阅读说明：本技术 半导体封装件及其制造方法 (Semiconductor package and method of manufacturing the same ) 是由 金相昱 于 2019-07-03 设计创作，主要内容包括：公开了半导体封装件及其制造方法。半导体封装件包括在第一基板上的第一半导体芯片,覆盖第一半导体芯片的侧壁并且包括至少两个引导孔的第一模塑层,所述引导孔暴露第一基板并且在第一基板的周边中彼此间隔开。第一模塑层上的第二基板,第一基板和第二基板之间的连接端子并将第一基板和第二基板彼此连接,以及从第二基板的底表面延伸到第一模塑层的至少两个引导孔中的每一个中的对准结构。对准结构的高度大于第一模塑层或第一半导体芯片的高度。(Semiconductor packages and methods of fabricating the same are disclosed. The semiconductor package includes a first semiconductor chip on a first substrate, a first molding layer covering sidewalls of the first semiconductor chip and including at least two guide holes exposing the first substrate and spaced apart from each other in a periphery of the first substrate. A second substrate on the first molding layer, a connection terminal between the first substrate and the second substrate and connecting the first substrate and the second substrate to each other, and an alignment structure in each of at least two guide holes extending from a bottom surface of the second substrate to the first molding layer. The height of the alignment structure is greater than the height of the first molding layer or the first semiconductor chip.)

半导体封装件及其制造方法

相关申请的交叉引用

2018年7月3日向韩国知识产权局提交的题为“半导体封装件及其制造方法”的韩国专利申请No.10-2018-0077164通过引用整体并入本文。

技术领域

实施例涉及半导体封装件及其制造方法，更具体地，涉及堆叠半导体封装件及其制造方法。

背景技术

在一种类型的半导体封装件中，半导体芯片安装在印刷电路板上，并且接合线或凸块用于将半导体芯片电连接到印刷电路板。为了实现高集成度，存在多种堆叠方法，例如，在单个基板上堆叠多个半导体芯片或将封装件堆叠在另一个封装件上。然而，这些元件的精确对准可能是困难的。

发明内容

根据一些示例实施例，半导体封装件可以包括：第一半导体芯片，其位于第一基板上；第一模塑层，其位于所述第一基板上，并覆盖所述第一半导体芯片的侧壁，所述第一模塑层包括至少两个引导孔，所述至少两个引导孔暴露所述第一基板并且在所述第一基板的周边中彼此间隔开；第二基板，其位于所述第一模塑层上；连接端子，其位于所述第一基板和所述第二基板之间，所述连接端子将所述第一基板和所述第二基板彼此连接；以及对准结构，其从所述第二基板的底表面延伸到所述第一模塑层的所述至少两个引导孔中的每一个中，其中，所述对准结构的高度大于所述第一模塑层或所述第一半导体芯片的高度。

根据一些示例实施例，制造半导体封装件的方法可以包括：提供第一封装件，所述第一封装件包括第一基板上的第一半导体芯片和覆盖所述第一基板上的所述第一半导体芯片的侧壁的第一模塑层，所述第一模塑层具有连接孔和引导孔；在所述连接孔中提供下部焊球，所述下部焊球突出超过所述第一模塑层的顶表面；在所述第一封装件上提供所述第二基板，所述第二基板具有上部焊球和在其底表面上的对准结构；将所述对准结构***至所述引导孔中；将所述下部焊球和所述上部焊球相互连接；以及通过将所述下部焊球和所述上部焊球相互组合来形成连接端子。

附图说明

通过参考附图详细描述示例性实施例，特征对于本领域技术人员将变得显而易见，其中：

图1示出了根据一些示例实施例的第一半导体封装件的平面图。

图2A至图2H示出了根据一些示例实施例的制造第一半导体封装件的方法中的阶段的截面图。

图3和图4示出了表示图1的A部分的放大图。

图5示出了表示图2D的B部分的放大视图。

图6示出了根据一些示例实施例的制造第一半导体封装件的方法中的阶段的截面图。

图7示出了根据一些示例实施例的堆叠封装的截面图。

具体实施方式

在本说明书中，相同的附图标记可以表示相同的组件。现在将描述根据实施例的半导体封装件及其制造方法。

图1示出了根据一些示例实施例的表示第一半导体封装件的平面图。图2A至图2D示出了根据一些示例实施例的沿图1所示的第一半导体封装件的线I-I’截取的截面图。图3和图4示出了表示图1的A部分的放大图。图5示出了表示图2D的B部分的放大视图。

