半導(dǎo)體裝置以及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是關(guān)于一種半導(dǎo)體裝置，尤指一種具有嵌埋于散熱座的芯片且電性連接至一復(fù)合基板的半導(dǎo)體裝置，以及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]融合移動性、通訊以及計算技術(shù)的電子裝置，挑戰(zhàn)了半導(dǎo)體封裝產(chǎn)業(yè)中的熱學(xué)、電學(xué)、外型、以及可靠性。盡管于文獻中已提出多種嵌埋半導(dǎo)體芯片于電路板或于模塑料中的方法，然而仍有許多性能相關(guān)缺陷。舉例而言，由美國專利號第8，742，589,8, 735，222、8，679，963、及8，453，323所揭露的裝置中，由于嵌埋的芯片所產(chǎn)生的熱能無法通過熱絕緣材料(如層壓板或模塑料)而適當(dāng)?shù)呐懦?，因此?dǎo)致性能降低的問題。
[0003]此外，所述裝置是利用微孔作為嵌埋芯片的電性連接，由于芯片(例如，硅的熱膨脹系數(shù)約為2.6X KT6IT1)以及增層膜層(例如，環(huán)氧層壓板的熱膨脹系數(shù)約為15X KT6IT1)之間的熱膨脹系數(shù)不匹配，而于內(nèi)連接方面存在著高度壓力問題。當(dāng)芯片中的電路密度上升時，該芯片所產(chǎn)生的熱能亦會上升，從而于操作周期中會產(chǎn)生大幅度溫度變化的問題，而此處的熱不匹配可能使得芯片具有高度的內(nèi)部壓力，最終導(dǎo)致芯片的破裂、分層、以及裝置故障。
[0004]于上述所制備組體結(jié)構(gòu)中，另一明顯的缺陷是其嵌埋的芯片可能于封裝或?qū)訅哼^程中位移，而由于芯片位移導(dǎo)致微孔金屬化不完全，如美國專利號第8，501，544及7，935，893中所描述，其是進一步降低了電性連接質(zhì)量，因而降低了所制備組體的可靠度以及良率。
[0005]基于上述的理由，以及于下文中所述的其他理由，目前亟需發(fā)展一種新的裝置，以及于不使用于I/o接墊的微孔內(nèi)連接嵌埋芯片下，改善芯片級的可靠性，并限制使用模塑料以及層壓板，以避免芯片過熱的現(xiàn)象造成裝置電性表現(xiàn)方面的嚴(yán)重問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明是有鑒于以上的情形而發(fā)展，本發(fā)明的主要目的在于提供一種半導(dǎo)體裝置，其中一芯片是通過多個凸塊與一低熱膨脹系數(shù)(CTE)的中介層相互連接，以解決熱膨脹系數(shù)不匹配、以及芯片與內(nèi)連接線路之間的位置辨識問題，從而可提高半導(dǎo)體裝置的產(chǎn)率以及其可信度。
[0007]本發(fā)明的另一目的是在于提供一半導(dǎo)體裝置，其芯片是封裝于一散熱座中，以有效的散出該芯片所產(chǎn)生的熱能，從而可提升該裝置的信號完整性以及其電性表現(xiàn)。
[0008]根據(jù)前文所述的目的，本發(fā)明是提出一種具有芯片、散熱座、以及一復(fù)合基板的半導(dǎo)體裝置，該復(fù)合基板是包括一無機中介層以及一樹脂增層電路。包覆該芯片的該散熱座，是提供該芯片一散熱途徑，通過凸塊與該芯片內(nèi)連接的該熱膨脹系數(shù)補償(CTE-compensated)無機中介層，是提供該芯片第一層級的扇出路由，藉此可避免該芯片內(nèi)部壓力以及由熱膨脹系數(shù)不匹配而導(dǎo)致的連接墊的斷線。相鄰于該散熱座以及該中介層的該樹脂增層電路，是提供第二層級的扇出路由，且具有一圖案化陣列的端子接墊，以匹配另一層級的組體線路板。
