TW202121597A - Semiconductor package and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本發明是有關於一種半導體封裝及其製造方法,且特別是有關於一種具有感測區的半導體晶片的半導體封裝及其製造方法。The present invention relates to a semiconductor package and a manufacturing method thereof, and more particularly to a semiconductor package of a semiconductor chip with a sensing region and a manufacturing method thereof.
近年來,例如智慧型手機、平板電腦、穿戴式電子設備等越來越多電子設備,逐漸採用感測器來控制由設備所提供的各種操縱功能。由於對感測器封裝的高可製造性(manufacturability)以及品質的要求越來越高,因此需要具有靈活且可靠的方法以將感測器封裝在晶片上。因此,為了使感測器封裝達到具有更好的操作性和更高可製造性,如何提升傳統晶片封裝方法實成為亟欲解決的課題。In recent years, more and more electronic devices such as smart phones, tablet computers, and wearable electronic devices have gradually adopted sensors to control various manipulation functions provided by the devices. As the requirements for high manufacturability and quality of sensor packages are increasing, it is necessary to have a flexible and reliable method to package the sensors on a chip. Therefore, in order to achieve better operability and higher manufacturability of sensor packaging, how to improve the traditional chip packaging method has become an urgent issue to be solved.
本發明提供一種半導體封裝及其製造方法,其可以將具有感測器的半導體晶片整合且內連線(interconnect)於晶圓級封裝,並將其最佳化。The present invention provides a semiconductor package and a manufacturing method thereof, which can integrate and interconnect a semiconductor chip with a sensor in a wafer-level package and optimize it.
本發明提供一種半導體封裝,包括多個第一晶片、多個矽穿孔、至少一絕緣體、第一電路結構與第一密封體。每一第一晶片包括第一主動面、第一主動面上的感測區、相對於第一主動面的第一背面與從第一背面朝向第一主動面延伸的多個通孔。多個矽穿孔配置於多個第一晶片的多個通孔中且與多個第一晶片電性連接。絕緣體配置於多個第一晶片的第一主動面上。第一電路結構配置於多個第一晶片的第一背面上且與多個矽穿孔電性連接。第一密封體側向包封多個第一晶片。The invention provides a semiconductor package, which includes a plurality of first chips, a plurality of silicon through holes, at least one insulator, a first circuit structure and a first sealing body. Each first chip includes a first active surface, a sensing area on the first active surface, a first back surface opposite to the first active surface, and a plurality of through holes extending from the first back surface toward the first active surface. A plurality of silicon vias are arranged in the plurality of through holes of the plurality of first chips and are electrically connected to the plurality of first chips. The insulator is disposed on the first active surface of the plurality of first chips. The first circuit structure is disposed on the first back surface of the plurality of first chips and is electrically connected to the plurality of silicon vias. The first sealing body laterally encapsulates a plurality of first wafers.
在本發明的一實施例中,上述的第一密封體配置於絕緣體上。In an embodiment of the present invention, the above-mentioned first sealing body is disposed on the insulator.
在本發明的一實施例中,上述的第一密封體更側向包封絕緣體。In an embodiment of the present invention, the above-mentioned first sealing body further laterally encapsulates the insulator.
在本發明的一實施例中,上述的第一密封體更側向包封第一電路結構。In an embodiment of the present invention, the above-mentioned first sealing body further laterally encapsulates the first circuit structure.
本發明提供一種半導體封裝的製造方法。方法至少包括以下步驟。提供第一晶片,其中第一晶片包括第一主動面、第一主動面上的感測區、相對於第一主動面的第一背面與從第一背面朝向第一主動面延伸的多個通孔;形成多個矽穿孔於第一晶片的多個通孔中。形成第一電路結構於第一晶片的第一背面上以與多個矽穿孔電性連接;配置第二晶片於第二電路結構上,其中第二晶片包括面朝向第一晶片的第一主動面的第二主動面,且第二晶片與第一晶片電性連接;以及形成第二密封體於第一電路結構上以側向包封第二晶片。The present invention provides a method for manufacturing a semiconductor package. The method includes at least the following steps. A first chip is provided, wherein the first chip includes a first active surface, a sensing area on the first active surface, a first back surface opposite to the first active surface, and a plurality of communication channels extending from the first back surface toward the first active surface Hole; forming a plurality of silicon through holes in a plurality of through holes of the first chip. Forming a first circuit structure on the first back surface of the first chip to be electrically connected to a plurality of silicon vias; disposing a second chip on the second circuit structure, wherein the second chip includes a first active surface facing the first chip The second active surface of the second chip is electrically connected to the first chip; and a second sealing body is formed on the first circuit structure to laterally encapsulate the second chip.
在本發明的一實施例中,上述的在形成多個矽穿孔之前,形成第一密封體,以側向包封第一晶片。In an embodiment of the present invention, before forming a plurality of silicon vias, the first sealing body is formed to encapsulate the first chip laterally.
本發明提供一種半導體封裝的製造方法。方法至少包括以下步驟。提供多個第一晶片,每一第一晶片包括第一主動面、第一主動面上的感測區、相對於第一主動面的第一背面以及從第一背面朝向第一主動面延伸的多個通孔;形成多個矽穿孔於多個第一晶片的多個通孔中;形成第一電路結構於第一晶片的第一背面上以與多個矽穿孔電性連接;提供載板;提供至少一絕緣體;接合載板、絕緣體與多個第一晶片於多個矽穿孔與第一電路結構,其中絕緣體配置於載板與第一晶片之間,第一晶片的第一主動面面向絕緣體,且第一晶片配置於在板上且彼此被物理分隔;形成第一密封體於載板上,其中第一密封體側向包封第一晶片;以及形成第二電路結構於第一密封體上。The present invention provides a method for manufacturing a semiconductor package. The method includes at least the following steps. A plurality of first chips are provided, and each first chip includes a first active surface, a sensing area on the first active surface, a first back surface opposite to the first active surface, and a first back surface extending from the first back surface toward the first active surface A plurality of through holes; forming a plurality of silicon through holes in the plurality of through holes of the plurality of first chips; forming a first circuit structure on the first back surface of the first chip to be electrically connected with the plurality of silicon through holes; providing a carrier board Provide at least one insulator; join the carrier, the insulator and the first chip in the plurality of silicon vias and the first circuit structure, wherein the insulator is disposed between the carrier and the first chip, and the first active surface of the first chip faces An insulator, and the first chip is disposed on the board and physically separated from each other; forming a first sealing body on the carrier plate, wherein the first sealing body laterally encapsulates the first chip; and forming a second circuit structure in the first sealing Physically.
