CN111863636A - 模制设备、模制半导体装置的制造方法及模制半导体装置 - Google Patents
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Abstract
一种模制设备被配置成用于对半导体装置进行模制且所述模制设备包括下部模具及上部模具。所述下部模具被配置成承载所述半导体装置。所述上部模具设置在所述下部模具上方以接纳所述半导体装置且所述上部模具包括模具部件及动态部件。所述模具部件被配置成覆盖所述半导体装置的上表面。所述动态部件围绕所述上部模具的装置接纳区设置且被配置成相对于所述模具部件移动。另提供一种模制方法及一种模制半导体装置。
Description
技术领域
本发明的实施例是涉及一种半导体设备、半导体装置与其制造方法,特别是涉及一种模制设备、模制半导体装置及其制造方法。
背景技术
根据传统的半导体封装技术,多个半导体芯片在衬底上以恒定的间距及节距设置成阵列。在芯片与衬底之间的电连接工艺之后,在衬底的顶部上形成模制材料以包封芯片。接着,将模制材料固化且通过切割刀或通过激光来将模制材料单体化以获得多个单独的半导体装置。
当注入模制材料以包封芯片且使模制材料填充到衬底与芯片之间的间隙中时,在衬底与芯片之间的间隙中可能形成其中未形成模制材料的区(即空隙)。这是由于在存在凸块电极(导电端子)的区与不存在凸块电极的区之间模制材料的流动速度出现差异。在不存在凸块电极的区中,模制材料在下游流动得较快,并且以迂回(roundabout)方式进入存在凸块电极的区。由于模制材料以迂回方式进行的这种流动,在存在凸块电极的区附近会出现被模制材料环绕的空间(即空隙)。
在利用模制材料填充衬底与芯片之间的间隙之后,执行用于使模制材料热定型(thermally setting)的处理,并且热膨胀及热收缩会在封装中造成应力。凸块电极附近的上述空隙会降低热应力下的耐久性。因此,凸块电极可能破裂,并且由此引起半导体封装可靠性的降低。
发明内容
根据本公开的一些实施例,一种模制设备被配置成用于对半导体装置进行模制且所述模制设备包括下部模具及上部模具。所述下部模具被配置成承载所述半导体装置。所述上部模具设置在所述下部模具上方以接纳所述半导体装置且所述上部模具包括模具部件及动态部件。所述模具部件被配置成接触所述半导体装置的上表面。所述动态部件围绕所述上部模具的装置接纳区设置且被配置成相对于所述模具部件移动。
根据本公开的一些实施例,一种模制半导体装置的制造方法包括以下步骤。在衬底上安装半导体装置。提供下部模具以承载安装在所述衬底上的所述半导体装置。在所述下部模具之上提供上部模具。所述上部模具包括模具部件及动态部件,所述模具部件覆盖所述半导体装置的上表面,所述动态部件围绕所述上部模具的装置接纳区设置。使所述动态部件相对于所述模具部件沿第一方向移动。向所述装置接纳区中注入模制材料以包封所述半导体装置。使所述动态部件相对于所述模具部件沿第二方向移动,所述第二方向与所述第一方向相反。
根据本公开的一些实施例,一种模制半导体装置包括半导体装置以及模制材料。所述模制材料包封所述半导体装置,其中所述模制材料的上表面与所述半导体装置的上表面实质上共面且所述模制材料的上表面包括凹槽,所述凹槽至少部分地环绕所述半导体装置的所述上表面。
附图说明
结合附图阅读以下详细说明,会最好地理解本公开的方面。要注意的是,根据本行业中的标准惯例,各种特征并非按比例绘制。事实上,为论述清晰起见,可任意增大或减小各种特征的尺寸。
图1示出根据本公开一些示例性实施例的模制设备的剖视图。
图2到图4示出根据本公开一些示例性实施例的模制半导体装置的制造过程中的中间阶段的剖视图。
图5到图7示出根据本公开一些示例性实施例的模制半导体装置的制造过程中的中间阶段的剖视图。
图8示出根据本公开一些示例性实施例的模制设备的俯视图。
图9示出根据本公开一些示例性实施例的模制设备的俯视图。
图10示出根据本公开一些示例性实施例的模制设备的俯视图。
图11示出根据本公开一些示例性实施例的模制半导体装置的剖视图。
图12示出根据本公开一些示例性实施例的模制半导体装置的俯视图。
图13示出根据本公开一些示例性实施例的模制半导体装置的俯视图。
具体实施方式
