TWI754362B

TWI754362B - 嵌入式鑄模扇出型封裝及其製造方法

Info

Publication number: TWI754362B
Application number: TW109129293A
Authority: TW
Inventors: 沈明皓; 周曉天
Original assignee: 英屬維爾京群島商德魯科技股份有限公司
Priority date: 2020-08-27
Filing date: 2020-08-27
Publication date: 2022-02-01
Also published as: TW202209587A

Abstract

嵌入式鑄模扇出型(eMFO)封裝技術具有提供半導體裝置六面保護的好處，以減少分層失效並提供較佳的可靠性及性能。另外，採用eMFO封裝技術的半導體裝置不需擔心介電過渡平面性的問題，亦不必使用昂貴的銅桿或柱或額外的介電層。簡言之，實施eMFO封裝技術意謂較低的製造成本及較佳的整體性能。

Description

嵌入式鑄模扇出型封裝及其製造方法

本發明係關於半導體封裝技術。

在現代的電子產品中時常可發現半導體裝置。半導體裝置的電子元件數量及密度各不相同。離散半導體裝置通常包含一種電子元件，例如發光二極體(LED)、小信號電晶體、電阻器、電容器、電感器及功率金氧半場效電晶體(MOSFET)。積體半導體裝置通常包含數百到數百萬個電子元件。積體半導體裝置的示例包括微控制器、微處理器、電荷耦合裝置(CCD)、太陽能電池及數位微鏡裝置(DMD)。

半導體裝置執行範圍廣泛的功能，例如信號處理、高速計算、發送及接收電磁信號、控制電子裝置、將陽光轉換成電力以及為電視顯示器建立視覺投影。在娛樂、通信、電源轉換、網路、電腦及消費產品等領域中均發現半導體裝置。在軍事應用、航空、汽車、工業控制器及辦公設備亦可發現半導體裝置。

半導體裝置利用半導體材料的電特性。半導體材料的原子結構允許應用電場或基極電流或透過摻雜處理來操縱其導電性。摻雜將雜質引入半導體材料中以操縱及控制半導體裝置的導電性。

半導體裝置包含主動及被動的電結構。包括雙極性及場效電晶體的主動結構控制電流的流動。透過改變摻雜程度及施加電場或基極電流，電晶體可促進或限制電流的流動。包括電阻器、電容器及電感器的被動結構在電壓及電流之間建立執行各種電功能所需的關係。被動及主動結構電連接以形成電路，其致能半導體裝置以執行高速計算及其他有用的功能。

通常使用兩個複雜的製程來製造半導體裝置，亦即前端製造及後端製造，每一製程可能涉及數百個步驟。前端製造涉及在半導體晶圓的表面上形成多個晶粒。每個半導體晶粒通常是相同的，並且包含透過電連接主動及被動元件所形成的電路。後端製造涉及從完成的晶圓中分離出單一半導體晶粒，並封裝該晶粒以提供結構支撐及環境隔離。

圖1A繪示典型的半導體封裝100的剖面示意圖。於此例中，封裝材料120可用來封裝半導體裝置110。具有多個介電層140A、140B及焊球150的重分布層(RDL)130可形成於其上。於此例中，可在半導體裝置110的主動區域上形成例如銅的金屬桿或柱160，以將封裝100的RDL 130連接至下面的矽晶粒電路110。

在操作中，可在封裝步驟之後形成銅桿160，使用研磨處理暴露銅桿160的上表面，以供後續電連接至RDL。不幸的是，如圖1B中最佳顯示的，研磨處理常可能磨損銅桿160的表面。圖1B繪示當製造圖1A的半導體封裝100時可見的銅磨損(copper smearing)180及其他工件的俯視圖。銅磨損180可能導致金屬銅擴散到封裝材料120的其他部分，從而引起電短路或造成其他電路問題。此外，銅磨損180也可能產生形貌(topography)問題，並使得後續的半導體處理步驟困難且具有挑戰性。

因此，相較於該些現有的處理，工業上存在著對於可降低成本及製造時間之改善封裝處理的需求。

公開內容為嵌入式鑄模扇出型(eMFO)封裝技術，其具有為半導體裝置提供六面保護的好處，以減少分層失效並提供較佳的可靠性及性能。

於一實施例中，一種eMFO封裝系統包括具有半導體裝置的半導體基板，半導體裝置具有主動區且犧牲結構形成於主動區上。該系統包括具有黏著層的載體基板，其中半導體基板設置於載體基板上且半導體基板與黏著層接觸。封裝材料可用以至少部分地封裝半導體基板及主動區的一部分，從而封裝材料的上表面與犧牲結構的上表面共面。該系統還包括在移除犧牲結構之後在封裝材料之上表面上方形成的重分佈層(RDL)結構，其中RDL結構的至少一部分與半導體裝置的主動區電接觸，RDL結構沒有非共形(non-conformal)金屬結構。

於一實施例中，可從載體基板移除半導體基板，以形成半導體裝置。於另一實施例中，絕緣層可封裝半導體基板及封裝材料的至少一部分，從而絕緣層與半導體基板及封裝材料的下表面共面。