[0009]本發(fā)明提供了一種半導(dǎo)體裝置的制備方法，其步驟包括:提供一芯片；提供一無機中介層，該無機中介層是包括多個貫穿孔、一第一表面、一第二表面，其是相反于該第一表面、多個第一接觸墊，其是于該第一表面上、以及多個第二接觸墊，其是于該第二表面上，其中，該貫穿孔是電性連接該第一接觸墊以及該第二接觸墊；通過多個凸塊將該芯片電性連接至該無機中介層的該第一接觸墊上，以提供一芯片-中介層組件；提供一散熱座，該散熱座具有一凹穴；使用一黏著劑將該芯片一中介層組件貼附于該散熱座上，且該芯片是插入該凹穴中，該無機中介層是側(cè)向延伸超過該凹穴；接著形成一增層電路于該散熱座以及該無機中介層的該第二表面上，其中，該增層電路是通過該增層電路的多個導(dǎo)電盲孔以電性連接至該無機中介層的該第二接觸墊。
[0010]除非另有具體說明、或所述步驟間使用“接著”的用語、或所述步驟是必須于一特定的順序進行，上述步驟的順序并無受限于上文的排序，且可根據(jù)所需的設(shè)計而變化或重新排序。
[0011]另一方面，本發(fā)明是提供一半導(dǎo)體設(shè)備，其包括一芯片、一黏著劑、一散熱座、以及一包括一無機中介層以及一增層電路的復(fù)合基板，其中，(i)該芯片是通過多個凸塊以電性連接該芯片至該無機中介層的第一表面上的第一接觸墊，且該芯片是位于該散熱座的凹穴中；(ii)該無機中介層是側(cè)向延伸超過該凹穴，且該無機中介層的該第一表面是貼附于該散熱座的一平坦表面上，該平坦表面是相鄰于該凹穴開口且由該凹穴開口側(cè)向延伸；(iii)該黏著劑是接觸該芯片與該散熱座、以及該無機中介層與該散熱座，且介于該芯片與該散熱座之間、以及介于該無機中介層以及該散熱座之間；以及(iv)該增層電路是設(shè)置于該散熱座以及該中介層的一第二表面上，并通過該增層電路的一導(dǎo)電盲孔電性連接至該無機中介層的該第二表面上的該第二接觸墊，其中，該第二表面是相反于該第一表面。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制備方法具有多種優(yōu)點，舉例而言，于貼附于該散熱座之前先形成該芯片-中介層組件，可確保該芯片穩(wěn)固的連接至該中介層上，而可避免微孔工藝中固有的斷線問題(disconnect1n)。通過芯片-中介層組件而將該芯片插入至該凹穴中特別具有優(yōu)勢，該凹穴的形狀或深度、或者用于接合該芯片所需的該黏著層的量，不須精密調(diào)控于特定參數(shù)。此外，形成該復(fù)合基板的兩步驟是有益于沉積增層電路時，該中介層可保護該嵌埋芯片。
[0013]在下文中，將提供實施例以詳細說明本發(fā)明的實施態(tài)樣。本發(fā)明的其他優(yōu)點以及功效將通過本發(fā)明所揭露的內(nèi)容而更為顯著。
【附圖說明】
[0014]參考隨附附圖，本發(fā)明可通過下述較佳實施例的詳細敘述更加清楚明了，其中:
[0015]圖1及2是分別為本發(fā)明實施例1的中介層面板的剖面圖及俯視圖。
[0016]圖3是根據(jù)本發(fā)明實施例1的于其上設(shè)置有凸塊的芯片的剖面圖。
[0017]圖4及5是分別為根據(jù)本發(fā)明實施例1，由圖3所示的芯片電性連接至圖1及2所示的中介層面板的面板規(guī)模組體的剖面圖及俯視圖。
[0018]圖6及7是分別為根據(jù)本發(fā)明實施例1，如圖4及圖5所示的面板規(guī)模組體的切割狀態(tài)的剖面圖及俯視圖。
[0019]圖8及9是分別為根據(jù)本發(fā)明實施例1，對應(yīng)至圖6及7所示的切割單元的芯片-中介層組件的剖面圖及俯視圖。
[0020]圖10及11是分別為根據(jù)本發(fā)明實施例1的散熱座的剖面圖及底視圖。
[0021]圖12及13是分別為根據(jù)本發(fā)明實施例1中，將黏著劑分散至如圖10及11所示的散熱座上的剖面圖及底視圖。
[0022]圖14及15是分別為根據(jù)本發(fā)明實施例1中，將圖8及9所示的芯片_中介層組件貼附于圖12及13所示的散熱座上的剖面圖及底視圖。
[0023]圖16及17是分別為根據(jù)本發(fā)明實施例1中，提供另一黏著劑于圖14及圖15所示的結(jié)構(gòu)的剖面圖及底視圖。
[0024]圖18及19是分別為根據(jù)本發(fā)明實施例1中，將圖16及17所示的結(jié)構(gòu)中多余的黏著劑移除的剖視圖及底視圖。
[0025]圖20是根據(jù)本發(fā)明實施例1中，將層疊的層設(shè)置于圖18所示的結(jié)構(gòu)上的剖面圖。
