具体实施方式

贯穿图式和详细描述使用共同参考标号来指示相同或类似组件。根据以下结合附图作出的详细描述将容易理解本公开的实施例。

相对于某一组件或组件群组或组件或组件群组的某一平面而指定空间描述，例如“上方”、“下方”、“向上”、“左”、“右”、“向下”、“顶部”、“底部”、“竖直”、“水平”、“侧面”、“较高”、“较低”、“上部”、“之上”、“之下”等等，以用于定向如相关联图中所展示的一或多个组件。应理解，本文中所使用的空间描述仅出于说明的目的，且本文中所描述的结构的实际实施方案可以任何定向或方式在空间上布置，其限制条件为本公开的实施例的优点是不会因此布置而有偏差。

本公开提供一种扇出型薄化封装及其制造方法。与比较性实施例相比，本公开的封装结构在应用研磨操作之前经过单切。当作为面板或基体形式时，半导体封装结构被半切割，且接着应用研磨操作以将封装厚度减小到所要程度。此制造顺序有效地解决了在研磨之后缺乏结构稳定性、在分割时真空吸力变差和在辊刀片刮抹(roller blading)期间邻近模制原料的剥落/开裂所引起的翘曲。

本公开中所描述的封装结构包含具有比模制原料和RDL的模量高的模量的替换结构。替换结构包围半导体裸片且与锯道重叠。替换结构的尺寸是可调整的，以便实现模制原料、替换结构、半导体裸片和RDL之间的最优结构平衡。

参考图1，图1说明根据本公开的一些实施例的半导体封装10的横截面图。半导体封装10包含具有第一表面100A和与第一表面100A相对的第二表面100B的半导体裸片100。在一些实施例中，第一表面100A为主动表面，其中多个传导性元件101邻近于所述主动表面、嵌入所述主动表面下方和/或部分地从所述主动表面暴露。传导性元件101可包含传导性衬垫、传导性柱、焊料凸块、C4凸块和其等效物。第一表面上的传导性元件101经配置以同与半导体裸片100堆叠的传导性布线层103形成电连接。相比于半导体裸片100的第二表面100B，传导性布线层103更接近第一表面100A。在一些实施例中，传导性布线层103为由介电层和嵌入于介电层中的传导性线构成的重新分布层(RDL)。在一些实施例中，传导性布线层103为扇出型RDL，其扩大半导体裸片100的第一表面100A上的传导性元件101的区域覆盖。

封装体105包围半导体裸片100和传导性元件101，安置在传导性布线层103上。在一些实施例中，封装体105由环氧化合物和填充物构成。在一些实施例中，封装体105为常用于保护集成电路(IC)芯片的包封模制原料(EMC)。其组成始终含有大量(约70％)的填充物并且会影响EMC的性质。在一些实施例中，填充物包含各种类型的氧化物、氧化硅或硅石。替换结构107由封装体105部分地包封，包围半导体裸片100的侧表面100C，且在封装体105的顶表面和侧表面上从封装体105暴露。半导体裸片10的侧表面100C连接半导体裸片10的第一表面100A和第二表面100B。在一些实施例中，不同于封装体105，替换结构107无如上文所描述的封装体105中的那些填充物的任何填充物。参考本公开的图10A到图10G，替换结构107通过将替换结构107从另一载体传送到邻近半导体裸片100之间的空间的模制操作集成到半导体封装10。封装体105中的填充物，尤其邻近于替换结构107的那些填充物完整且不断裂。在一些比较性实施例中，由于在固化封装体105之后移除了封装体105的一部分，通常可观察到断裂填充物。机械移除过程可在封装体105的移除边界处产生断裂的填充物。非均质材料可随后填充由移除操作产生的封装体的空白空间。换言之，在比较性实施例中，可在固化封装体与非均质材料之间的边界处观察到断裂填充物。在本公开中，由于替换结构107集成到半导体裸片100是在固化封装体105之前，因此封装体105中的填充物，即使在固化封装体105与替换结构107之间的边界处的填充物也是完整且不断裂的。

在一些实施例中，替换结构107的杨氏模量(下文中称为模量)大于封装体105的模量。在一些实施例中，替换结构107的模量大于传导性布线层103的模量。举例来说，封装体105的模量可在约20GPa到30GPa范围内，且传导性布线层103的模量可分别在约3到5Mpa或1到3Gpa范围内，这取决于环境温度低于还是高于玻璃转化温度(Tg)。替换结构107的模量可大于50GPa。在一些实施例中，替换结构107由呈环氧基体形式的预浸渍复合光纤构成，所述预浸渍复合光纤具有约60GPa到70GPa的模量。在一些实施例中，替换结构107可由具有约70GPa到80GPa的模量的玻璃构成。在一些实施例中，替换结构107可由具有高于300GPa的模量的陶瓷构成。在一些实施例中，替换结构107可预先形成有所要形状或尺寸，例如，替换结构107可具有具均一宽度的柱状横截面，如图1中所说明，或替换结构107可具有较宽底部和较窄顶部，如图5中所说明。