於一實施例中，犧牲結構係由光敏聚合物、非光敏聚合物、正光阻、負光阻、光可成像介電(PID)材料、非光可成像介電材料、苯並環丁烯(BCB)、聚苯並噁唑(PBO)、聚醯亞胺(PI)及耐熱熱塑性塑料中之至少一種所形成。於另一實施例中，系統的RDL結構僅包括單一介電層。於又一實施例中，非共形金屬結構包括填充金屬桿或柱。

於一實施例中，一種形成eMFO封裝的方法包括以下步驟：(a)提供具有半導體裝置的半導體基板，半導體裝置具有主動區及形成於主動區上的犧牲結構；(b)提供具有黏著層的載體基板；(c)將半導體基板安裝於載體基板上方，從而使半導體基板與黏著層接觸；(d)用封裝材料封裝半導體基板的至少一部分及犧牲結構，其中封裝材料的上表面與犧牲結構的上表面共面；(e)移除犧牲結構，以暴露半導體裝置的主動區；以及(f)在半導體裝置上形成再分佈層(RDL)結構，從而RDL結構的至少一部分與半導體裝置的主動區電接觸。

於一實施例中，該方法還包括：(g)從載體基板移除半導體基板，以形成半導體裝置。於另一實施例中，該方法還包括：(h)以絕緣層封裝半導體基板及封裝材料的至少一部分，從而絕緣層與半導體基板及封裝材料的下表面共面。

於一實施例中，提供步驟(a)包括由光敏聚合物、非光敏聚合物、正光阻、負光阻、光可成像介電(PID)材料、非光可成像介電材料、苯並環丁烯(BCB)、聚苯並噁唑(PBO)、聚醯亞胺(PI)及耐熱熱塑性塑料中之至少一種形成犧牲結構。

於一實施例中，封裝步驟(d)包括透過平坦化處理將封裝材料的上表面平坦化以與犧牲結構的上表面共面。於一實施例中，移除步驟(e)包括以乾蝕刻及濕蝕刻處理中之至少一種來移除犧牲結構。於一實施例中，形成步驟(f)包括形成不具非共形金屬結構的RDL結構。於另一實施例中，非共形金屬結構包括填充金屬桿或柱。

於一實施例中，另一種形成eMFO封裝的方法包括下列步驟：(a)提供具有半導體裝置的半導體基板，該半導體裝置具有主動區及形成在主動區上的犧牲結構；(b)提供具有黏著層的載體基板；(c)將半導體基板安裝於載體基板上方，從而使半導體基板與黏著層接觸；(d)以封裝材料封裝半導體基板的至少一部分及犧牲結構，其中封裝材料的上表面與犧牲結構的上表面共面；(e)移除犧牲結構，以暴露半導體裝置的主動區；(f)於半導體裝置上方形成重分佈層(RDL)結構，從而RDL結構的至少一部分與半導體裝置的主動區電接觸；(g)從載體基板移除半導體基板，以形成半導體裝置；以及(h)以絕緣層封裝半導體基板及封裝材料的至少一部分，從而絕緣層與半導體基板及封裝材料的下表面共面。

於一實施例中，提供步驟(a)包括由光敏聚合物、非光敏聚合物、正光阻、負光阻、光可成像介電(PID)材料、非光可成像介電材料、苯並環丁烯(BCB)、聚苯並噁唑(PBO)、聚醯亞胺(PI)及耐熱熱塑性塑料中的至少一種形成犧牲結構。

於一實施例中，封裝步驟(d)包括透過平坦化處理將封裝材料的表面平坦化以與犧牲結構的上表面共面。於一實施例中，移除步驟(e)包括以乾蝕刻及濕蝕刻處理中的至少一種來移除犧牲結構。於一實施例中，形成步驟(f)包括形成不具非共形金屬結構的RDL結構。於另一實施例中，非共形金屬結構包括填充金屬桿或柱。

於一實施例中，一種製造半導體裝置的方法包括下列步驟：(a)提供具有半導體裝置的半導體基板，該半導體裝置具有主動區及在主動區上形成的犧牲結構；(b)提供具有黏著層的載體基板；(c)將半導體基板安裝於載體基板上方，從而半導體基板與黏著層接觸；(d)以封裝材料封裝半導體基板的至少一部分及犧牲結構，從而封裝材料的上表面與犧牲結構的上表面共面；(e)移除犧牲結構，以暴露半導體裝置的主動區；(f)於封裝材料的至少一部分及半導體裝置上形成介電層；(g)於半導體裝置上方形成重分佈層(RDL)結構，從而RDL結構的至少一部分與半導體裝置的主動區電接觸。

於另一實施例中，一種製造半導體裝置的方法包括下列步驟：(a)提供具有半導體裝置的半導體基板且半導體裝置具有主動區；(b)提供具有黏著層以及在黏著層的一部分上形成的犧牲結構的載體基板；(c)將半導體基板安裝於載體基板上，從而主動區與犧牲結構接觸；(d)以封裝材料封裝半導體基板的至少一部分及犧牲結構，從而封裝材料填充半導體基板與載體基板之間的間隙；(e)從載體基板移除半導體基板；(f)移除犧牲結構，以暴露半導體裝置的主動區；(g)在半導體裝置上方形成重分佈層(RDL)結構，從而RDL結構的至少一部分與半導體裝置的主動區電接觸。

