CN112909035A - 光学装置的扇出晶圆级封装和相关方法 - Google Patents

光学装置的扇出晶圆级封装和相关方法 Download PDF

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Abstract

本公开涉及光学装置的扇出晶圆级封装和相关方法。半导体封装的具体实施可包括：衬底，该衬底具有第一侧和第二侧。该封装可包括半导体封装和控制器装置，该半导体封装和该控制器装置通过胶带或粘合剂耦合到该衬底的该第一侧。模制化合物可包封该半导体器件和该控制器装置。该封装还可包括再分布层，该再分布层电耦合该半导体器件和该控制器装置。互连结构可与该再分布层耦合。该封装可包括阻焊层，该阻焊层耦合在该互连结构周围并且耦合在该模制化合物、该半导体器件、该控制器装置和该铜再分布层之上。

Description

光学装置的扇出晶圆级封装和相关方法
技术领域
此文献的各方面总体涉及半导体封装，诸如光学装置的晶圆级封装。更具体的具体实施涉及相机装置的扇出晶圆级封装。
背景技术
半导体封装用于使半导体管芯能够与母板和其他电连接耦合。半导体封装还用于保护半导体管芯免于污染和在操作期间的环境影响。
发明内容
半导体封装的具体实施可包括：衬底，该衬底具有第一侧和第二侧。该封装可包括半导体器件和控制器装置，该半导体器件和该控制器装置通过胶带或粘合剂耦合到该衬底的该第一侧。模制化合物可包封该半导体器件和该控制器装置。该封装还可包括再分布层，该再分布层电耦合该半导体器件和该控制器装置。互连结构可与该再分布层耦合。该封装可包括阻焊层，该阻焊层耦合在该互连结构周围并且耦合在该模制化合物、该半导体器件、该控制器装置和该铜再分布层之上。
半导体封装的具体实施可包括以下各项中的一项、全部或任一项：
该衬底可包括光学透射材料。
该半导体封装还可包括第二铜再分布层和第三铜再分布层。
该再分布层可以是铜。
该半导体器件可以是包括微透镜或滤色器的图像传感器。
该半导体封装还可包括该衬底的第一侧上的胶带或树脂涂层。
该半导体封装还可包括在该互连结构周围的镍金(NiAu)镀层。
半导体封装的具体实施可包括：半导体器件，该半导体器件包括第一侧和第二侧；和控制器装置，该控制器装置包括第一侧和第二侧。该控制器装置和该半导体器件可在同一平面中。该封装还可包括包封该半导体器件和该控制器装置的模制化合物。再分布层可通过该半导体器件和该控制器装置中的每一者的第二侧上的两个或更多个小柱电耦合该半导体器件和该控制器装置。该封装还可包括耦合到该再分布层的互连结构。该封装还可包括该半导体器件和该控制器装置中的每一者的第二侧之上的阻焊层。
半导体封装的具体实施可包括以下各项中的一项、全部或任一项：
该封装还可包括衬底，该衬底耦合到该半导体器件和该控制器装置中的每一者的第一侧。
该衬底可包括光学透射材料。
该封装还可包括第二铜再分布层和第三铜再分布层。
该再分布层可以是铜。
该半导体器件可包括包含微透镜或滤色器的图像传感器。
该封装还可包括该衬底的第一侧上的胶带或树脂涂层。
该封装还可包括在该互连结构周围的镍金(NiAu)镀层。
可使用形成半导体封装的方法的具体实施来形成半导体封装的具体实施，该方法包括：提供衬底。该衬底可包括第一侧和第二侧。该方法可包括将半导体器件的第一侧耦合到该衬底的第二侧。该方法还可包括将控制器装置的第一侧耦合到该衬底的邻近于该半导体器件的第二侧。该方法可包括在该衬底的该第二侧上形成包围该半导体器件和该控制器装置的模制化合物。该方法还可包括穿过该半导体器件和该控制器装置中的每一者的第二侧上的硅层蚀刻两个或更多个通孔。该方法可包括在该半导体器件和该控制器装置中的每一者中的硅层中形成两个或更多个小柱。该方法还可包括在该半导体器件和该控制器装置中的每一者上的两个或更多个小柱中的一者之间镀敷再分布层。该方法可包括将互连结构耦合到该再分布层。该方法还可包括在半导体器件、控制器装置和再分布层中的每一者的第二侧之上形成绝缘层。该方法可包括将该衬底切块以形成多个半导体封装，每个半导体封装包括半导体器件和控制器装置。
