堆疊封裝的製作方法

2023-10-08 05:18:49 1

專利名稱：堆疊封裝的製作方法
技術領域：
本發明總體上涉及半導體技術，更具體地涉及堆疊封裝。
背景技術：
為了滿足微型化和高性能的需求，需要提供高容量的半導體模塊的新技術。一種 設置高容量的半導體模塊的方法是製造高度集成的存儲晶片。存儲晶片的高度集成度是通 過在半導體晶片的現有有限的空間中集成更多數目的單元來實現。然而，存儲晶片的高集成度既要求高精度技術，諸如用於獲得精細的線寬的技術， 又要求一個漫長的開發期。認識到這些限制，堆疊技術已被提議為設置高容量半導體模塊 的另一種方法。兩種這樣的堆疊技術包括在單個封裝體中埋入兩個堆疊晶片的第一種方法以及 堆疊獨立封裝的兩個分離封裝的第二種方法。最近，已發現另一種技術，其中由諸如銅的導 電材料製成的穿透電極以這樣的方式形成在半導體晶片中當堆疊半導體晶片時，半導體 晶片可通過穿透電極電連接。通過使用穿透電極，I/O襯墊可以精細節距被接合，使得I/O襯墊的數目增加。此 外，由於形成了更多數目的I/O襯墊，可改善半導體晶片之間的信號傳輸速度。而且，由於 可實現半導體晶片的三維設計，因此可提高半導體晶片的性能。當製造堆疊封裝使得可通過穿透電極形成上和下半導體晶片之間的電連接時，若 向下放置的晶片(以下稱為「下晶片」)與向上放置的晶片(以下稱為「上晶片」)的尺寸 不同，則很可能產生缺陷。例如，在下晶片具有小於上晶片的尺寸的情況下，可以實施堆疊 而上晶片處於結構上的不穩定狀態，堆疊本身可能是不可行的。

發明內容
本發明的實施例包括堆疊封裝，其即使在上方堆疊的晶片具有大於下方設置的芯 片的尺寸時，也可確保結構穩定性。在本發明的一個實施例中，堆疊封裝包括第一半導體晶片，該第一半導體晶片具 有第一尺寸，並具有其上設置有接合襯墊的第一表面和與第一表面相反的第二表面、以及 穿透第一表面和第二表面的第一穿透電極；一個或更多個第二半導體晶片，具有大於第一 尺寸的第二尺寸，堆疊在第一半導體晶片的第二表面上，且具有彼此電連接並且電連接到 第一穿透電極的第二穿透電極；以及成型部分(molding part)，鄰接第一半導體晶片的一 個或更多個側表面使得包括第一尺寸和成型部分的尺寸的總尺寸等於或大於第二尺寸。堆疊封還可包括第三半導體晶片，設置在一個或更多個堆疊的第二半導體晶片之 中最上的第二半導體晶片上，以電連接到最上的第二半導體晶片的第二穿透電極。堆疊封裝可進一步包括形成在成型部分上和一個或更多個堆疊的第二半導體 晶片上的密封構件；形成在第一半導體晶片的第一表面上以連接到接合襯墊的再布線 (redistribution lines)；形成在第一半導體晶片的第一表面上以及再布線上的絕緣層，
5該絕緣層具有暴露部分再布線的開口 ；以及結合到再布線的暴露部分的外部連接端子。堆疊封裝還可包含底部填充物(underfill)，形成在第一半導體晶片與一個或更 多個堆疊的第二半導體晶片之中最下的半導體晶片之間，以及在堆疊的第二半導體晶片之 間。當第一半導體晶片具有四邊形形狀時，成型部分可形成為覆蓋第一半導體晶片的 兩個相對的側表面或四個側表面。堆疊封裝還可包括基板，該基板具有面對第一半導體晶片的第一表面的第三表 面，且在第三表面上設置有電連接到第一半導體晶片的接合襯墊的第一連接襯墊，以及與 第三表面相反的第四表面，且在第四表面上設置有第二連接襯墊；連接構件，電連接第一半 導體晶片的接合襯墊和基板的第一連接襯墊；密封構件，形成在基板的第三表面上以及第 二半導體晶片和成型部分上；以及結合到基板的第二連接襯墊的外部連接端子。堆疊封裝可進一步包括底部填充物，形成在第一半導體晶片和成型部分與基板之 間。堆疊封裝可進一步包括基板，該基板具有窗口、面對第一半導體晶片的第一表 面的第三表面，以及與第三表面相反的第四表面，第四表面上設置有電連接到第一半導 體晶片的接合襯墊的第一連接襯墊、以及設置在第一連接襯墊以外的第二連接襯墊； 連接構件，穿過窗口並連接第一半導體晶片的接合襯墊和基板的第一連接襯墊；密封 (encapsulation)構件，形成為密封包括第二半導體晶片和成型部分的基板的第三表面以 及包含連接構件的基板的窗口 ；以及外部連接端子，結合到基板的第二連接襯墊。堆疊封裝可進一步包括插入成型部分和基板之間的粘附構件。在本發明的另一個實施例中，堆疊封裝包括第一半導體晶片，具有第一尺寸並具 有其上設置有接合襯墊的第一表面、與第一表面相反的第二表面、以及穿透第一表面和第 二表面的第一穿透電極；一個或更多個第二半導體晶片，具有大於第一尺寸的第二尺寸，堆 疊在第一半導體晶片的第二表面上，且具有彼此電連接且電連接到第一穿透電極的第二穿 透電極，以及彼此電連接的第三穿透電極；虛設晶片，設置在一個或更多個堆疊的第二半導 體晶片之中最下的第二半導體晶片下面且與第一半導體晶片分離，並且具有電連接到第三 穿透電極的第四穿透電極；以及成型部分，鄰接第一半導體晶片和虛設晶片的一個或更多 個側表面，從而獲得等於或大於第二尺寸的尺寸。