本公開內容涉及晶圓級封裝處理。例如，在半導體晶圓封裝處理中，晶圓可以是半導體晶圓或裝置晶圓，其上具有數千個晶片。薄晶圓，尤其是超薄晶圓(厚度小於60微米或甚至30微米)非常不穩定，並且比傳統的厚晶圓更易受到應力。在處理期間，薄晶圓可能容易破裂及翹曲。因此，暫時結合至剛性支撐載體基板可減少損壞晶圓的風險。然而，支撐載體的使用涉及附接載體基板，並且隨後移除載體基板。這些額外的步驟允許以製程中涉及的額外時間及花費為代價得到所欲增加的剛性。因此，本文公開的方法允許不需使用載體基板的晶圓級封裝處理。取而代之的是，將框架構件模製為具有一個或多個用於支撐各晶粒的空腔。在框架構件的支撐下，晶粒接著可由期望的半導體封裝操作來處理，包括RDL形成及切割為單個晶片。

在本發明的下列詳細描述中，參考形成本發明一部分的隨附圖式，並且在圖式中以說明的方式顯示可實現本發明的特定實施例。這些實施例係被足夠詳細地描述，以使本領域技術人員能夠實施本發明。在不脫離本發明的範圍的情況下，可利用其他實施例並可進行結構改變。

因此，以下詳細描述不應被理解為限制性的，並且本發明的範圍僅由所附申請專利範圍及這些請求項所賦予的等同物的全部範圍來限定。

現在將參考隨附圖式描述本發明的一個或多個實施方式，其中，全文通篇中之相似的圖式標記用於指代相似的元件，並且其中所示的結構不必按比例繪製。

在整個說明書中，術語“晶粒”、“半導體晶片”及“半導體晶粒”可互換使用。根據本發明，於此使用的術語晶圓包括具有暴露表面的任何結構且一層被沉積於暴露的表面上，以例如形成電路結構。

圖2A至圖2H繪示根據本公開內容的實施例的用於製造嵌入式鑄模扇出型(eMFO)封裝的示例性方法的剖面示意圖。

圖2A是形成在半導體基板202上的積體電路或半導體裝置200的剖面圖，半導體基板可由例如砷化鎵(GaAs)、氮化鎵(GaN)或矽(Si)的半導體材料製成。半導體裝置200包括被鈍化材料204圍繞的主動區206。鈍化材料204可被形成或沉積在半導體晶粒200上方並且選擇性地在部分的主動區206上方。鈍化材料204可包括二氧化矽、氮化矽或用於保護主動區206及半導體基板202的其他合適的鈍化材料。此外，部分的鈍化材料204可被移除(例如，透過濕蝕刻或乾蝕刻)以暴露主動區106供後續處理。

接下來，圖2B繪示在主動區206的至少一部分上形成犧牲結構208的剖面圖。犧牲結構208可由光敏聚合物、非光敏聚合物、正光阻、負光阻、光可成像介電(PID)材料、非光可成像介電材料、苯並環丁烯(BCB)、聚苯並噁唑(PBO)、聚醯亞胺(PI)、耐熱熱塑性塑料及其他合適的材料中的至少一種所形成。在操作中，可透過下列方式形成犧牲結構208：將材料塗覆至半導體晶圓上，在期望的尺寸及位置處進行圖案化，並使用合適的半導體處理技術移除(例如濕化學顯影處理或乾蝕刻處理)不想要的部分，如此領域已知的。

在操作中，犧牲結構208須能在後續的封裝模塑料(EMC)處理步驟中維持結構保真度。一般而言，EMC模製在約130℃至150℃進行，EMC固化在約150℃至170℃進行。犧牲結構208打算採用任何合適的有機犧牲材料成為暫時結構，其須能在這些後續的EMC處理溫度期間維持其剖面輪廓或形狀結構。

此外，儘管犧牲結構208被顯示為梯形，其亦可形成為其他合適的形狀，包括但不限於正方形、矩形及平行四邊形。

圖2C繪示具有黏著層212的載體基板210的剖面圖，黏著層212為暫時性且可移除的，例如剝離膜。在操作中，黏著層212可被塗覆或粘結於載體基板210上。於一些實施例中，黏著層212可以是任何暫時的接合及剝離(TBDB)材料或其他合適的材料，如同本領域技術人員可理解的。

於一些實施例中，黏著層212可以是膠帶，或者可替代地，可以是經由旋塗處理等施加的膠或環氧樹脂。於其他實施例中，黏著層212可包括例如商業上可取得的晶粒附接膜(DAF)。於又一些其他實施例中，黏著層212可包括例如商業上可取得的用於晶粒附接的環氧糊狀黏著劑。