参见图1和图2A，可以提供第一基板100。第一基板100可以是具有电路图案的印刷电路板(PCB)。第一基板100可以包括再分布层。

第一基板100可以包括第一焊盘110、第二焊盘120和第三焊盘130。第一焊盘110和第二焊盘120可以在第一基板100的顶表面沿着第一方向D1和第二方向D2彼此间隔开，并且第三焊盘130可以在第一基板100的底表面上沿第三方向D3与第一焊盘110和第二焊盘120间隔开。第三焊盘130可以通过第一基板100的内部连接线连接到第一焊盘110或第二焊盘120。第一基板100在其中具有虚线，该虚线示意性地示出了其内部连接线。第二焊盘120可以电连接到设置在第一基板100中的接地电路。从中可以看出，第三焊盘130可以与第二焊盘120沿第三方向D3重叠，例如完全重叠，但是可以与第一焊盘110沿第三方向D3仅部分重叠或不重叠。

外部端子140可以形成在第一基板100的底表面上。外部端子140可以例如在第三焊盘130上。外部端子140可以是焊球。外部端子140可以包括导电材料。

第一半导体芯片200可以安装在第一基板100上。第一半导体芯片200可以通过连接器210耦接到第一基板100上。例如，连接器210可以在第一半导体芯片200和第一基板100之间。连接器210可包括焊球、焊料凸块或导电柱。第一半导体芯片200可以包括集成电路。第一半导体芯片200可以是逻辑芯片。例如，第一半导体芯片200可以用作非存储器芯片，例如应用处理器。

第一模塑层300可以形成在第一基板100的顶表面上。第一模塑层300可以覆盖第一半导体芯片200的侧表面(例如，可以从第一基板100的顶表面沿着第一半导体芯片200的侧壁延伸)，并且可以具有与第一半导体芯片200的顶表面200a共面的顶表面300a。第一模塑层300可以暴露第一半导体芯片200的顶表面200a。第一模塑层300可以填充第一基板100和第一半导体芯片200之间的空间。例如，第一模塑层300可以位于第一半导体芯片200的底表面和第一基板100的顶表面之间，以包封连接器210，例如，完全围绕其侧壁。第一模塑层300可包括环氧模塑料(EMC)。

第一模塑层300可以包括连接孔310和引导孔320。例如，可部分地移除第一模塑层300以形成连接孔310和引导孔320。第一模塑层300的部分移除可以通过执行激光钻孔工艺或蚀刻工艺来实现。连接孔310可以暴露第一基板100的第一焊盘110，并且引导孔320可以暴露第一基板100的第二焊盘120。

在图1中，每个引导孔320示出为圆形形状。可替换地，每个引导孔320可以具有如图3所示的十字形状，并可以具有各种形状(例如，诸如四边形或六边形的多边形)。此外，可替换地，如图4所示，每个引导孔320可以具有朝向第一基板100的外侧开口的圆顶状(dome-like)形状。

在平面图中，例如，D1-D2平面，连接孔310和引导孔320可以与第一半导体芯片200间隔开。连接孔310可以与引导孔320间隔开。在平面图中，引导孔320可以形成在第一基板100的外侧，并且连接孔310可以形成为相比于引导孔320更远离第一基板100的外侧。例如，半导体芯片200可以安装在第一基板100的中心部分上，引导孔320可以形成在第一基板100的外侧，连接孔310可以形成在第一半导体芯片200和引导孔320之间。引导孔320中的一些引导孔可以跨越第一半导体芯片200与其他引导孔间隔开。