如图1中所说明，半导体裸片100的侧表面100C与替换结构107的侧表面之间的距离D1在约3μm到约10μm的范围内。参考本公开的图10A到图10G，替换结构107通过将替换结构107从另一载体传送到邻近半导体裸片100之间的空间的模制操作集成到半导体封装10。可通过应用较宽或较窄替换结构107来修改半导体裸片100的侧表面100C与替换结构107的侧表面之间的距离D1。对距离D1的确定可包含以下因素：替换结构107的模量、封装体105的模量、传导性布线层103的模量和适用于防止在封装薄化操作之后出现封装翘曲的相应体积。本公开中的距离D1确定为在约3μm到约10μm范围内，这是因为对准两个相应载体上的替换结构107和半导体裸片100的处理窗为约3μm，且大于10μm的距离D1可能通过减少每一操作的总封装数目而使生产量降低。

如图1中所展示，第二表面100B、封装体105和替换结构107由于背侧研磨操作而形成共面表面，如将在本公开的图10L中描述。封装体105在两个不同位置处从封装暴露，第一部分105A接近第二表面100B，且第二部分105B接近传导性布线层103。在一些实施例中，第二部分105B的表面粗糙度大于第一部分105A的表面粗糙度。参考本公开的图10J和图10L，第一部分105A是通过背侧研磨操作形成的，且第二部分105B是通过裸片锯切操作形成的。锯切刀片通常产生比研磨机更粗糙的表面。

如图1中所展示，半导体裸片100的厚度或高度H2可短于替换结构107的高度H1。从半导体裸片100的第一表面100A到第二表面100B测量高度H2。在一些实施例中，在半导体封装10中可观察到高度差dH，这是因为当锯切刀片从条带单切邻近半导体封装10或从传导性布线层103的侧单切面板配置时，可能容易在封装体105与替换结构107的界面处形成剥落或开裂。将此介面保持在远离半导体裸片100的第一表面100A的位置处可降低裂纹朝向半导体裸片100的主动表面扩展的可能性。因此，替换结构107的一个末端可能不与半导体裸片100的第一表面100A齐平，但朝向传导性布线层103延伸以便保持界面远离半导体裸片100的主动表面。

参考图2，图2说明根据本公开的一些实施例的图1中的半导体封装10的俯视图10T。在一些实施例中，当半导体裸片100从俯视图视角来看具有四边形布局时，替换结构107作为邻接元件或环配置包围半导体裸片100的四个侧面，使得当从包围四边形半导体裸片100的正交锯道中的每一个进行裸片锯切时，锯切刀片将与模量大于封装体105的替换结构107交互。

参考图3，图3说明根据本公开的一些实施例的半导体封装30的横截面图。半导体封装30与图1的半导体封装10大体上相同，不同之处在于进一步提供衬底300以与传导性布线层103或扇出型RDL电连接。在一些实施例中，传导性布线层103经由焊料凸块301连接到衬底300的上表面，例如印刷电路板。在一些实施例中，传导性布线层103或扇出型RDL具有约30μm的厚度。在一些实施例中，半导体封装30为扇出型衬底上芯片(FOCOS)封装。

参考图4，图4说明根据本公开的一些实施例的半导体封装40的横截面图。半导体封装40与图1的半导体封装10大体上相同，不同之处在于替换结构107具有与封装体105的高度H3大体上相同的高度H1。在一些实施例中，封装体105的高度H3为约100μm。此外，半导体裸片100的侧表面100C与替换结构107的侧表面之间的距离D2大于图1中所说明的距离D1。如早先所描述，考虑替换结构107的模量、封装体105的模量、传导性布线层103的模量和适用于防止在封装薄化操作之后出现封装翘曲的相应体积来确定替换结构107的体积(即，高度和宽度)。一旦满足前述准则，就可相应地修改替换结构107的高度和宽度。在一些实施例中，距离D2在约3μm到约10μm的范围内。即使高度H1看起来与高度H3大体上相同，也可在替换结构107的接近传导性布线层103的末端与传导性布线层103的收纳替换结构107的此末端的上表面之间观察到至少部分地用封装体105填充的界面INT，这是因为替换结构107通过将替换结构107从另一载体传送到邻近半导体裸片100之间的空间的模制操作集成到半导体封装40。