形成半导体封装的方法的具体实施可包括以下各项中的一项、全部或任一项：
所述方法还可包括从多个半导体封装中的每一者的第一侧移除衬底。
该两个或更多个小柱和该再分布层可包括铜。
将衬底切块还可包括在半导体器件和控制器之上形成光学透射盖。
该半导体器件包括图像传感器装置。
对于本领域的普通技术人员而言，通过说明书和附图并且通过权利要求书，上述以及其他方面、特征和优点将会显而易见。
附图说明
将在下文中结合附图来描述具体实施，在附图中类似标号表示类似元件，并且：
图1是半导体封装的具体实施的横截面视图；
图2是与印刷电路板的具体实施耦合的半导体封装的具体实施的横截面视图；
图3是不具有支撑衬底的具体实施的半导体封装的具体实施的横截面视图；
图4是在图像传感器装置的具体实施之上具有空腔的半导体封装的具体实施的横截面视图；
图5是包括互连结构的具体实施周围的金属镀层的半导体封装的具体实施的横截面视图；
图6是与硅衬底耦合的半导体封装的具体实施的横截面图；
图7是与硅衬底的具体实施和该硅衬底上的树脂涂层耦合的半导体封装的具体实施的横截面图；
图8是在光透射衬底的具体实施的第二侧上耦合的半导体器件的具体实施和控制器装置的具体实施的横截面图；
图9是在模制化合物进行包封的情况下在封装之后的半导体封装的具体实施的横截面视图；
图10是在回磨模制化合物和半导体器件和控制器装置之后的半导体封装的具体实施的横截面视图；
图11是在半导体器件和控制器装置中的每一者中蚀刻出穿硅通孔的具体实施之后的半导体封装的具体实施的横截面图；
图12是在半导体器件的具体实施和控制器装置的具体实施上具有光致抗蚀剂图案的半导体封装的具体实施的横截面图；
图13是具有将半导体器件的具体实施和控制器装置的具体实施进行耦合的再分布层的具体实施的半导体封装的具体实施的横截面图；
图14是半导体封装的具体实施的横截面图，该半导体封装的该具体实施具有与再分布层的具体实施和半导体器件、控制器装置和再分布层中的每一者的第二侧之上的绝缘层的具体实施耦合的互连结构的具体实施；
图15是耦合到印刷电路板的具体实施的半导体封装的具体实施的横截面图；
图16是在硅衬底的具体实施的第二侧上耦合的半导体器件的具体实施和控制器装置的具体实施的横截面图；
图17是在使用模制化合物封装之后的半导体封装的具体实施的横截面视图；
图18是在回磨模制化合物和半导体器件和控制器装置之后的半导体封装的具体实施的横截面视图；
图19是具有在半导体器件和控制器装置中的每一者中蚀刻出的穿硅通孔的具体实施的半导体封装的具体实施的横截面图；
图20是在半导体器件的具体实施和控制器装置的具体实施上具有光致抗蚀剂图案的半导体封装的具体实施的横截面图；
图21是具有将半导体器件的具体实施和控制器装置的具体实施耦合的再分布层的具体实施的半导体封装的具体实施的横截面图；
图22是半导体封装的具体实施的横截面图，该半导体封装的该具体实施具有与再分布层的具体实施和半导体器件、控制器装置和再分布层中的每一者的第二侧之上的绝缘层的具体实施耦合的互连结构的具体实施；并且
图23是相机模块的两种具体实施的俯视图比较；
图24是包括控制器模块和图像传感器装置的半导体封装的具体实施的俯视图；
图25是仅包括图像传感器装置的半导体器件的具体实施的横截面图；
图26是仅包括图像传感器装置的半导体器件的具体实施的俯视图；
图27是包括图像传感器装置的一部分上的金属件的半导体器件的具体实施的横截面图；
图28是包括暗的不透明的抗蚀剂树脂的半导体器件的具体实施的横截面图。
具体实施方式
本公开、其各方面以及实施方式并不限于本文所公开的具体部件、组装工序或方法要素。与期望的扇出晶圆级封装光学装置一致的在本领域已知的许多附加部件、组装程序和/或方法元素将明显能够与本公开的特定具体实施一起使用。因此，例如，尽管公开了特定具体实施，但是此类具体实施和实施部件可包括在本领域已知用于此类扇出晶圆级封装光学装置和与期望的操作和方法一致的实施部件和方法的任何形状、尺寸、样式、类型、模型、版本、测量、浓度、材料、数量、方法元素、步骤等。