在本發明的一實施例中,上述的形成多個導電端子於第二電路結構,其中多個導電端子與第一晶片以及第二晶片電性連接。In an embodiment of the present invention, a plurality of conductive terminals are formed in the second circuit structure, wherein the plurality of conductive terminals are electrically connected to the first chip and the second chip.
在本發明的一實施例中,上述的提供第一晶片包括提供載板。形成絕緣體於載板。配置第一晶片於絕緣體上,其中第一晶片的第一主動面面向絕緣體。In an embodiment of the present invention, the above-mentioned providing the first chip includes providing a carrier board. Form an insulator on the carrier board. The first chip is arranged on the insulator, wherein the first active surface of the first chip faces the insulator.
在本發明的一實施例中,上述的在形成第二電路結構之後,多個第一晶片藉由第二電路結構彼此電性連接。In an embodiment of the present invention, after the second circuit structure is formed as described above, the plurality of first chips are electrically connected to each other through the second circuit structure.
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂,下文特舉實施例,並配合所附圖式作詳細說明如下。In order to make the above-mentioned features and advantages of the present invention more comprehensible, the following specific embodiments are described in detail in conjunction with the accompanying drawings.
下文將會附加標號以對本發明較佳實施例進行詳細描述,並以圖式說明。在可能的情況下,相同或相似的構件在圖式中將以相同的標號顯示。Hereinafter, reference numerals will be added to describe the preferred embodiments of the present invention in detail, and the description will be given with figures. Where possible, the same or similar components will be shown with the same reference numbers in the drawings.
圖1A至圖1J是根據本發明一實施例的半導體封裝的製造方法的剖面示意圖。圖2A以及圖2B是圖1C中的半導體封裝的製造方法的區域TV的放大剖面示意圖。1A to 1J are schematic cross-sectional views of a method of manufacturing a semiconductor package according to an embodiment of the invention. 2A and 2B are schematic enlarged cross-sectional views of the area TV of the method of manufacturing the semiconductor package in FIG. 1C.
請參照圖1A,可以提供臨時載板50。臨時載板50可以是玻璃基板、晶圓基板或其他適宜的基板材料,只要前述的材料能夠於後續的製程中,承載形成於其上的封裝件。Referring to FIG. 1A, a
在一些實施例中,去黏合層51可以形成於臨時載板50上,以於之後的製程中提升結構(如在製程中的中間結構)與臨時載板50的離型性(releasability)。舉例而言,去黏合層51可以是光熱轉換(light-to-heat-conversion, LTHC)離型層或其他適宜的離型層。In some embodiments, the
絕緣體110可以形成於臨時載板50上。舉例而言,絕緣體110可以是藉由沉積製程、旋轉塗佈(spin coating)製程、狹縫式塗佈(slit coating)製程或其他適宜的製程,以如聚合物、可固化樹脂的絕緣材料或其他適宜的保護材料所形成。在一實施例中,絕緣體110可以被稱為覆蓋層或硬塗層(hard coating layer)。The
在一些實施例中,絕緣體110可以形成於去黏合層51上,但本發明不限於此。In some embodiments, the
在一未繪示的實施例中,絕緣體110可以直接形成於臨時載板50上。In an embodiment not shown, the
在形成絕緣體110之後,多個第一晶片120可以配置於絕緣體110上。在圖1A中第一晶片120的數量僅用於示例性的繪示,而本發明不限於此。舉例而言,在圖1A中示例性的繪示四個第一晶片120。After the
在一實施例中,在配置第一晶片120之後,可以依據設計上的需求對絕緣體110進行固化製程,以提升對第一晶片120的保護。In one embodiment, after the
第一晶片120具有第一主動面122、位在第一主動面122上的感測區122a以及相對於第一主動面122的第一背面124。第一晶片120可以以第一主動面122面向絕緣體110的方式配置於絕緣體110上。The
在一些實施例中,第一晶片120可以包括位在第一主動面122上,且圍繞感測區122a的多個第一導電接墊126。In some embodiments, the
在一些實施例中,第一晶片120的第一主動面122上的第一導電接墊126可以被絕緣體110所覆蓋。在一實施例中,第一晶片120的第一主動面122上的感測區122a以及第一導電接墊126可以被絕緣體110所覆蓋。In some embodiments, the first
在一些實施例中,第一晶片120可以是感測晶片。根據設計上的需求任何適宜的感測器可以用於第一晶片120上,本發明不限於此。In some embodiments, the
在一些實施例中,第一晶片120可以包括光學感測器,其可以採用如光電二極體(photodiode)、光電晶體(phototransistor)或其類似者的光偵測器,以感測光並將接收的光能轉換成電信號,以由第一晶片120上的電子電路進行處理。在這種情況下,絕緣體110可以是半透明或透明,以使光傳遞到第一晶片120的感測區122a。In some embodiments, the
在一實施例中,第一晶片(如圖4B、圖5或圖6B中的第一晶片)可以包括其可以採用化學感測器、生物感測器或其類似者的分子感測器。在一未繪示的實施例中,第一晶片可以是微機電系統(MEMS)晶片。In an embodiment, the first chip (such as the first chip in FIG. 4B, FIG. 5 or FIG. 6B) may include a molecular sensor which may use a chemical sensor, a biological sensor, or the like. In an embodiment not shown, the first wafer may be a microelectromechanical system (MEMS) wafer.