以下公开内容提供用于实施所提供主题的不同特征的许多不同的实施例或实例。以下阐述组件及布置的具体实例以简化本公开。当然,这些仅为实例而非旨在进行限制。举例来说,在以下说明中,在第二特征之上或第二特征上形成第一特征可包括其中第一特征与第二特征被形成为直接接触的实施例,且也可包括其中第一特征与第二特征之间可形成附加特征从而使得第一特征与第二特征可不直接接触的实施例。另外,本公开在各种实例中可重复使用参考编号和/或字母。这种重复使用是为了简明及清晰起见,且自身并不表示所论述的各个实施例和/或配置之间的关系。
另外,为易于说明,本文中可能使用例如“下方(beneath)”、“下面(below)”、“下部的(lower)”、“上方(above)”、“上部的(upper)”等空间相对性用语来阐述图中所示的一个元件或特征与另一(其他)元件或特征的关系。所述空间相对性用语旨在除图中所绘示的取向外还囊括装置在使用或操作中的不同取向。装置可具有其他取向(旋转90度或处于其他取向),且本文中所用的空间相对性描述语可同样相应地进行解释。
现在详细阐述的本公开的实施例提供一种模制设备、利用所述模制设备的模制半导体装置的一种制造方法以及通过所述制造方法形成的一种模制半导体装置以提供一种包封半导体装置的模制材料,而在半导体装置与衬底之间的间隙中不会出现空隙。可使用离型膜来使已完工的装置的剥离更容易。在实施例中,使用被配置成相对于上部模具移动的动态部件来提供对模制材料的流动的准确的控制。在现有已知方式所观察到的管芯与衬底之间的模制材料中的空隙减小或被消除。实施所述方法实施例而不对模制材料、衬底或半导体装置(积体电路管芯)进行实质性的改变。
图1示出根据本公开一些示例性实施例的模制设备的剖视图。图2到图4示出根据本公开一些示例性实施例的模制半导体装置的制造过程中的中间阶段的剖视图。现参照图1及图2,在一些实施例中,模制半导体装置的制造方法可包括以下步骤。首先,举例来说,在衬底220上安装半导体装置210,如图2所示。根据本公开的一些实施例,半导体装置210可为但不限于集成电路管芯。在一些实施例中,半导体装置210可为逻辑装置管芯,在所述逻辑装置管芯中包括逻辑电路。在一些示例性实施例中,半导体装置210是为移动应用而设计的管芯且可包括例如电源管理集成电路(Power Management Integrated Circuit,PMIC)管芯及收发器(Transceiver,TRX)管芯。尽管图中示出一个半导体装置210,然而可将更多半导体装置210放置在衬底220之上且所述更多半导体装置210彼此齐平。
在一些实施例中,半导体装置210可通过例如多个导电端子230安装在衬底220上。在一些实施例中,在一个非限制性实例中,衬底220可为半导体晶片或晶片的一部分。晶片可为硅、砷化镓、绝缘体上硅(“silicon on insulator,SOI”)或其他相似的材料。晶片可包括无源装置(例如电阻器、电容器、电感器等)或有源装置(例如晶体管)。在示例性实施例中,半导体晶片衬底可包括附加集成电路。然而,在替代实施例中,衬底220也可由其他材料形成。举例来说,可使用多层电路板。在一些实施例中,衬底220可为双马来酰亚胺三嗪(bismaleimide triazine,BT)树脂、FR4、陶瓷、玻璃、塑料、胶带、薄膜或其他支撑材料,其可承载接纳导电端子230所需的导电焊盘或着落焊盘(land)以通过例如倒装芯片结合技术来安装半导体装置210。
根据本公开的一些实施例,图2所示半导体装置210可被布置成安装到衬底220上的倒装芯片集成电路。在半导体装置210的倒装芯片安装中,衬底220接纳在半导体装置210的结合焊盘端子上的连接件(例如导电端子230)。在非限制性实例中,导电端子230可为焊料凸块。焊料凸块的焊料材料可为铅系的,或者作为另外一种选择所述焊料材料可为无铅的,例如银、铜或锡组合物。导电端子230将为共晶体(eutectic),其具有共熔点(commonmelting point)以用于回焊(reflow)工艺。在一些实施例中,导电端子230可使用电镀覆技术或无电镀覆技术来进行镀覆,或者可使用网板印刷(screen printing)技术或喷射印刷(jet printing)技术形成。在一些实施例中,导电端子230也可为其他类型,例如铜支柱或金支柱、导电立柱或受控塌陷芯片连接(controlled collapse chip connection,C4)柱体。本公开并非仅限于此。要注意的是,安装到衬底220上的倒装芯片半导体装置210是针对模制工艺示出的,但本公开并非仅限于此。在其他实施例中,本文所述制造方法及模制设备也可适用于其他封装,例如用于模制工艺的集成扇出型(integrated fan-out,InFO)封装。
