TW202349617A - 半導體封裝及其製造方法 - Google Patents

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conductive
die
substrate core
conductive pad
substrate
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TW112103749A
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陳憲偉
林孟良
鄭心圃
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台灣積體電路製造股份有限公司
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Abstract

根據一些實施例，提供一種封裝。封裝包括：基板，包括：第一導電通孔，內埋在第一基板核心中；導電圖案，設置於第一基板核心上，其中導電圖案包括第一導電墊和第二導電墊；第二基板核心，設置於第一基板核心和導電圖案上；以及第二導電通孔，設置於第二基板核心中和第二導電墊上。封裝還包括：密封劑，內埋在第二基板核心中且與第一導電墊物理接觸；第一晶粒，包括晶粒連接件，內埋在密封劑中且設置於第一導電墊上；重分佈結構，設置於第二導電通孔、晶粒連接件和密封劑上；以及第二晶粒，設置於重分佈結構上。

Description

半導體封裝及其製造方法
本發明實施例係關於一種半導體製造技術，特別係有關於一種包括具有空腔的基板的半導體封裝及其製造方法。
由於各種電子構件(例如，電晶體、二極體、電阻器、電容器等)的積體密度不斷提高，半導體產業經歷了快速成長。在大多數情況下，積體密度的提高源於最小特徵尺寸的不斷縮小，這允許更多構件整合到給定區域中。隨著對縮小的電子裝置的需求的增長，出現了對更小和更有創意的半導體晶粒封裝技術的需求。此類封裝系統的一例子是疊層封裝(Package-on-Package, PoP)技術。在PoP裝置中，頂部半導體封裝堆疊在底部半導體封裝的頂部，以提供高水平的整合度和構件密度。PoP技術通常能夠在印刷電路板(printed circuit board, PCB)上生產功能增強且佔用空間小的半導體裝置。
本揭露一些實施例提供一種半導體封裝，包括基板、密封劑、第一晶粒、重分佈結構以及第二晶粒。基板包括：第一導電通孔(via)，內埋在第一基板核心(core)中；導電圖案，設置於第一基板核心上，其中導電圖案包括第一導電墊(pad)及第二導電墊；第二基板核心，設置於第一基板核心和導電圖案上；以及第二導電通孔，設置於第二基板核心中和第二導電墊上。密封劑內埋在第二基板核心中且與第一導電墊物理接觸。第一晶粒，包括多個晶粒連接件，內埋在密封劑中且設置於第一導電墊上，其中第二導電通孔、所述晶粒連接件和密封劑的頂表面是共面的。重分佈結構設置於第二導電通孔、所述晶粒連接件和密封劑上。第二晶粒設置於重分佈結構上。
本揭露一些實施例提供一種半導體封裝，包括基板、密封劑、第一晶粒、重分佈結構以及第二晶粒。基板包括：基板核心；第一導電圖案，設置於基板核心中；導電層，包括：複數個第一導電通孔，設置於基板核心中和第一導電圖案上；以及第二導電圖案，包括設置在同一水平高度的第一導電墊和複數個第二導電墊，其中所述第二導電墊設置於基板核心中且與所述第一導電通孔物理接觸；以及複數個第二導電通孔，設置於基板核心中和所述第二導電墊上。密封劑設置於第一導電墊上，並且包括被基板核心橫向圍繞的至少一部分。第一晶粒設置於密封劑中且設置於第一導電墊上。重分佈結構設置於密封劑和基板上，並且包括與第一晶粒和所述第二導電通孔物理接觸的導電材料。第二晶粒設置於重分佈結構上。
本揭露一些實施例提供一種製造半導體封裝的方法。所述方法包括形成第一基板核心。所述方法包括形成導電層，導電層包括：第一導電通孔，穿透第一基板核心；第一導電墊，設置於第一基板核心上；以及第二導電墊，設置於第一基板核心上且與第一導電通孔物理接觸。所述方法包括形成第二基板核心於導電層和第一基板核心上。所述方法包括形成穿透第二基板核心且與第二導電墊物理接觸的第二導電通孔。所述方法包括形成空腔(cavity)於第二基板核心中並暴露第一導電墊。所述方法包括將包括多個晶粒連接件的第一晶粒設置於第一導電墊上。所述方法包括形成填充空腔並橫向密封第一晶粒的密封劑。所述方法包括形成重分佈結構於第一晶粒、密封劑和第二導電通孔上。所述方法包括將第二晶粒設置於重分佈結構上。
以下的揭露內容提供許多不同的實施例或範例以實施本案的不同特徵。以下描述具體的構件及其排列方式的實施例以闡述本揭露。當然，這些實施例僅作為範例，而不該以此限定本揭露的範圍。例如，在說明書中敘述了一第一特徵形成於一第二特徵之上或上方，其可能包含第一特徵與第二特徵是直接接觸的實施例，亦可能包含了有附加特徵形成於第一特徵與第二特徵之間，而使得第一特徵與第二特徵可能未直接接觸的實施例。另外，在本揭露不同範例中可能使用重複的參考符號及/或標記，此重複係為了簡化與清晰的目的，並非用以限定所討論的各個實施例及/或結構之間有特定的關係。