如图1所示，引导孔320可以在第一基板100的角部区域上。角部区域可以被定义为指示第一基板100的顶表面的一部分，该部分邻近这样的边，第一基板100的侧表面在该条边处彼此连接。如图1所示，每个引导孔320可以沿着第一方向D1和第二方向D2两者与另一个引导孔320重叠，并且可以不与连接孔310或第一半导体芯片200中的任一个沿着第一方向D1和第二方向D2重叠。虽然示出了四个引导孔320，但是引导孔可以不同地布置在第一基板100的周边中。例如：四个引导孔320可以形成十字图案；在四个引导孔中的各引导孔320之间可以有额外的引导孔320；或者，仅两个引导孔可位于相对的角部处。

如下所述，可以提供连接孔310用于接收第二基板500(参见图2B)。可以提供引导孔320以使第二基板500与第一基板100对准。

下部焊球410可以形成在连接孔310中。下部焊球410可以耦接到第一焊盘110上。下部焊球410可以通过第一基板100的内部电路电连接到第一半导体芯片200或外部端子140，下部焊球410的最上端沿着第三方向D3可以具有比第一模塑层300的顶表面300a的水平更高的水平。下部焊球410的上侧表面可以被第一模塑层300暴露。下部焊球410可以包括导电材料，例如锡(Sn)、铅(Pb)或银(Ag)。可替换地，连接孔310可以在其中设置焊膏而不是下部焊球410。

参见图1和图2B，第二基板500可以设置在第一基板100上。第二基板500可以具有面向第一半导体芯片200的底表面。第二基板500可以是***基板。***基板可以包括例如介电树脂。介电树脂可以包括阻焊材料，例如光敏聚酰亚胺。

第二基板500可以包括第四焊盘510、第五焊盘520和第六焊盘530。第四焊盘510和第五焊盘520可以位于第二基板500的底表面上，并且第六焊盘530可以位于第二基板500的顶表面上。第六焊盘530可以通过第二基板500的内部连接线连接到第四焊盘510或第五焊盘520。第二基板500在其中具有示意性地示出了其内部连接线的虚线。第四焊盘510可以形成在与第一焊盘110对应的位置处，并且第五焊盘520可以形成在与第二焊盘120对应的位置处。

上部焊球420可以在第二基板500的底表面上。上部焊球420可以耦接到第四焊盘510上。上部焊球420可以包括导电材料，例如Sn、Pb、或者Ag。在数量或布置方面，上部焊球420可以与第六焊盘530不同。例如，在平面图中，上部焊球420可以沿第三方向D3与第六焊盘530不重叠。

第二基板500可以包括对准结构540。可以提供至少两个对准结构540。对准结构540可以对应地耦接到第二基板500的第五焊盘520。例如，可以使用焊接工艺或电镀工艺将对准结构540耦接到第五焊盘520。对准结构540可以包括金属柱或焊料凸块。对准结构540可以包括与上部焊球420的材料不同的材料。例如，对准结构540的材料可以具有比上部焊球420的材料的熔点更高的熔点。以下将讨论其中对准结构540包括金属柱的示例。

对准结构540可以形成在第二基板500的角部区域上。对准结构540可以与上部焊球420间隔开。当在平面图中观察时，对准结构540可以形成在第二基板500的外部侧，上部焊球420可以形成为相比于对准结构540更远离第二基板500的外部侧。如图1所示，对准结构540可以位于第二基板500的角部区域上，以对应于引导孔320。

对准结构540可以具有与引导孔320的平面形状相同或相似的平面形状。对准结构540的平面形状可以具有与引导孔320的平面形状的尺寸相同或更小的尺寸，并沿第三方向D3延伸。在图1中，每个对准结构540示出为圆形形状。可替换地，每个对准结构540可以具有十字形状，如图3所示，或者各种其他形状(例如，诸如四边形或六边形的多边形形状)。