第三穿透電極可形成為穿過第二半導體晶片的與第二穿透電極分離的部分。虛設晶片可以形成為在其中沒有電路部分而僅具有第四穿透電極。當第一半導體晶片具有四邊形形狀時，成型部分可形成為覆蓋第一半導體晶片和 虛設晶片的兩個相對的側表面或四個側表面。堆疊封裝可進一步包括第三半導體晶片，設置在一個或更多個堆疊的第二半導體 晶片之中最上的第二半導體晶片上，以電連接到最上的第二半導體晶片的第二穿透電極。堆疊封裝可進一步包括密封構件，形成在成型部分上和一個或更多個堆疊的第二 半導體晶片上；再布線，形成在第一半導體晶片的第一表面上以電連接到接合襯墊和第四 穿透電極；絕緣層，形成在第一半導體晶片的第一表面上以及再布線上，並具有暴露出部分 再布線的開口 ；以及外部連結端子，結合到再布線的暴露部分。堆疊封裝可進一步包括底部填充物，形成在第一半導體晶片和虛設晶片與一個或
6更多個堆疊的第二半導體晶片之中的最下的第二半導體晶片之間，以及形成在堆疊的第二 半導體晶片之間。在本發明的另一個實施例中，堆疊封裝包括第一半導體晶片，該第一半導體晶片 具有第一尺寸，且具有其上設置有接合襯墊的第一表面、與第一表面相反的第二表面、以及 穿透第一表面和第二表面的第一穿透電極；一個或更多個第二半導體晶片，具有大於第一 尺寸的第二尺寸，堆疊在第一半導體晶片的第二表面上，且具有彼此電連接並電連接到第 一穿透電極的第二穿透電極；成型部分，鄰接第一半導體晶片的一個或更多個側表面使得 包括第一尺寸和成型部分的尺寸的總尺寸等於或大於第二尺寸；散熱器，設置在第一半導 體晶片、成型部分與一個或更多個堆疊的第二半導體晶片之中最下的第二半導體晶片之 間，以及沿著一個或更多個第二半導體晶片的側表面延伸；底部填充物，形成在堆疊的第二 半導體晶片之間的間隔中；再布線，形成在第一半導體晶片的第一表面上以連接到接合襯 墊；絕緣層，形成在第一半導體晶片的第一表面上以及再布線上，且具有暴露出部分再布線 的開口 ；外部連接端子，結合到再布線的暴露部分。散熱器可形成為散熱器的沿著堆疊的第二半導體晶片的側表面設置的部分接觸 堆疊的第二半導體晶片的側表面。散熱器可形成為散熱器的沿著堆疊的第二半導體晶片的側表面設置的部分與堆 疊的第二半導體晶片的側表面分離。堆疊封裝可進一步包括底部填充物，形成在堆疊的第二半導體晶片的側表面與散 熱器之間的間隔中。堆疊封裝可進一步包括第三半導體晶片，設置在堆疊的第二半導體晶片之中最上 的第二半導體晶片上，以電連接到最上的第二半導體晶片的第二穿透電極。在本發明的另一個實施例中，用於製造堆疊封裝的方法包含將第一半導體晶片結 合到臨時晶片上使得第一半導體晶片的第一表面面對臨時晶片的步驟，每個第一半導體芯 片具有其上設置有接合襯墊的第一表面、與第一表面相反的第二表面，以及當從第一表面 測量時，形成為未到達第二表面的深度的穿透電極；在臨時晶片上形成成型部分以覆蓋第 一半導體晶片；處理成型部分和每個第一半導體晶片的第二表面以暴露第一穿透電極；在 處理過的成型部分和第一半導體晶片的第二表面上堆疊一個或更多個第二半導體晶片，一 個或更多個第二半導體晶片具有大於第一尺寸的第二尺寸且具有彼此電連接且電連接到 第一穿透電極的第二穿透電極；在處理過的成型部分上和堆疊的第二半導體晶片上形成密 封構件；移除臨時晶片以暴露包括接合襯墊的第一半導體晶片的第一表面以及第一穿透電 極；在第一半導體晶片的第一表面和成型部分上形成再布線以分別連接接合襯墊；在第一 半導體晶片的第一表面和再布線上以及成型部分上形成絕緣層，以暴露部分再布線；以及 結合外部連接端子到再布線的暴露部分。在結合外部連接端子的步驟後，此方法可進一步包括將得到的結構切割成為單元 級的步驟。


圖1示出根據本發明的實施例的堆疊封裝的截面視圖。圖2A至2H示出用於說明根據本發明的實施例的堆疊封裝的製造方法的截面視圖。圖3示出根據本發明實施例的堆疊封裝的截面視圖。圖4示出根據本發明實施例的堆疊封裝的截面視圖。圖5示出根據本發明實施例的堆疊封裝的截面視圖。圖6示出根據本發明實施例的堆疊封裝的截面視圖。