在一个示例性实施例中,使用焊料凸块作为导电端子230,并将半导体装置210翻转、对准并放置在衬底220上以将导电端子230放置成与衬底220上的着落焊盘接触。半导体装置210及导电端子230接着可经受热焊料回焊步骤,以使导电端子230与衬底220形成电连接及实体连接。然而,可使用其他方法来组装图2所示的实施例且所述实施例不受这些实例的限制。
利用这种布置,衬底220及半导体装置210现在准备好进行模制步骤以包封半导体装置210。因此,举例来说,提供图1所示模制设备100来执行模制步骤。根据本公开的一些实施例,模制设备100可包括下部模具110及上部模具120。在一些实施例中,下部模具110被配置成承载半导体装置210。具体来说,下部模具110被配置成承载上面安装有半导体装置210的衬底220。在一些实施例中,下部模具110可包括用于容置衬底220的模具空腔(moldcavity),并且模具空腔是根据模具区域的尺寸及数目及布置以及衬底220的厚度来设计的。然而,在其他实施例中,下部模具110可为供衬底220放置在上面的实质上平坦的板。本公开不限制下部模具110的布置。
根据本公开的一些实施例,上部模具120设置(安装)在下部模具110上方以用于接纳半导体装置210。上部模具120及下部模具110可由金属或其他合适的材料制成。本公开并非仅限于此。在一些实施例中,上部模具120可包括装置接纳区R1,装置接纳区R1用于接纳半导体装置210以及接纳将注入装置接纳区R1中的模制材料。在一些实施例中,上部模具120包括模具部件122及动态部件124。模具部件122被配置成覆盖半导体装置210的上表面。动态部件124围绕上部模具120的装置接纳区R1设置且被配置成相对于模具部件122移动以控制模制材料的流动方向。在一些实施例中,模具部件122与动态部件124一起界定装置接纳区R1。
根据本公开的一些实施例,模具部件122包括盖部1221及侧壁部1222。侧壁部1222环绕盖部1221且动态部件124设置在盖部1221与侧壁部1222之间。盖部1221、动态部件124及侧壁部1222共同界定模具空腔,所述模具空腔是装置接纳区R1。在一些实施例中,盖部1221的厚度实质上小于侧壁部1222的厚度。在一些实施例中,在模制工艺期间,侧壁部1222可接触下部模具110的上表面以界定装置接纳区R1,装置接纳区R1用于容置半导体装置210以及容置将注入装置接纳区R1中的模制材料。
根据本公开的一些实施例,盖部1221可包括接触表面S1,接触表面S1被配置成覆盖半导体装置210的上表面。在一些实施例中,盖部1221的接触表面S1被配置成在模制工艺期间接触半导体装置210的上表面。在一些实施例中,盖部1221的接触表面S1可实质上高于半导体装置210的上表面。也就是说,在盖部1221的接触表面S1与半导体装置210的上表面之间可能存在间隙,并且接触表面S1可在模制工艺期间接触将注入到装置接纳区R1中的模制材料。
现参照图1及图2,在执行模制工艺之前(即在将模制材料注入到装置接纳区R1中之前),使动态部件124相对于模具部件122沿第一方向D1移动。在一些实施例中,第一方向D1是朝向下部模具110的(向下)方向。因此,动态部件124移动到第一位置,如图2所示,在第一位置处动态部件124的下表面实质上低于模具部件122(即盖部1221)的接触表面S1。详细来说,动态部件124的下表面实质上低于盖部1221的接触表面S1,并且实质上高于侧壁部1222的下表面。
在一些实施例中,盖部1221覆盖半导体装置210,并且动态部件124环绕装置接纳区R1的外围。利用这种布置,当动态部件124移动到图2所示的第一位置时,动态部件124环绕半导体装置210的侧表面。也就是说,动态部件124被布置成与装置接纳区R1中填充模制材料的区域对应。在一些实施例中,盖部1221的与半导体装置210的上表面接触的接触表面S1实质上大于半导体装置210的上表面以允许容差(以避免损坏半导体装置210)。在一些实施例中,在盖部1221的接触表面S1的边界与半导体装置210的上表面之间维持有距离d1。举例来说,距离d1可介于200μm到2000μm范围内。