对准结构540的最底端可以在比上部焊球420的最底端的水平更低的水平处，例如，可以沿第三方向D3朝向第一基板100比上部焊球420延伸得更远。沿着第三方向D3，每个对准结构540的高度h1可以高于上部焊球420的高度h2，并且小于上部焊球420的高度h2和下部焊球410的高度h3的总和(即，在这些焊球熔化之前)。沿第三方向D3从第二基板500的底表面(即，面向第一基板100的表面)测量高度h1和h2，而沿第三方向D3从第一基板100的顶表面(即，面向第二基板500的表面)测量高度h3和h4。对准结构540的高度h1可以大于第一模塑层300的高度h4或第一半导体芯片200的高度。因为，焊球熔化以后，对准结构540与第二基板500的底表面和第一基板100的顶表面均接触，每个对准结构540的高度h1可以与第一基板100和第二基板500之间的距离相同，例如，可以限定第一基板100和第二基板500之间的距离。在这种情况下，第一模塑层300的顶表面300a可以与第二基板500间隔开。

对准结构540可具有圆形底端。对准结构540可以具有侧表面541、底表面542和角部表面543。对准结构540的底表面542可以平行于第一基板100的顶表面。对准结构540的侧表面541可以垂直于对准结构540的底表面542。对准结构540的角部表面543可以是侧表面541与底表面542相交处的角部部分。对准结构540的角部表面543可以将侧表面541连接到底表面542。对准结构540的角部表面543可以是以一曲率弯曲的圆形表面。可替换地，对准结构540的角部表面543可以是平坦表面。在这种情况下，角部表面543可以是相对于底表面542的倾斜表面，例如斜面。换句话说，角部表面543不与侧表面541或底表面542正交。

在一些示例实施例中，如图2C所示，对准焊帽545可以设置在每个对准结构540的底表面542上。例如，可以通过在对准结构540的底表面542上涂覆焊料材料形成对准焊帽545。对准焊帽545可以包括与下部焊球410和上部焊球420的材料不同的材料。下面将讨论图2B中所示的示例。

参见图1和图2D所示，第二基板500可以与第一基板100对准，使得上部焊球420对应于下部焊球410。防翘曲构件600可以放置在第二基板500上。例如，可以使用重物(weight)作为防翘曲构件600。防翘曲构件600可以在第一方向D1和第二方向D2上比第一基板100和第二基板50延伸得更远。可以使第二基板500和第一基板100接触，以使得引导孔320容纳对准结构540。因为对准结构540设置在对应于引导孔320的位置处，所以当对准结构540***至引导孔320中时，第一基板100和第二基板500可以彼此对准。第一基板100和第二基板500的配合可以通过向防翘曲构件600施加物理力来实现。

根据情况，对准结构540可能与引导孔320未对准，然后上部焊球420可能与下部焊球410未对准。这种未对准可能源于工艺设备的机械误差或其他问题。图5示出了第一基板100和第二基板500由于其间的未对准而具有偏差D的示例。第一基板100和第二基板500可以在即使在发生上述未对准时彼此自对准。例如，第一基板100和第二基板500的配合可以导致对准结构540接触第一模塑层300的与引导孔320相邻(或者邻近于引导孔320的侧表面的角部边缘)的一部分。

在这种情况下，因为每个对准结构540具有圆形(或倾斜的)角部表面543，所以对准结构540可以在由图5中所示的空心箭头指示的方向上移动。例如，第二基板500可以沿第一方向D1和/或第二方向D2移动，以使得对准结构540***至引导孔320中。结果，第一基板100和第二基板500可以彼此对齐。因为引导孔320的平面形状的尺寸大于对准结构540的平面形状的尺寸，所以对准结构540可以容易地***至引导孔320中。在对准结构540***至引导孔320之后，对准结构540可以与引导孔320的侧面(例如，内壁)间隔第一距离L1(参见图1)。

返回参见图1和图2D，第二基板500可以连续地延伸以将上部焊球420的底端耦接到下部焊球410的顶端。对准结构540的最底端可以与第一基板100的顶表面间隔开。上部焊球420和下部焊球410可以具有圆形形状。当第二基板500移动时，上部焊球420可以在下部焊球410上滑动。在这种情况下，第二基板500可以例如沿第一方向D1和/或第二方向D2水平移动，以导致与第一基板100的未对准。因为***到引导孔320中的对准结构540将第二基板500保持在其水平位置，所以上部焊球420可以不在下部焊球410上滑动。因此，可以在后续工艺中按期望形成连接端子(参见图2E的430)并提高堆叠封装件的可靠性。

