半导体封装的制作方法

本实用新型涉及一种半导体封装及其制造方法，且涉及一种包含衬底以及微机电装置的半导体封装及其制造方法。

背景技术：

在制造与微机电装置集成的封装的比较性工艺中，可使用特定材料，例如linbo3或litao3。然而，可能难以将由linbo3或litao3形成的封装与其它硅基封装集成，这可能会产生关于结构性强度以及封装可靠性的问题。此外，将微机电装置与衬底连接的特定比较性封装的金属连接结构可能会暴露于环境中，从而可能会造成金属连接结构被氧化或污染。

技术实现要素：

根据本实用新型的一些实施例，一种半导体封装可包含：衬底、安置在所述衬底上的微机电装置、将所述衬底连接到所述微机电装置的互连结构，以及围绕所述互连结构的金属密封结构。

根据本实用新型的一些实施例，一种半导体封装包含：衬底，其具有第一表面以及第二表面，所述第二表面与所述第一表面对置，从而限定开口，所述衬底还包括安置于所述开口中的导电柱；安置在所述衬底上的微机电装置；安置在所述衬底与所述微机电装置之间的互连结构，以及安置在所述衬底与所述微机电装置之间的密封结构。半导体封装进一步包含：第一导电图案，其安置在所述衬底的所述第一表面上且面朝所述微机电装置；以及第二导电图案，其安置在所述衬底的所述第二表面上。第一导电图案经由所述导电柱电连接到所述第二导电图案，且所述互连结构由所述密封结构围绕。

根据本实用新型的一些实施例，一种用于制造半导体封装的方法包含：提供衬底，提供微机电装置，以及在所述衬底与所述微机电装置之间形成互连结构与密封结构。

附图说明

当结合附图阅读时，根据以下详细描述可以最好地理解本实用新型的方面。应注意，各种特征可能未按比例绘制，且各种特征的尺寸可出于论述的清楚性起见而任意增大或减小。

图1说明根据本实用新型的一些实施例的半导体封装。

图2说明根据本实用新型的一些实施例的图1的半导体封装的密封结构的截面视图。

图3a、图3b、图3c、图3d、图3e以及图3f说明根据本实用新型的一些实施例的制造半导体封装的方法。

图4a说明根据本实用新型的一些实施例的图1的半导体封装的俯视图。

图4b以及图4c说明根据本实用新型的一些实施例的图4a的密封结构的放大视图。

图5a说明根据本实用新型的一些实施例的半导体封装。

图5b说明根据本实用新型的一些实施例的半导体封装。

图5c说明根据本实用新型的一些实施例的半导体封装。

图6说明根据本实用新型的一些实施例的半导体封装。

贯穿图式以及详细描述使用共同参考标号来指示相同或类似组件。根据以下结合附图作出的详细描述将容易理解本实用新型。

具体实施方式

下文详细论述本实用新型的各种实施例。然而，应了解，各实施例阐述可在广泛多种具体环境中体现的许多适用的概念。应理解，以下公开内容提供实施各种实施例的不同特征的许多不同实施例或实例。下文出于论述的目的描述组件以及布置的具体实例。当然，这些只是实例且并不意欲为限制性的。

下文使用特定语言公开图中所说明的实施例或实例。然而，将理解，所述实施例以及实例并不希望是限制性的。如相关领域普通技术人员通常所理解地，所公开的实施例的任何变更以及修改以及本文档中所公开的原理的任何进一步应用处于本实用新型的范围内。

另外，本实用新型可在各个实例中重复参考标号和/或字母。此重复是出于简单性以及清楚性的目的，且本身并不规定所论述的各种实施例和/或配置之间的关系。

根据本实用新型的至少一些实施例，衬底经由金属密封结构以及互连结构连接到微机电装置。由金属密封结构围绕的互连结构可提供了更高的结构强度、改进的应力管理，以及封装的可靠性。金属密封结构可提供改进的气密性密封。因为金属密封结构能够至少部分地阻挡环境湿度，所以可以避免或抑制电连接到导电柱的互连结构的氧化。电连接到导电柱的互连结构可缩短信号传输路径并减少信号损耗。包含用粘合元件填充的多个沟槽的第一及第二密封结构可被实施，并且可有助于避免焊料溢出(例如，在制造期间)。