参见图1，示出了半导体封装2的具体实施。该封装包括控制器装置4。控制器装置4可形成于硅衬底6上。在一些具体实施中，控制器装置4可包括大规模集成(LSI)。在其他具体实施中，控制器装置4可形成于由诸如氮化镓等另一材料形成的衬底6上。控制器装置4可具有在约10微米与约200微米之间的厚度。封装2还包括半导体器件8。在各种具体实施中，半导体器件8可以是图像传感器。该图像传感器装置可包括互补金属氧化物半导体(CMOS)。在其他具体实施中，图像传感器装置可包括电荷耦合装置(CCD)。在一些具体实施中，图像传感器8装置可形成于硅衬底10上。图像传感器8可包括保护层。半导体器件8可具有约10微米到约200微米的厚度。如图所示，在各种具体实施中，聚酰亚胺层12形成于控制器装置4和图像传感器装置10的衬底中的每一者的第二侧之上。在其他具体实施中，可使用另一材料在部件上提供电绝缘/保护层。
控制器装置4和半导体器件8两者都被胶合/粘附14到玻璃晶圆16。在其他具体实施中，控制器装置4和半导体器件8可用胶带粘到衬底。在一些具体实施中，该衬底可由光学透射材料形成。在其他具体实施中，该衬底可由硅或其他合适的半导体材料形成。在一些具体实施中，晶圆16可向半导体封装提供支撑。在各种具体实施中，晶圆16可具有在约100微米与约400微米之间的厚度。
仍然参见图1，半导体封装还包括模制化合物18。如图所示，模制化合物18包封控制器装置4和半导体器件8。再分布层20形成于控制器4装置与半导体器件6之间。在此特定具体实施中，再分布层(RDL)20是由铜形成。在其他具体实施中，RDL必须由另一导电材料形成，该导电材料诸如为(作为非限制性示例)金属、金属合金、铝、铝铜、银、金或任何其他导电材料。第二RDL 22还形成于控制器装置4的通孔24中。第三RDL 26形成于半导体器件4的通孔28中。在一些具体实施中，RDL可包括形成于通孔中的小柱和机械且电耦合到该小柱的RDL。RDL/小柱与部件中的每一者的铝焊盘30耦合。在其他具体实施中，该焊盘可由另一导电材料形成，比如本文公开的任何导电材料。可通过镀敷过程形成RDL，如将在下文更详细地阐释。
互连结构32耦合到RDL 20，从而耦合控制器装置4和图像传感器装置8。互连结构32可包括球栅格阵列。互连装置32可由导电材料形成。在其他具体实施中，互连装置可包括小柱。封装包括绝缘层34，该绝缘层覆盖模制化合物18、RDL(20、22和26)、控制器装置4、半导体器件8并且形成于互连结构32周围。
在图24中示出了半导体封装268的具体实施的俯视图。在此视图中，在控制器272与图像传感器装置274之间的连接270是可见的。从此视图可看到其他连接276以及从控制器装置272和图像传感器装置274中的每一者的第二侧延伸的互连结构278中的每一者。还示出了包封该装置的模制化合物280。该模制化合物延伸到半导体封装268的衬底的边缘。在各种具体实施中，半导体在处理之后可不具有衬底，如将在下文更详细地描述。图24可以是包括如本文描述的控制器装置和图像传感器装置两者的任何半导体封装的代表性图解。在其他具体实施中，该半导体封装可包括除了控制器和图像传感器之外的一个或多个其他装置。
参见图2，示出了与印刷电路板(PCB)38耦合的半导体封装36的具体实施。半导体封装36包括光透射衬底40。该光透射衬底具有第一侧42和第二侧44。第一侧42与PCB 38相对地定位以允许光46进入衬底40。在衬底40的第二侧44上，控制器装置48和图像传感器装置50耦合到衬底40。控制器装置48和图像传感器装置50可通过透光胶、胶带或其他合适的粘合剂52耦合到衬底40。控制器装置48和图像传感器50被模制化合物54包封。控制器装置48和图像传感器50彼此电耦合并且通过由导电材料形成的RDL 56耦合到装置的其他部件。在图2中示出的具体实施中，阻焊层58形成于控制器装置48、半导体器件50和模制化合物54中的每一者的第二侧之上。互连结构60耦合到RDL 56并且将半导体封装36耦合到PCB衬底38。在其他具体实施中，半导体封装可通过该互连结构与其他装置或衬底耦合。