再者，空間相關用語，例如“在…下方”、“下方”、“較低的”、“在…上方”、“較高的”及類似的用語，是為了便於描述圖式中一個元件或特徵與另一個(些)元件或特徵之間的關係。除了在圖式中繪示的方位外，這些空間相關用語意欲包含使用中或操作中的裝置之不同方位。設備可能被轉向不同方位(旋轉90度或其他方位)，則在此使用的空間相關詞也可依此相同解釋。
根據一些實施例，提供一種包括具有空腔的基板的封裝及其形成方法。根據本揭露的一些實施例，基板包括導電墊，作為在基板上形成空腔的止擋件(stopper)。例如被動裝置晶粒之類的晶粒可以設置於空腔中，並且具有與基板中的導電通孔的頂表面共面(coplanar)的頂表面。共面的頂表面允許直接在其中形成重分佈結構並接合到晶粒和導電通孔。在此討論的實施例是為了提供範例以實現或使用本揭露的標的(subject matter)，並且本領域的普通技術人員將容易理解在保持在不同實施例的預期範圍內的同時可以進行的修改。在各種視圖和說明性實施例中，類似的參考符號用於表示類似的元件。儘管方法實施例可以被討論為以特定順序執行，但是其他方法實施例也可以以任何邏輯順序執行。
第1圖至第19圖示出根據一些實施例之形成一第一封裝裝置100的過程中的中間階段的剖面圖。在第1圖中，提供承載基板102，並且在承載基板102上形成離型層(release layer)104。承載基板102可以是玻璃承載基板、陶瓷承載基板等。承載基板102可為晶圓，使得多個第一封裝裝置100可以同時形成於承載基板102上。
離型層104可以由聚合物基(polymer-based)材料形成，其可以連同承載基板102一起從將在後續步驟中形成的上覆(overlying)結構去除。在一些實施例中，離型層104為環氧樹脂基(epoxy-based)熱離型(thermal-release)材料，例如光熱轉換(light-to-heat-conversion, LTHC)離型塗層，其在受熱後會失去黏附性。在其他實施例中，離型層104可為紫外線(ultra-violet, UV)膠，其在暴露於紫外光時失去其黏附性。離型層104可以作為液體分配然後固化，或者可以是層壓在承載基板102上的層壓膜(laminate film)等。離型層104的頂表面可以是平整的。
參照第2圖，在離型層104上形成第一導電圖案106。第一導電圖案106的形成可以包括在離型層104上形成晶種層107，在晶種層107上形成圖案化遮罩(未示出)，例如光阻劑，然後在暴露的晶種層107上執行金屬鍍覆製程以鍍覆金屬材料。接著，去除圖案化遮罩和被圖案化遮罩覆蓋的晶種層107的部分，而留下如第2圖中所示的第一導電圖案106。圖案化遮罩可以通過可接受的灰化或剝離製程來去除，例如使用氧電漿等。根據一些實施例，晶種層107包括鈦層和鈦層上方的銅層。可以使用例如物理氣相沉積(Physical Vapor Deposition, PVD)來形成晶種層107。可以使用例如電化學鍍覆(electrochemical plating)來執行鍍覆。鍍覆的金屬材料可以包括金屬或金屬合金，包括銅、鋁、鎢等。第一導電圖案106可以包括用於著陸(landing)凸塊下金屬層(Under-bump Metallurgies, UBMs)的金屬墊(pads)。第一導電圖案106也可以包括用於路由(routing)電信號、電源線及/或地線的金屬跡線(traces)，儘管在一些實施例中第一導電圖案106僅具有金屬墊。在一些實施例中，第一導電圖案106的金屬墊的形狀可以例如為圓形、橢圓形、正方形、圓角正方形、矩形、圓角矩形、六邊形、圓角六邊形或上述的組合等。
在第3圖中，在第一導電圖案106和離型層104上形成第一基板核心(core)110A。如下面將更詳細地討論的，第一基板核心110A是第一封裝裝置100的基板110(參見例如第9圖)的一部分。第一基板核心110A可以由預浸複合纖維(“預浸料(prepreg)”)、積層(build-up)絕緣膜、紙、玻璃纖維、無紡(non-woven)玻璃織物、矽等形成。在一些實施例中，第一基板核心110A由包括玻璃纖維和樹脂的預浸料形成。在一些實施例中，第一基板核心110A為浸漬環氧樹脂(epoxy-impregnated)的玻璃布層壓板(glass-cloth laminate)、浸漬聚酰亞胺(polyimide-impregnated)的玻璃布層壓板等。作為形成第一基板核心110A的一範例，將液態或半液態的第一基板核心110A的材料設置於第一導電圖案106和離型層104上，然後通過熱層壓(thermal lamination)製程固化。熱層壓製程可以包括在25°C至90°C的溫度下對第一基板核心110A的材料施加0.6PSI至10PSI的壓力。在熱層壓製程之後，第一導電圖案106內埋在第一基板核心110A中，並且可以具有與第一基板核心110A的底表面共面的底表面。第一基板核心110A可以具有介於10 μm和30 μm之間的厚度T 1，例如15 μm，但是也可考慮並使用其他厚度。
在第4圖中，根據一些實施例，形成穿過第一基板核心110A的開口112並暴露第一導電圖案106的金屬墊。可以通過雷射鑽孔形成開口112。其他製程，例如用鑽頭進行機械鑽孔，也可以用於形成開口112。可以使用任何其他合適的製程來形成開口112。開口112可以具有任何俯視形狀，例如多邊形、圓形等。然後可以執行清潔製程以清潔開口112附近的區域，這些區域可能已被第一基板核心110A的去除材料弄髒。開口112可以具有50 μm至120 μm的寬度W 1，例如80 μm，但是也可考慮並使用其他值。在一些實施例中，開口112以規則圖案形成，具有70 μm至1000 μm的間距，但是也可考慮並使用其他值。