於一實施例中，載體基板210可為金屬基板，例如由銅或其他期望的金屬材料形成。載體基板210可替代地為玻璃、陶瓷、藍寶石或石英基板。

接下來，圖2D繪示半導體基板202被設置於載體基板210上且半導體基板202與黏著層212直接物理接觸的剖面圖。於此情況下，半導體裝置200係面朝上安裝於載體基板210上。在操作中，此可透過在切成小片的單個化之後將半導體基板202拾取並面朝上置放於載體基板210上來實現。

圖2E繪示經過平坦化處理後的犧牲結構208及周圍的封裝材料214之平面性的剖面圖。於此實施例中，可在半導體基板202與載體基板210上形成或沉積例如環氧樹脂模塑料(EMC)的封裝材料214，使得封裝材料214至少部分地封裝半導體基板202及主動區206的一部分。

在操作中，在形成或沉積封裝材料214之後，可接續進行如前所述的溫度範圍內的固化步驟。在封裝材料214固化之後，封裝材料214變得部分剛性且形成封裝體或封裝結構214。封裝材料214可具有大於期望厚度的初始厚度。在一些情況下，封裝材料214可高於犧牲結構208，從而完全覆蓋犧牲結構208。藉此，封裝材料214可能需要經歷平坦化處理，以暴露犧牲結構208。

於一些實施例中，在有無濕化學物質的情況下，平坦化處理可包括研磨、化學機械拋光(CMP)、雷射剝蝕或其他合適的研磨處理。平坦化之目的是使半導體表面大致上平坦，使得後續的半導體處理可以進行而不會有形貌上的不規則。圖2E最佳地繪示已執行平坦化處理(例如機械研磨)後的半導體封裝，從而封裝材料214的上表面與犧牲結構208的上表面呈現共面。換言之，半導體封裝的上表面大致上在相同的水平或平面上，例如，封裝材料214與犧牲結構208的上表面大致上在相同的軸平面上。

接下來，圖2F繪示移除犧牲結構208從而在其位置上形成空腔216的剖面圖。由於用於形成犧牲結構208的材料的性質，可透過已知的乾蝕刻(例如電漿或氧氣灰化、蝕刻、雷射剝蝕)或濕蝕刻(例如用於移除有機聚合物的化學處理)技術來移除犧牲結構208。於此情況下，當移除犧牲結構208並產生空腔216時，減少了對犧牲結構208的磨損的擔憂。再者，由於所使用的材料的結構保真度及完整性，在移除犧牲結構208時，空腔216能夠維持合適的剖面輪廓，以允許後續的半導體處理之進行而減少對金屬磨損及電路短路的擔憂。

於一實施例中，移除犧牲結構208暴露半導體裝置200的主動區206，並允許進行電接觸。直接電接觸可透過空腔216與主動區206進行電接觸來實現。

圖2G繪示在移除犧牲結構208之後形成在封裝材料214的上表面上方的重分佈層(RDL)結構220的剖面圖。如上所述，RDL結構220的至少一部分電接觸半導體裝置200的主動區206。RDL結構220的處理還可包括具有絕緣層、鈍化層、金屬墊、金屬桿、金屬線及其他合適層的凸塊下金屬化(UBM)處理。

RDL結構220可包括與半導體晶粒200電連通的各種絕緣層及導電跡線。例如，RDL結構220可包括以電連通形式形成的接觸結構(例如，焊球222)。RDL結構220還可包括可被濺射或電鍍的共形金屬層224。於一實施例中，RDL結構220也可能僅需單一個光可成像介電(PID)層218。

於一些實施例中，RDL結構220的形成可包括採用介電材料(例如PID層218)塗覆或層壓以使其表面平坦化。RDL結構220的其餘部分可根據已知方法形成，通常涉及介電材料及金屬層的形成。RDL結構220的金屬結構可電連接至晶粒200。再者，為了提供RDL結構220與其他電路之間的電連接，可形成多個凸塊222，例如微凸塊或焊球。可選地，可進行熱處理以回流焊焊料凸塊222。

於一實施例中，與當前實施例相關聯的RDL結構220不需類似於圖1A所示的非共形金屬結構160。非共形金屬結構包括填充金屬桿或柱(例如銅桿或柱160)。

接下來，圖2H繪示從載體基板210移除半導體基板202以形成半導體裝置200。這可透過分離暫時的黏著層212的方式從載體基板210移除或解耦半導體基板202而實現。

於一實施例中，一旦載體基板210與相關的黏著層212已從半導體基板202分離，絕緣層226可形成在半導體基板202的背面上，以在整個半導體裝置200的周圍提供六面保護。絕緣層226可由與封裝材料214類似的材料所形成，從而絕緣層226封裝半導體基板202以及封裝材料214的至少一部分。絕緣層226可透過層壓處理或其他合適的技術形成。絕緣層226為EMC提供背面層壓保護。一旦施加，絕緣層226就變得與半導體基板202及封裝材料214的下表面共面。