参见图3，示出了半导体封装62的另一具体实施。半导体封装的此特定具体实施不包括支撑衬底。控制器装置64和图像传感器装置66通过铜RDL 68进行耦合。在其他具体实施中，该RDL可由其他导电材料形成。控制器装置64和图像传感器装置66被模制化合物70包封，并且阻焊剂72耦合到模制化合物70并且耦合在互连结构74周围。
参见图4，示出了半导体封装76的另一具体实施。此特定具体实施包括光透射衬底78。控制器装置80和半导体器件82与衬底78耦合，其中模制化合物84包封控制器装置80和半导体器件82。在图像传感器装置82之上存在空腔结构86。图像传感器装置82可包括微透镜或滤色器。空腔结构86形成于在衬底78与图像传感器装置82之间的粘合剂88中。互连装置90与RDL 92耦合。RDL 92使控制器装置80与图像传感器装置82电耦合和机械耦合。第二RDL 94与控制器80耦合，该第二RDL延伸到半导体封装76的其他区域。第三RDL 96与半导体器件82耦合。在各种具体实施中，该RDL可包括在部件中的每一者中的通孔100中形成的小柱98和与小柱98耦合的镀层102。在图4中示出的具体实施中，阻焊层104耦合在模制化合物84、半导体器件82、控制器装置80和铜RDL 92之上。阻焊层104还耦合在球栅格阵列90的周围，该球栅格阵列与使图像传感器装置82与控制器80耦合的RDL 92耦合。在各种具体实施中，可使用另一互连结构。
参见图5，示出了半导体封装106的另一具体实施。封装106包括具有第一侧110和第二侧112的衬底108。在此具体实施中，衬底108是由光透射材料制成，该光透射材料诸如为(作为非限制性示例)玻璃、聚合物和允许可见光和非可见光(包括红外(IR)光)穿过衬底的其他材料。在其他具体实施中，衬底108可由硅或其他半导体材料制成。封装106包括布置在同一平面中的半导体器件114和控制器装置116。半导体器件114和控制器装置116通过粘合剂118耦合到衬底108的第二侧112。在各种具体实施中，该粘合剂可包括(作为非限制性示例)胶水、胶带或用以将装置耦合到衬底的其他合适的材料。在一些具体实施中，装置与衬底的耦合可以是永久的。在其他具体实施中，如图3中说明，可在处理制造结束时剥落或移除衬底。
示出了包封半导体器件114和控制器装置116的模制化合物120。在一些具体实施中，模制化合物120可包括(作为非限制性示例)环氧树脂、树脂、酚醛树脂、硅石和它们的组合。如图所示，RDL 122使半导体器件114与控制器装置116机械耦合并电耦合。RDL 122可由铜或其他导电材料形成。在一些具体实施中，该RDL可包括与控制器装置116或半导体器件114的焊盘126耦合的一个或多个小柱124和与小柱124耦合的金属镀层128。第二RDL 130和第三RDL132被示出为分别单独地耦合到控制器装置116和半导体器件132。如先前描述，半导体器件是图像传感器装置。然而，在其他具体实施中，该半导体器件可包括诸如(作为非限制性示例)二极管、晶体管等半导体器件和其他半导体器件。
仍然参见图5，互连结构134与铜RDL 122耦合。互连结构134可包括(作为非限制性示例)球栅格阵列、单独的焊料球、小柱或用于连接装置的其他导电材料。互连结构134可用于将封装耦合到PCB、母板，或用作诸如(非限制性示例)如图2中示出的相机等另一装置内的部件。阻焊层136耦合在互连结构134的周围以及耦合在模制化合物120、半导体器件114、控制器装置116和铜RDL 122之上。在此特定具体实施中，凸块下金属化(UBM)层138形成在互连结构134周围。UBM层138可包括镍金(NiAu)镀层。在其他具体实施中，该镀层可包括钛铜(TiCu)溅镀和紧接的NiAu镀敷。
参见图6，示出了包括硅衬底142的半导体封装140的具体实施。在各种具体实施中，可将其他半导体材料用于衬底，诸如(作为非限制性示例)锗(Ge)、砷化镓(GaAs)、碳化硅(SiC)、砷化铟、锑化铟和磷化铟。封装140包括具有第一侧146和第二侧148的半导体器件144以及具有第一侧152和第二侧154的控制器装置150。控制器装置150和半导体器件144在同一平面中耦合到衬底142，而不是呈堆叠构造。
