TWI731629B - 半導體封裝結構及其製造方法 - Google Patents

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Abstract

一種半導體封裝結構，其包括基底、重佈線路層以及至少一導電端子。基底具有至少一接墊。重佈線路層位於基底上，且重佈線路層至少包括第一介電層與第一導電層。第一導電層具有位於第一介電層中的第一端部與第二端部。第一端部藉由接墊與基底電性連接。第二端部與基底電性絕緣，且第二端部將第一介電層分隔出多個分離區域。導電端子位於重佈線路層上且藉由接墊與基底電性連接。另提供一種半導體封裝結構的製造方法。

Description

半導體封裝結構及其製造方法
本發明是有關於一種封裝結構及其製造方法，且特別是有關於一種半導體封裝結構及其製造方法。
在某些類別的封裝技術(例如：扇出晶片級封裝(fan-out wafer level packaging；FO-WLP))之中，晶圓往往需使用重佈線路層(redistribution layer, RDL)將訊號重新分佈出去，而重佈線路層是由介電層與導電層相互堆疊而成的多層結構。
然而，由於介電層與導電層之間的材料差異，在半導體封裝結構的製造過程中重佈線路層可能因內應力產生翹曲(warpage)甚至斷裂而線路短路問題，且前述問題會隨重佈線路層的層數增加而漸趨嚴重。因此，如何有效地降低半導體封裝結構中的重佈線路層因內應力產生翹曲甚至斷裂而線路短路的機率，進而提升半導體封裝結構整體的可靠度實為亟欲解決的重要課題。
本發明提供一種半導體封裝結構及其製造方法，其可以有效地降低半導體封裝結構中的重佈線路層因內應力產生翹曲甚至斷裂而線路短路的機率，進而提升半導體封裝結構整體的可靠度。
本發明提供一種半導體封裝結構，包括基底、重佈線路層以及至少一導電端子。基底具有至少一接墊。重佈線路層位於基底上，且重佈線路層至少包括第一介電層與第一導電層。第一導電層具有位於第一介電層中的第一端部與第二端部。第一端部藉由接墊與基底電性連接。第二端部與基底電性絕緣，且第二端部將第一介電層分隔出多個分離區域。導電端子位於重佈線路層上且藉由接墊與基底電性連接。
本發明提供一種半導體封裝結構的製造方法，至少包括以下步驟。提供基底，其中基底具有至少一接墊。形成重佈線路層於基底上。形成重佈線路層的步驟至少包括形成第一介電層於基底上，第一介電層具有彼此分隔開的第一開口與第二開口，且第一開口暴露出至少一接墊，第二開口將第一介電層分隔出多個分離區域。形成第一導電層於第一介電層上。部分第一導電層填入第一開口中以形成第一端部，第一端部藉由至少一接墊與基底電性連接。部分第一導電層填入第二開口中以形成第二端部，第二端部與基底電性絕緣。形成至少一導電端子於重佈線路層上，且至少一導電端子藉由至少一接墊與基底電性連接。
基於上述，本發明的半導體封裝結構藉由第二開口可以將第一介電層分隔出多個分離區域，部分第一導電層填入第二開口中以形成第二端部，第二端部與基底電性絕緣，以緩衝重佈線路層中的介電層與導電層之間的內應力，因此可以有效地降低半導體封裝結構中的重佈線路層因內應力產生翹曲甚至斷裂而線路短路的機率，進而可以提升半導體封裝結構整體的可靠度。
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。
本文所使用之方向用語（例如，上、下、右、左、前、後、頂部、底部）僅作為參看所繪圖式使用且不意欲暗示絕對定向。
除非另有明確說明，否則本文所述任何方法絕不意欲被解釋為要求按特定順序執行其步驟。
參照本實施例之圖式以更全面地闡述本發明。然而，本發明亦可以各種不同的形式體現，而不應限於本文中所述之實施例。圖式中的層或區域的厚度、尺寸或大小會為了清楚起見而放大。相同或相似之參考號碼表示相同或相似之元件，以下段落將不再一一贅述。
圖1A至圖1D是依照本發明的一實施例的半導體封裝結構在不同階段的製造過程中的剖面示意圖。圖2A至圖2D分別是圖1A至圖1D的俯視示意圖。在本實施例中，半導體封裝結構100的製造方法可以包括以下步驟。
請同時參照圖1A與圖2A，提供基底110。基底110具有至少一接墊112(圖1A僅示例性的繪示一個接墊112)。基底110可以是適宜的半導體基底，舉例而言，基底110例如是矽晶圓基底。接墊112可以是適宜的導電接墊或導電合金接墊，舉例而言，接墊112例如是由銅、鋁或其合金所形成。