图1说明根据本实用新型的一些实施例的半导体封装1。半导体封装1包含衬底10、微机电装置20、一或多个互连结构82，以及密封结构80。

衬底10具有表面101以及与表面101对置的表面102。衬底的表面101面向微机电装置20。在一或多个实施例中，衬底10包含诸如玻璃、硅或其它合适材料的材料。保护层(例如，钝化层或光致抗蚀剂层)60安置在衬底10的表面102上。在一或多个实施例中，保护层60包含聚酰亚胺(polyimide，pi)、聚合物(例如，聚丙烯(polypropylene，pp))、树脂或其它合适的材料。导电凸块90安置在保护层60上。在一些实施例中，导电凸块90可为焊球。

在一些实施例中，衬底10包含穿过衬底10以在衬底10的表面101与表面102之间提供电连接的互连结构(例如，导电柱)88。在一些实施例中，互连结构88为硅通孔(throughsiliconvia，tsv)，且衬底10包含硅材料。在一些实施例中，互连结构88为玻璃通孔(throughglassvia，tgv)，且衬底10包含玻璃材料。互连结构88可包含铜(cu)或其它合适的金属或合金。在一些实施例中，保护层60的一部分延伸到由互连结构88限定的开口70中。

衬底10可包含安置在衬底10的表面101上的导电图案(或导电衬垫)84，以及安置在衬底10的表面102上的导电图案(或导电衬垫)86。导电图案84经由互连结构88电连接到导电图案86。导电图案84接触互连结构82且电连接到互连结构82。在一些实施例中，导电图案84以及86包含铜或其它合适的金属或合金。

微机电装置20安置在衬底10的表面101上，且电连接到衬底10。微机电装置20经由互连结构82电连接到衬底10的导电图案84。微机电装置20可包含表面声波(surfaceacousticwave，saw)过滤器或其它半导体芯片(例如，其它微机电系统(microelectromechanicalsystem，mems))。在一些实施例中，微机电装置20可包含linbo3或litao3。微机电装置20具有背对衬底10的第一表面201，以及面向衬底10，与第一表面201对置的第二表面202。

互连结构82安置在微机电装置20与衬底10之间。互连结构82电连接到微机电装置20的活跃表面，以及衬底10的表面101上的导电图案84。互连结构82可包含铜或其它合适的金属或合金。

密封结构80安置在微机电装置20与衬底10之间。密封结构80围绕互连结构82。密封结构80可包含铜或其它合适的金属或合金。在一些实施例中，密封结构80可包含与互连结构82的材料类似或相同的材料(例如，铜)。在一些实施例中，密封结构80以及互连结构82可包含不同材料。

在具有微机电装置的一些比较性半导体封装中，密封结构由聚合物形成，且微机电装置经由安置在衬底侧壁上的金属层连接到衬底。然而，聚合物的密封或支持能力相对较弱，这会降低半导体封装的可靠性。此外，因为金属层沿衬底侧壁安置，所以传输发信的路径相对较长，其这可能会对微机电装置与衬底之间的信号传输产生不利影响。此外，因为金属层暴露于环境，所以它可能会轻易地被氧化或污染。

根据如图1中所展示的实施例，密封结构80包含金属，其能够对于半导体封装1提供改善的气密性密封、更高的结构性强度、应力管理以及可靠性。此外，微机电装置20经由被密封结构80围绕的互连结构82电连接到衬底10，这能够帮助避免互连结构82被氧化或污染。此外，互连结构82的配置缩短微机电装置20与衬底10之间的信号传输路径，其能够减小信号损耗且改善半导体封装1的性能。