现参照图3,在一些实施例中,现在可执行模制工艺。根据本公开的一些实施例,模制设备100还可包括注入埠(injection port)130,注入埠130可设置在下部模具110处以将模制材料240注入到装置接纳区R1中,但本公开并非仅限于此。举例来说,注入埠130可设置在下部模具110和/或上部模具120处以用于将模制材料240注入到装置接纳区R1中。在一些实施例中,模制材料240可包含模制化合物、环氧树脂或树脂等,但本公开并非仅限于此。在一些实施例中,上部模具120(例如侧壁部1222)可包括注入通道128及注入口(injectioninlet)126。注入通道128与注入埠130流体连通以使通过注入埠130提供的模制材料240流经。注入通道128连接到注入口126以使得注入通道128中的模制材料240可通过注入口126注入到装置接纳区R1中以包封半导体装置210。
一般来说,半导体装置210与衬底220之间的空间相当狭小。另外,由于在存在导电端子230的区与不存在导电端子230的区之间模制材料240的流动速度存在差异,因此模制材料240难以完全填充,因而可能出现空隙。在模制工艺的加热工艺及冷却工艺期间,固体或膏体模制材料240熔融且在固化工艺期间固化。由此,经固化的模制材料240中的空隙将降低客户指定的产品的机械强度或产品重量。此外,当在模制材料240中形成空隙时,在热循环期间半导体装置210与衬底220之间容易出现分层(delamination)或爆裂颗粒(popcorn),从而导致产品可靠性问题。因此,需要使模制材料240在半导体装置210的表面与衬底220的表面之间完全填充而不在其中形成任何空隙。
因此,在一些实施例中,动态部件124相对于模具部件122移动到第一位置,在第一位置处,在将模制材料注入到装置接纳区R1中之前,动态部件124的下表面实质上低于盖部1221的接触表面S1。由此,经由注入口126注入的模制材料240将被迫流动到半导体装置210与衬底220之间的空间中。换句话说,利用这种布置,模制材料240首先被迫填充装置接纳区R1的下部部分。要注意的是,装置接纳区R1的下部部分是由盖部1221、侧壁部1222及动态部件124在第一位置处界定的空腔,如图3所示。因此,模制材料240将不会先流动到任何其他更宽敞的位置(例如围绕半导体装置210的侧表面的空间),并且不会在半导体装置210与衬底220之间的限定空间中留下空隙。
现参照图3及图4,在一些实施例中,在模制材料240完全填充装置接纳区R1的下部部分之后,使动态部件124相对于模具部件122沿第二方向D2移动,第二方向D2与第一方向D1相反。因此,动态部件124移动到第二位置,如图4所示,在第二位置处动态部件124的下表面与盖部1221的接触表面S1实质上共面。在一些实施例中,在动态部件124相对于模具部件122沿第二方向D2移动的同时将模制材料240注入到装置接纳区R1中,因此模制材料240可逐渐填充围绕半导体装置210的侧表面的空间。也就是说,当动态部件124从图3所示的第一位置移动到图4所示的第二位置时,模制材料240持续地注入到装置接纳区R1中。
在其他实施例中,可在两个独立的阶段中执行模制材料240的注入。举例来说,第一阶段是当动态部件124移动到图3所示的第一位置时,注入模制材料240直到模制材料240完全填充装置接纳区R1的下部部分为止。接着,停止模制材料240的注入。接着,当动态部件124移动到第二位置(如图4所示)时,开始模制材料240的注入的第二阶段,使得模制材料240可填充装置接纳区R1的其余部分。