請繼續同時參照圖1A與圖2A，接著，於基底110上形成第一介電層122。舉例而言，可以是於基底110靠近接墊112的表面上形成第一介電層122。第一介電層122的材料可以包括非有機或有機介電材料，舉例而言，第一介電層122的材料例如是氧化矽、氮化矽、碳化矽、氮氧化矽、聚醯亞胺、苯並環丁烯(benezocyclobutene，BCB)，且例如是藉由塗佈製程形成於基底110上，但本發明不限於此，第一介電層122的材料與形成方法可以視實際設計上的需求而定。
在本實施例中，第一介電層122具有彼此分隔開的第一開口1221與第二開口1222，其中第一開口1221可以暴露出接墊112，而第二開口1222可以將第一介電層122分隔出多個分離區域S(圖2A中繪示出二個分離區域S)。舉例而言，第一開口1221可以是沒有將第一介電層122分隔出多個分離區域，僅第二開口1222將第一介電層122分隔出多個分離區域S。
進一步而言，第一開口1221暴露出接墊112可以用於後續的電性連接，第二開口1222將第一介電層122分隔出多個分離區域S可以用於緩解後續的內應力。換句話說，形成第二開口1222不是用來使導電線路或導電構件之間進行電性連接，而是用來釋放內應力，例如是熱脹冷縮。第一開口1221與第二開口1222可以藉由圖案化製程所形成。圖案化製程例如是微影蝕刻製程，但本發明不限於此。
在一些實施例中，第二開口1222可以是以直線方式或曲線方式(例如S狀弧線型)延伸的溝槽。舉例而言，如圖2A所示，第二開口1222可以是以直線方式沿第一方向D1延伸，使第一介電層122分隔出的多個分離區域S沿第二方向D2排列，且以俯視觀之，第二開口1222可以是矩形形狀。然而，本發明不限制第二開口1222的延伸方式與形狀，在其他實施例中，第二開口1222可以具有其他態樣，只要第二開口1222可以將第一介電層122分隔出多個分離區域S皆屬於本發明的保護範圍。另一方面，以俯視觀之，第一開口1221於本實施例中可以是圓形形狀的通孔，且可以在第三方向D3上貫穿第一介電層122，以暴露出接墊112，於其它實施中，第一開口1221可以是矩形、橢圓形等不同之幾何形狀。在此，第一方向D1、第二方向D2與第三方向D3可以相互垂直。
請同時參照圖1B與圖2B，於第一介電層122上形成圖案化之第一導電層124，其中第一介電層122與第一導電層124可以構成重佈線路層120。換句話說，重佈線路層120至少包括第一介電層122與第一導電層124。進一步而言，部分第一導電層124可以填入第一開口1221中以形成第一端部1241，第一端部1241藉由接墊112與基底110電性連接，而部分第一導電層124可以填入第二開口1222中以形成第二端部1242，第二端部1242與基底110電性絕緣。換句話說，形成第二開口1222是用於緩衝後續的內應力，而不是用以將導電層124與基底110電性連接，因此形成於第二開口1222內的第二端部1242與基底110電性絕緣。第一導電層124的材料例如是銅、鋁、金、銀、或其組合，且例如是藉由電鍍製程形成於第一介電層122上，但本發明不限於此，第一導電層124的材料延伸路徑與形成方法可以視實際設計上的需求而定。
由於介電材料的熱膨脹係數( coefficient of thermal expansion, CTE)與導電材料的熱膨脹係數存在差異，在溫度變化下，介電材料與導電材料的冷縮熱脹程度不同，介電材料與導電材料之間會產生內應力，因此容易發生翹曲甚至斷裂而線路短路的問題。為了降低上述狀況發生的機率，在本實施例中，第二開口1222可以將第一介電層122分隔出多個分離區域S，部分第一導電層124填入第二開口1222中以形成第二端部1242，第二端部1242與基底110電性絕緣，以緩衝重佈線路層120中的第一介電層122與第一導電層124之間的內應力，因此可以有效地降低半導體封裝結構100中的重佈線路層120因內應力產生翹曲甚至斷裂而線路短路的機率，進而可以提升半導體封裝結構100整體的可靠度。
在本實施例中，第一端部1241於基底110上的正投影與第二端部1242於基底110上的正投影可以不重疊。換句話說，第一端部1241與第二端部1242被第一介電層122分隔開來。另一方面，為了降低第一導電層124與基底110之間產生電性短路的問題，如圖1A與圖1B所示，基底110可以更包括絕緣層114，絕緣層114設置於基底110上，用於基底110表面與上方膜層之間的電性絕緣，且絕緣層114可以圍繞接墊112並暴露出接墊112以供後續電性連接，由於其它受絕緣層114覆蓋之處均為電性絕緣，因此第二端部1242即使連接於絕緣層114上亦可使第二端部1242與基底110保持電性絕緣。換句話說，絕緣層114可以位於第一介電層122以及第一導電層124與基底110之間。另一方面，第二開口1222可以暴露出絕緣層114。此外，第一端部1241可以是與接墊112直接接觸，而第二端部1242可以是與絕緣層114直接接觸。