图2说明根据本实用新型的一些实施例的图1的半导体封装的密封结构80的截面视图。密封结构80包含密封结构80a以及80b(其还可被称作子密封结构)以及粘合元件95。在一些实施例中，密封结构80a以及密封结构80b包含金(au)、锡(sn)或其它合适的金属或合金。密封结构80a以及密封结构80b可包含多个导电层。在一些实施例中，粘合元件95包含锡或其它合适的金属。

密封结构80a安置在衬底10的表面101上，且面向微机电装置20的表面202。密封结构80b安置在微机电装置20的表面202上。密封结构80a以及密封结构80b经由粘合元件95彼此连接。

图3a到图3f说明根据本实用新型的实施例制造半导体封装1的方法。

参考图3a，提供衬底10。在一些实施例中，衬底10包含玻璃、硅或其它合适的材料。导电图案84安置在衬底10的表面101上。在一些实施例中，导电图案84包含铜。在其他具体实例中，导电图案84包含其它合适的金属或合金。

参考图3b，载体51附接到衬底10的表面101上。随后，例如通过使用研磨操作或其它合适的操作，减小衬底10的厚度。一或多个开口70形成为穿过衬底10。在一些实施例中，开口70可通过在衬底10的表面102上执行蚀刻操作(如深反应离子蚀刻(deepreactive-ionetching，drie))形成。

参考图3c，互连结构(例如，导电柱)88形成于开口70中。互连结构88中的每一个限定开口。互连结构88可包含铜或其它合适的金属或合金。导电图案86形成在衬底10的表面102上，且接触互连结构88。在一些实施例中，导电图案86包含铜或其它合适的金属或合金。随后，保护层60形成在衬底10的表面102上，以覆盖导电图案86以及互连结构88的一部分。保护层60的一部分填充在由互连结构88限定的开口中。导电凸块90形成在保护层60上且接触导电图案86。

参考图3d，载体52附接到保护层60上，且载体51从衬底10移除。密封结构80以及一或多个互连结构82形成在导电图案84上。在一些实施例中，密封结构80以及互连结构通过单个过程形成。替代地，它们可以通过不同过程形成。在一些实施例中，密封结构80以及互连结构82可包含多个导电层。

参考图3e，具有附接到载体53上的背侧表面的微机电装置20安置在密封结构80以及互连结构82上。微机电装置20的活跃表面电连接到互连结构82上。

参考图3f，载体53和52被移除以形成如图1中所展示的半导体封装1。在一些实施例中，微机电装置20可经由粘着剂11连接到晶片。随后，可以执行分离操作。

图4a说明根据本实用新型的一些实施例的图1的半导体封装1的俯视图。出于明确性，未说明互连结构82以及微机电装置20。如图4a所展示，密封结构80沿衬底10的边安置。

图4b和4c说明根据本实用新型的一些实施例的密封结构80的一部分的放大视图，所述部分由点线矩形a勾勒。如图4b和4c中所展示，密封结构80可包含多个开口或孔87，其能够帮助避免焊接材料(例如，包含在图2中展示的粘合元件95中)在制造过程期间溢出。在一些实施例中，开口或孔可为圆形(如图4b中所展示)、正方形(如图4c中所展示)、矩形或其它合适的形状。在粘合操作期间，粘合元件95的材料熔化，且被施加在密封结构80a与80b之间，以用于连接密封结构80a以及80b。熔化的粘合元件95可填充在密封结构80a以及80b的多个开口或孔87中。

以高密度配置的多个开口或孔87可限定多个容纳空间来容纳熔化的粘合元件95。由于开口或孔87的容纳空间，可至少部分地避免焊接材料(粘合元件95)溢出。

图5a说明根据本实用新型的一些实施例的半导体封装5a。半导体封装5a与图1的封装类似，且将在下文所描述其间的特定差异。

半导体封装5a包含包封衬底10、密封结构80以及微机电装置20和22的包封结构40。在一些实施例中，包封结构40的材料可包含例如防焊剂、pp、pi、环氧树脂、模制化合物，或其它合适的导电材料。此外，半导体封装5a的互连结构88不限定开口(例如，是整体式导柱)。在一些实施例中，半导体封装5a包含类似于微机电装置20的另一微机电装置22。半导体封装5a省略导电图案84。导电图案89形成于保护层60中，且接触导电图案86。导电凸块90接触导电图案89。在一些实施例中，导电图案89包含铜或其它合适的金属或合金。