在一實施例中,多個第一晶片120可以包括第一晶片120A(可以被稱為第一感測晶片)以及第一晶片120B(可以被稱為第二感測晶片)。第一晶片120A的感測區122a1內包括的光電感測材料與第一晶片120B的感測區122a2內包括的光電感測材料可以是不同形式。因此,第一晶片120A的感測波長範圍可以與第一晶片120B的感測波長範圍不同。換句話說,具有光學感測器的多個第一晶片120可以分別收集不同波長的光,並提供互補的光譜響應度(spectral responsivity)。舉例而言,第一晶片120A為紅外線(infrared, IR)偵測晶片以及第一晶片120B為可見光偵測晶片,但本發明不限於此。In an embodiment, the plurality of
請參照圖1B,第一密封體130可以形成於臨時載板50上,以側向包封第一晶片120。1B, the
在一實施例中,第一密封體130可以藉由模塑製程(molding process)(如覆模製程(over-molding process))或其他適宜的製程,以如樹脂(如環氧樹脂(epoxy))的絕緣材料或其他適宜的絕緣材料所形成。在一實施例中,形成於臨時載板50上的前述絕緣材料的厚度可以大於第一晶片120的厚度。在這種情況下,舉例而言,可以藉由研磨製程(grinding process)、拋光製程(polishing process)或其他適宜的製程減薄絕緣材料的厚度,以暴露出第一晶片120的第一背面124。In one embodiment, the
在一實施例中,可以在進行厚度減薄製程的期間,移除第一晶片120的背側(如相對於第一主動面122的一側)上的部分塊狀半導體材料(如塊狀矽),但本發明不限於此。In one embodiment, part of the bulk semiconductor material (such as bulk silicon) on the back side of the first wafer 120 (such as the side opposite to the first active surface 122) can be removed during the thickness reduction process. ), but the present invention is not limited to this.
第一晶片120的第一背面124可以與第一密封體130的頂面130a(如第一密封體130遠離臨時載板50的表面)共面(coplanar)。The
在形成第一密封體130之後,從第一背面124朝向第一主動面122的多個通孔128可以用蝕刻、鑽孔或其他適宜的製程形成於每一第一晶片120上,以暴露出第一導電接墊126。After the
請參照圖1C、圖2A與圖2B,多個矽穿孔(TSVs)140可以形成於各個第一晶片120的通孔128中,以電性連接至第一導電接墊126。電性連接至矽穿孔140的第一電路結構150可以形成於第一晶片120的第一背面124上。1C, 2A, and 2B, a plurality of silicon vias (TSVs) 140 may be formed in the through
在一些實施例中,部分第一電路結構150可以形成於第一密封體130的頂面130a上,本發明不限於此。In some embodiments, part of the
在一些實施例中,第一電路結構150的導電部分以及矽穿孔140的導電部分可以於相同製程或類似製程(如沉積製程)的期間一起形成,但本發明不限於此。In some embodiments, the conductive portion of the
在一實施例中,第一晶片120用於信號傳輸的導線可以用第一電路結構150重新分佈出去。在一實施例中,第一電路結構150可以被稱為重佈線路層(redistribution layer;RDL)。In an embodiment, the wires used for signal transmission in the
形成矽穿孔140與第一電路結構150的示例如下。An example of forming the silicon via 140 and the
請參照圖2A,舉例而言,絕緣材料可以用沉積製程、旋轉塗佈製程或其他適宜的製程形成於第一晶片120的第一背面124上與通孔128中。絕緣材料可以由如聚醯亞胺(polyimide),聚苯并惡唑(polybenzoxazole, PBO),苯環丁烯(benzocyclobutene, BCB)所製成的聚合物,或是以四乙氧基矽烷(tetraethoxysilane, TEOS)進行化學氣相沉積(Chemical Vapor Deposition, CVD)或原子沉積法(Atomic layer deposition, ALD)所形成的氧化矽或其類似者所製成。2A, for example, the insulating material can be formed on the
在形成絕緣材料之後,舉例而言,可以用蝕刻製程移除通孔128中絕緣材料的底部,以暴露出第一導電接墊126,而形成絕緣層L1。舉例而言,絕緣層L1可以包括第一絕緣部分142與第二絕緣部分152,第一絕緣部分142形成於通孔128的內側壁128a,第二絕緣部分152形成於第一背面124上且藕合至第一絕緣部分142。After the insulating material is formed, for example, an etching process may be used to remove the bottom of the insulating material in the through
在一實施例中,第二絕緣部分152可以完全覆蓋第一晶片120的第一背面124,但本發明不限於此。在一實施例中,第二絕緣部分152可以完全覆蓋第一晶片120的第一背面124以及第一密封體130的頂面130a,但本發明不限於此。In an embodiment, the second insulating
請參照圖2B,在形成絕緣層L1之後,阻障層L2、晶種層L3以及導電層L4可以形成於第一晶片120的通孔128中以及第一背面124上,以覆蓋絕緣層L1以及第一導電接墊126。2B, after the insulating layer L1 is formed, the barrier layer L2, the seed layer L3, and the conductive layer L4 may be formed in the through
在一些實施例中,在形成阻障層L2之後,可以藉由阻障層L2暴露出至少一部份的第一晶片120的第一背面124上的絕緣層L1。In some embodiments, after the barrier layer L2 is formed, at least a portion of the insulating layer L1 on the
在一實施例中,晶種層L3可以共形(conformally)形成於阻障層L2上且導電層L4可以共形形成於晶種層L3上。換句話說,阻障層L2、晶種層L3以及導電層L4其可以彼此共形被稱為一個單一層。In an embodiment, the seed layer L3 may be conformally formed on the barrier layer L2 and the conductive layer L4 may be conformally formed on the seed layer L3. In other words, the barrier layer L2, the seed layer L3, and the conductive layer L4, which may conform to each other, are referred to as a single layer.