具體實施例方式以下，將參考附圖詳細描述本發明的具體實施例。應理解這裡的圖不必按比例，並且在一些情況下可以誇大比例以更清晰地描述本 發明的某些特徵。圖1示出根據本發明第一實施例的堆疊封裝的截面視圖。參看圖1，根據本發明實施例的堆疊封裝100包括第一半導體晶片110、圍繞第一 半導體晶片Iio的側表面的成型部分130、以及堆疊在第一半導體晶片110和成型部分120 上的一個或更多個第二半導體晶片120。在實施例中，第一半導體晶片110具有第一表面A以及第二表面B，在第一表面A 上設置有接合襯墊112，第二表面B與第一表面A相反。多個第一穿透電極114形成在第 一半導體晶片110中，且從第一表面A穿透第一半導體晶片的本體到第二表面B。例如，可 形成第一穿透電極114以穿透第一半導體晶片110的中心部分。例如當從上面看時，第一 半導體晶片110具有第一尺寸且為四邊形形狀。例如，當觀察第一半導體晶片的第二表面 B時，第二表面B的面積具有第一尺寸，由此第一半導體晶片110與第二半導體晶片120之 間形成臺階(step)。同時，儘管未示出，應理解第一半導體晶片110具有形成在其中的電路部分，且用 於將接合襯墊112電連接到它們對應的第一穿透電極114的連接線形成在第一半導體晶片 110的第一表面A上。在實施例中，第二半導體晶片120從上面看時具有四邊形形狀且具有大於第一半 導體晶片110的第一尺寸的第二尺寸。也就是說，當從上面看時，第二半導體晶片120的面 積是大於第一尺寸的第二尺寸。一個或更多個第二半導體晶片120(與1中顯示為四個)垂 直堆疊在第一半導體晶片110的第二表面B上。一個或更多個堆疊的第二半導體晶片120 具有多個第二穿透電極124。第二穿透電極124形成在對應於穿透第一半導體晶片110形 成的第一穿透電極114的位置處，使得它們可彼此電連接並電連接到第一穿透電極114。在 實施例中，各第二半導體晶片的第二穿透電極114形成在第二半導體晶片120的中心部分 處，且與第一穿透電極114對準，以彼此電連接且電連接到第一半導體晶片110的第一穿透 電極114。同時，儘管未示出，應理解與第一半導體晶片110的情況相似，一個或更多個第二 半導體晶片120具有形成在其中的電路部分，且接合襯墊和用於將接合襯墊電連接到它們 對應的第二穿透電極124的連接線形成在第二半導體晶片120的面對第一半導體晶片110 的第二表面B的表面。在圖1所示的實施例中，形成成型部分130以圍繞具有第一尺寸的第一半導體芯 片110的側表面，由此，成型部分130與第一半導體晶片110的結合體具有等於或大於第二半導體晶片120的第二尺寸的尺寸。儘管優選形成成型部分130以圍繞具有四邊形形狀的 第一半導體晶片110的所有的四個側表面，但情況可能是，通過形成成型部分130使其僅與 第一半導體晶片的一個以上但不是所有的四個側表面接界(鄰接)，也可以充分地增加總 尺寸。例如，在實施例中，成型部分可僅僅形成在第一半導體晶片110的兩個相對的側表面 上。因此，成型部分130可被理解為在具有第一尺寸的第一半導體晶片110上堆疊具有大 於第一尺寸的第二尺寸的第二半導體晶片120時確保結構穩定性。根據本發明的實施例的堆疊封裝100還包括密封構件140，形成在成型部分130 上和一個或更多個堆疊的第二半導體晶片120上。密封構件140用以保護第一和第二半導 體晶片110和120不受外部影響，且例如可由諸如EMC(環氧樹脂塑封料，epoxy molding compound)的材料製成。根據本發明的實施例的堆疊封裝100可進一步包括底部填充物(未示出)，其形成 在設置在一個或更多個堆疊的第二半導體晶片120之中的最下的第二半導體晶片120 (以 下稱作「最下的第二半導體晶片120a」)與第一半導體晶片110之間，以及在最下的第二半 導體晶片120a與成型部分130之間。填充物也可形成在堆疊的第二半導體晶片120之間。 當然，在根據本發明的實施例的堆疊封裝100中，可省略底部填充物，且替代地，最下的第 二半導體晶片120a與第一半導體晶片110之間，最下的第二半導體晶片120a與成型部分 130之間，以及堆疊的第二半導體晶片120之間的間隔可被密封構件140填充。根據本發明的實施例的堆疊封裝100進一步包括再布線150，其形成在第一半導 體晶片110的第一表面A上，且其電連接到對應的接合襯墊112 ；絕緣層160，其形成在第一 半導體晶片110的第一表面A上以及再布線150上，且其形成為暴露部分再布線150 ；以及 外部連接端子170，其分別結合到再布線150的暴露部分。絕緣層160例如包含阻焊劑；而 外部連接端子170例如包含焊料球。儘管未示出，根據本發明實施例的堆疊封裝100可進一步包括第三半導體晶片， 其設置在一個或更多個堆疊的第二半導體晶片120之中設置於最上的第二半導體晶片 120 (以下稱為「最上的第二半導體晶片120b」)上，並且電連接到最上的第二半導體晶片 120b的第二穿透電極124。可這樣理解，第三半導體晶片形成為具有在其中的電路部分，而 沒有分離的穿透電極。第三半導體晶片具有多個接合襯墊，該多個接合襯墊設置在第三半 導體晶片的面對最上的第二半導體晶片120b的表面上，且接合襯墊電連接到最上的第二 半導體晶片120b的第二穿透電極124。從以上描述中清楚的是，在根據本發明的實施例的封裝中，由於第一半導體晶片 的第一尺寸和成型部分的尺寸的結合尺寸等於或大於第二半導體晶片的第二尺寸，所以即 使在第一半導體晶片和成型部分上堆疊一個或更多個第二半導體晶片時也可確保結構的 穩定性。這樣，由於保證了結構穩定性，根據本發明的第一實施例的封裝提供了增加製造 產量和改善產品可靠性的優勢。如2A至2H示出根據本發明實施例的堆疊封裝的製造方法的截面視圖。下面將描 述此方法。參看如2A，多個第一半導體晶片110以規則的間隔被結合到臨時晶片200上。臨 時晶片200包含裸晶片或晶片形狀的薄膜。每個第一半導體晶片110具有其上設置有接合