图5b说明根据本实用新型的一些实施例的半导体封装5b。半导体封装5b与图5a的封装类似，且将在下文所描述其间的特定差异。

半导体封装5b包含安置在衬底10的表面101上的保护层62。保护层62可覆盖导电图案84的第一部分，并暴露导电图案84的第二部分，以用于电连接。在一或多个实施例中，保护层62包含pi、聚合物、树脂或其它合适的材料。包封结构40安置在保护层62上。导电图案84电连接到互连结构82。在一些实施例中，密封结构80'安置在保护层62上。密封结构80'可包含聚合物、绝缘材料或其它合适的材料。

图5c说明根据本实用新型的一些实施例的半导体封装5c。半导体封装5c与图1的封装类似，且将在下文所描述其间的特定差异。

半导体封装5c包含安置在衬底10的表面101上的保护层62。保护层62可覆盖导电图案84的第一部分，并暴露导电图案84的第二部分，以用于电连接。互连结构88限定开口。钝化层62的一部分填充在由互连结构88限定的开口中。互连结构88接触导电图案84和86。

图6说明根据本实用新型的一些实施例的半导体封装6。半导体封装6与图1的封装类似，且将在下文所描述其间的特定差异。

半导体封装6包含安置在衬底10的表面101上的保护层62。保护层62可覆盖导电图案84的第一部分，并暴露导电图案84的第二部分，以用于电连接。半导体封装6在微机电装置20上包含粘着剂11(例如，分割带)。微机电装置20经由沿衬底10侧壁延伸的导电图案86连接到衬底10，来连接到导电图案84。密封结构80安置在保护层62上。

如本文中所使用，术语“大致”、“大体上”、“大体”和“约”用于描述和解释小的变化。当与事件或情况结合使用时，所述术语可指事件或情况精确发生的例子以及事件或情况极近似地发生的例子。举例来说，当与数值结合使用时，术语可指小于或等于所述数值的±10％的变化范围，例如小于或等于±5％、小于或等于±4％、小于或等于±3％、小于或等于±2％、小于或等于±1％、小于或等于±0.5％、小于或等于±0.1％，或小于或等于±0.05％。举例来说，如果两个数值之间的差小于或等于所述值的平均值的±10％(例如，小于或等于±5％、小于或等于±4％、小于或等于±3％、小于或等于±2％、小于或等于±1％、小于或等于±0.5％、小于或等于±0.1％或小于或等于±0.05％)，那么可认为所述两个数值“大体上”或“约”相同。

如本文所用，除非上下文另外明确规定，否则单数术语“一(a/an)”和“所述”可包含复数指示物。在一些实施例的描述中，组件提供于另一组件“上”或“之上”可涵盖前一组件直接在后一组件上(例如，与后一组件物理接触)的情况，以及一或多个中间组件位于前一组件与后一组件之间的情况。

尽管已参考本实用新型的特定实施例描述并说明本实用新型，但这些描述和说明并不限制本实用新型。所属领域的技术人员可清楚地理解，可进行各种改变，且可在实施例内替代等效元件而不脱离如由所附权利要求书限定的本实用新型的真实精神和范围。所述说明可能未必按比例绘制。归因于制造过程中的变量等等，本实用新型中的艺术再现与实际设备之间可能存在区别。可存在并未特定说明的本实用新型的其它实施例。应将本说明书和图式视为说明性而非限定性的。可做出修改，以使具体情况、材料、物质组成、方法或工艺适应于本实用新型的目标、精神和范围。所有此类修改都希望在此所附权利要求书的范围内。虽然已参看按特定次序执行的特定操作描述本文中所公开的方法，但应理解，可在不脱离本实用新型的教示的情况下组合、细分或重新排序这些操作以形成等效方法。因此，除非本文中特别指示，否则操作的次序和分组并非本实用新型的限制。