在第5A圖中，根據一些實施例，在開口112中和第一基板核心110A的頂表面上形成導電層114。導電層114可以包括第一導電通孔116以及形成於第一基板核心110A和第一導電通孔116上的第二導電圖案118。第一導電通孔116可以形成於開口112中且與第一導電圖案106物理接觸。第二導電圖案118可以包括形成於第一基板核心110A上的第一導電墊120以及形成於第一基板核心110A和第一導電通孔116上的多個第二導電墊122。第二導電圖案118還可以包括形成在第一基板核心110A上和第二導電墊122之間及/或第一導電墊120與第二導電墊122之間用於傳輸電信號的導線124。在一些實施例中，為了實現第二導電墊122的微小間距，省略了導線124。在一些實施例中，第一導電墊120設置於第一導電通孔116中的至少一者上並與其物理接觸，並且電性連接電源線及/或地線。在一些實施例中，第一導電墊120下方並無連接到第一導電墊120的第一導電通孔116，且第一導電墊120電性隔離。
第5B圖示出根據一些實施例之在第5A圖中示出的中間步驟的第一封裝裝置100的平面圖，其中未示出導線124。在一些實施例中，第一導電墊120被第二導電墊122橫向圍繞。第一導電墊120和第二導電墊122的形狀可以例如為圓形、橢圓形、正方形、圓角正方形、矩形、圓角矩形、六邊形、圓角六邊形或上述的組合等。例如，如第5B圖中所示，第一導電墊120可以具有類似正方形的形狀，且第二導電墊122可以具有類似圓形的形狀。第一導電墊120可以具有100 μm至5000 μm的寬度W 2。第二導電墊122可以具有6 μm至200 μm的寬度W 3。在一些實施例中，第一導電墊120的寬度W 2為第二導電墊122的寬度W 3的2倍至200倍。
在一些實施例中，第一導電通孔116、第一導電墊120、第二導電墊122以及導線124是在同一製程中形成。例如，晶種層126可以形成於暴露的開口112中且在第一基板核心110A的頂表面上延伸。可以在晶種層126上形成光阻劑並對其進行圖案化，以暴露包括在第一導電墊120、第二導電墊122(例如，包括暴露開口112中的晶種層126的部分)以及導線124的圖案中的晶種層126的部分。晶種層126為金屬層，其可以為單層或包括多個由不同材料形成的子層的複合層。在一些實施例中，晶種層126包括鈦層和鈦層上方的銅層。可以使用例如物理氣相沉積等方式來形成晶種層126。鍍覆製程可用於在晶種層126上沉積導電材料。鍍覆的導電材料可以包括金屬材料，例如銅、鎢、鋁、其合金、其組合等。例如，鍍覆的導電材料可以是銅。在鍍覆製程之後，可以通過可接受的灰化或剝離製程來去除光阻劑，例如使用氧電漿等。然後，去除晶種層126的暴露部分。晶種層126的去除可以通過可接受的蝕刻製程來進行，例如通過濕式蝕刻或乾式蝕刻。
在第6圖中，根據一些實施例，在第一基板核心110A和導電層114上形成第二基板核心110B。第二基板核心110B可以是與第一基板核心110A相同的材料，並且使用相同或類似的製程形成。在一些實施例中，第二基板核心110B的材料不同於第一基板核心110A的材料。作為形成第二基板核心110B的一範例，將液態或半液態的第二基板核心110B的材料設置於第一基板核心110A和導電層114上，然後通過熱層壓製程固化。在一些實施例中，第二基板核心110B的厚度相同或類似於第一基板核心110A的厚度，但是也可考慮並使用其他厚度。在一些實施例中，第二導電圖案118內埋在第二基板核心110B中，並且具有與第二基板核心110B的底表面共面的底表面。
在第7圖中，根據一些實施例，形成穿過第二基板核心110B的開口128並暴露第二導電墊122。在一些實施例中，通過雷射鑽孔形成開口128。其他製程，例如用鑽頭進行機械鑽孔，也可以用於形成開口128。可以使用任何其他合適的製程來形成開口128。開口128可以具有任何俯視形狀，例如多邊形、圓形等。然後可以執行清潔製程以清潔開口128附近的區域，這些區域可能已被第二基板核心110B的去除材料弄髒。開口128可以具有50 μm至120 μm的寬度W 4，例如80 μm，但是也可考慮並使用其他值。在一些實施例中，開口128以規則圖案形成，具有70 μm至1000 μm的間距，例如150 μm，但是也可考慮並使用其他值。
在第8圖中，在開口128中形成第二導電通孔130。在一些實施例中，通過電鍍或化學鍍來形成第二導電通孔130。例如，第二導電通孔可以包括晶種層131及晶種層131上的導電填充材料132。晶種層131可以沉積在開口128中，例如沉積在第二導電墊122和第二基板核心110B的暴露側壁上。在一些實施例中，晶種層131可以是與晶種層117相同的材料，並且使用相同或類似的製程形成。可以在晶種層131上形成光阻劑並對其進行圖案化，以暴露開口128中的晶種層的部分。可以使用鍍覆製程在晶種層131上沉積導電填充材料132並填充開口128，以在開口128中形成第二導電通孔130。導電填充材料132可以包括金屬，例如銅、鎢、鋁、其組合等。在鍍覆製程之後，可以通過可接受的灰化或剝離製程來去除光阻劑，例如使用氧電漿等。然後，去除晶種層131的暴露部分。晶種層131的去除可以通過可接受的蝕刻製程來進行，例如通過濕式蝕刻或乾式蝕刻。在一些實施例中，執行例如機械研磨製程的拋光製程以去除第二基板核心110B上的多餘的導電材料。