在一實施例中,阻障層L2可以作為擴散阻障(diffusion barrier),以防止形成於其上的導電層向介電質中遷移。晶種層L3可以改善通孔128中的導電層L4的結合力。在一實施例中,導電層L4可以被電鍍且填充於通孔128中,以形成導電柱。阻障層L2的材料可以包括鈦、鉭或其他適宜的材料。晶種層L3的材料可以包括銅、金、鎳或其合金。導電層L4的材料可以包括銅、金、銀或其組合。In an embodiment, the barrier layer L2 can be used as a diffusion barrier to prevent the conductive layer formed thereon from migrating into the dielectric. The seed layer L3 can improve the bonding force of the conductive layer L4 in the
舉例而言,阻障層L2可以包括第一阻障部分144以及第二阻障部分154,第一阻障部分144形成於通孔128中且耦合至第一導電接墊126,第二阻障部分154形成於第一背面124上且耦合至第一阻障部分144。覆蓋阻障層L2的晶種層L3可以包括第一晶種部分146以及第二晶種部分156,第一晶種部分146形成於通孔128中,第二晶種部分156形成於第一背面124上且耦合至第一晶種部分146。覆蓋晶種層L3的導電層L4可以包括第一導電部分148以及第二導電部分158,第一導電部分148形成於通孔128中,第二導電部分158形成於第一背面124上且耦合至第一導電部分148。For example, the barrier layer L2 may include a
在一些實施例中,形成於通孔128中的部分(如絕緣層L1的第一絕緣部分142、阻障層L2的第一阻障部分144、晶種層L3的第一晶種部分146以及導電層L4的第一導電部分148)可以被稱為是矽穿孔140。In some embodiments, the portions formed in the through holes 128 (such as the first insulating
至少形成於第一背面124上的導電部分(如阻障層L2的第二阻障部分154、晶種層L3的第二晶種部分156及/或導電層L4的第二導電部分158)可以被稱為是第一電路結構150。在一實施例中,第一電路結構150可以包括導電部分(如阻障層L2的第二阻障部分154、晶種層L3的第二晶種部分156及/或導電層L4的第二導電部分158)以及絕緣部分(如絕緣層L1的第二絕緣部分152)。At least the conductive portion formed on the first back surface 124 (such as the
矽穿孔140延伸穿過第一晶片120且電性連接至第一電路結構150,可以在第一晶片120的第一背面124處提供與第一導電接墊126輸入/輸出(I/O)接觸。The silicon via 140 extends through the
請參照圖1D,舉例而言,多個導電端子160可以用電鍍製程、植球製程(ball placement process)或其他適宜的製程形成於第一電路結構150上。1D, for example, a plurality of
在一實施例中,具有多個開口P1a的第一保護層P1可以形成於第一電路結構150及/或第一密封體130上。舉例而言,保護材料(如環氧樹脂、聚醯亞胺、聚苯并惡唑(PBO),苯環丁烯(BCB))可以形成於第一電路結構150及第一密封體130上。接著,可以移除保護材料的一部分,以形成具有開口P1a的第一保護層P1,以暴露出第一電路結構150的至少一部分。在一實施例中,第一保護層P1可以包括光阻材料且藉由曝光顯影製程形成開口P1a。然後,導電端子160可以形成於第一保護層P1的開口P1a中,以直接接觸暴露出的第一電路結構150並與第一晶片120電性連接。在一實施例中,導電端子160可以包括導電球、導電柱、導電凸塊或其組合。然而,本發明不限於此。可以根據設計上的需求採用其他可能的形式或形狀的導電端子160。為了增加導電端子160與第一電路結構150的結合力,可以選擇性地執行焊接製程(soldering process)及迴焊製程(reflowing process)。In an embodiment, the first protection layer P1 having a plurality of openings P1 a may be formed on the
請參照圖1E,可以經由導電端子160於第一電路結構150上配置第二晶片210。1E, the
第二晶片210可以包括面向第一晶片120的第一背面124的第二主動面212、相對於第二主動面212的第二背面214以及分布於第二主動面212上的多個第二導電接墊216。換句話說,第二晶片210的第二主動面212與第一晶片120的第一背面124可以面向彼此。第二晶片210可以經由第一電路結構150電性連接至第一晶片120。換句話說,穿過第一晶片120的電訊號可以藉由第一導電接墊126至矽穿孔140、第一電路結構150、導電端子160並至第二晶片210的第二導電接墊216。The
請參照圖1F,第二密封體220形成於第一電路結構150上,以側向包封第二晶片210與導電端子160。換句話說,藉由第二密封體220包封的第二晶片210可以配置於第一晶片120與第一密封體130上。1F, the
在一實施例中,第二密封體220可以類似於第一密封體130。舉例而言,第二密封體220可以藉由模塑製程(如覆模製程)或其他適宜的製程,以如樹脂(如環氧樹脂)的絕緣材料或其他適宜的絕緣材料所形成。在一實施例中,第一電路結構150上形成的前述絕緣材料的厚度可以大於第二晶片210的厚度。在這樣的情況下,舉例而言,可以用研磨製程或其他適宜的製程減薄絕緣材料的厚度,以暴露出第二晶片210的第二背面214。In an embodiment, the
在一實施例中,在厚度減薄製程的期間,可以移除第二晶片210的背側(如相對於第二主動面212的一側)上的部分塊狀半導體材料(如塊狀矽),但本發明不限於此。In one embodiment, during the thickness reduction process, part of the bulk semiconductor material (such as bulk silicon) on the back side of the second wafer 210 (such as the side opposite to the second active surface 212) can be removed , But the present invention is not limited to this.