利用这种布置,模制设备100利用被配置成相对于模具部件122移动的动态部件124来更精确地控制模制材料240的流动,并减少在模制材料240中出现的空隙。根据本公开的一些实施例,动态部件124移动到第一位置,在第一位置处,在将模制材料注入到装置接纳区R1中之前动态部件124实质上低于盖部1221。由此,经由注入口126注入的模制材料240将被迫先填充装置接纳区R1的下部部分。因此,模制材料240将不会先流动到任何其他更宽敞的位置且不会在半导体装置210与衬底220之间的限定空间中留下空隙。因此,可改善由模制设备100及上述制造方法形成的模制半导体装置(例如图11所示的模制半导体装置200)的机械强度。此外,由于在模制材料240中未形成空隙,因此可避免半导体装置210与衬底220之间的分层或爆裂颗粒效应。
图5到图7示出根据本公开一些示例性实施例的模制半导体装置的制造过程中的中间阶段的剖视图。要注意的是,图5到图7所示模制半导体装置的制造方法包含的许多特征与前述结合图2及图4所公开的模制半导体装置的制造方法相同或相似。为清晰及简明起见,不再对相同或相似的特征予以赘述且相同或相似的参考编号表示相同或类似的组件。以下阐述图5到图7所示模制半导体装置的制造方法与前述结合图2及图4所公开的模制半导体装置的制造方法之间的主要差异。
现参照图5,在一些实施例中,在将模制材料240注入到装置接纳区R1中之前,使动态部件124相对于模具部件122沿第一方向D1’移动。在一些实施例中,第一方向D1’是远离下部模具110移动的(向上)方向。因此,动态部件124移动到第一位置,如图5所示,在第一位置处动态部件124的下表面实质上高于模具部件122(即盖部1221)的下表面。详细来说,动态部件124的下表面实质上高于盖部1221的接触表面S1。
现参照图3,在一些实施例中,现在可执行模制工艺。根据本公开的一些实施例,模制设备100还可包括注入埠130,注入埠130可设置在下部模具110和/或上部模具120处以将模制材料240注入到装置接纳区R1中。在一些实施例中,模制材料240可包含模制化合物、环氧树脂或树脂等,但本公开并非仅限于此。在一些实施例中,上部模具120(例如侧壁部1222)可包括注入通道128及注入口126。注入通道128连接到注入口126以使得注入通道128中的模制材料240可通过注入口126注入到装置接纳区R1中以包封半导体装置210。
根据本公开的一些实施例,在动态部件124相对于模具部件122移动到第一位置(在第一位置处动态部件124的下表面实质上高于盖部1221的接触表面S1)之后,接着将模制材料240注入到装置接纳区R1中。在一些实施例中,模制材料240可首先流动到某些其他更宽敞的位置(例如围绕半导体装置210的侧表面的空间),并且在半导体装置210与衬底220之间的限定空间中留下空隙,如图6所示。模制材料240可被持续地注入到装置接纳区R1中直到围绕半导体装置210的侧表面的空间实质上被模制材料240填充为止,但本公开并不限制停止注入模制材料240的时机。
现参照图6及图7,在一些实施例中,在模制材料240实质上填充围绕半导体装置210的侧表面的空间之后,使动态部件124相对于模具部件122沿第二方向D2’移动,第二方向D2’与第一方向D1’相反。因此,动态部件124移动到第二位置,如图7所示,在第二位置处动态部件124的下表面与盖部1221的接触表面S1实质上共面。因此,装置接纳区R1中的模制材料240将被动态部件124挤压且被迫流动到半导体装置210与衬底220之间的空间中。换句话说,利用这种布置,推动模制材料240且迫使模制材料240完全填充半导体装置210与衬底220之间的空间。
在一些实施例中,在动态部件124相对于模具部件122沿第二方向D2’移动的同时将模制材料240注入到装置接纳区R1中,因此模制材料240可逐渐填充半导体装置210与衬底220之间的空间。也就是说,当动态部件124从图6所示的第一位置移动到图7所示的第二位置时,模制材料240持续地注入到装置接纳区R1中。
在其他实施例中,可不在动态部件124相对于模具部件122沿第二方向D2’移动的同时将模制材料240注入到装置接纳区R1中。举例来说,第一阶段是当动态部件124移动到图6所示的第一位置时,将模制材料240注入到装置接纳区R1中。直到模制材料240实质上填充围绕半导体装置210的侧表面的空间为止(或直到模制材料240的顶表面接触动态部件124的下表面为止),便可停止模制材料240的注入。接着,使动态部件124移动到第二位置,如图7所示,以推动模制材料240来填充半导体装置210与衬底220之间的空间。接着,如果模制材料240未完全填充装置接纳区R1,则可选择性地执行模制材料240的注入的第二阶段。