图5说明根据本公开的一些实施例的半导体封装50的横截面图。半导体封装50与图1的半导体封装10大体上相同，不同之处在于替换结构107具有接近半导体裸片100的第一表面100A的较宽末端107W和接近半导体裸片100的第二表面100B的相对较窄末端107N。在一些比较性实施例中，模套经设计以在包围半导体裸片的封装体中产生凹槽。在脱模操作之后，由于促进脱模操作，可在凹槽的侧壁和底部处检测到固体石蜡。此外，在比较性实施例中，为了使模套更容易与封装体脱离，凹槽的形状可具有较宽顶部和较窄底部。在本发明实施例中，由封装体105部分地包封的替换结构107在顶部具有较宽末端107W且在底部具有较窄末端107N，且在替换结构107与封装体105之间的边界处无法检测到石蜡。参考本公开的图10A到图10L，替换结构107通过将替换结构107从另一载体传送到邻近半导体裸片100之间的空间的模制操作集成到半导体封装50，相比于利用具有特定形状的模套在封装体中产生凹槽且随后将非均质材料填充到此凹槽中的前述比较性实施例，所述模制操作是不同的方法。

图6说明根据本公开的一些实施例的半导体封装60的横截面图。半导体封装60与图4的半导体封装40大体上相同，不同之处在于半导体封装60是通过芯片优先操作制造的。如将在图10A到图10L中描述，半导体封装10是通过芯片最末的操作制造的，在所述芯片最末的操作中，在处理半导体裸片100之前形成传导性布线层103。在芯片优先操作中，半导体裸片100安置在载体上，随后在载体和所安置的半导体裸片100上方构建传导性布线层103。如图6中所展示，半导体裸片100、替换结构107和封装体105安置在随后将移除的载体(图6中未展示)上。可进行平坦化操作以获得半导体裸片100的传导性元件101、替换结构107和封装体105之间的共面表面。在共面表面上方构建传导性布线层103或RDL。替换结构107的接近传导性布线层103的末端与传导性布线层103的收纳替换结构107的此末端的表面之间的界面INT未用封装体105填充，这是因为传导性布线层103构建在传导性元件101、替换结构107和封装体105的共面表面上。

图7说明根据本公开的一些实施例的半导体封装70的横截面图。半导体封装70与图1的半导体封装10大体上相同，不同之处在于半导体封装70是通过芯片优先、主动侧面向上的操作制造的，且替换结构107短于半导体裸片100的高度。芯片优先操作描述于图6中并且可参考图6。如图7中所展示，半导体裸片100的第二表面100B、替换结构107和封装体105安置在随后将移除的载体(图7中未展示)上。可进行平坦化操作以获得半导体裸片100的传导性元件101、替换结构107和封装体105之间的共面表面。在共面表面上方构建传导性布线层103或RDL。替换结构107的末端与封装体105之间的界面远离半导体裸片100的第一表面100A或主动表面，以便防止在裸片锯切操作期间裂纹朝向主动表面扩展，如先前在图1中所描述。

图8说明根据本公开的一些实施例的半导体封装80的横截面图。半导体封装80与图1的半导体封装10大体上相同，不同之处在于半导体封装80是通过芯片优先、主动侧面向下的操作制造的，且替换结构107短于半导体裸片100的高度。芯片优先操作描述于图6中并且可参考图6。如图8中所展示，半导体裸片100的第一表面100A上的传导性元件101、替换结构107和封装体105安置在随后将移除的载体(图8中未展示)上。载体的脱离使半导体裸片100的传导性元件101、替换结构107和封装体105之间的共面表面暴露。在共面表面上方构建传导性布线层103或RDL。替换结构107的接近传导性布线层103的末端与传导性布线层103的收纳替换结构107的此末端的表面之间的界面INT未用封装体105填充，这是因为传导性布线层103构建在传导性元件101、替换结构107和封装体105的共面表面上。

图9A到图9C说明根据本公开的一些实施例的在半导体封装的各种制造操作期间的中间产物的横截面图。在图9A中，提供具有第一表面900A的第一虚拟载体900。在图9B中，离型膜901安置在第一表面900A上。在图9C中，替换结构107安置在第一表面900A上方且与离型膜接触。从横截面视角来看，替换结构107可具有具均一宽度的柱形状。替换结构107中的每一个可与邻近替换结构107相等地间隔开。然而，从俯视图视角来看，替换结构107可以是邻接元件。如根据图9C′中的俯视图视角所说明，替换结构107具有格栅布局，所述格栅中的每一个经配置以包围待安置于其中的半导体裸片。