第二晶片210的第二背面214可以與第二密封體220的頂面220a共面。第二密封體220的頂面220a為遠離第一密封體130的表面。The
在一實施例中,在形成第二密封體220之後,舉例而言,圍繞第二晶片210的多個通孔222可以用雷射鑽孔、機械鑽孔或其他適宜的製程形成於第二密封體220上。通孔222可以暴露出第一電路結構150的至少一部分。In one embodiment, after the
請參照圖1G,多個模塑通孔(TMVs)230可以形成於通孔222中,以電性連接至第一電路結構150以及第一晶片120。電性連接至模塑通孔230的第二電路結構240可以形成於第二晶片210的第二背面214上。1G, a plurality of molded through holes (TMVs) 230 may be formed in the through
在一實施例中,第二晶片210用於信號傳輸的導線可以用第二電路結構240重新分佈出去。在一實施例中,第二電路結構240可以被稱為重佈線路層。In an embodiment, the wires used for signal transmission in the
在一實施例中,模塑通孔230以及第二電路結構240可以於相同製程或類似製程(如沉積製程)期間一起形成,但本發明不限於此。In an embodiment, the molded through
舉例而言,如銅、鋁、鎳或其類似者的導電材料(未繪示)可以藉由濺鍍製程、沉積製程、電鍍製程或其他適宜的製程形成於第二晶片210的第二背面214上與第二密封體220的通孔222中。接著,可以藉由微影(photolithography)與蝕刻製程(etching process)對導電材料圖案化,以形成圖案化導電層。形成於通孔222中的圖案化導電層的一部分可以被稱為模塑通孔230以及形成於第二晶片210的第二背面214上的圖案化導電層的另一部分可以稱為第二電路結構240。在一實施例中,在導電材料之前,晶種(seed)材料可以形成於第二晶片210的第二背面214上與第二密封體220的通孔222中。For example, conductive materials (not shown) such as copper, aluminum, nickel or the like can be formed on the
請參照圖1H,多個導電端子250可以形成於第二電路結構240上,以與第一晶片120以及第二晶片210電性連接。1H, a plurality of
在一實施例中,具有多個開口P2a的第二保護層P2可以形成於第二密封體220上,以覆蓋第二電路結構240且可以藉由第二保護層P2的開口P2a暴露出第二電路結構240的至少一部分。第二保護層P2的形成製程可以類似於第一保護層P1,而省略詳細描述。In an embodiment, the second protective layer P2 having a plurality of openings P2a may be formed on the
在形成第二保護層P2之後,導電端子250可以形成於第二保護層P2的開口P2a中,以與暴露出的第二電路結構240直接接觸且電性連接至第二晶片210。舉例而言,導電端子250可以包括藉由植球製程、電鍍製程或其他適宜製程形成的導電球、導電柱、導電凸塊或其組合。然而,本發明不限於此。此外,為了增加導電端子250與第二電路結構240的結合力,可以選擇性地執行焊接製程及迴焊製程。After the second protection layer P2 is formed, the
在一實施例中,導電端子250可以包括多個第一元件252以及多個第二元件254,第一元件252形成於第二晶片210的中央區CR,多個形成於第二晶片210圍繞中央區CR的周邊區PR。第二元件254的尺寸可以大於第一元件252的尺寸。換句話說,從第一元件252的頂面252a至第二電路結構240的最短距離可以小於第二元件254的頂面254a至第二電路結構240的最短距離。在一些替代實施例中,第一元件252的頂面252a可以與第二元件254的頂面254a對齊。In an embodiment, the
請參照圖1I,第三晶片310可以配置於第二電路結構240上。舉例而言,第三晶片310可以包括面向第二晶片210的第二背面214的前表面312與分布於前表面312上的多個導電連接器314。第三晶片310的導電連接器314可以電性連接至第二電路結構240。Please refer to FIG. 1I, the
在一實施例中,在形成導電端子250之前,可以於第二電路結構240上配置第三晶片310。在這樣的情況下,在使用覆晶(flip-chip)技術於第二電路結構240上配置第三晶片310之後,可以省略形成導電端子250的第一元件252。換句話說,第三晶片310可以直接藉由導電連接器314電性連接至第二電路結構240,其可以作為第一元件252,因此形成導電端子250的第一元件252可以是不必要的。In one embodiment, before the
在一實施例中,底膠316可以形成於第三晶片310與第二保護層P2的間隙之間,以提升貼附製程的可靠度(reliability)。在一示例性的實施例中,作為記憶體的第三晶片310電性連接至具有感測區122a的第一晶片120以及作為處理器的第二晶片210。在這樣的情況下,第三晶片310可以在第二晶片210的處理下進行各種應用。In an embodiment, the
在一實施例中,可以提供配置具有不同功能多於一個的第三晶片310於第二電路結構240上。圖1I中所示的第三晶片310的數量僅作為示例性的繪示而本發明不限於此。In one embodiment, a
可以執行切單製程(singulation process)且可以移除臨時載板50,因此實質上完成了如圖1J所示的半導體封裝100的製程。The singulation process can be performed and the
在一實施例中,在配置第三晶片310之後,可以執行切單製程。在切單製程之後,可以從絕緣體110上移除臨時載板50。舉例而言,可以將紫外光雷射、可見光或熱等外部能量施加到至去黏合層51,以使絕緣體110可以從臨時載板50上剝離。In an embodiment, after the
在一實施例中,可以在配置第三晶片310前執行切單製程。本發明不限制切單製程與配置第三晶片310的製程順序。In an embodiment, the dicing process may be performed before the
在藉由上述半導體封裝100的製造方法可以整合第一晶片120、第二晶片210以及第三晶片310,而可以提升半導體封裝100的作業效能(operating performance )以及可製造性(manufacturability)。The
圖3A至圖3D是根據本發明一實施例的半導體封裝的製造方法的剖面示意圖。本實施例的製造方法類似於圖1A至圖1J的實施例的說明而製程描述可以省略。3A to 3D are schematic cross-sectional views of a method of manufacturing a semiconductor package according to an embodiment of the present invention. The manufacturing method of this embodiment is similar to the description of the embodiment of FIGS. 1A to 1J, and the description of the manufacturing process may be omitted.