本文公開的實施例提供了下列優點：不必在空腔216內形成昂貴的金屬桿或柱160，也不必擔心由於銅桿或柱160的磨削而產生的磨損或短路。並且，由於犧牲結構208的材料特性及其後續的移除，在研磨或其他平坦化步驟期間幾乎沒有磨損或沒有磨損，此後亦不需擔心短路。此外，封裝材料214能夠作為第一級介電質，從而自RDL結構220消除PID層140A，因此透過移除PID層140A可能帶來的任何其他形貌或不均勻性問題而改善了RDL結構220的可靠性。

此外，由於封裝材料214產生的平坦度或平面度，在移除犧牲結構208之後，可對RDL結構220進行更精細的後續處理，而不必擔心形貌。簡言之，當前公開的結構利用半導體基板202周圍的所有六個側面的封裝材料214，可使得在封裝跌落測試期間的可靠性獲得改善以及減少與低介電常數(low-k)材料相關的分層失效。最終，根據當前公開的實施例封裝的半導體裝置200具有改善封裝可靠性及性能的潛力。

圖3A至圖3J繪示根據本公開內容的實施例的用於製造嵌入式鑄模扇出型(eMFO)封裝的示例性方法的剖面示意圖。

圖3A至圖3F的實施例大致上類似於上述圖2A至圖2F的描述，並且為了簡潔起見，於此不另行贅述。

圖3G繪示在半導體基板202上方形成的PID層318的剖面圖。於一實施例中，PID層318是與上述討論的那些相似的介電材料，從而PID層318形成在封裝材料214的至少一部分及半導體裝置200上。PID層318可透過塗覆、濺射、氣相沉積或其他已知技術來形成。此外，PID層318共形地形成在封裝材料214的至少一部分、半導體基板202、半導體裝置200的主動區206及載體基板210上。

圖3H繪示PID層318的剖面圖，其中一部分已被選擇性地光圖案化並移除以形成用於與半導體裝置200的主動區206直接電接觸的空腔316。PID層318的選擇性微影及移除方法可透過已知的半導體處理技術來實現。

圖3I繪示形成在PID層318的上表面上方及空腔316內的重分佈層(RDL)結構220的剖面圖。類似於上述的圖2G，RDL結構220的至少一部分與半導體裝置200的主動區206電接觸。RDL結構220的結構及處理可類似於上述結構，故於此不另行贅述。

於此實施例中，RDL結構220具有兩個PID層318、218，類似於此領域中其他已知的技術。然而，當前實施例仍未使用類似於圖1A所示的非共形金屬結構160。非共形金屬結構包括填充金屬桿或柱(例如，銅桿或柱160)。

接下來，圖3J繪示從載體基板210移除半導體基板202以形成與圖2H類似的半導體裝置200，除了RDL結構220目前包括兩個PID層318、218之外。並且如上所述，可在半導體基板202的背面上形成額外的絕緣層226，以在整個半導體裝置200周圍提供六面保護，以提供如上所述的eMFO封裝技術的所有好處。

圖4A至圖4G繪示根據本公開內容的實施例的用於製造eMFO封裝的另一示例性方法的示意性剖面圖。

圖4A繪示形成於半導體基板202上的積體電路或半導體裝置200的剖面圖，該半導體基板可由例如砷化鎵(GaAs)、氮化鎵(GaN)或矽(Si)的半導體材料製成。半導體裝置200包括被鈍化材料204圍繞的主動區206。鈍化材料204可形成或沉積於半導體晶粒200上方並且選擇性地在部分的主動區206上方。鈍化材料204可包括二氧化矽、氮化矽或用於保護主動區206及半導體基板202的其他合適的鈍化材料。此外，部分的鈍化材料204可被移除(例如透過濕蝕刻或乾蝕刻)以暴露主動區106，供後續處理之用。

圖4B繪示具有黏著層212的載體基板210的剖面圖，黏著層212為暫時性且可移除的，例如剝離膜。在操作中，可將黏著層212塗覆或粘結於載體基板210上。於一些實施例中，黏著層212可以是任何暫時接合及剝離(TBDB)材料或其他合適的材料，如同本領域技術人員可理解的。

於一實施例中，載體基板210可以是金屬基板，例如由銅或其他期望的金屬材料所形成。載體基板210可替代地是玻璃、陶瓷、藍寶石或石英基板。

接下來，圖4C繪示在黏著層212的至少一部分上形成犧牲桿408的剖面圖。犧牲桿408可由與上述討論的材料及技術類似的材料及技術所形成，故不再另行贅述。於此實施例中，可透過一開始使用犧牲材料塗覆載體基板210(例如黏著層212)，對犧牲材料進行圖案化而形成桿狀結構，以形成犧牲桿408，所述桿狀結構被設計為後續與晶粒墊鈍化開口或半導體裝置200的主動區206對準。這在後續的圖式及討論中會變得更加明顯。

圖4D繪示半導體基板202被設置於載體基板210上方的剖面圖，其中主動區206直接物理接觸犧牲桿408。於此情況下，半導體裝置200面朝下安裝於載體基板210上。在操作中，此可透過在切成小片的單個化之後將半導體基板202拾取並以適當的機器對準將其面朝下置放於載體基板210上來進行。於另一實施例中，半導體裝置200的側面上的晶粒墊鈍化開口(未繪示)可取代半導體裝置200的主動區206來與犧牲桿408對準。