在第9圖中，根據一些實施例，執行蝕刻製程以去除第二基板核心110B的一部分。在蝕刻製程之後，第二導電通孔130可以包括突出至剩餘的第二基板核心110B’的頂表面之上的突出部133。在一些實施例中，第二基板核心110B’具有約10 μm至約40 μm的厚度T 2。第一基板核心110A和第二基板核心110B’可以形成並且統稱為第一封裝裝置100的基板110，其中晶粒和重分佈結構可以設置在基板110上。蝕刻製程可以包括例如反應離子蝕刻(reactive-ion etching, RIE)或離子轟擊的乾式蝕刻或者使用KOH溶液的濕式蝕刻等。
在第10圖中，根據一些實施例，形成穿過第二基板核心110B’的空腔(cavity)134並暴露第一導電墊120。空腔134可以通過雷射鑽孔製程形成，但是也可以使用例如機械鑽孔製程的其他鑽孔製程。在一些實施例中，第一導電墊120用作雷射鑽孔製程的止擋件(stopper)。在平面圖中，空腔134的邊緣邊界可以在第一導電墊120內。例如，如第10圖中所示，第一導電墊120可以包括水平延伸超過空腔134側壁的邊緣部分E1。第一導電墊120的邊緣部分E1可以具有從0 μm至50 μm的長度。空腔134可以具有平面圖形狀，例如圓形、橢圓形、正方形、圓角正方形、矩形、圓角矩形、六邊形、圓角六邊形或上述的組合等。在一些實施例中，空腔134的平面圖形狀還具有由雷射脈衝灼燒的波紋狀邊緣。在一些實施例中，如第10圖中所示，空腔134的側壁表面的剖面圖形狀也可以通過雷射鑽孔製程的雷射脈衝進行粗糙化，並且包括多個凹陷的曲面。例如，空腔134的側壁的平均表面高度偏差可以為0.2 um至5 um。在一些實施例中，第一導電墊120的暴露部分(例如，通過空腔134暴露的部分)的表面粗糙度可以大於第一導電墊120的未暴露部分(例如，被第二基板核心110B’覆蓋的第一導電墊120的邊緣部分)的表面粗糙度。空腔134的側壁可以垂直於第一基板核心110A的底表面，儘管空腔134的側壁也可以從垂直於第一基板核心110A的底表面的表面傾斜。
在第11圖中，根據一些實施例，多個第一晶粒136設置於空腔134中和第一導電墊120上。每個第一晶粒136可以是被動裝置，例如積體被動裝置(integrated passive device, IPD)。第一晶粒136可以包括例如鋁墊的接合墊(未示出)，用於形成外部連接。接合墊可以設置在第一晶粒136的主動側上。第一晶粒136還可以包括多個晶粒連接件(die connectors)137。晶粒連接件137可以是物理和電性形成於相應的接合墊上的金屬柱，並且電性耦接第一晶粒136的相應的被動特徵。在一些實施例中，晶粒連接件137為銅，並且通過例如電鍍等方式形成。晶粒連接件137可以暴露，儘管在一些實施例中一或多個鈍化膜可以橫向密封晶粒連接件137。例如，鈍化膜可以包含聚酰亞胺、聚(對亞苯基苯並雙噁唑)(poly(p-phenylene benzobisoxazole), PBO)、苯並環丁烯(benzocyclobutene, BCB)、上述的組合等。在一些實施例中，第一晶粒136的晶粒連接件137突出至第二基板核心110B’的頂表面之上。在一些實施例中，晶粒連接件137具有10 μm至40 μm的間距。
黏合膜138設置於第一晶粒136的背側(例如，與主動側相對的一側)並將第一晶粒136黏附到第一導電墊120。黏合膜138可以是任何合適的絕緣黏合劑、環氧樹脂、晶粒附接膜(die attach film, DAF)等。在一些實施例中，黏合膜138具有5 μm至20 μm的厚度。儘管第11圖示出了兩個第一晶粒136，但是在一些實施例中更多或更少的第一晶粒136可以設置於空腔134中。
在第12圖中，在各個構件上和周圍形成密封劑140。密封劑140填充空腔134並掩埋第一晶粒136(包括晶粒連接件137)和第二導電通孔130的突出部。如此一來，至少一部分的密封劑140內埋在第二基板核心110B中且設置於第一導電墊120上。包括晶粒連接件137的第一晶粒136設置於第一導電墊120上且內埋在密封劑140中。密封劑140可以是模塑料、環氧樹脂等。可以通過壓縮成型(compression molding)、轉注成型(transfer molding)等方式來施加密封劑140。
在第13圖中，對密封劑140執行平坦化製程，以暴露第一晶粒136的晶粒連接件137和第二導電通孔130。平坦化製程還可以去除密封劑140、第一晶粒136的晶粒連接件137和第二導電通孔130的材料，直到第二導電通孔130和晶粒連接件137都被暴露。在平坦化製程之後，第一晶粒136的晶粒連接件137、第二導電通孔130和密封劑140的頂表面基本上共平面(在製程變異內)。平坦化製程可以例如是化學機械拋光(chemical-mechanical polish, CMP)、研磨製程等。在一些實施例中，例如，如果第二導電通孔130和晶粒連接件137已經被暴露，則可以省略平坦化製程。在一些實施例中，在平坦化製程之後，剩餘的第二導電通孔130的突出部部分133’(例如，突出於第二基板核心110B’上)具有0.5 μm至10 μm的厚度T 3，其為第二基板核心110B’的厚度T 2的0.1至0.5。