仍然参见图6，该封装包括包封半导体器件144和控制器装置150的模制化合物156。在各种具体实施中，模制化合物156可包括环氧树脂、树脂或其他合适的材料。RDL 158被示出为通过半导体器件144和控制器装置150中的每一者的第二侧上的两个或更多个小柱160而电耦合半导体器件144和控制器装置150。该RDL可由金或其他合适的导电材料制成。互连结构162耦合到RDL 158并且延伸到封装的外部。互连结构162可包括球栅格阵列、焊料球、小柱或用于将半导体器件电耦合在一起和/或电耦合到电路板的其他结构。互连结构162被半导体器件144和控制器装置150中的每一者的第二侧之上的阻焊层164包围。
参见图7，示出了半导体封装166的具体实施。半导体封装166具有与本文描述的其他封装类似的结构。控制器装置168和半导体器件170耦合到半导体衬底174的第二侧172。装置168和170通过RDL 176被电耦合并且被模制化合物178包封。阻焊层180被示出为覆盖半导体器件170和控制器装置168和所示的RDL 176中的每一者的第二侧。球栅格阵列182与将装置耦合在一起的RDL 176耦合。球栅格阵列182可用于将该封装耦合到印刷电路板、母板或其他电气装置。在此特定具体实施中，树脂涂层184被示出为在衬底的第一侧上。在其他具体实施中，另一保护性材料可形成在衬底的第一侧上。在其他具体实施中，背面胶带可与衬底的第一侧耦合。
参见图8至图14，示出了用于形成与本文公开的半导体封装一样的半导体封装的方法的具体实施。该方法可包括：制备具有第一侧188和第二侧190的硅衬底186；将胶带192安装到衬底186的第二侧190；并且将控制器装置194和图像传感器装置196安装到衬底186。图像传感器装置196可包括互补金属氧化物半导体器件(CMOS)或电荷耦合装置(CCD)。控制器194装置和图像传感器装置196中的每一者可包括与封装的衬底186相对定位的硅衬底198和200。每个装置194和196包括在装置194与硅衬底198之间的界面处的铝焊盘202。在一些具体实施中，可将胶水涂层添加到封装的硅衬底的第二侧，而不是使用安装胶带。在其他具体实施中，适合于半导体器件的其他粘合剂可用于将装置耦合到衬底。在各种具体实施中，硅衬底186可具有100微米到200微米的厚度。在一些具体实施中，该衬底可由诸如氮化镓等另一半导体材料制成。参见图8，控制器装置194和图像传感器装置196被示出为通过粘合剂192与硅衬底186耦合。
该方法可包括在控制器装置194和图像传感器装置196周围形成模制化合物204。如图9中所示，该模制化合物在模制过程之后立即完全包封装置。参见图10，该封装被示出为在模制化合物204已经被回磨以部分地移除和暴露分别在控制器装置194和图像传感器装置196中的每一者上的硅衬底198和200的表面之后。
该方法还包括对准硅衬底，之后在控制器装置和图像传感器装置中的每一者中蚀刻出通孔。在装置的硅衬底中形成通孔，该通孔从衬底的第二表面延伸到装置中的每一者中的焊盘。将光致抗蚀剂层添加到装置，之后进行蚀刻、图案化，并且在蚀刻之后移除该光致抗蚀剂层。参见图12，封装被示出为在已经通过硅和氧化物蚀刻过程形成通孔206之后。该方法包括将聚酰亚胺层208施加到装置194和196的衬底198和200。在各种具体实施中，可使用其他绝缘层。可通过化学蒸气蒸馏(CVD)形成该绝缘层。参见图12，封装被示出为在形成绝缘层208之后。
该方法还包括在通孔206中形成再分布层(RDL)210。该RDL可通过镀敷形成。RDL被形成为使控制器装置194与图像传感器装置198耦合。在装置中的每一者中形成第二RDL212和第三RDL 214。在各种具体实施中，该RDL可首先包括在通孔中形成小柱并且随后在小柱之间形成镀层。参见图13，封装被示出为在形成RDL 210、212和214之后。该方法随后包括在半导体器件196、控制器装置198、模制化合物204和RDL中的每一者的第二侧之上形成阻焊层216。在各种具体实施中，可使用除阻焊剂之外的另一绝缘材料。在耦合控制器装置198和图像传感器装置196的RDL 210之上形成互连结构219。可在阻焊剂216的开口中形成互连结构218。在各种具体实施中，互连可包括球栅格阵列、焊料球、小柱或本文描述的任何其他互连结构。该方法包括将硅衬底单体化以形成多个半导体封装。可通过(作为非限制性示例)切块、锯切、激光切割或用于将半导体衬底单体化的其他合适的方法将封装单体化。参见图14，半导体封装220被示出为在单体化之后。