圖4E繪示用封裝材料214封裝半導體裝置200的剖面圖。於此實施例中，可在半導體基板202及載體基板210上方形成或沉積例如環氧樹脂模塑料(EMC)的封裝材料214，致使封裝材料214至少部分地封裝半導體基板202以及主動區206的一部分。此外，封裝材料214亦封裝犧牲桿408。再者，封裝材料214能夠填充(under-fill)半導體基板202與載體基板210之間的間隔410。填充處理可藉由組合模製填充或EMC或其他材料以完全填充其間的間隔410來進行。

於此實施例中，封裝材料214可形成或沉積，然後在如前述討論的溫度範圍內進行固化步驟。當封裝材料214固化之後，封裝材料214變得部分剛性且形成封裝體或封裝結構。再者，於此實施例中，封裝材料214不需進行平坦化處理。

接下來，圖4F繪示從載體基板210移除半導體基板202以形成半導體裝置200，隨後移除犧牲桿408，從而在其位置上形成空腔416。從半導體基板202移除載體基板210可透過分離暫時的黏著層212以從載體基板210移除或解耦半導體基板202來實現。如前所述，由於用以形成犧牲結構408的材料的性質，可透過如前所述的已知蝕刻技術進行犧牲結構的移除。於此情況下，由於此實施例中並未進行平坦化處理，故無與磨損或短路相關的風險。

於一實施例中，移除犧牲結構408暴露半導體裝置200的主動區206，並允許進行電接觸。直接電接觸可透過空腔416與主動區206進行電接觸來實現。

圖4G繪示在移除犧牲結構408與形成空腔416之後在封裝材料214的上表面上方形成的重分佈層(RDL)結構220的剖面圖。如前所述，RDL結構220的至少一部分與半導體裝置200的主動區206電接觸。RDL結構220的形成可與前述討論的類似，故出於簡潔之目的於此不另行贅述。

於一實施例中，與當前實施例相關聯的RDL結構220不需類似於圖1A所示的非共形金屬結構160。非共形金屬結構包括填充金屬桿或柱(例如，銅桿或柱160)。

於一些實施例中，取決於成本、複雜性及規格要求，當前揭示的eMFO封裝技術可在RDL結構220中僅使用一個PID層140B或兩個PID層140A、140B。無論如何，當前揭示的實施例消除了對非共形金屬結構的需求，亦即，不需使用銅或其他合適的金屬材料的填充金屬桿或柱。

圖5繪示根據本公開內容之用於製造eMFO封裝的示例性方法的處理流程圖。於此實施例中，製造半導體裝置的方法開始於步驟510：提供具有半導體裝置的半導體基板且半導體裝置具有主動區及形成於主動區上的犧牲結構。於一些實施例中，提供步驟510包括由光敏聚合物、非光敏聚合物、正光阻、負光阻、光可成像介電(PID)材料，非光可成像介電材料、苯並環丁烯(BCB)、聚苯並噁唑(PBO)、聚醯亞胺(PI)及耐熱熱塑性塑料中之至少一種形成犧牲結構。

在一些實施例中，下一步驟520包括提供具有黏著層的載體基板。儘管以此順序描述了步驟510及520，但是應當理解，在其他實施例中這些步驟的順序可顛倒。換言之，於一些實施例中，可先執行步驟520，然後再執行步驟510。

於一實施例中，下一步驟530包括將半導體基板安裝於載體基板上方，從而半導體基板與黏著層接觸。下一步驟540包括用封裝材料封裝半導體基板的至少一部分及犧牲結構，從而封裝材料的上表面與犧牲結構的上表面共面。於一些實施例中，封裝步驟540包括透過平坦化處理將封裝材料的上表面平坦化以與犧牲結構的上表面共面。

於一些實施例中，下一步驟550包括移除犧牲結構，以暴露半導體裝置的主動區。於一些實施例中，移除步驟550包括利用乾蝕刻及濕蝕刻處理中之至少一種移除犧牲結構。

於一些實施例中，下一步驟560包括在半導體裝置上方形成重分佈層(RDL)結構，從而RDL結構的至少一部分與半導體裝置的主動區電接觸。於一些實施例中，形成步驟560包括形成沒有非共形金屬結構的RDL結構。於其他實施例中，非共形金屬結構包括填充金屬桿或柱。

於一些實施例中，下一步驟570包括從載體基板移除半導體基板，以形成半導體裝置。於其他實施例中，下一步驟580包括用絕緣層封裝半導體基板及封裝材料的至少一部分，從而絕緣層與半導體基板及封裝材料的下表面共面。

圖6繪示根據本公開內容之用於製造eMFO封裝的示例性方法的處理流程圖。於此實施例中，製造半導體裝置的方法開始於步驟610：提供具有半導體裝置的半導體基板且半導體裝置具有主動區及形成於主動區上的犧牲結構。於一些實施例中，提供步驟610包括由光敏聚合物、非光敏聚合物、正光阻、負光阻、光可成像介電(PID)材料、非光可成像介電材料、苯並環丁烯(BCB)、聚苯並噁唑(PBO)、聚醯亞胺(PI)及耐熱熱塑性塑料中之至少一種形成犧牲結構。