9襯墊112的第一表面A和與第一表面A相反的第二表面B。當從第一表面A測量時，第一穿 透電極114形成到沒有到達第二表面B的深度。每個第一半導體晶片110具有第一尺寸。 這些第一半導體晶片110以這種方式被結合它們的第一表面A面對臨時晶片200。參考圖2B，成型材料132形成在臨時晶片200上以覆蓋第一半導體晶片110。成 型部分132例如包含環氧樹脂、聚合物、EMC等等。參考圖2C，移除成型材料132和第一半導體晶片110的部分厚度，由此，形成暴露 出第一半導體晶片110的第一穿透電極114並且圍繞第一半導體晶片110的側表面的成型 部分130。儘管當第一半導體晶片具有四邊形形狀時，優選成型部分130形成為圍繞第一半 導體晶片110的所有的四個側表面，但是成型部分130形成為僅與第一半導體晶片的一個 以上但不是所有的四個側表面接界也可以充分地增加總尺寸。例如，在實施例中，成型部分 可僅僅形成在每個第一半導體晶片110的兩個相對的側表面上。在這樣的情況下，先前步 驟中的成型材料132可被理解為在形成成型材料132之後，被圖案化以僅僅覆蓋每個第一 半導體晶片110的兩個相對的側表面和上表面。參考圖2D，一個或更多個第二半導體晶片120被堆疊在每個第一半導體晶片110 和鄰接或圍繞形成部分130上。第二半導體晶片120具有大於第一半導體晶片110的第一 尺寸的第二尺寸。因此，當一個或更多個第二半導體晶片120被堆疊在第一半導體晶片110 上時，一個或更多個第二半導體晶片也被堆疊在圍繞/鄰接第一半導體晶片110的成型部 分130上。一個或更多個堆疊的第二半導體晶片120具有形成在其中的第二穿透電極124。 第二穿透電極124彼此電連接並電連接到第一半導體晶片110的第一穿透電極114，該第一 半導體晶片110上堆疊有一個或更多個第二半導體晶片120。在實施例中，如圖2D所示第 一半導體晶片110的第一穿透電極114和第二半導體晶片120的第二穿透電極124通過沿 垂直線對準彼此電連接。這裡，由於第二半導體晶片120被堆疊在每個第一半導體晶片110和成型部分130 上，所以即使第二半導體晶片120具有大於第一半導體晶片110的尺寸，它們也可以結構穩 定的方式堆疊。參考圖2E，密封構件140形成在成型部分130上和一個或更多個堆疊的第二半導 體晶片120上。密封構件140例如包含EMC。在形成密封構件140之前，第三半導體晶片(未示出)可被附加地結合到最上的 第二半導體晶片120b，第三半導體晶片中沒有形成穿透電極且接合襯墊設置在面對最上的 第二半導體晶片120b的表面上。在密封構件140形成之前，不論第三半導體晶片是否被結合，底部填充物(未示 出)可被附加地形成在最下的半導體晶片120a與第一半導體晶片110和鄰接的成型部分 130之間。底部填充物也可形成在堆疊的第二半導體晶片120之間。當然，底部填充物可以 被省略，且在這樣的情況下，最下的第二半導體晶片120a和第一半導體晶片110和鄰接的 成型部分130之間的間隔，以及在堆疊的第二半導體晶片120之間的間隔被密封構件140 填充。參考圖2F，已經過先前處理步驟且形成有密封構件140的生成的結構被顛倒使得 臨時晶片200面向上。在這樣的狀態下，臨時晶片200被移除使得第一半導體晶片110的第一表面A、設置在第一表面A上的接合襯墊112、以及第一穿透電極114暴露。參考圖2G，再布線150形成在第一半導體晶片110的暴露的第一表面A以及鄰接 的成型部分130上以分別連接到暴露的接合襯墊112。再布線150通過例如電鍍或無電鍍 形成。然後，在第一半導體晶片110的第一表面A以及成型部分130上形成絕緣層160以 覆蓋再布線150後，通過蝕刻絕緣層160，暴露部分再布線150。此後，諸如焊料球的外部連 接端子170被結合到再布線150的暴露部分。參考圖2H，已通過先前的處理步驟且被結合到外部連接端子170所生成的結構被 沿線1-1』切斷。由於這樣的事實，在條級(Strip level)製造的多個堆疊的封裝體被彼此 分離成單元級(unit level)，且通過這樣，完成了根據本發明的實施例的堆疊封裝100的 製造。