請參照圖3A,矽穿孔440可以為導電柱,且矽穿孔440填充於第一晶片120的通孔128內,以電性連接至第一電路結構150。舉例而言,在圖2B中最上層的導電層L4可以形成絕緣層L1、阻障層L2以及晶種層L3之後填充於通孔128中。接著,在形成第一電路結構150與矽穿孔440之後,第一保護層P1可以形成於第一電路結構150與第一密封體130上。第一保護層P1具有暴露出第一電路結構150的至少一部份的開口P1a。然後,多個模塑通孔530可以形成於暴露出的第一電路結構150上。Referring to FIG. 3A, the through silicon via 440 may be a conductive pillar, and the through silicon via 440 is filled in the through
舉例而言,可以藉由旋轉塗佈光阻材料,並將光阻材料烘烤且微影(即,曝光及顯影製程),以在第一保護層P1上形成具有預定圖案的圖案化光阻層(未繪示)。部分已被暴露出的第一電路結構150可以進一步暴露於圖案化光阻層。接下來,可以藉由電鍍製程或其他適宜的製程,以在被圖案化光阻層進一步暴露出的第一電路結構150上形成模塑通孔530。在形成模塑通孔530之後,例如可以藉由蝕刻、灰化或其他適宜的移除製程來移除圖案化光阻層。For example, the photoresist material can be spin-coated, and the photoresist material is baked and lithographic (ie, exposure and development process) to form a patterned photoresist with a predetermined pattern on the first protective layer P1 Layer (not shown). The partially exposed
請參照圖3B,在形成模塑通孔530之後,可以藉由於第一電路結構150上覆晶接合配置第二晶片510。換句話說,在本實施例中,採用覆晶技術的第一晶片120與第二晶片510可以經由分布於第二主動面512上的第二導電接墊516電性連接。與圖1E所繪示的實施例相比,在本實施例中,可以省略於第一晶片120與第二晶片510之間形成導電端子。在一實施例中,所形成的模塑通孔530可以圍繞第一晶片120,且第二晶片510可以配置於第一電路結構150上,而第二晶片510覆蓋於第一晶片120上。然後,可以形成第二密封體220,以側向包封第二晶片510與模塑通孔530。第二密封體220的形成製程可以類似於圖1F所繪示的實施例而省略詳細描述。為了進一步電性連接,可以減薄第二密封體220的厚度,以暴露出模塑通孔530的至少一部分。Referring to FIG. 3B, after forming the molded via 530, the
請參照圖3C與圖3D,在形成第二密封體220之後,第二電路結構540可以形成於模塑通孔530與第二晶片510的第二背面514上。舉例而言,具有多個開口P2a’的第二保護層P2’可以形成於第二密封體220與第二晶片510上,且開口P2a’暴露出模塑通孔530的至少一部分。接著,第二電路結構540可以形成於第二保護層P2’的開口P2a’中。在一實施例中,依電路設計上的需求,第二保護層P2’與第二電路結構540的形成製程可以執行多次,以獲得多層電路。為了進一步電性連接,最上層的第二保護層P2’可以具有暴露出至少一部分頂部第二電路結構540的開口P2a’。在形成第二電路結構540之後,後續的製造過程可以類似於如圖1H至圖1J的實施例中的描述,而省略詳細描述。在執行切單製程且移除臨時載板50之後,實質上完成了如圖3D所示的半導體封裝200的製程。Referring to FIGS. 3C and 3D, after the
基於上述,絕緣體覆蓋第一晶片的第一主動面可以保護第一主動面上的感測區,以避免在後續的製程中被損壞。此外,絕緣體與感測區之間的距離最小化,以達到改善半導體封裝的感測能力。第二晶片的第二主動面面朝向第一晶片的第一背面。此外,第一電路結構與矽穿孔於第一晶片與第二晶片之間電性連接。如此一來,半導體封裝可以使第一晶片與第二晶片之間維持較短的電子傳遞路徑,以降低信號的傳遞、較低的電容並達到較佳地電路效能。此外,具有導電連接器的第三晶片面朝向第二晶片的第二背面且經由第一電路結構與第二電路結構與第一晶片以及第二晶片電性連接。如此一來,半導體封裝的製造方法可以整合第一晶片、第二晶片以及第三晶片,而可以達到較佳地作業效能以及較好地製造性。Based on the above, the insulator covering the first active surface of the first chip can protect the sensing area on the first active surface to avoid damage in the subsequent manufacturing process. In addition, the distance between the insulator and the sensing area is minimized to improve the sensing capability of the semiconductor package. The second active surface of the second chip faces the first back surface of the first chip. In addition, the first circuit structure and the silicon via are electrically connected between the first chip and the second chip. In this way, the semiconductor package can maintain a short electron transmission path between the first chip and the second chip, so as to reduce signal transmission, lower capacitance, and achieve better circuit performance. In addition, the surface of the third chip with the conductive connector faces the second back surface of the second chip and is electrically connected to the first chip and the second chip via the first circuit structure and the second circuit structure. In this way, the manufacturing method of the semiconductor package can integrate the first chip, the second chip and the third chip, and can achieve better operation efficiency and better manufacturability.
圖4A至圖4D是根據本發明一實施例的半導體封裝的製造方法的剖面示意圖。圖4E是根據本發明一實施例的半導體封裝的製造方法的俯視示意圖。舉例而言,圖4E可以是圖4A的結構的俯視圖。4A to 4D are schematic cross-sectional views of a method of manufacturing a semiconductor package according to an embodiment of the invention. 4E is a schematic top view of a method of manufacturing a semiconductor package according to an embodiment of the present invention. For example, FIG. 4E may be a top view of the structure of FIG. 4A.