在各种具体实施中，该方法还可包括移除封装的支撑衬底，从而使装置暴露，如图3中所示。可通过剥落来移除衬底。可在将衬底单体化之前或之后移除衬底。在其他具体实施中，该方法可包括将背面胶带施加到硅衬底的第一侧。该方法可包括施加如图7中所示的树脂涂层。可在单体化之前施加背面胶带或树脂涂层。在形成多个半导体封装之后，可翻转单独的封装222并且使该封装与PCB 224耦合，如图15中所示。
参见图16至图22，示出了形成半导体封装的方法的另一具体实施。该方法包括提供具有第一第一侧228和第二侧230的衬底226。衬底226可包括如所示的玻璃或光学透射衬底。如先前描述，该衬底可以是硅衬底或其他合适的半导体材料。该方法还包括制备具有裸芯片结构的图像传感器装置232和控制器装置234。将胶带或胶水236施加到光学透射衬底226，并且将图像传感器232和控制器装置234与衬底226耦合。具体地，图像传感器232的第一侧耦合到衬底226的第二侧230，并且控制器装置234的第一侧耦合到衬底226的邻近于图像传感器装置232的第二侧230。如先前描述，本文描述的方法和封装可制造除了图像传感器之外的半导体器件。参见图16，封装被示出为在半导体器件232的第一侧和控制器装置234的第一侧已经通过粘合材料236耦合到光学透射衬底226的第二侧230之后。
该方法还包括将模制化合物240施加到衬底226，从而包封装置232和234。可通过压缩成型来施加模制化合物240。参见图17，封装被示出为在已经施加模制化合物240并且完全包封装置232和234中的每一者之后。该方法随后包括研磨模制化合物和装置中的每一者的背面。研磨可移除约10微米到约200微米的材料。参见图18，封装被示出为在已经移除了模制化合物240和装置232和234的第二侧的一部分之后。
该方法随后包括在控制器装置和图像传感器装置的第二侧上形成光致抗蚀剂图案以准备形成硅通孔。可通过蚀刻控制器装置232和图像传感器装置234中的每一者上的硅244来形成两个或更多个通孔242。可通过氧化物蚀刻来暴露装置的铝焊盘246。参见图19，封装被示出为在已经形成通孔242之后。可使用光敏树脂在接触孔/通孔242周围形成绝缘体层248。该方法随后包括形成钛铜(TiCu)凸块下金属化和光致抗蚀剂图案，随后通过铜镀敷形成一个或多个RDL。参见图20，封装被示出为当在通孔242周围形成绝缘体层248之后。在各种具体实施中，该方法可包括在半导体器件和控制器装置中的每一者中的硅通孔中形成两个或更多个小柱，并且随后在半导体器件和控制器装置中的每一者上的两个或更多个小柱中的一者之间镀敷再分布层。参见图21，封装被示出为在形成RDL 250之后。可通过蚀刻化学物/抛光过程移除光致抗蚀剂和UBM。
该方法还包括在半导体器件232、控制器装置234和再分布层250中的每一者的第二侧之上形成第二绝缘体层252。在各种具体实施中，绝缘体层252可以是阻焊剂。绝缘体层252可形成有开口以接纳互连结构254。该方法随后包括在绝缘体层252中的开口中形成互连结构254。互连结构254与RDL 250耦合。在各种具体实施中，该互连结构可以是焊接凸点。该方法包括将该衬底切块以形成多个半导体封装，每个半导体封装包括半导体器件和控制器装置。参见图22，封装被示出为在通过切块进行单体化之后。在其他具体实施中，可通过锯切或激光切割将衬底单体化。