参考图10A到图10L，图10A到图10L说明根据本公开的一些实施例的在半导体封装的各种制造操作期间的中间产物的横截面图。在图10A中，提供具有第一表面1000A的第二载体1000。在图10B中，离型膜1001安置在第一表面1000A上。在图10C中，传导性布线层103或RDL构建在第一表面1000A上方。如先前所论述，图10A到图10L说明芯片最末的制造顺序，因此在处理半导体裸片之前形成传导性布线层103。在图10D中，多个半导体裸片100定位在第二载体1000上方，且经由例如倒装芯片接合配置电连接到传导性布线层103。随后，应用底部填充材料以包围啮合到传导性布线层103的半导体裸片100的传导性触点。

在图10E中，在安置有替换结构107的第一载体900上方应用封装体105。封装体105可为填充邻近替换结构107之间的空间的模制原料。在图10F中，第一载体900的第一表面900A与第二载体1000的第一表面1000A啮合，由先前安置在第一表面900A上的封装体105接合。在接合操作期间，替换结构107与将邻近的半导体裸片10隔开的区域对准，使得在接合操作之后，替换结构107中的每一个分离两个邻近半导体裸片100。在接合操作之后，封装体105填充替换结构107中的每一个、邻近半导体裸片100、传导性布线层103和第一载体900的第一表面900A之间的空间。

在图10H中，通过移除离型膜901，将第一载体900与封装体105和替换结构107脱离。在图10I中，通过移除离型膜1001，将第二载体1000与传导性布线层103脱离。在图10J中，执行单切操作以通过将锯切刀片1002与传导性布线层103上的锯切标记对准来分离邻近半导体裸片100。锯切标记(图10J中未展示)形成于传导性布线层103的表面上且与替换结构107中的每一个对准。在一些实施例中，单切操作为半切割操作，在所述半切割操作中，锯切刀片102穿过传导性布线层103、封装体105，且沿着替换结构107的纵向方向。在单切操作之后形成封闭末端，这是因为锯切刀片1002在替换结构107中停止。换言之，在单切操作之后，连接或不分离替换结构107的接近半导体裸片100的第二表面100B的一部分。

在图10K中，如图10J中所说明的中间半导体封装用胶带粘贴(taped)到附接到传导性布线层103的研磨带1003。如图10L中所说明执行背侧研磨操作。研磨接近半导体裸片100的第二表面100B的封装体105，直到第二表面100B暴露。在一些实施例中，进一步从第二表面100B移除半导体裸片100以暴露适合于裸片薄化目标的新表面。此外，研磨操作移除将中间半导体封装中的邻近半导体裸片100保持在一起的其余经连接替换结构107。在背侧研磨操作之后完全单切半导体裸片100，并且可从研磨带1003拾取半导体裸片100以供进一步处理或集成。

如本文中所使用且不另外定义，术语“大体上”、“实质上”、“大致”及“约”用于描述并考虑较小变化。当与事件或情形结合使用时，所述术语可涵盖事件或情形明确发生的情况以及事件或情形极近似于发生的情况。举例来说，当结合数值使用时，术语可涵盖小于或等于所述数值的±10％的变化范围，例如小于或等于±5％、小于或等于±4％、小于或等于±3％、小于或等于±2％、小于或等于±1％、小于或等于±0.5％、小于或等于±0.1％、或小于或等于±0.05％。术语“大体上共面”可以指沿同一平面定位的在数微米内的两个表面，例如，沿同一平面定位的在40μm内、30μm内、20μm内、10μm内或1μm内。

如本文中所使用，除非上下文另外明确规定，否则单数术语“一(a/an)”和“所述”可包含复数指示物。在一些实施例的描述中，提供于另一组件“上”或“上方”的组件可涵盖前一组件直接在后一组件上(例如，与后一组件物理接触)的情况，以及一或多个中间组件位于前一组件与后一组件之间的情况。

虽然已参考本公开的特定实施例描述并说明本公开，但这些描述及说明并非限制性的。所属领域的技术人员应理解，可在不脱离如由所附权利要求书界定的本公开的真实精神和范围的情况下，作出各种改变且取代等效物。图示可能未必按比例绘制。归因于制造过程和公差，本公开中的艺术再现与实际装置之间可能存在区别。可存在未特定说明的本公开的其它实施例。应将本说明书和图式视为说明性而非限定性的。可做出修改，以使特定情况、材料、物质组成、方法或过程适应于本公开的目标、精神以及范围。所有这些修改都打算属于在此所附权利要求书的范围内。虽然本文中所公开的方法已参考按特定次序执行的特定操作加以描述，但应理解，可在不脱离本公开的教示的情况下组合、细分或重新排序这些操作以形成等效方法。因此，除非在本文中特定指示，否则操作的次序和分组并非限制性的。