在第14圖中，重分佈結構142形成於密封劑140、第二導電通孔130和晶粒連接件137的共面的頂表面上。重分佈結構142可以包括一或多個介電層144。例如，第14圖中示出三個介電層144，但是也可考慮並使用更多或更少的介電層。在一些實施例中，介電層144由例如PBO、聚酰亞胺、BCB等光敏材料形成，其可以使用微影遮罩來進行圖案化，例如當介電層144為光敏材料時對介電層144進行曝光和顯影。介電層144可以通過旋塗、層壓、化學氣相沉積等或其組合來形成。在介電層144中形成一層或多層金屬化圖案146。金屬化圖案146可以包括沿著水平表面延伸的導線和延伸穿過介電層144的通孔。金屬化圖案146可以物理和電性耦接到第二導電通孔130和第一晶粒136。在一些實施例中，金屬化圖案146通過電鍍形成，並且可以包括晶種層(未示出)和鍍覆的導電材料。晶種層可為金屬層，其可以為單層或包括多個由不同材料形成的子層的複合層。在一些實施例中，晶種層包括鈦層和鈦層上方的銅層。可以使用例如物理氣相沉積等方式來形成晶種層。鍍覆的導電材料可以包括金屬材料，例如銅、鎢、鋁等。
在一些實施例中，金屬化圖案148形成於金屬化圖案146上，並且可以包括突出於介電層144的頂層之上的部分。金屬化圖案148還可以包括延伸穿過介電層144的頂層以物理和電性偶接金屬化圖案146的部分。金屬化圖案148可以以與金屬化圖案146類似的方式和類似的材料形成。在一些實施例中，金屬化圖案148具有與金屬化圖案146不同的尺寸。例如，金屬化圖案148的導線及/或通孔可以比金屬化圖案146的導線及/或通孔更寬或更厚。此外，金屬化圖案148可以形成為具有比金屬化圖案146更大的間距。金屬化圖案148可以是用於外部連接的凸塊下金屬層(UBM)。
在第15圖中，至少一第二晶粒150和至少一第三晶粒152設置於金屬化圖案148上。第二晶粒150和第三晶粒152可以是積體電路晶粒。例如，第二晶粒150可為邏輯裝置，例如中央處理單元(central processing unit, CPU)、圖形處理單元(graphics processing unit, GPU)、單晶片系統(system-on-a-chip, SoC)、微控制器等。第三晶粒152可為記憶體裝置，例如動態隨機存取記憶體(dynamic random access memory, DRAM)晶粒、靜態隨機存取記憶體(static random access memory, SRAM)晶粒、混合記憶體立方體(hybrid memory cube, HMC)模組、高帶寬記憶體(high bandwidth memory, HBM)模組等。在一些實施例中，第二晶粒150和第三晶粒152是相同類型的晶粒，例如SoC晶粒。第二晶粒150和第三晶粒152可以在相同技術節點的製程中形成，或者可以在不同技術節點的製程中形成。例如，第二晶粒150可以由比第三晶粒152更先進的製程節點形成。第二晶粒150和第三晶粒152可以具有不同的尺寸(例如，不同的高度和/或表面積)。在一些實施例中，第二晶粒150設置在平面圖中與第一晶粒136或第二導電墊122重疊的位置，此可以減少第一晶粒136與第二晶粒150之間的信號傳遞路徑，以提升效能。在一些實施例中，在平面圖中，空腔134的邊界在第二晶粒150的邊界內。
在一些實施例中，第二晶粒150和第三晶粒152通過導電連接件154接合到金屬化圖案148。導電連接件154可以是金屬柱、受控塌陷晶片連接(controlled collapse chip connection, C4)凸塊、微焊料凸塊、化學鍍鎳-化學鍍鈀-浸金技術(electroless nickel-electroless palladium-immersion gold technique, ENEPIG)形成的凸塊等。導電連接件154可以包括導電材料，例如焊料、銅、鋁、金、鎳、銀、鈀、錫等或其組合。一旦在結構上形成了一層焊料，就可以執行回焊，以便將材料成型為所需的凸塊形狀。在一些實施例中，導電連接件154包括由濺鍍、印刷、電鍍、化學鍍、化學氣相沉積等方式形成的金屬柱(例如銅柱)。金屬柱可以是無焊料的並且具有基本上垂直的側壁。在一些實施例中，在金屬柱的頂部上形成金屬蓋層。金屬蓋層可以包括鎳、錫、錫-鉛、金、銀、鈀、銦、鎳-鈀-金、鎳-金等或其組合，並且可以通過鍍覆製程形成。
在一些實施例中，底部填充物156形成於第二晶粒150與重分佈結構142之間以及第三晶粒152與重分佈結構142之間，並且圍繞導電連接件154。底部填充物156可以減少應力並保戶由導電連接件154的回焊產生的接點。底部填充物156可以在第二晶粒150和第三晶粒152附接到金屬化圖案148之後通過毛細流(capillary flow)製程形成。
在第16圖中，密封劑160形成於第二晶粒150、第三晶粒152和底部填充物156上，並且掩埋第二晶粒150、第三晶粒152和底部填充物156。密封劑160可以是模塑料、環氧樹脂等。可以通過壓縮成型、轉注成型等方式來施加密封劑160。在第17圖中，可以執行平坦化製程以去除密封劑160的一部分。在一些實施例中，第二晶粒150的至少一部分(或者第三晶粒152的至少一部分，如果第三晶粒的高度大於第二晶粒的高度的話)被去除，且密封劑160、第二晶粒150和第三晶粒152可以具有共面的頂表面。根據一些實施例，如果第二晶粒150和第三晶粒152已經被暴露，則可以省略平坦化製程。