在根據本發明的實施例的上述方法中，具有尺寸大於第一半導體晶片的第二半導 體晶片以這樣的狀態堆疊在第一半導體晶片上通過採用重新構造晶片的製造技術，第一 半導體晶片的側表面被成型部分包圍，由此，可容易且穩定地進行第二半導體晶片的堆疊 工藝。因此，在本發明中，由於當堆疊第二半導體晶片時可確保結構穩定性，所以可增加 製造產量且並可改善產品的可靠性。圖3示出根據本發明的另一個實施例的堆疊封裝的截面視圖。圖3所示的堆疊封 裝可與根據本發明以上描述的實施例的堆疊封裝基本相同，除了基板和在基板與第一半導 體晶片之間的電連接結構之外。因此，這裡將省略相同部件的描述，且相同的技術術語和相 同的附圖標記將被用以指示相同或相似的部件。參考圖3，根據本發明實施例的堆疊封裝300包括設置在第一半導體晶片110之下 的基板350和電連接第一半導體晶片110與基板350的連接構件360。在圖3所示的實施例中，基板350具有面對第一半導體晶片110的第一表面A的 第三表面C以及與第三表面相反的第四表面D，在第三表面C上設置有電連接到第一半導體 晶片110的接合襯墊112的第一連接襯墊352，在第四表面D上設置有第二連接襯墊354。 基板350例如包含印刷電路板。連接構件360電連接彼此面對的第一半導體晶片110的接合襯墊112與第一基板 350的第一連接襯墊352，且可包含例如焊料凸起或螺柱凸起。根據本發明實施例的堆疊封裝300進一步包括底部填充物380，形成在第一半導 體晶片110與基板350之間以及鄰接的成型部分130與基板350之間界定的間隔中。底部 填充物380可理解為形成為通過連接構件360改善或維持第一半導體晶片110與基板350 之間的電的或物理的耦合力。在根據本發明的實施例的堆疊封裝300中，形成密封構件140以覆蓋包括基板350 的第三表面C以及成型部分130和一個或更多個堆疊的第二半導體晶片120。諸如焊料球 的外部連接端子170例如被結合到設置在基板350的第四表面D上的第二連接襯墊354。儘管未示出，根據本發明實施例的堆疊封裝300可進一步包括形成在第一半導體 晶片110和鄰接的成型部分130與最下的第二半導體晶片120a之間的底部填充物。底部 填充物也可形成在堆疊的第二半導體晶片120之間。而且，儘管未示出，根據本發明的實施例的堆疊封裝300可進一步包含第三半導體晶片，其設置在最上的第二半導體晶片120b上。與前述實施例類似，第三半導體晶片可 被理解為形成為其中具有電路部分且沒有分離的穿透電極。第三半導體晶片具有接合襯 墊，其設置在第三半導體晶片的面對最上的第二半導體晶片120b的表面上，並且電連接到 最上的第二半導體晶片120b的第二穿透電極124。圖4示出根據本發明另一個實施例的堆疊封裝的截面視圖。圖4所示的根據本發 明的實施例的堆疊封裝與圖1中所示的堆疊封裝基本相同，除了基板和在基板與第一半導 體晶片之間的電連接結構之外。因此，這裡將省略對於相同部件的描述，相同的技術術語和 相同的附圖標記將被用以指示相同或相似的部件。參考圖4，根據本發明的實施例的堆疊封裝400包括基板450，其具有窗口 W和電 連接第一半導體晶片110與基板450的連接構件460。在圖4所示的實施例中，基板450的窗口 W是基板450中的開口且被定義為暴露 第一半導體晶片110的包括接合襯墊112和第一穿透電極114的第一表面A。基板450具 有面對第一半導體晶片110的第一表面A的第三表面C和與第三表面C相反的第四表面D。 第一連接襯墊452設置在第四表面D上以電連接到第一半導體晶片110的接合襯墊112。 第二連接襯墊454設置在第一連接襯墊452以外的第四表面D上。優選地，第一連接襯墊 452設置在基板450鄰近窗口 W的第四表面D上，且多個第二連接襯墊454設置在基板450 在第一連接襯墊452以外的第四表面D上，以與窗口 W分離。具有窗口 W的基板450例如 包含印刷電路板。在實施例中，為了電連接第一半導體晶片110的接合襯墊112與基板的第一連接 襯墊452，連接構件460穿過基板450的窗口 W。連接構件460例如可包括金屬線。根據本發明的實施例的堆疊封裝400進一步包括粘附構件480，其被插入成型部 分130與基板450之間。在根據本發明的實施例的堆疊封裝400中，形成密封構件140以覆蓋基板450的 第三表面C以及成型部分130和一個或更多個堆疊的第二半導體晶片120。密封構件填充 包含連接構件460的基板450的窗口 W。諸如焊料球的外部連接端子170例如被結合到設 置在基板350的第四表面D上的第二連接襯墊454。類似地，儘管未示出，根據本發明的實施例的堆疊封裝400可進一步包括底部填 充物，其形成在第一半導體晶片110和鄰接的成型部分130與最下的第二半導體晶片120a 之間。