利用这种布置,模制设备100利用被配置成相对于模具部件122移动的动态部件124来更精确地控制模制材料240的流动,并减少在模制材料240中出现的空隙。根据本公开的一些实施例,动态部件124移动到第一位置,在第一位置处,在将模制材料注入到装置接纳区R1中之前动态部件124实质上高于盖部1221。由此,模制材料240可实质上填充装置接纳区R1(至少围绕半导体装置210的侧表面的空间)。接着,使动态部件124相对于模具部件122移动到第二位置,如图7所示,在第二位置处动态部件124的下表面与盖部1221的接触表面S1实质上共面。因此,将推动装置接纳区R1中的模制材料240且迫使装置接纳区R1中的模制材料240完全填充半导体装置210与衬底220之间的空间。因此,可改善由模制设备100及上述制造方法形成的模制半导体装置(例如图11所示模制半导体装置200)的机械强度。此外,由于在模制材料240中未形成空隙,因此可避免半导体装置210与衬底220之间的分层或爆裂颗粒效应。
图8示出根据本公开一些示例性实施例的模制设备的俯视图。现参照图8,根据本公开的一些实施例,盖部1221与侧壁部1222通过动态部件124间隔开。在本实施例中,动态部件124被布置成闭环,所述闭环完全环绕盖部1221且将盖部1221与侧壁部1222隔离。利用这种布置,通过注入埠130将模制材料240注入到装置接纳区R1中,并且模制材料240通过完全环绕盖部1221的动态部件124而被迫填充半导体装置210与衬底220之间的空间。当然,本文中的示例性实施例仅用于例示且不旨在限制本公开的范围。
图9示出根据本公开一些示例性实施例的模制设备的俯视图。要注意的是,图9所示模制设备100a包含的许多特征与前述结合图8所公开的模制设备100相同或相似。为清晰及简明起见,不再对相同或相似的特征予以赘述且相同或相似的参考编号表示相同或类似的组件。以下阐述图9所示模制设备100a与前述结合图8所公开的模制设备100之间的主要差异。
现参照图9,根据本公开的一些实施例,动态部件124a部分地环绕盖部1221,并且盖部1221部分地连接到侧壁部1222。在一些示例性实施例中,盖部1221的形状可实质上相同于半导体装置(例如图2所示半导体装置210)的形状。在实施例的一者中,盖部1221的接触表面S1及半导体装置210的上表面二者均为矩形形状,同时盖部1221的尺寸稍微大于半导体装置210的尺寸以覆盖半导体装置210的上表面。因此,动态部件124a被布置成开环,所述开环环绕矩形的盖部1221的至少三个侧,并且注入埠130设置在所述环的开口处(即矩形的盖部1221的未被动态部件124a环绕的一侧)。利用这种布置,穿过未被动态部件124a环绕的侧来通过注入埠130将模制材料240注入到装置接纳区R1中,并且模制材料240通过环绕盖部1221的其余部分的动态部件124a而被迫填充半导体装置210与衬底220之间的空间。当然,本文中的示例性实施例仅用于例示且不旨在限制本公开的范围。
图10示出根据本公开一些示例性实施例的模制设备的俯视图。要注意的是,图10所示模制设备100b包含的许多特征与前述结合图8所公开的模制设备100相同或相似。为清晰及简明起见,不再对相同或相似的特征予以赘述且相同或相似的参考编号表示相同或类似的组件。以下阐述图10所示模制设备100b与前述结合图8所公开的模制设备100之间的主要差异。
现参照图10,根据本公开的一些实施例,动态部件124b部分地环绕盖部1221,并且盖部1221部分地连接到侧壁部1222。在一些示例性实施例中,盖部1221的接触表面S1及半导体装置210的上表面二者均为矩形形状,同时盖部1221的尺寸稍微大于半导体装置210的尺寸以覆盖半导体装置210的上表面。因此,动态部件124b被布置成开环,所述开环环绕矩形的盖部1221的至少三个侧,并且注入埠130设置在矩形的盖部1221的与所述环的开口相对的一侧处。利用这种布置,通过注入埠130将模制材料240注入到装置接纳区R1中,并且模制材料240通过部分地环绕盖部1221的动态部件124b而被迫填充半导体装置210与衬底220之间的空间。当然,本文中的示例性实施例仅用于例示且不旨在限制本公开的范围。