在第18圖，在一些實施例中，執行承載基板脫離(de-bonding)製程以從第一基板核心110A分離(或“脫離”)承載基板102。根據一些實施例，脫離製程包括將例如雷射光或紫外光之類的光投射到離型層104上，使得離型層104在光的熱量下分解，從而可以去除承載基板102。然後將結構翻轉並放置在一膠帶(未示出)上。導電連接件170形成於第一導電圖案106上。在一些實施例中，導電連接件170為球柵陣列(ball grid array, BGA)連接件、焊球、受控塌陷晶片連接(C4)凸塊、微凸塊、化學鍍鎳-化學鍍鈀-浸金技術(ENEPIG)形成的凸塊等。在一些實施例中，導電連接件170通過最初形成一層焊料而形成，例如通過蒸鍍、電鍍、印刷、焊料轉移、植球等。導電連接件170的寬度和間距可以大於導電連接件154的寬度和間距。至此，多個第一封裝裝置100(圖中僅繪示一個)形成在晶圓形式的承載基板102(例如，承載晶圓)上，然後可以執行分割製程以鋸切晶圓以將這些第一封裝裝置100分開。例如，可以得到如第18圖中所示的多個分割後的第一封裝裝置100，它們彼此相同。
在第19圖中，在一些實施例中，保護蓋172設置於分割後的第一封裝裝置100上，例如設置於第二晶粒150和第三晶粒152上，用於保護和消散來自第二晶粒150和第三晶粒152的熱量。保護蓋172可以包括銅或鋁。保護蓋172可以使用例如熱界面材料(未示出)的黏合劑附接到分割後的第一封裝裝置100。
根據上述實施例，第一晶粒136設置於空腔134中以降低整體封裝高度。第一晶粒136包括晶粒連接件137且被第二導電通孔130圍繞。如此一來，可以提供晶粒連接件137和第二導電通孔130的共面的頂表面，並且可以重分佈結構142可以直接形成於其上並接合到晶粒連接件137和第二導電通孔130，而無需在它們之間形成其他導電連接件。可以縮短第一晶粒136與第二晶粒150之間的信號傳遞路徑，從而提升封裝效能。在一些實施例中，蝕刻後的第二基板核心110B’允許密封劑140延伸於重分佈結構142與第二基板核心110B’之間，從而可減少第一封裝裝置100的整體翹曲。
在一些實施例中，如第20圖中所示，提供一第二封裝裝置200。第二封裝裝置200可以類似於第一封裝裝置100，其中第一導電墊220具有由第二基板核心110B’的突出部110B 1填充的多個孔洞。在一些實施例中，第一導電墊220可以由與第一導電墊120相同的材料形成。第一導電墊220可以使用與第一導電墊120相同的製程形成，其中晶種層126上的光阻劑暴露出與第一導電墊220的圖案對應的圖案。因此，孔洞形成於第一導電墊220中，並且在形成第二基板核心110B時，這些孔洞被突出部110B 1填充。第一導電墊220可以具有與第一導電墊120相同的寬度和外形。每個孔洞的寬度可以為5 um至100 um。在一些實施例中，使第一導電墊220中具有孔洞並被第二基板核心110B’的突出部110B 1填充可以減少第一導電墊220的整體翹曲。
在一些實施例中，如第21圖中所示，提供一第三封裝裝置300。第三封裝裝置300可以類似於第一封裝裝置100，其中重分佈結構142與第二基板核心310B’物理接觸。第三封裝裝置300的形成過程可以與第一封裝裝置100的形成過程相同，其中省略了第11圖中所示的第二基板核心110B的蝕刻。如此一來，第二導電通孔130在那個階段不會突出至第二基板核心110B之上，並且如第13圖中所示的平坦化製程去除第一晶粒136的晶粒連接件137、密封劑140和第二導電通孔130的材料，以及去除第二基板核心110B的一部分以形成第二基板核心310B’。第一基板核心110A和第二基板核心310B’可以形成第三封裝裝置300的基板310。在平坦化製程之後，第一晶粒136的晶粒連接件137、密封劑140、第二導電通孔130的剩餘部分以及第二基板核心310B’可以具有共面的頂表面。重分佈結構142直接形成在共面的表面上(例如，與第二基板核心310B’物理接觸)。在一些實施例中，第一導電墊120中沒有形成開口，但是在一些實施例中，第三封裝裝置300的第一導電墊120可以包括突出部110B 1，如第20圖中所示，以減少第一導電墊120的整體翹曲。
根據一些實施例，提供一種半導體封裝，包括基板、密封劑、第一晶粒、重分佈結構以及第二晶粒。基板包括：第一導電通孔，內埋在第一基板核心中；導電圖案，設置於第一基板核心上，其中導電圖案包括第一導電墊及第二導電墊；第二基板核心，設置於第一基板核心和導電圖案上；以及第二導電通孔，設置於第二基板核心中和第二導電墊上。密封劑內埋在第二基板核心中且與第一導電墊物理接觸。第一晶粒，包括多個晶粒連接件，內埋在密封劑中且設置於第一導電墊上，其中第二導電通孔、所述晶粒連接件和密封劑的頂表面是共面的。重分佈結構設置於第二導電通孔、所述晶粒連接件和密封劑上。第二晶粒設置於重分佈結構上。