底部填充物也可形成在堆疊的第二半導體晶片120之間。而且，儘管未示出，根據本發明的實施例的堆疊封裝400可進一步包括設置在最 上的第二半導體晶片120b上的第三半導體晶片。第三半導體晶片可被理解為形成為其中 具有電路部分且沒有分離的穿透電極。第三半導體晶片具有接合襯墊，其設置在第三半導 體晶片的面對最上的第二半導體晶片120b的表面上，並且電連接到最上的第二半導體芯 片120b的第二穿透電極124。圖5示出根據本發明另一個實施例的堆疊封裝的截面視圖。根據圖5所示的實施 例的堆疊封裝與圖1所示的堆疊封裝基本相同，除了虛設晶片(dummy chip)和電連接結構 之外。因此，這裡將省略對於相同部件的描述，且相同的技術術語和相同的附圖標記將被用 以指示相同或相似的部件。參考圖5，根據本發明的實施例的堆疊封裝500包括虛設晶片550，其設置在最下的第二半導體晶片120a下面。如圖5所示，虛設晶片550與第一半導體晶片110分離。在實施例中，虛設晶片550中不包括電路部分，但是形成有多個穿過虛設晶片的 第四穿透電極552。一個或更多個第二半導體晶片120不僅具有電連接到第一半導體晶片110的第一 穿透電極114的第二穿透電極124，而且具有第三穿透電極126，第三穿透電極126形成為 穿過第二半導體晶片120的部分且與第二穿透電極124分離。在實施例中，第三穿透電極 形成為穿過第二半導體晶片120的位於虛設晶片550上的邊緣部分。各個第二半導體晶片 120的第三穿透電極126彼此電連接。形成為穿過最下的第二半導體晶片120a的第三穿 透電極126電連接到穿過虛設晶片550形成的第四穿透電極552。此外，穿過虛設晶片550 形成的第四穿透電極552電連接到再布線150。在實施例中，形成成型部分130以圍繞第一半導體晶片110和虛設晶片550的側 表面。成型部分130也可形成為使其僅鄰接第一半導體晶片的一個以上但不是所有的側表 面。在這樣的情況下，成型部分130可形成為鄰接虛設晶片550的側表面，該虛設晶片550 的側表面對應於第一半導體晶片的形成有成型部分130的側表面。在根據本發明的實施例的堆疊封裝500中，密封構件140形成以覆蓋成型部分130 以及一個或更多個堆疊的第二半導體晶片120。再布線150形成在第一半導體晶片110的 第一表面A上，且電連接到接合襯墊112。絕緣層160形成在第一半導體晶片110的第一表 面A上以及再布線150上，並包含暴露部分再布線150的開口。外部連接端子170被結合 到再布線150的暴露部分。儘管未示出，根據本發明的實施例的堆疊封裝500可進一步包括底部填充物，其 形成在第一半導體晶片110、虛設晶片550、成型部分130與最下的第二半導體晶片120a之 間。底部填充物也可形成在堆疊的第二半導體晶片120之間。此外，第三半導體晶片可設 置在最上的第二半導體晶片120b上。第三半導體晶片可被理解為具有與前述實施例中相 同的構造。圖6示出根據本發明另一個實施例的堆疊封裝的截面視圖。圖6所示的堆疊封裝 與圖1所示堆疊封裝基本相同，除了散熱器(heat spreader)和密封結構之外。因此，這裡 將省略對於相同的部件的描述，且相同的技術術語和相同的附圖標記將被用以指示相同或 相似的部件。參考圖6，根據本發明實施例的堆疊封裝600包括散熱器680，其一部分被設置在 第一半導體晶片110、成型部分130與最下的第二半導體晶片120a之間，且其一部分沿著一 個或更多個堆疊的第二半導體晶片120的側表面向上延伸。在實施例中，散熱器680用以將第一半導體晶片110以及一個或更多個第二半導 體晶片120中產生的熱快速消散到外界。優選地，散熱器680由具有優良的散熱特性的材 料製成，例如金屬。在實施例中，散熱器680具有設置在第一半導體晶片110、成型部分130與最下的 第二半導體晶片120a之間的水平部分680a，以及從水平部分680a的端部沿一個或更多個 第二半導體晶片120的側表面延伸的垂直部分680b。例如，垂直部分680b形成為梳狀形 狀，使得可實現優良的散熱特性。如圖6所示，垂直部分680b不與堆疊的第二半導體晶片120的側表面接觸且與其