請同時參照圖1C、圖1D、圖2C與圖2D，形成重佈線路層120的步驟可以更包括形成第二介電層126於第一導電層124上，且形成圖案化之第二導電層128於第二介電層126上。在本實施例中，第二介電層126可以具有第三開口1261，第三開口1261暴露出第一導電層124，且第二導電層128具有位於第二介電層126中的第三端部1281。第三開口1261可以類似於第二開口1222，而第三端部1281可以類似於第二端部1242，且第三開口1261與第二開口1222可以於第三方向D3上相互錯開，第三端部1281於基底110上的正投影與第二端部1242於基底110上的正投影相互錯開，以提升緩衝內應力的效果，但本發明不限於此。
應說明的是，本發明不限制重佈線路層120中的介電層與導電層的層數，可視實際設計上的需求而定，只要欲緩衝應力的膜層中的介電層具有開口將介電層分隔出多個分離區域，且部分導電層位於開口中皆屬於本發明的保護範圍。舉例而言，重佈線路層120可以僅由一個介電層與一個導電層堆疊而成，如圖1B所示，或者，重佈線路層120可以由二個介電層與二個導電層堆疊而成，如圖1C所示。在未繪示的實施例中，重佈線路層120也可以由二個以上的介電層與二個以上的導電層堆疊而成。另外，值得注意的是，該圖1C為圖2C的A-A剖視圖，於第三開口1261內位於第一導電層124以外之區域則是填充了第二介電層126，利用每層介電層都以分割方式配置，可大幅降低半導體封裝結構100中的重佈線路層120因內應力產生翹曲甚至斷裂的風險。
請繼續參照圖1D與圖2D，於重佈線路層120上形成至少一導電端子130，且導電端子130藉由接墊112與基底110電性連接，因此導電端子130可以將接墊112與其他構件進行電性連接。進一步而言，導電端子130可以藉由重佈線路層120以及接墊112與基底110電性連接。在一些實施例中，導電端子130為焊球。可藉由例如植球製程、無電鍍覆製程、或其他適合的製程來形成導電端子130。導電端子130可包括導電柱、導電凸塊、結線凸塊、或其組合。然而，本發明並不限於此。根據設計需求，導電端子130可由其他可能的形式呈現或為其他可能的形狀。
在本實施例中，形成導電端子130之前可以先選擇性地於第二導電層124上形成具有開口的保護層129，其中開口可以藉由圖案化製程所形成。接著，再於保護層129的開口中形成導電端子130，但本發明不限於此。此外，可選擇性地進行焊接製程及回焊製程，以增強導電端子130與重佈線路層120之間的接合。經過上述製程後即可大致上完成本實施例之半導體封裝結構100的製作。
在此必須說明的是，以下實施例沿用上述實施例的元件標號與部分內容，其中採用相同或近似的標號來表示相同或近似的元件，並且省略了相同技術內容的說明，關於省略部分的說明可參考前述實施例，下述實施例不再重複贅述。
圖3是依照本發明的另一實施例的半導體封裝結構的俯視示意圖。請參考圖3，本實施例的半導體封裝結構200與半導體封裝結構100的差別在於：以俯視觀之，第二開口2222可以是十字形狀。舉例而言，第二開口2222可以是由一條沿第一方向D1延伸的溝槽與一條沿第二方向D2延伸的溝槽相交而成，因此，第二開口2222可以將第一介電層222分隔出四個分離區域S，但本發明不限於此。由於第二開口可以具有不同態樣，因此可以提升半導體封裝結構200製造上的彈性。
圖4A至圖4B是依照本發明的又一實施例的半導體封裝結構在不同階段的製造過程中的剖面示意圖。請同時參考圖4A與圖4B，本實施例的半導體封裝結構300與半導體封裝結構100的差別在於：重佈線路層320的第二介電層326的第三開口3261與第二導電層328的第三端部3281的形成位置與重佈線路層120的第二介電層126的第三開口1261與第二導電層128的第三端部1281的形成位置不同。具體而言，第三開口3261與第二開口1222於第三方向D3上相互對位，且第三端部3281於基底110上的正投影與第二端部1242於基底110上的正投影相互對位。由於第三開口可以具有不同態樣，因此可以提升半導體封裝結構300製造上的彈性。
綜上所述，本發明的半導體封裝結構藉由第二開口可以將第一介電層分隔出多個分離區域，部分第一導電層填入第二開口中以形成第二端部，第二端部與基底電性絕緣，以緩衝重佈線路層中的介電層與導電層之間的內應力，因此可以有效地降低半導體封裝結構中的重佈線路層因內應力產生翹曲甚至斷裂而線路短路的機率，進而可以提升半導體封裝結構整體的可靠度。此外，藉由開口不同態樣的設計，例如開口形狀、開口配置方式等可以提升半導體封裝結構製造上的彈性。