在一實施例中，第二導電通孔包括延伸至第二基板核心之上的突出部。在一實施例中，密封劑延伸至第二基板核心之上，並且橫向密封第二導電通孔的突出部。在一實施例中，第一晶粒通過黏合膜設置於第一導電墊上。在一實施例中，第一導電墊的頂表面包括與密封劑物理接觸的第一部分及與第二基板核心物理接觸的第二部分。在一實施例中，第一導電墊的頂表面的第一部分具有比第一導電墊的頂表面的第二部分更大的表面粗糙度。在一實施例中，第二基板核心包括被第一導電墊橫向圍繞的突出部。在一實施例中，所述半導體封裝還包括設置於重分佈結構上的第三晶粒，其中第二晶粒在平面圖中與第一晶粒重疊，且第三晶粒在平面圖中偏離第一晶粒。在一實施例中，第一晶粒為被動裝置晶粒，且第二晶粒為邏輯裝置晶粒。
根據一些實施例，提供一種半導體封裝，包括基板、密封劑、第一晶粒、重分佈結構以及第二晶粒。基板包括：基板核心；第一導電圖案，設置於基板核心中；導電層，包括：複數個第一導電通孔，設置於基板核心中和第一導電圖案上；以及第二導電圖案，包括設置在同一水平高度的第一導電墊和複數個第二導電墊，其中所述第二導電墊設置於基板核心中且與所述第一導電通孔物理接觸；以及複數個第二導電通孔，設置於基板核心中和所述第二導電墊上。密封劑設置於第一導電墊上，並且包括被基板核心橫向圍繞的至少一部分。第一晶粒設置於密封劑中且設置於第一導電墊上。重分佈結構設置於密封劑和基板上，並且包括與第一晶粒和所述第二導電通孔物理接觸的導電材料。第二晶粒設置於重分佈結構上。
在一實施例中，被基板核心橫向圍繞的密封劑的部分具有側壁，其中側壁的平均表面高度偏差為0.2 um至5 um。在一實施例中，在平面圖中，所有的第一導電通孔都偏離第一導電墊。在一實施例中，密封劑延伸至基板核心的頂表面之上，並且橫向密封所述第二導電通孔。在一實施例中，導電層包括從所述第一導電通孔中的至少一者連續延伸至所述第二導電墊中的至少一者的晶種層。在一實施例中，基板核心包括穿透第一導電墊的一部分。
根據一些實施例，提供一種製造半導體封裝的方法。所述方法包括形成第一基板核心。所述方法包括形成導電層，導電層包括：第一導電通孔，穿透第一基板核心；第一導電墊，設置於第一基板核心上；以及第二導電墊，設置於第一基板核心上且與第一導電通孔物理接觸。所述方法包括形成第二基板核心於導電層和第一基板核心上。所述方法包括形成穿透第二基板核心且與第二導電墊物理接觸的第二導電通孔。所述方法包括形成空腔於第二基板核心中並暴露第一導電墊。所述方法包括將包括多個晶粒連接件的第一晶粒設置於第一導電墊上。所述方法包括形成填充空腔並橫向密封第一晶粒的密封劑。所述方法包括形成重分佈結構於第一晶粒、密封劑和第二導電通孔上。所述方法包括將第二晶粒設置於重分佈結構上。
在一實施例中，所述方法還包括在形成密封劑之前，通過蝕刻第二基板核心的一部分來形成第二導電通孔的突出部。在一實施例中，第一晶粒包括位於背對第一導電墊的一側的晶粒連接件，並且所述方法更包括在形成重分佈結構之前去除密封劑的一部分、所述晶粒連接件的一部分和第二導電通孔的突出部的一部分的平坦化製程。在一實施例中，第一晶粒包括位於背對第一導電墊的一側的晶粒連接件，並且所述方法還包括在形成重分佈結構之前去除密封劑的一部分、所述晶粒連接件的一部分、第二基板核心的一部分和第二導電通孔的一部分的平坦化製程。在一實施例中，形成空腔包括使用第一導電墊作為止擋件通過雷射對第二基板核心進行鑽孔。
前述內文概述了許多實施例的特徵，使本技術領域中具有通常知識者可以從各個方面更佳地了解本揭露。本技術領域中具有通常知識者應可理解，且可輕易地以本揭露為基礎來設計或修飾其他製程及結構，並以此達到相同的目的及/或達到與在此介紹的實施例等相同之優點。本技術領域中具有通常知識者也應了解這些相等的結構並未背離本揭露的發明精神與範圍。在不背離本揭露的發明精神與範圍之前提下，可對本揭露進行各個改變、置換或修改。
100:第一封裝裝置 102:承載基板 104:離型層 106:第一導電圖案 107:晶種層 110:基板 110A:第一基板核心 110B:第二基板核心 110B’:第二基板核心 110B 1:突出部 112:開口 114:導電層 116:第一導電通孔 118:第二導電圖案 120:第一導電墊 122:第二導電墊 124:導線 126:晶種層 128:開口 130:第二導電通孔 131:晶種層 132:導電填充材料 133:突出部 133’:突出部部分 134:空腔 136:第一晶粒 137:晶粒連接件 138:黏合膜 140:密封劑 142:重分佈結構 144:介電層 146:金屬化圖案 148:金屬化圖案 150:第二晶粒 152:第三晶粒 154:導電連接件 156:底部填充物 160:密封劑 170:導電連接件 172:保護蓋 200:第二封裝裝置 220:第一導電墊 300:第三封裝裝置 E 1:邊緣部分 T 1:厚度 T 2:厚度 T 3:厚度 W 1:寬度 W 2:寬度 W 3:寬度 W 4:寬度
根據以下的詳細說明並配合所附圖式做完整揭露。須強調的是，根據本產業的一般作業，圖示並未按照比例繪製。事實上，可能任意的放大或縮小元件的尺寸，以做清楚的說明。 第1圖至第4圖、第5A圖、第6圖至第21圖示出根據一些實施例之形成一封裝裝置的過程中的中間階段的剖面圖。 第5B圖示出根據一些實施例之形成一封裝裝置的過程中的中間階段的平面圖。
100:第一封裝裝置
106:第一導電圖案
110:基板
110A:第一基板核心
110B’:第二基板核心
114:導電層
116:第一導電通孔