13分離。然而，垂直部分680b設置為接觸堆疊的第二半導體晶片120的側表面是可以的。在 垂直部分680b設置為與堆疊的第二半導體晶片120的側表面分離的情況下，垂直部分680b 與堆疊的第二半導體晶片120之間的間隔可被底部填充物填充。在實施例中，堆疊的第二半導體晶片120之間的間隔可被底部填充物690填充。底 部填充物用以維持一個或更多個堆疊的第二半導體晶片120的第二穿透電極124之間的耦 合力，並且也用以保護堆疊的第二半導體晶片120的有源表面(有源表面為其上形成有接 合襯墊的表面)不受外部影響。在根據本發明的實施例的堆疊封裝600中，再布線150形成在第一半導體晶片110 的第一表面A上，且電連接到接合襯墊112。絕緣層160形成在第一半導體晶片110的第一 表面A上以及再布線150上，並包括暴露部分再布線150的開口。外部連接端子170被結 合到再布線150的暴露部分。儘管未示出，根據本發明的實施例的堆疊封裝600可進一步包括設置在最上的第 二半導體晶片120b上的第三半導體晶片。第三半導體晶片可被理解為具有與前述實施例 中相同的結構。類似地，應了解底部填充物690可形成在最上的第二半導體晶片120b與第 三半導體晶片之間。儘管為了說明的目的描述了本發明的具體實施例，但是本領域技術人員應理解， 可以進行各種變更、添加和替代而不偏離權利要求公開的本發明的範圍和精神。交叉引用本申請要求2009年12月31日提交的韓國專利申請第10-2009-0135201號的優
先權，其全部內容通過引用結合於此。
權利要求
1.一種堆疊封裝，包括第一半導體晶片，具有第一尺寸並具有第一表面和與所述第一表面相反的第二表面， 所述第一半導體晶片包括設置在所述第一表面上的接合襯墊以及穿透所述第一表面和所 述第二表面的一個或更多個第一穿透電極；一個或更多個第二半導體晶片，具有大於所述第一尺寸的第二尺寸，堆疊在所述第一 半導體晶片的所述第二表面上，所述一個或更多個第二半導體晶片包括一個或更多個第二 穿透電極，所述一個或更多個第二穿透電極彼此電連接且電連接到所述一個或更多個第一 穿透電極；以及成型部分，鄰接所述第一半導體晶片的一個或更多個側表面，使得包括所述第一尺寸 和所述成型部分的尺寸的總尺寸等於或大於所述第二尺寸。
2.根據權利要求1所述的堆疊封裝，進一步包括第三半導體晶片，設置在所述一個或更多個堆疊的第二半導體晶片之中最上的第二半 導體晶片上，所述第三半導體晶片電連接到所述最上的第二半導體晶片的所述第二穿透電 極。
3.根據權利要求1所述的堆疊封裝，進一步包括密封構件，形成在所述成型部分上以及所述一個或更多個堆疊的第二半導體晶片上；再布線，形成在所述第一半導體晶片的所述第一表面上，且電連接到所述接合襯墊；絕緣層，形成在所述第一半導體晶片的所述第一表面上以及所述再布線上，所述絕緣 層具有暴露部分所述再布線的開口 ；以及外部連接端子，結合到所述再布線的暴露部分。
4.根據權利要求3所述的堆疊封裝，進一步包括底部填充物，形成在所述第一半導體晶片和所述一個或更多個堆疊的第二半導體晶片 之中最下的半導體晶片之間，以及在所述堆疊的第二半導體晶片之間。
5.根據權利要求1所述的堆疊封裝，其中所述第一半導體晶片具有四邊形形狀，且所 述成型部分形成為覆蓋所述第一半導體晶片的兩個相對的側表面或圍繞所述第一半導體 晶片的所有的四個側表面。
6.根據權利要求1所述的堆疊封裝，進一步包括基板，具有面對所述第一半導體晶片的所述第一表面的第三表面以及與所述第三表面 相反的第四表面，所述基板包括設置在所述第三表面上且電連接到所述第一半導體晶片的 所述接合襯墊的連接襯墊，以及設置在所述第四表面上的第二連接襯墊；連接構件，電連接所述第一半導體晶片的所述接合襯墊和所述基板的所述第一連接襯墊；密封構件，形成在所述基板的所述第三表面上以及所述第二半導體晶片和所述成型部 分上；以及外部連接端子，結合到所述基板的所述第二連接襯墊。
7.根據權利要求6所述的堆疊封裝，進一步包括底部填充物，形成在所述第一半導體晶片與所述基板之間以及所述成型部分與所述基 板之間的間隔中。
8.根據權利要求1所述的堆疊封裝，進一步包括基板，具有窗口、面對所述第一半導體晶片的所述第一表面的第三表面、以及與所述第 三表面相反的第四表面，所述基板包括設置在所述第四表面上且電連接到所述第一半導體 晶片的所述接合襯墊的第一連接襯墊，以及設置在第一連接襯墊以外的所述第四表面上的 第二連接襯墊；連接構件，穿過所述窗口並電連接所述第一半導體晶片的所述接合襯墊和所述基板的 所述第一連接襯墊；密封構件，形成為密封所述基板的所述第三表面和所述第二半導體晶片和所述成型部 分、以及包括所述連接構件的所述基板的窗口 ；以及外部連接端子，結合到所述基板的所述第二連接襯墊。
9.根據權利要求8所述的堆疊封裝，進一步包括插入所述成型部分和所述基板之間的粘附構件。