参见图1和图2E，第一基板100和第二基板500可以经历回流工艺以形成连接端子430。回流工艺可以在高于下部焊球410和上部焊球420的熔点的温度下执行。例如，回流工艺可以在约200℃至约250℃的温度下进行。回流工艺可以在低于第一模塑层300和对准结构540的熔点的温度下进行，即，下部焊球410和上部焊球420具有比第一模塑层300和对准结构540更低的熔点。下部焊球410和上部焊球420可被回流以形成连接端子430。连接端子430可以耦接到第一焊盘110和第四焊盘510。

当执行回流工艺时，可以将物理力连续地施加到防翘曲构件600。当下部焊球410和上部焊球420熔化时，第二基板500可以连续下降。第二基板500可以连续下降，直到对准结构540与第一基板100的顶表面接触。对准结构540可以耦接并电连接到第一基板100的第二焊盘120。对准结构540可以通过第二焊盘120电连接到第一基板100的接地电路。可替换地，对准结构540可以连接到设置在第一基板100中的电路。对准结构540不仅可以将第一基板100和第二基板500彼此对准而且可以将其彼此电连接，并且第一基板100和第二基板500之间的电路可以被自由地设计。

当连接端子430在回流工艺之后冷却到室温(例如，大约25°)时，可以移除防翘曲构件600。通过上面讨论的工艺，可以制造第一半导体封装件P100。

在一些示例实施例中，当对准结构540包括焊料凸块时，可以另外执行工艺来将对准结构540结合到第一基板100。如图2F所示，可以在将对准结构540***至引导孔320中之后形成连接端子430。之后，可以在对准结构540上执行激光焊接工艺。如图4所示，第一模塑层300可以具有朝向第一基板100的外侧开口的圆顶状形状。每个对准结构540可以具有朝向第一半导体芯片200的第一侧表面541a和与第一侧表面541a相对的第二侧表面541b。可以在对准结构540的第二侧表面541b上执行激光焊接工艺，其未被第一模塑层300覆盖，因此暴露在第一基板100的外部。

如图2C所示，当对准结构540在其底端包括对准焊帽545时，可以另外执行工艺以将对准结构540耦接到第一基板100上。如图2G所示，在对准结构540***至引导孔320之后，当执行焊接工艺以形成连接端子430时，对准焊帽545也可以被熔化。当对准焊帽545在回流工艺之后冷却到室温(例如，大约25°)时，对准焊帽545可以将对准结构540连接至第二焊盘120。

参见图1和图2H，第二半导体封装件P200可以安装在第一半导体封装件P100上以形成堆叠封装件。第一半导体封装件P100可以是如参考图2E、图2F或图2G所讨论的制造的封装件。第二半导体封装件P200可以包括第三基板700、第二半导体芯片730和第二模塑层750。第三基板700可以包括在其底表面上的第一下基板焊盘710。第二半导体芯片730可以通过接合线740电连接到第三基板700。可替换地，第二半导体芯片730可以倒装芯片接合到第三基板700。第二半导体芯片730可以与第一半导体芯片200不同。第二半导体芯片730可以以单个或多个提供。第三基板700可以在其中具有根据第二半导体芯片730的安装方式、种类、尺寸和/或数量而配置的电路。第二模塑层750可以形成在第三基板700上，覆盖第二半导体芯片730。

第二基板500和第三基板700可以在其间设置有耦接到第六焊盘530和第一下基板焊盘710的耦接端子720。第二基板500可以将耦接端子720与连接端子430在数量和布置方面区分开。因此，第一半导体芯片200和第二半导体芯片730可以在数量、尺寸、安装方式和布置方面进行各种改变。另外，可以在第二基板500中自由地设计电路。