图11示出根据本公开一些示例性实施例的模制半导体装置的剖视图。图12示出根据本公开一些示例性实施例的模制半导体装置的俯视图。现参照图11及图12,根据本公开的一些实施例,通过上述制造方法及模制设备制造的模制半导体装置200可包括半导体装置210及模制材料240。在一些实施例中,模制材料240包封半导体装置210且模制材料240的上表面与半导体装置210的上表面实质上共面。在一些实施例中,模制半导体装置200还可包括衬底220及多个导电端子230。半导体装置210通过所述多个导电端子230安装在衬底220上。
根据本公开的一些实施例,模制材料240包括凹槽242,凹槽242至少部分地环绕半导体装置210的上表面。现参照图8及图12,在本实施例中,图12所示模制半导体装置200的模制工艺可由图8所示模制设备100执行。详细来说,模制设备100的动态部件124被布置成闭环,所述闭环完全环绕盖部1221且将盖部1221与侧壁部1222隔离。在一些实施例中,盖部1221的接触表面S1实质上大于半导体装置210的上表面以允许容差(以避免损坏半导体装置210)。由此,在模制工艺期间,盖部1221与动态部件124之间的边界将在模制材料240上留下标记(即凹槽242)。因此,由图8所示的这种模制设备100形成的模制半导体装置200包括凹槽242,凹槽242是闭环且完全环绕半导体装置210的上表面,如图11及图12所示。另外,凹槽242与半导体装置210和模制材料240之间的边界BD维持距离d1。举例来说,距离d1可介于200μm到2000μm范围内。
要注意的是,在本文中示出安装到衬底220上的倒装芯片半导体装置210,但本公开并非仅限于此。在其他实施例中,适于采用上述制造方法及模制设备的其他封装(例如集成扇出型(Integrated fan-out,InFO)封装也可具有相同或相似的结构特征(例如至少部分地环绕半导体装置210的上表面的凹槽242)。
图13示出根据本公开一些示例性实施例的模制半导体装置的俯视图。要注意的是,图13所示模制半导体装置200’包含的许多特征与前述结合图12所公开的模制半导体装置200相同或相似。为清晰及简明起见,不再对相同或相似的特征予以赘述且相同或相似的参考编号表示相同或类似的组件。以下阐述图13所示模制半导体装置200’与前述结合图12所公开的模制半导体装置200之间的主要差异。
根据本公开的一些实施例,模制材料240’包括凹槽242’,凹槽242’部分地环绕半导体装置210的上表面。现参照图9及图13,在本实施例中,图13所示模制半导体装置200’的模制工艺可由图9所示模制设备100a执行。详细来说,模制设备100a的动态部件124a布置成开环,所述开环部分地环绕盖部1221。在一些实施例中,盖部1221的接触表面S1实质上大于半导体装置210的上表面以允许容差(以避免损坏半导体装置210)。由此,在模制工艺期间,盖部1221与动态部件124a之间的边界将在模制材料240’上留下标记(即凹槽242’)。因此,由图9所示的这种模制设备100a形成的模制半导体装置200’包括凹槽242’,凹槽242’是开环且部分地环绕半导体装置210的上表面,如图13所示。另外,凹槽242’与半导体装置210和模制材料240’之间的边界BD维持距离d1。举例来说,距离d1可介于200μm到2000μm范围内。当然,凹槽可根据动态部件的配置而变化。本公开并非仅限于此。
基于以上论述,可看出本公开提供各种优点。然而,要理解,本文中未必论述所有优点且其他实施例可提供不同的优点,并且对于所有实施例来说并不需要特定优点。
根据本公开的一些实施例,一种模制设备被配置成用于对半导体装置进行模制且所述模制设备包括下部模具及上部模具。所述下部模具被配置成承载所述半导体装置。所述上部模具设置在所述下部模具上方以接纳所述半导体装置且所述上部模具包括模具部件及动态部件。所述模具部件被配置成接触所述半导体装置的上表面。所述动态部件围绕所述上部模具的装置接纳区设置且被配置成相对于所述模具部件移动。