10.一種堆疊封裝，包括第一半導體晶片，具有第一尺寸並具有第一表面和與所述第一表面相反的第二表面， 所述第一半導體晶片包括設置在所述第一表面上的接合襯墊以及穿透所述第一表面和所 述第二表面的一個或更多個第一穿透電極；一個或更多個第二半導體晶片，具有大於所述第一尺寸的第二尺寸，且堆疊在所述第 一半導體晶片的所述第二表面上，所述一個或更多個第二半導體晶片包括一個或更多個第 二穿透電極以及一個或更多個第三穿透電極，所述一個或更多個第二穿透電極彼此電連接 且電連接到所述一個或更多個第一穿透電極；虛設晶片，設置在所述一個或更多個堆疊的第二半導體晶片之中最下的第二半導體下 面，所述虛設晶片與所述第一半導體晶片分離，並且包括電連接到所述第三穿透電極的第 四穿透電極；以及成型部分，鄰接所述第一半導體晶片的一個或更多個側表面以及所述虛設晶片的一個 或更多個側表面，從而獲得等於或大於所述第二尺寸的尺寸。
11.根據權利要求10所述的堆疊封裝，其中所述第三穿透電極形成為穿過所述第二半 導體晶片的與所述第二穿透電極分離的部分。
12.根據權利要求10所述的堆疊封裝，其中所述虛設晶片在其中不包括電路部分而僅 形成所述第四穿透電極。
13.根據權利要求10所述的堆疊封裝，其中所述第一半導體晶片具有四邊形形狀，且 所述成型部分形成為覆蓋所述第一半導體晶片的兩個相對的側表面或圍繞所述第一半導 體晶片的所有四個側表面，且圍繞所述虛設晶片。
14.根據權利要求10所述的堆疊封裝，進一步包括第三半導體晶片，設置在所述一個或更多個堆疊的第二半導體晶片之中最上的第二半 導體晶片上，所述第三半導體晶片電連接到所述最上的第二半導體晶片的所述第二穿透電 極。
15.根據權利要求10所述的堆疊封裝，進一步包括密封構件，形成在所述成型部分上和所述一個或更多個堆疊的第二半導體晶片上；再布線，形成在所述第一半導體晶片的所述第一表面上以電連接到所述接合襯墊和所 述第四穿透電極；絕緣層，形成在所述第一半導體晶片的所述第一表面上以及所述再布線上，所述絕緣 層具有暴露部分所述再布線的開口 ；以及外部連接端子，結合到所述再布線的暴露部分。
16.根據權利要求15所述的堆疊封裝，進一步包括底部填充物，形成在所述第一半導體晶片與所述一個或更多個堆疊的第二半導體晶片 之中最下的半導體晶片之間，以及在所述虛設晶片與所述最下的半導體晶片之間，以及形 成在所述堆疊的第二半導體晶片之間。
17.一種堆疊封裝，包括第一半導體晶片，具有第一尺寸，並具有第一表面和與所述第一表面相反的第二表面， 所述第一半導體晶片包括設置在所述第一表面上的接合襯墊，以及穿透所述第一表面和所 述第二表面的一個或更多個第一穿透電極；一個或更多個第二半導體晶片，具有大於所述第一尺寸的第二尺寸，且堆疊在所述第 一半導體晶片的所述第二表面上，所述一個或更多個第二半導體晶片包括一個或更多個第 二穿透電極，所述一個或更多個第二穿透電極彼此電連接並電連接到所述一個或更多個第 一穿透電極；成型部分，鄰接所述第一半導體晶片的一個或更多個側表面，使得包括所述第一尺寸 和所述成型部分的尺寸的總尺寸等於或大於所述第二尺寸；散熱器，包括設置在所述第一半導體晶片與所述一個或更多個堆疊的第二半導體晶片 之中最下的第二半導體晶片之間以及在所述成型部分與所述一個或更多個堆疊的第二半 導體晶片之中最下的第二半導體晶片之間的部分、以及沿著所述一個或更多個堆疊的第二 半導體晶片的側表面延伸的部分；底部填充物，形成在所述堆疊的第二半導體晶片之間的間隔中； 再布線，形成在所述第一半導體晶片的所述第一表面上，且電連接到所述接合襯墊； 絕緣層，形成在所述第一半導體晶片的所述第一表面上以及所述再布線上，所述絕緣 層具有暴露部分所述再布線的開口；以及外部連接端子，結合到所述再布線的暴露部分。
18.根據權利要求17所述的堆疊封裝，其中形成所述散熱器使得所述散熱器的沿著所 述一個或更多個堆疊的第二半導體晶片的側表面延伸的所述部分接觸所述一個或更多個 堆疊的第二半導體晶片的所述側表面。
19.根據權利要求17所述的堆疊封裝，其中形成所述散熱器使得所述散熱器的沿著所 述一個或更多個堆疊的第二半導體晶片的側表面延伸的所述部分與所述一個或更多個堆 疊的第二半導體晶片的所述側表面分離。
20.根據權利要求19所述的堆疊封裝，進一步包括底部填充物，形成在所述一個或更多個堆疊的第二半導體晶片的所述側表面與所述散 熱器之間的間隔中。
全文摘要
本發明涉及一種堆疊封裝，包括具有第一尺寸的第一半導體晶片和具有大於第一尺寸的第二尺寸的一個或更多個第二半導體晶片。第一半導體晶片具有其上設置有接合襯墊的第一表面、與第一表面相反的第二表面、以及穿透第一表面和第二表面的第一穿透電極。一個或更多個第二半導體晶片堆疊在第一半導體晶片的第二表面上，且具有電連接到第一穿透電極的第二穿透電極。成型部分鄰接第一半導體晶片的一個或更多個側表面，使得包括第一尺寸和成型部分的尺寸的總體尺寸等於或大於第二尺寸。
文檔編號H01L23/522GK102117798SQ20101018966
公開日2011年7月6日 申請日期2010年5月24日 優先權日2009年12月31日
發明者金鐘薰 申請人:海力士半導體有限公司