图6示出了根据一些示例实施例的表示制造第一半导体封装件的方法中的阶段的截面图。为了便于描述，以下将解释与参考图1和图2A至图2H所讨论的那些的不同之处。

参见图6，可以提供多个第一半导体芯片200。第一半导体芯片200可以设置在第一晶圆1000上。第一晶圆1000可以是条形印刷电路板。第一模塑层300可以形成在第一晶圆1000上，覆盖第一半导体芯片200。第一模塑层300可以与参考图2A讨论的第一模塑层300基本相同。例如，第一模塑层300可以具有连接孔310和引导孔320。

第二基板500可以设置为多个，例如，可以与每个第一半导体芯片单独对准。第二基板500的每一个可以与图2B的第二基板500基本相同。例如，第二基板500的每一个可以在其底表面上具有对准结构540。第二基板500可以设置在相应的第一半导体芯片200上。第二基板500的对准结构540可以与第一模塑层300的对应引导孔320对准。回流工艺可以在第一晶圆1000和第二晶圆5000之间形成连接端子430。然后，根据情况，可以在第一模塑层300和第二基板500之间以及第一半导体芯片200和第二基板500之间形成底填充层。

第一晶圆1000、第一模塑层300和底填充层可以沿虚线切割，结果是多个第一半导体封装件P100'形成为彼此分离。所述多个第一半导体封装件P100'中的每一个可以与图2E中的第一半导体封装件P100基本相同。

图7示出了根据一些示例实施例的表示堆叠封装件的截面图。参见图7，堆叠封装件可以包括第一半导体封装件P100和第三半导体封装件P300。第三半导体封装件P300可以安装在第一半导体封装件P100上。

第一半导体封装件P100可以包括第一基板100、第一半导体芯片200和第一模塑层300。第三半导体封装件P300可以包括第四基板800、第三半导体芯片820和第三模塑层830。第一基板100、第一半导体芯片200和第一模塑层300可以与参考图2E所讨论的那些基本相同。相反，可以省略第二基板500，并且第四基板800可以包括在其底表面上的对准结构540。在平面图中，对准结构540可以与第一模塑层300的引导孔320重叠。对准结构540可以从第四基板800的底表面延伸到第一模塑层300的引导孔320中，并且可以是耦接到第一基板100的第二焊盘120。

第一基板100可以包括第一模塑层300的连接孔310中的连接端子430。连接端子430可以连接到第一基板100的第一焊盘110和第四基板800的第二下基板焊盘810。当执行回流工艺以形成连接端子430时，对准结构540可以防止第三半导体封装件P300移位。因此，可以期望地形成连接端子430并且提高堆叠封装的可靠性。

根据一些示例实施例，半导体封装件可以使用对准结构来减少当在第一基板上提供第二基板时可能发生的未对准。此外，当执行回流工艺以将第二基板安装在第一基板上时，对准结构可以防止第二基板相对于第一基板移位。因此，第一基板和第二基板可以成功地彼此对准，并且可以实现适当的电连接。结果，半导体封装件的可靠性可以提高。

另外，对准结构不仅可以用于使第一基板和第二基板彼此对准，而且可以用于将第二基板连接到第一基板的接地电路或电气电路。因此，对准结构可以将第一基板和第二基板彼此电连接，并且在第一基板和第二基板之间可以自由地设计电路。

一些示例实施例可以提供具有改善的结构稳定性的半导体封装件及其制造方法。一些示例实施例可以提供具有增强的可靠性的半导体封装件及其制造方法。

本文已经公开了示例实施例，并且尽管采用了特定术语，但是它们仅以一般性和描述性意义来使用和解释，而不是出于限制的目的。在某些情况下，如本领域普通技术人员之一在提交本申请时显而易见的，结合特定实施例描述的特性、特征和/或元件可以单独使用或与结合其他实施例描述的特性、特征和/或元件组合使用，除非另外特别指出，否则。因此，本领域技术人员将理解，在不脱离所附权利要求中阐述的本发明的精神和范围的情况下，可以在形式和细节上进行各种改变。