請參照圖4A與圖4E,可以提供永久載板53。永久載板53可以包括玻璃基板、晶圓基板、金屬基板、層壓基板或其他適宜的基板材料,只要前述的材料能夠於後續的製程中,承載形成於其上的封裝件。Please refer to FIG. 4A and FIG. 4E, a
在一實施例中,多個絕緣體411可以形成於永久載板53上。絕緣體411具有至少一開口412。圖4A或圖4E中絕緣體411的數量僅作為示例性繪示而本發明不限於此。在一實施例中,絕緣體411可以被稱為阻擋結構(dam structure)。In an embodiment, a plurality of
在一些實施例中,絕緣體411與永久載板53可以直接接觸,但本發明不限於此。在一未繪示的實施例中,黏著層可以配置於絕緣體411與永久載板53之間。In some embodiments, the
在一實施例中,形成絕緣體411的材料可以是環氧樹脂、矽基樹脂、橡膠或其他適宜的絕緣材料,但本發明不限於此。In an embodiment, the material forming the
請參照圖4B,多個第一晶片420可以配置於絕緣體411上。多個矽穿孔140、第一電路結構427與多個導電柱428可以配置於每一第一晶片420上。Referring to FIG. 4B, a plurality of
在一實施例中,第一晶片420中的一個可以對應配置於絕緣體411中的一個,但本發明不限於此。In an embodiment, one of the
在一實施例中,第一晶片420可以類似於第一晶片120。舉例而言,第一晶片420可以包括主動面422、主動面422上的感測區422a、相對於主動面422的背面424與從背面424朝向主動面422延伸的多個通孔128。In an embodiment, the
在一實施例中,第一晶片420可以包括位在主動面422上,且環繞感測區422a的多個導電接墊426。舉例而言,第一晶片420可以以主動面422面向絕緣體411配置於絕緣體411上。換句話說,第一晶片420的主動面422上的感測區422a與導電接墊426可以被絕緣體411所覆蓋。第一晶片420的感測區422a對應至絕緣體411的開口412。換句話說,第一晶片420的感測區422a、絕緣體411的開口412與永久載板53可以構成空穴413(如圖4C所標示)。In an embodiment, the
請參照圖1C、圖2B與圖4B,多個矽穿孔(TSVs)140可以形成於每一第一晶片420的通孔128中,以電性連接至導電接墊426。矽穿孔140的形成製程可以相同或類似於矽穿孔140的形成製程,因此矽穿孔的形成製程將於此不再贅述。Referring to FIGS. 1C, 2B, and 4B, a plurality of silicon vias (TSVs) 140 may be formed in the through
在一些實施例中,第一電路結構427可以配置於每一第一晶片420的背面424上。在一實施例中,第一電路結構427可以包括多個導電層、多個絕緣層以及多個導電通孔。導電層的對應部分及/或導電通孔的對應部分可以形成對應電路。第一電路結構427的對應電路可以與對應矽穿孔140電性連接。第一電路結構427可以藉由一般半導體製程形成,而於此不再贅述。In some embodiments, the
在一實施例中,第一電路結構427可以被稱為重佈線路層。In an embodiment, the
在一實施例中,第一電路結構427投影於永久載板53上的正投影面積與第一晶片420投影於永久載板53上的正投影面積實質上相等。In one embodiment, the orthographic projection area of the
在一實施例中,多個導電柱428可以配置於第一電路結構427上。導電柱428可以電性連接至第一電路結構427的對應電路。In an embodiment, a plurality of
請參照圖4C,密封體430可以形成於永久載板53上,以側向包封第一晶片420、第一電路結構427與導電柱428。密封體430可以藉由模塑製程(如覆模製程)所形成。在一實施例中,密封體430可以藉由如樹脂(如環氧樹脂)的絕緣材料或其他適宜的絕緣材料所形成。4C, the sealing
在一實施例中,於永久載板53上形成的絕緣材料的厚度可以覆蓋導電柱428的頂面428a。這樣的情況下,舉例而言,可以用研磨製程或其他適宜的製程減薄形成於永久載板53上的絕緣材料的厚度,以暴露出導電柱428的頂面428a,以形成密封體430。In an embodiment, the thickness of the insulating material formed on the
在一些實施例中,導電柱428的頂面428a可以與密封體430遠離永久載板53的頂面430a共面。In some embodiments, the
在一些實施例中,密封體430可以側向包封絕緣體411。In some embodiments, the sealing
請參照圖4D,第二電路結構440可以形成於密封體430上。第二電路結構440的對應電路可以電性連接至對應的導電柱428。第一晶片420可以藉由第二電路結構440的對應電路相互電性連接。第二電路結構440可以藉由一般半導體製程形成,因此於此不再贅述。Referring to FIG. 4D, the
在一實施例中,第二電路結構440投影於永久載板53上的正投影面積可以大於第一晶片420投影於永久載板53上的正投影面積。在一實施例中,第二電路結構440可以被稱為扇出重佈線路層(FO RDL)。In an embodiment, the orthographic projection area of the
在形成第二電路結構440之後,可以於第二電路結構440上形成多個導電端子460。導電端子460的形成製程可以相同或類似於導電端子160的形成製程,因此導電端子的形成製程於此不再贅述。After the
在執行前述製程之後,實質上形成了在本實施例中所提供的半導體封裝400。After the foregoing manufacturing process is performed, the
圖5是依據本發明一實施例的半導體封裝的製造方法的剖面示意圖。本實施例的製造方法類似於圖4A至圖4E所繪示的實施例,因此可以省略製程描述。5 is a schematic cross-sectional view of a method of manufacturing a semiconductor package according to an embodiment of the present invention. The manufacturing method of this embodiment is similar to the embodiment shown in FIGS. 4A to 4E, so the description of the manufacturing process may be omitted.
請參照圖5,在第一晶片420配置於永久載板53上之前,絕緣體411可以配置於第一晶片420的主動面422上。換句話說,具有絕緣體411在上的第一晶片420可以配置於永久載板53上。Please refer to FIG. 5, before the
在絕緣體411與第一晶片420配置於永久載板53上之後,可以藉由類似於圖4C至圖4D的步驟提供本實施例中的半導體封裝。After the
圖6A至圖6D是依據本發明一實施例的半導體封裝的製造方法的剖面示意圖。圖6E是依據本發明一實施例的半導體封裝的製造方法的俯視示意圖。舉例而言,圖6E是圖6A的結構的俯視示意圖。本實施例的製造方法類似於圖4A至圖4E所繪示的實施例而可以省略製程描述。6A to 6D are schematic cross-sectional views of a method of manufacturing a semiconductor package according to an embodiment of the present invention. 6E is a schematic top view of a method of manufacturing a semiconductor package according to an embodiment of the present invention. For example, FIG. 6E is a schematic top view of the structure of FIG. 6A. The manufacturing method of this embodiment is similar to the embodiment shown in FIGS. 4A to 4E and the description of the manufacturing process may be omitted.