118:第二導電圖案
120:第一導電墊
122:第二導電墊
124:導線
130:第二導電通孔
136:第一晶粒
138:黏合膜
140:密封劑
142:重分佈結構
144:介電層
146:金屬化圖案
148:金屬化圖案
150:第二晶粒
152:第三晶粒
154:導電連接件
156:底部填充物
160:密封劑
170:導電連接件

Claims (20)

  1. 一種半導體封裝，包括： 一基板，包括： 一第一導電通孔，內埋在一第一基板核心中； 一導電圖案，設置於該第一基板核心上，其中該導電圖案包括一第一導電墊及一第二導電墊； 一第二基板核心，設置於該第一基板核心和該導電圖案上；以及 一第二導電通孔，設置於該第二基板核心中和該第二導電墊上； 一密封劑，內埋在該第二基板核心中且與該第一導電墊物理接觸； 一第一晶粒，包括多個晶粒連接件，內埋在該密封劑中且設置於該第一導電墊上，其中該第二導電通孔、該些晶粒連接件和該密封劑的頂表面是共面的； 一重分佈結構，設置於該第二導電通孔、該些晶粒連接件和該密封劑上；以及 一第二晶粒，設置於該重分佈結構上。
  2. 如請求項1之半導體封裝，其中該第二導電通孔包括延伸至該第二基板核心之上的一突出部。
  3. 如請求項2之半導體封裝，其中該密封劑延伸至該第二基板核心之上，並且橫向密封該第二導電通孔的該突出部。
  4. 如請求項1之半導體封裝，其中該第一晶粒通過一黏合膜設置於該第一導電墊上。
  5. 如請求項1之半導體封裝，其中該第一導電墊的一頂表面包括與該密封劑物理接觸的一第一部分及與該第二基板核心物理接觸的一第二部分。
  6. 如請求項5之半導體封裝，其中該第一導電墊的該頂表面的該第一部分具有比該第一導電墊的該頂表面的該第二部分更大的表面粗糙度。
  7. 如請求項1之半導體封裝，其中該第二基板核心包括被該第一導電墊橫向圍繞的一突出部。
  8. 如請求項1之半導體封裝，更包括設置於該重分佈結構上的一第三晶粒，其中該第二晶粒在一平面圖中與該第一晶粒重疊，且該第三晶粒在該平面圖中偏離該第一晶粒。
  9. 如請求項1之半導體封裝，其中該第一晶粒為一被動裝置晶粒，且該第二晶粒為一邏輯裝置晶粒。
  10. 一種半導體封裝，包括： 一基板，包括： 一基板核心； 一第一導電圖案，設置於該基板核心中； 一導電層，包括： 複數個第一導電通孔，設置於該基板核心中和該第一導電圖案上；以及 一第二導電圖案，包括設置在同一水平高度的一第一導電墊和複數個第二導電墊，其中該些第二導電墊設置於該基板核心中且與該些第一導電通孔物理接觸；以及 複數個第二導電通孔，設置於該基板核心中和該些第二導電墊上； 一密封劑，設置於該第一導電墊上，並且包括被該基板核心橫向圍繞的至少一部分； 一第一晶粒，設置於該密封劑中且設置於該第一導電墊上； 一重分佈結構，設置於該密封劑和該基板上，並且包括與該第一晶粒和該些第二導電通孔物理接觸的一導電材料；以及 一第二晶粒，設置於該重分佈結構上。
  11. 如請求項10之半導體封裝，其中被該基板核心橫向圍繞的該密封劑的該部分具有一側壁，其中該側壁的一平均表面高度偏差為0.2 um至5 um。
  12. 如請求項10之半導體封裝，其中在一平面圖中，所有的該些第一導電通孔都偏離該第一導電墊。
  13. 如請求項10之半導體封裝，其中該密封劑延伸至該基板核心的一頂表面之上，並且橫向密封該些第二導電通孔。
  14. 如請求項10之半導體封裝，其中該導電層包括從該些第一導電通孔中的至少一者連續延伸至該些第二導電墊中的至少一者的一晶種層。
  15. 如請求項10之半導體封裝，其中該基板核心包括穿透該第一導電墊的一部分。
  16. 一種製造半導體封裝的方法，該方法包括： 形成一第一基板核心； 形成一導電層，包括： 一第一導電通孔，穿透該第一基板核心； 一第一導電墊，設置於該第一基板核心上；以及 一第二導電墊，設置於該第一基板核心上且與該第一導電通孔物理接觸； 形成一第二基板核心於該導電層和該第一基板核心上； 形成穿透該第二基板核心且與該第二導電墊物理接觸的一第二導電通孔； 形成一空腔於該第二基板核心中並暴露該第一導電墊； 將包括多個晶粒連接件的一第一晶粒設置於該第一導電墊上； 形成填充該空腔並橫向密封該第一晶粒的一密封劑； 形成一重分佈結構於該第一晶粒、該密封劑和該第二導電通孔上；以及 將一第二晶粒設置於該重分佈結構上。
  17. 如請求項16之方法，更包括在形成該密封劑之前，通過蝕刻該第二基板核心的一部分來形成該第二導電通孔的一突出部。
  18. 如請求項17之的方法，其中該第一晶粒包括位於背對該第一導電墊的一側的一晶粒連接件，並且該方法更包括在形成該重分佈結構之前去除該密封劑的一部分、該些晶粒連接件的一部分和該第二導電通孔的該突出部的一部分的一平坦化製程。
  19. 如請求項16之方法，其中該第一晶粒包括位於背對該第一導電墊的一側的一晶粒連接件，並且該方法更包括在形成該重分佈結構之前去除該密封劑的一部分、該些晶粒連接件的一部分、該第二基板核心的一部分和該第二導電通孔的一部分的一平坦化製程。
  20. 如請求項16之方法，其中形成該空腔包括使用該第一導電墊作為一止擋件通過一雷射對該第二基板核心進行鑽孔。
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