在一些实施例中,用于覆盖所述半导体装置的所述上表面的所述模具部件的接触表面实质上大于所述半导体装置的所述上表面。在一些实施例中,所述的模制设备还包括注入埠,所述注入埠设置在所述下部模具处以向所述装置接纳区中注入模制材料。在一些实施例中,所述模具部件包括盖部及侧壁部,所述盖部具有覆盖所述半导体装置的所述上表面的接触表面,所述侧壁部环绕所述盖部以界定所述装置接纳区。在一些实施例中,所述盖部与所述侧壁部通过所述动态部件间隔开。在一些实施例中,所述动态部件部分地环绕所述盖部,并且所述盖部部分地连接到所述侧壁部。在一些实施例中,所述动态部件被配置成移动到第一位置,在所述第一位置处所述动态部件的下表面实质上低于所述模具部件的接触表面。在一些实施例中,所述动态部件被配置成移动到第一位置,在所述第一位置处所述动态部件的下表面实质上高于覆盖所述半导体装置的所述上表面的所述模具部件的下表面。在一些实施例中,所述动态部件被配置成移动到第二位置,在所述第二位置处所述动态部件的下表面与所述模具部件的接触表面实质上共面。在一些实施例中,所述半导体装置安装在由所述下部模具承载的衬底上。
根据本公开的一些实施例,一种模制半导体装置的制造方法包括以下步骤。在衬底上安装半导体装置。提供下部模具以承载安装在所述衬底上的所述半导体装置。在所述下部模具之上提供上部模具。所述上部模具包括模具部件及动态部件,所述模具部件覆盖所述半导体装置的上表面,所述动态部件围绕所述上部模具的装置接纳区设置。使所述动态部件相对于所述模具部件沿第一方向移动。向所述装置接纳区中注入模制材料以包封所述半导体装置。使所述动态部件相对于所述模具部件沿第二方向移动,所述第二方向与所述第一方向相反。
在一些实施例中,所述动态部件沿所述第一方向移动到第一位置,在所述第一位置处所述动态部件的下表面实质上低于覆盖所述半导体装置的所述上表面的所述模具部件的接触表面。在一些实施例中,所述动态部件沿所述第一方向移动到第一位置,在所述第一位置处所述动态部件的下表面实质上高于覆盖所述半导体装置的所述上表面的所述模具部件的下表面。在一些实施例中,所述动态部件沿所述第二方向移动到第二位置,在所述第二位置处所述动态部件的下表面与所述模具部件的接触表面实质上共面。在一些实施例中,在所述动态部件相对于所述模具部件沿所述第二方向移动的同时,将所述模制材料注入到所述装置接纳区中。
根据本公开的一些实施例,一种模制半导体装置包括半导体装置以及模制材料。所述模制材料包封所述半导体装置,其中所述模制材料的上表面与所述半导体装置的上表面实质上共面且所述模制材料的上表面包括凹槽,所述凹槽至少部分地环绕所述半导体装置的所述上表面。
在一些实施例中,所述凹槽与所述半导体装置和所述模制材料之间的边界维持一距离。在一些实施例中,所述的模制半导体装置还包括衬底及多个导电端子,其中所述半导体装置通过所述多个导电端子安装在所述衬底上。在一些实施例中,所述凹槽是闭环以环绕所述半导体装置的所述上表面。在一些实施例中,所述凹槽是开环以部分地环绕所述半导体装置的所述上表面。
以上概述了若干实施例的特征,以使所属领域中的技术人员可更好地理解本公开的方面。所属领域中的技术人员应理解,他们可容易地使用本公开作为设计或修改其他工艺及结构的基础来施行与本文中所介绍的实施例相同的目的和/或实现与本文中所介绍的实施例相同的优点。所属领域中的技术人员还应认识到,这些等效构造并不背离本公开的精神及范围,而且他们可在不背离本公开的精神及范围的条件下对其作出各种改变、代替及变更。
[符号的说明]
100、100a、100b:模制设备
110:下部模具
120:上部模具
122:模具部件
124、124a:动态部件
126:注入口
128:注入通道
130:注入埠
240、240’:模制材料
200、200’:模制半导体装置
210:半导体装置
220:衬底
230:导电端子
242、242’:凹槽
1221:盖部
1222:侧壁部
BD:边界
d1:距离
D1、D1’:第一方向
D2、D2’:第二方向
R1:装置接纳区
S1:接触表面。
Claims (1)
1.一种用于对半导体装置进行模制的模制设备,其特征在于,包括:
下部模具,被配置成承载所述半导体装置;以及
上部模具,设置在所述下部模具上方以接纳所述半导体装置且包括:
模具部件,被配置成覆盖所述半导体装置的上表面;以及
动态部件,围绕所述上部模具的装置接纳区设置,并且被配置成相对于所述模具部件移动。
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