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。
100、200、300:半導體封裝結構 110:基底 112:接墊 114:絕緣層 120、320:重佈線路層 122、222:第一介電層 1221:第一開口 1222、2222:第二開口 124:第一導電層 1241:第一端部 1242:第二端部 126、326:第二介電層 128、328:第二導電層 1261、3261:第三開口 1281、3281:第三端部 129:保護層 130:導電端子 S:分離區域 D1:第一方向 D2:第二方向 D3:第三方向
圖1A至圖1D是依照本發明的一實施例的半導體封裝結構在不同階段的製造過程中的剖面示意圖。 圖2A至圖2D分別是圖1A至圖1D的俯視示意圖，其中圖1A至圖1D是沿著圖2A至圖2D之線A-A’的剖面示意圖。舉例來說，圖1A是半導體封裝結構在一個階段的製造過程中的剖面示意圖，圖2A是圖1A的俯視示意圖，其中圖1A是沿著圖2A之線A-A’的剖面示意圖。 圖3是依照本發明的另一實施例的半導體封裝結構的俯視示意圖。 圖4A至圖4B是依照本發明的又一實施例的半導體封裝結構在不同階段的製造過程中的剖面示意圖。
100:半導體封裝結構
110:基底
112:接墊
114:絕緣層
120:重佈線路層
122:第一介電層
1221:第一開口
1222:第二開口
124:第一導電層
1241:第一端部
1242:第二端部
126:第二介電層
128:第二導電層
1261:第三開口
1281:第三端部
129:保護層
130:導電端子
D2:第二方向
D3:第三方向

Claims (8)

  1. 一種半導體封裝結構，包括：基底，具有至少一接墊；重佈線路層，位於所述基底上，且所述重佈線路層至少包括第一介電層、第一導電層、第二介電層與第二導電層，其中：所述第一導電層具有位於所述第一介電層中的第一端部與第二端部；所述第一端部藉由所述至少一接墊與所述基底電性連接；所述第二端部與所述基底電性絕緣，且所述第二端部將所述第一介電層分隔出多個分離區域；所述第二介電層與所述第二導電層，位於所述第一導電層上，其中所述第二導電層具有位於所述第二介電層中的第三端部，且所述第三端部於所述基底上的正投影與所述第二端部於所述基底上的正投影相互對位或相互錯開；以及至少一導電端子，位於所述重佈線路層上且藉由所述至少一接墊與所述基底電性連接。
  2. 如請求項1所述的半導體封裝結構，其中所述第一端部於所述基底上的正投影與所述第二端部於所述基底上的正投影不重疊。
  3. 如請求項1所述的半導體封裝結構，其中所述基底更包括絕緣層，所述絕緣層圍繞所述至少一接墊，且所述第二端部連接所述絕緣層。
  4. 一種半導體封裝結構的製造方法，包括：提供基底，其中所述基底具有至少一接墊；形成重佈線路層於所述基底上，其中形成所述重佈線路層的步驟至少包括：形成第一介電層於所述基底上，所述第一介電層具有彼此分隔開的第一開口與第二開口，且所述第一開口暴露出所述至少一接墊，所述第二開口將所述第一介電層分隔出多個分離區域，其中所述第二開口為以直線方式或曲線方式延伸的溝槽；形成第一導電層於所述第一介電層上，其中：部分所述第一導電層填入所述第一開口中以形成第一端部，所述第一端部藉由所述至少一接墊與所述基底電性連接；部分所述第一導電層填入所述第二開口中以形成第二端部，所述第二端部與所述基底電性絕緣；以及形成至少一導電端子於所述重佈線路層上，且所述至少一導電端子藉由所述至少一接墊與所述基底電性連接。
  5. 如請求項4所述的半導體封裝結構的製造方法，其中所述第二開口沿第一方向或沿第二方向延伸。
  6. 如請求項5所述的半導體封裝結構的製造方法，其中以俯視觀之，所述第二開口為十字形狀或矩形形狀。
  7. 如請求項4所述的半導體封裝結構的製造方法，其中所述基底更包括絕緣層，所述絕緣層圍繞所述至少一接墊，且所述第二開口暴露出所述絕緣層。
  8. 如請求項4所述的半導體封裝結構的製造方法，形成所述重佈線路層的步驟更包括形成第二介電層於所述第一導電層上，其中所述第二介電層具有第三開口，所述第三開口暴露出所述第一導電層，且所述第三開口與所述第二開口於第三方向上相互對位或相互錯開。
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