[0026]圖21是根據(jù)本發(fā)明實施例1中，設(shè)置盲孔于圖20所示的結(jié)構(gòu)中的剖面圖。
[0027]圖22是根據(jù)本發(fā)明實施例1中，設(shè)置導(dǎo)線于圖21所示的結(jié)構(gòu)中的剖面圖。
[0028]圖23是根據(jù)本發(fā)明實施例1中，將層疊的層設(shè)置于圖22所示的結(jié)構(gòu)上的剖面圖。
[0029]圖24是根據(jù)本發(fā)明實施例1中，設(shè)置盲孔于圖23所示的結(jié)構(gòu)中的剖面圖。
[0030]圖25是根據(jù)本發(fā)明實施例1中，設(shè)置導(dǎo)線于圖24所示的結(jié)構(gòu)上，以完成半導(dǎo)體裝置的剖面圖。
[0031]圖26是根據(jù)本發(fā)明實施例2的散熱座的剖面圖。
[0032]圖27是根據(jù)本發(fā)明實施例2中，將黏著劑分散于如圖26所示的散熱座中的剖面圖。
[0033]圖28是根據(jù)本發(fā)明實施例2中，將圖8所示的芯片_中介層組件貼附于圖27所示的散熱座上的剖視圖。
[0034]圖29是根據(jù)本發(fā)明實施例2中，將另一黏著劑設(shè)置于圖28所示的結(jié)構(gòu)上的剖視圖。
[0035]圖30是根據(jù)本發(fā)明實施例2中，將圖29所示的結(jié)構(gòu)中剩余的黏著劑移除的剖面圖。
[0036]圖31是根據(jù)本發(fā)明實施例2中，將層疊的層設(shè)置于圖30所示的結(jié)構(gòu)上的剖面圖。
[0037]圖32是根據(jù)本發(fā)明實施例2中，設(shè)置盲孔于圖31所示的結(jié)構(gòu)中的剖面圖。
[0038]圖33是根據(jù)本發(fā)明實施例2中，設(shè)置導(dǎo)線于圖32所示的結(jié)構(gòu)上，以完成半導(dǎo)體裝置的剖面圖。
[0039]圖34是根據(jù)本發(fā)明實施例3中一層疊基板的剖面圖。
[0040]圖35是根據(jù)本發(fā)明實施例3中，于圖34所示的結(jié)構(gòu)形成配置導(dǎo)件的剖面圖。
[0041]圖36是根據(jù)本發(fā)明實施例3中一具有開口的層疊基板的剖面圖。
[0042]圖37是根據(jù)本發(fā)明實施例3中，于圖36所示的結(jié)構(gòu)形成配置導(dǎo)件的剖面圖。
[0043]圖38是根據(jù)本發(fā)明實施例3中，設(shè)置一凹穴于圖35所示的層疊結(jié)構(gòu)以完成散熱座的剖面圖。
[0044]圖39是根據(jù)本發(fā)明實施例3中，將芯片-中介層組件貼附于圖38所示的散熱座上的剖面圖。
[0045]圖40是根據(jù)本發(fā)明實施例3中，設(shè)置一層疊的層于圖39所示的結(jié)構(gòu)上的剖面圖。
[0046]圖41是根據(jù)本發(fā)明實施例3中，設(shè)置盲孔于圖40所示的結(jié)構(gòu)中的剖面圖。
[0047]圖42是根據(jù)本發(fā)明實施例3中，設(shè)置導(dǎo)線于圖41所示的結(jié)構(gòu)上以完成半導(dǎo)體裝置的剖面圖。
[0048]圖43是根據(jù)本發(fā)明實施例4中，具有配置導(dǎo)件于金屬板上的結(jié)構(gòu)剖面圖。
[0049]圖44是根據(jù)本發(fā)明實施例4中，設(shè)置基底層于圖43所示的金屬板上以完成散熱座的剖面圖。
[0050]圖45是根據(jù)本發(fā)明實施例4中，將芯片-中介層組件貼附于圖44所示的散熱座上的剖面圖。
[0051]圖46是根據(jù)本發(fā)明實施例4中，設(shè)置層疊的層于圖45所示的結(jié)構(gòu)上的剖面圖。
[0052]圖47是根據(jù)本發(fā)明實施例4中，設(shè)置盲孔于圖46所示的結(jié)構(gòu)中的剖面圖。
[0053]圖48是根據(jù)本發(fā)明實施例4中，設(shè)置導(dǎo)線于圖47所示的結(jié)構(gòu)上以完成半導(dǎo)體裝置的剖面圖。
【具體實