；以及，在所述金屬薄膜布線層上形成的外部電極，其中所述金屬薄膜布線層被構(gòu)造為電連接設(shè)置在所述半本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種半導(dǎo)體器件，包括：有機(jī)基板；通孔，在基板的厚度方向上貫穿所述有機(jī)基板；外部電極和內(nèi)部電極，被提供到所述有機(jī)基板的前面和后面并且電連接到所述通孔；半導(dǎo)體元件，通過接合層安裝在所述有機(jī)基板的一個(gè)主表面上，所述半導(dǎo)體元件的元件電路表面面向上；絕緣材料層，用于密封所述半導(dǎo)體元件及其周邊；金屬薄膜布線層，被提供在所述絕緣材料層中，所述金屬薄膜布線層的一部分在外表面上暴露；金屬過孔，被提供在所述絕緣材料層中并且電連接到所述金屬薄膜布線層；以及，在所述金屬薄膜布線層上形成的外部電極，其中所述金屬薄膜布線層被構(gòu)造為電連接設(shè)置在所述半導(dǎo)體元件的所述元件電路表面上的電極、所述內(nèi)部電極、所述金屬過孔以及在所述金屬薄膜布線層上形成的所述外部電極。

【技術(shù)特征摘要】
2011.07.28 JP 165200/20111.一種半導(dǎo)體器件，包括 有機(jī)基板； 通孔，在基板的厚度方向上貫穿所述有機(jī)基板； 外部電極和內(nèi)部電極，被提供到所述有機(jī)基板的前面和后面并且電連接到所述通孔；半導(dǎo)體元件，通過接合層安裝在所述有機(jī)基板的一個(gè)主表面上，所述半導(dǎo)體元件的元件電路表面面向上； 絕緣材料層，用于密封所述半導(dǎo)體元件及其周邊； 金屬薄膜布線層，被提供在所述絕緣材料層中，所述金屬薄膜布線層的一部分在外表面上暴露； 金屬過孔，被提供在所述絕緣材料層中并且電連接到所述金屬薄膜布線層；以及， 在所述金屬薄膜布線層上形成的外部電極， 其中所述金屬薄膜布線層被構(gòu)造為電連接設(shè)置在所述半導(dǎo)體元件的所述元件電路表面上的電極、所述內(nèi)部電極、所述金屬過孔以及在所述金屬薄膜布線層上形成的所述外部電極。2.根據(jù)權(quán)利要求I的半導(dǎo)體器件，其中由分別地不同絕緣材料構(gòu)成的多種絕緣材料層形成所述絕緣材料層。3.根據(jù)權(quán)利要求I或2的半導(dǎo)體器件，其中以多個(gè)層的形式提供所述金屬薄膜布線層和與其連接的所述金屬過孔。4.根據(jù)權(quán)利要求I到3中的任一項(xiàng)的半導(dǎo)體器件，其中未電連接到所述絕緣材料層中的所述金屬薄膜布線層的通孔被設(shè)置在所述有機(jī)基板的面向所述半導(dǎo)體元件的區(qū)域中。5.根據(jù)權(quán)利要求I到4中的任一項(xiàng)的半導(dǎo)體器件，其中在所述有機(jī)基板上提供多個(gè)半導(dǎo)體元件。6.一種模塊結(jié)構(gòu)，其中多個(gè)根據(jù)權(quán)利要求I到5中的任一項(xiàng)的所述半導(dǎo)體器件通過連接在所述半導(dǎo)體器件中的一個(gè)上的所述金...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：山方修武，勝又章夫，井上廣司，澤地茂典，板倉悟，山地泰弘，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：株式會(huì)社吉帝偉士，
類型：發(fā)明
國別省市：