於一些實施例中，下一步驟620包括提供具有黏著層的載體基板。儘管以此順序描述步驟610及620，但應當理解，於其他實施例中這些步驟的順序可顛倒。換言之，於一些實施例中，可先執行步驟620，然後再執行步驟610。

於一些實施例中，下一步驟630包括將半導體基板安裝在載體基板上方，從而半導體基板與黏著層接觸。

於一些實施例中，下一步驟640包括用封裝材料封裝半導體基板的至少一部分及犧牲結構，從而封裝材料的上表面與犧牲結構的上表面共面。於其他實施例中，下一步驟650包括移除犧牲結構，以暴露半導體裝置的主動區。

於一些實施例中，下一步驟660包括在封裝材料的至少一部分及半導體裝置上形成介電層。於其他實施例中，下一步驟670包括在半導體裝置上方形成重分佈層(RDL)結構，從而RDL結構的至少一部分與半導體裝置的主動區電接觸。於一些實施例中，形成步驟670包括形成沒有非共形金屬結構的RDL結構。於其他實施例中，非共形金屬結構包括填充金屬桿或柱。

圖7繪示根據本公開內容之用於製造eMFO封裝的示例性方法的處理流程圖。於此實施例中，製造半導體裝置的方法開始於步驟710，以提供具有主動區的半導體裝置的半導體基板。

於一些實施例中，下一步驟720包括提供載體基板，其具有黏著層及在黏著層的一部分上形成的犧牲結構。於一些實施例中，提供步驟720包括由光敏聚合物、非光敏聚合物、正光阻、負光阻、光可成像介電(PID)材料、非光可成像介電材料、苯並環丁烯(BCB)、聚苯並噁唑(PBO)、聚醯亞胺(PI)及耐熱熱塑性塑料中之至少一種形成犧牲結構。

儘管以此順序描述步驟710及720，但應當理解，於其他實施例中，這些步驟的順序可顛倒。換言之，於一些實施例中，可先執行步驟720，然後再執行步驟710。

於一些實施例中，下一步驟730包括將半導體基板安裝在載體基板上方，從而使主動區與犧牲結構接觸。

於一些實施例中，下一步驟740包括用封裝材料封裝半導體基板的至少一部分及犧牲結構，從而封裝材料填充半導體基板與載體基板之間的間隙。於其他實施例中，下一步驟750包括從載體基板移除半導體基板。

於一些實施例中，下一步驟760包括移除犧牲結構，以暴露半導體裝置的主動區。於其他實施例中，下一步驟770包括在半導體裝置上方形成重分佈層(RDL)結構，其中RDL結構的至少一部分與半導體裝置的主動區電接觸。於一些實施例中，形成步驟770包括形成沒有非共形金屬結構的RDL結構。於其他實施例中，非共形金屬結構包括填充金屬桿或柱。

本領域技術人員將容易地觀察到，在保持本發明的教導的同時，可對設備及方法進行多種修改與變更。因此，以上公開內容應被解釋為僅由所附申請專利範圍的界限來限定。

100:半導體封裝 110:半導體裝置 120:封裝材料 130:重分布層(RDL) 140A:介電層 140B:介電層 150:焊球 160:銅桿 180:銅磨損 200:半導體裝置 202:半導體基板 204:鈍化材料 206:主動區 208:犧牲結構 210:載體基板 212:黏著層 214:封裝材料 216:空腔 218:光可成像介電(PID)層 220:重分佈層(RDL)結構 222:(焊料)凸塊 224:共形金屬層 226:絕緣層 408:犧牲桿 410:間隔 416:空腔 510:步驟 520:步驟 530:步驟 540:步驟 550:步驟 560:步驟 570:步驟 580:步驟 610:步驟 620:步驟 630:步驟 640:步驟 650:步驟 660:步驟 670:步驟 710:步驟 720:步驟 730:步驟 740:步驟 750:步驟 760:步驟 770:步驟