参见图23，示出了在相机模块256的第一具体实施与利用如本文描述的半导体封装的第二具体实施的相机模块258之间的比较。当前相机模块256使用两个单独的芯片级封装(CSP)。一个CSP用于图像传感器260并且另一CSP用于控制器装置262。图像传感器CSP260位于相机的透镜264下方，而控制器CSP 262与侧面分开。通过使用控制器装置和图像传感器装置被封装在单个半导体封装内的如本文描述的半导体封装的具体实施，可减小相机模块258的大小，如箭头266所指示。还可提高相机模块的性能，因为在图像传感器与控制器装置之间存在更小的距离。在数码相机和具有相机的移动电话中，对来自CCD/CMOS图像传感器的原始输出执行图像信号处理。在图像信号处理器(ISP)处，逐像素的处理是重要的，诸如对诸如透镜等光学系统的校正处理或由图像传感器中的变化引起的缺陷校正。
参见图25，示出了半导体器件282的另一具体实施。此特定具体实施仅包括一个装置284。在这里，所示出的装置284是图像传感器装置。在各种其他具体实施中，可将其他半导体器件(包括本文公开的任何半导体器件)形成到具有如本文描述的扇出结构的类似的半导体封装中。在仅包括一个装置的封装中使用扇出结构可提供更小的封装大小和在较大的装置(作为非限制性示例，相机)内组合部件方面的更大的灵活性。半导体封装包括耦合到半导体衬底286的第二侧的半导体器件284。装置284可通过诸如胶水或胶带等粘合剂288耦合到衬底286。所示出的封装包括三个RDL。第一RDL 290形成在图像传感器装置284的第二侧上，并且可通过互连结构296在装置与封装之外的衬底之间提供连接。第二RDL 292和第三RDL 294与延伸穿过通孔300的小柱298耦合，该通孔是穿过图像传感器装置284的衬底286而形成。第二RDL 292和第三RDL 294可提供在半导体封装的各种其他部分之间的电连接性。
如图所示，第二RDL 294还与互连结构302耦合。图像传感器装置284被模制化合物304包封。模制化合物304还在第一侧上与半导体封装的衬底286耦合并且在第二侧上与阻焊层306耦合。阻焊层306形成在模制化合物304和图像传感器装置284中的每一者的第二侧上。阻焊层306还形成在RDL结构和互连结构周围。在各种具体实施中，半导体封装的衬底可以是本文描述的衬底中的任一者，诸如(作为非限制性示例)硅、氮化镓和诸如玻璃等光透射材料。
参见图26，包括单个装置310的半导体封装308的具体实施的俯视图。在此视图中，图像传感器装置310的边缘312是可见的。在图像传感器装置310的周边周围延伸并且与半导体封装308的衬底耦合的模制化合物314也是可见的。多个互连结构316被示出为与图像传感器装置310耦合。在各种具体实施中，该互连结构可包括球栅格阵列、焊料球、金小柱和用以使半导体封装与诸如印刷电路板等其他结构耦合的其他合适的导电材料。在互连结构316之间延伸并且延伸到装置310的边缘的RDL结构318中的一者或多者也是可见的。
参见图27，示出了半导体封装320的另一具体实施。此具体实施包括与本文描述的其他具体实施类似的控制器装置322和图像传感器装置324两者。然而，在此具体实施中，图像传感器装置包括在图像传感器装置324的衬底328的第二侧上的处于封装内的金属板326。金属板326或屏蔽物可防止图像传感器装置324的第二侧上的光反射。在各种具体实施中，金属板可由(非限制性)铝、钛、其组合和其他金属形成。金属板324还可用于如图25中所示的半导体封装中。如图所示，封装320还包括包封控制器装置322和图像传感器装置324的模制化合物330。阻焊剂332形成在模制化合物330之上和耦合封装内的装置的RDL 334周围。如图所示，互连结构336与第一RDL耦合并且延伸到封装外部。
参见图28，示出了半导体封装338的另一具体实施。此具体实施包括控制器装置340和图像传感器装置342两者。图像传感器装置342和控制器装置340耦合到衬底344的第二侧。衬底344可以是不透明的，或可包括光透射材料。图像传感器装置342和控制器装置340可通过胶水、胶带或其他合适的粘合剂346耦合到衬底。模制化合物348在装置340和342周围和之间与衬底344的第二侧耦合。在此特定具体实施中，黑色抗蚀剂树脂350形成在装置340和342以及模制化合物348之上和周围。黑色抗蚀剂树脂350可保护图像传感器装置342免于背面反射。在其他具体实施中，可使用其他不透明或暗的树脂色彩来取代阻焊剂。如图所示，还在耦合封装内的装置的RDL 352周围形成抗蚀剂树脂。该抗蚀剂树脂还形成在耦合到第一RDL的互连结构354周围。