請參照圖6A至圖6E,絕緣體611可以形成於永久載板53上。絕緣體611具有多個開口612。在一實施例中,絕緣體611可以被稱為阻擋結構。6A to 6E, the
請參照圖6B,多個第一晶片420可以配置於絕緣體611上。在一實施例中,可以於對應的絕緣體611中的一個上配置多於一個第一晶片420,但本發明不限於此。Referring to FIG. 6B, a plurality of
第一晶片420的感測區422a對應於絕緣體611的開口612。換句話說,第一晶片420的感測區422、絕緣體611的開口612以及永久載板53可以構成對應空穴613。The
在一實施例中,絕緣體611可以更具有多個微通道(microchannel)。微通道可以藉由絕緣體611的表面(如面向永久載板53的表面)上的槽(groove)形成,但本發明不限於此。微通道可以連接對應空穴613。In an embodiment, the
請參照圖6C至圖6D,第一晶片420配置於永久載板53上之後,可以藉由類似於圖4C至圖4D的步驟提供本實施例的半導體封裝600(如圖6D所標示)。Referring to FIGS. 6C to 6D, after the
雖然本發明已以實施例揭露如上,然其並非用以限定本發明,任何所屬技術領域中具有通常知識者,在不脫離本發明的精神和範圍內,當可作些許的更動與潤飾,故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。Although the present invention has been disclosed in the above embodiments, it is not intended to limit the present invention. Anyone with ordinary knowledge in the relevant technical field can make some changes and modifications without departing from the spirit and scope of the present invention. The protection scope of the present invention shall be subject to those defined by the attached patent application scope.
50:臨時載板 51:去黏合層 53:永久載板 100、200、400、600:半導體封裝 110、411、611:絕緣體 120、120A、120B、420:第一晶片 122:第一主動面 122a、122a1、122a2、422a:感測區 124:第一背面 126:第一導電接墊 128、222:通孔 128a:內側壁 130:第一密封體 130a、220a、252a、254a:頂面 140、440:矽穿孔 142:第一絕緣部分 144:第一阻障部分 146:第一晶種部分 148:第一導電部分 150、427:第一電路結構 152:第二絕緣部分 154:第二阻障部分 156:第二晶種部分 158:第二導電部分 160、250、460:導電端子 210、510:第二晶片 212、512:第二主動面 214、514:第二背面 216、516:第二導電接墊 220:第二密封體 230、530:模塑通孔 240、440、540:第二電路結構 252:第一元件 254:第二元件 310:第三晶片 312:前表面 314:導電連接器 316:底膠 412、612、P1a、P2a、P2a’:開口 413、613:空穴 422:主動面 424:背面 426:導電接墊 428:導電柱 430:密封體 CR:中央區 L1:絕緣層 L2:阻障層 L3:晶種層 L4:導電層 P1:第一保護層 P2、P2’:第二保護層 PR:周邊區 TV:區域50: Temporary Carrier Board 51: Debonding layer 53: permanent carrier board 100, 200, 400, 600: semiconductor packaging 110, 411, 611: insulator 120, 120A, 120B, 420: the first chip 122: The first active side 122a, 122a1, 122a2, 422a: sensing area 124: The first back 126: The first conductive pad 128, 222: through hole 128a: inner wall 130: The first sealing body 130a, 220a, 252a, 254a: top surface 140, 440: Silicon perforation 142: The first insulating part 144: The first barrier part 146: The first seed part 148: The first conductive part 150, 427: the first circuit structure 152: The second insulating part 154: The second barrier part 156: The second seed part 158: The second conductive part 160, 250, 460: conductive terminals 210, 510: second chip 212, 512: second active surface 214, 514: second back 216, 516: second conductive pad 220: second sealing body 230, 530: Molded through holes 240, 440, 540: second circuit structure 252: The first element 254: second element 310: third chip 312: front surface 314: Conductive connector 316: Primer 412, 612, P1a, P2a, P2a’: opening 413, 613: Hole 422: active side 424: back 426: conductive pad 428: Conductive column 430: Seal body CR: Central District L1: insulating layer L2: barrier layer L3: Seed layer L4: conductive layer P1: The first protective layer P2, P2’: the second protective layer PR: Peripheral area TV: area
圖1A至圖1J是根據本發明一實施例的半導體封裝的製造方法的剖面示意圖。 圖2A以及圖2B是圖1C中的半導體封裝的製造方法的區域TV的放大剖面示意圖。 圖3A至圖3D是根據本發明一實施例的半導體封裝的製造方法的剖面示意圖。 圖4A至圖4D是根據本發明一實施例的半導體封裝的製造方法的剖面示意圖。 圖4E是根據本發明一實施例的半導體封裝的製造方法的俯視示意圖。 圖5是根據本發明一實施例的半導體封裝的製造方法的剖面示意圖。 圖6A至圖6D是根據本發明一實施例的半導體封裝的製造方法的剖面示意圖。 圖6E是根據本發明一實施例的半導體封裝的製造方法的俯視示意圖。1A to 1J are schematic cross-sectional views of a method of manufacturing a semiconductor package according to an embodiment of the invention. 2A and 2B are schematic enlarged cross-sectional views of the area TV of the method of manufacturing the semiconductor package in FIG. 1C. 3A to 3D are schematic cross-sectional views of a method of manufacturing a semiconductor package according to an embodiment of the present invention. 4A to 4D are schematic cross-sectional views of a method of manufacturing a semiconductor package according to an embodiment of the invention. 4E is a schematic top view of a method of manufacturing a semiconductor package according to an embodiment of the present invention. 5 is a schematic cross-sectional view of a method of manufacturing a semiconductor package according to an embodiment of the invention. 6A to 6D are schematic cross-sectional views of a method of manufacturing a semiconductor package according to an embodiment of the present invention. FIG. 6E is a schematic top view of a method of manufacturing a semiconductor package according to an embodiment of the present invention.
100:半導體封裝100: Semiconductor packaging
110:絕緣體110: Insulator
120、120A、120B:第一晶片120, 120A, 120B: the first chip
122:第一主動面122: The first active side
122a1、122a2:感測區122a1, 122a2: sensing area
130:第一密封體130: The first sealing body
140:矽穿孔140: Silicon perforation
150:第一電路結構150: The first circuit structure
160:導電端子160: conductive terminal
210:第二晶片210: second chip
212:第二主動面212: The second active surface
214:第二背面214: second back
220:第二密封體220: second sealing body
230:模塑通孔230: Molded through hole
240:第二電路結構240: Second circuit structure
250:導電端子250: conductive terminal
252:第一元件252: The first element
254:第二元件254: second element
310:第三晶片310: third chip
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