圖1A繪示典型的半導體封裝100的剖面示意圖。

圖1B繪示當製造圖1A的半導體封裝100時可見的銅磨損180及其他工件的俯視圖。

圖3A至圖3J繪示根據本公開內容的實施例的用於製造eMFO封裝的另一示例性方法的剖面示意圖。

圖4A至圖4G繪示根據本公開內容的實施例的用於製造eMFO封裝的又一示例性方法的剖面示意圖。

圖5繪示根據本公開內容的用於製造eMFO封裝的示例性方法的處理流程圖。

圖6繪示根據本公開內容的用於製造eMFO封裝的另一示例性方法的處理流程圖。

圖7繪示根據本公開內容的用於製造eMFO封裝的又一示例性方法的處理流程圖。

202:半導體基板

206:主動區

214:封裝材料

218:光可成像介電層

220:重分佈層結構

222:(焊料)凸塊

224:共形金屬層

226:絕緣層

Claims

一種嵌入式鑄模扇出型封裝的系統，包括：具有半導體裝置的半導體基板，該半導體裝置具有主動區及形成於該主動區上的犧牲結構；具有黏著層的載體基板，其中該半導體基板設置於該載體基板上且該半導體基板與該黏著層接觸；封裝材料，其至少部分地封裝該半導體基板及該主動區的一部分，其中該封裝材料的上表面與該犧牲結構的上表面共面；以及重分佈層(RDL)結構，其在該犧牲結構被移除後形成於該封裝材料的該上表面上方，其中該RDL結構的至少一部分與該半導體裝置的該主動區電接觸，該RDL結構不具有非共形金屬結構。
如請求項1所述的系統，其中從該載體基板移除該半導體基板，以形成該半導體裝置。
如請求項2所述的系統，進一步包括絕緣層，其封裝該半導體基板及該封裝材料的至少一部分，其中該絕緣層與該半導體基板及該封裝材料的下表面共面。
如請求項1所述的系統，其中該犧牲結構係由光敏聚合物、非光敏聚合物、正光阻、負光阻、光可成像介電(PID)材料、非光可成像介電材料、苯並環丁烯(BCB)、聚苯並噁唑(PBO)、聚醯亞胺(PI)及耐熱熱塑性塑料中之至少一種所形成。
如請求項1所述的系統，其中該RDL結構只包括單一介電層。
如請求項1所述的系統，其中該非共形金屬結構包括填充金屬桿或柱。
一種嵌入式鑄模扇出型封裝的方法，包括：(a)提供具有半導體裝置的半導體基板，該半導體裝置具有主動區及形成於該主動區上的犧牲結構；(b)提供具有黏著層的載體基板；(c)將該半導體基板安裝於該載體基板上方，其中該半導體基板與該黏著層接觸；(d)以封裝材料封裝該半導體基板的至少一部分及該犧牲結構，其中該封裝材料的上表面與該犧牲結構的上表面共面；(e)移除該犧牲結構，以暴露該半導體裝置的該主動區；以及(f)於該半導體裝置上方形成重分佈層(RDL)結構，其中該RDL結構的至少一部分與該半導體裝置的該主動區電接觸。
如請求項7所述的方法，還包括：(g)從該載體基板移除該半導體基板，以形成該半導體裝置。
如請求項8所述的方法，還包括：(h)以絕緣層封裝該半導體基板及該封裝材料的至少一部分，其中該絕緣層與該半導體基板及該封裝材料的下表面共面。
如請求項7所述的方法，其中該提供步驟(a)包括由光敏聚合物、非光敏聚合物、正光阻、負光阻、光可成像介電(PID)材料、非光可成像介電材料、苯並環丁烯(BCB)、聚苯並噁唑(PBO)、聚醯亞胺(PI)及耐熱熱塑性塑料中之至少一種形成該犧牲結構。
如請求項7所述的方法，其中該封裝步驟(d)包括透過平坦化處理將該封裝材料的該上表面平坦化以與該犧牲結構的該上表面共面。
如請求項7所述的方法，其中該移除步驟(e)包括以乾蝕刻及濕蝕刻處理中之至少一種來移除該犧牲結構。
如請求項7所述的方法，其中該形成步驟(f)包括形成不具有非共形金屬結構的該RDL結構。
如請求項13所述的方法，其中該非共形金屬結構包括填充金屬桿或柱。
一種嵌入式鑄模扇出型封裝的方法，包括：(a)提供具有半導體裝置的半導體基板，該半導體裝置具有主動區及形成於該主動區上的犧牲結構；(b)提供具有黏著層的載體基板；(c)將該半導體基板安裝於該載體基板上方，其中該半導體基板與該黏著層接觸；(d)以封裝材料封裝該半導體基板的至少一部分及該犧牲結構，其中該封裝材料的上表面與該犧牲結構的上表面共面；(e)移除該犧牲結構，以暴露該半導體裝置的該主動區；(f)於該半導體裝置上方形成重分佈層(RDL)結構，其中該RDL結構的至少一部分與該半導體裝置的該主動區電接觸；(g)從該載體基板移除該半導體基板，以形成該半導體裝置；以及 (h)以絕緣層封裝該半導體基板及該封裝材料的至少一部分，其中該絕緣層與該半導體基板及該封裝材料的下表面共面。
如請求項15所述的方法，其中該提供步驟(a)包括由光敏聚合物、非光敏聚合物、正光阻、負光阻、光可成像介電(PID)材料、非光可成像介電材料、苯並環丁烯(BCB)、聚苯並噁唑(PBO)、聚醯亞胺(PI)及耐熱熱塑性塑料中之至少一種形成該犧牲結構。
如請求項15所述的方法，其中該封裝步驟(d)包括透過平坦化處理將該封裝材料的該表面平坦化以與該犧牲結構的該上表面共面。
如請求項15所述的方法，其中該移除步驟(e)包括以乾蝕刻及濕蝕刻處理中之至少一種來移除該犧牲結構。
如請求項15所述的方法，其中該形成步驟(f)包括形成不具有非共形金屬結構的該RDL結構。
如請求項19所述的方法，其中該非共形金屬結構包括填充金屬桿或柱。