在各种方法具体实施中，该方法可包括其中两个或更多个小柱和再分布层包括铜。
在各种方法具体实施中，该方法可包括其中将衬底切块还包括在控制器装置中的半导体器件之上形成光学透射盖。
在各种方法具体实施中，半导体器件可包括图像传感器装置。
半导体封装的具体实施可包括其中再分布层是铜。
半导体封装的具体实施可包括其中半导体器件是包括微透镜或滤色器中的一者的图像传感器。
半导体封装的具体实施可包括在互连结构周围的镍金镀层。
半导体封装的具体实施可包括其中衬底包括光学透射材料。
在以上描述涉及半导体封装的特定具体实施和实施部件、子部件、方法和子方法的地方，将容易明白，可在不脱离其实质的情况下作出大量修改，并且这些具体实施、实施部件、子部件、方法和子方法可应用于其他半导体封装。

Claims (10)

1.一种半导体封装，所述半导体封装包括：
衬底，所述衬底包括第一侧和第二侧；
半导体器件和控制器装置，所述半导体器件和所述控制器装置布置在同一平面中，其中所述半导体器件和所述控制器装置通过胶带或粘合剂中的一者耦合到所述衬底的所述第一侧；
模制化合物，所述模制化合物包封所述半导体器件和所述控制器装置；
再分布层，所述再分布层电耦合所述半导体器件和所述控制器装置；
互连结构，所述互连结构与所述再分布层耦合；和
阻焊层，所述阻焊层耦合在所述互连结构周围并且耦合在所述模制化合物、所述半导体器件、所述控制器装置和所述铜再分布层之上。
2.根据权利要求1所述的半导体封装，其中所述衬底包括光学透射材料。
3.根据权利要求1所述的半导体封装，所述半导体封装还包括第二再分布层和第三再分布层。
4.根据权利要求1所述的半导体封装，所述半导体封装还包括所述衬底的第一侧上的胶带或树脂涂层中的一者。
5.一种半导体封装，所述半导体封装包括：
半导体器件，所述半导体器件包括第一侧和第二侧；
控制器装置，所述控制器装置包括第一侧和第二侧；和
模制化合物，所述模制化合物包封所述半导体器件和所述控制器装置；
再分布层，所述再分布层通过所述半导体器件和所述控制器装置中的每一者的第二侧上的两个或更多个小柱电耦合所述半导体器件和所述控制器装置；
互连件，所述互连件耦合到所述再分布层；和
阻焊层，所述阻焊层处于所述半导体器件和所述控制器装置中的每一者的所述第二侧之上；
其中所述控制器装置和所述半导体器件在同一平面中。
6.根据权利要求5所述的半导体封装，所述半导体封装还包括衬底，所述衬底耦合到所述半导体器件和所述控制器装置中的每一者的所述第一侧。
7.根据权利要求5所述的半导体封装，所述半导体封装还包括第二铜再分布层和第三铜再分布层。
8.根据权利要求6所述的半导体封装，所述半导体封装还包括所述衬底的第一侧上的胶带或树脂涂层中的一者。
9.一种形成半导体封装的方法，所述方法包括：
提供衬底，所述衬底包括第一侧和第二侧；
将半导体器件的第一侧耦合到所述衬底的第二侧；
将控制器装置的第一侧耦合到所述衬底的邻近于所述半导体器件的第二侧；
在所述衬底的所述第二侧上形成包围所述半导体器件和所述控制器装置的模制化合物；
穿过所述半导体器件和所述控制器装置中的每一者的第二侧上的硅层蚀刻两个或更多个通孔；
在所述半导体器件和所述控制器装置中的每一者中的所述硅层中形成两个或更多个小柱；
在所述半导体器件和所述控制器装置中的每一者上的所述两个或更多个小柱中的一者之间镀敷再分布层；
将互连结构耦合到所述再分布层；
在所述半导体器件、所述控制器装置和所述再分布层中的每一者的所述第二侧之上形成绝缘层；以及
将所述衬底切块以形成多个半导体封装，每个半导体封装包括半导体器件和控制器装置。
10.根据权利要求9所述的方法，所述方法还包括从所述多个半导体封装中的每一者的第一侧移除所述衬底。
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