半導體器件及其制造方法

專利名稱：半導體器件及其制造方法
對相關申請的引用本發明要求日本專利申請No.2002-158997(申請日2002年5月31日)、No.2002-316076(申請日2002年10月30日)和No.2003-127344(申請日2003年5月2日)的優先權，其全部內容在此引為參考。
雖然例如有一種在一個封裝中容納多個半導體芯片的多芯片組件(MCM)，但常規的MCM不具有與具有最近開發的精細結構的半導體芯片相同的精細結構。
日本特許公開申請No.2001-217381公開了在一個封裝中容納多個半導體芯片的技術。采用該專利文件中公開的技術，多個半導體芯片設置在安裝夾具上，銅端子形成在每個半導體芯片的電極上。然后，使用傳遞模塑通過密封樹脂密封半導體芯片和銅端子，研磨密封樹脂的表面以露出銅端子。在露出銅端子的密封樹脂表面上形成布線(重排布線)之后，外部連接電極形成在重排布線(rearrangement wiring)上。
日本特許公開申請No.2001-332643公開了一種類似于以上提到的專利文件中公開的技術。該專利文件公開了在每個半導體芯片的背面上形成保護膜。
此外，日本特許公開申請No.7-86502公開了一種技術，其中多個半導體芯片容納在基板內形成的凹槽中并且重排布線形成在半導體芯片上，之后外部連接端形成在重排布線上。采用該技術，凹槽的深度形成得使每個半導體芯片的電路形成面與基板的表面對準。
此外，日本特許公開申請No.2002-110714公開了一種技術，其中設置多個半導體芯片，電路形成面朝下，樹脂填充在半導體芯片之間，同時通過覆蓋半導體芯片的背面和側面使半導體芯片的電路形成面成為平坦的表面。之后，重排布線形成在電路形成面的側面上，以形成外部連接端子。
此外，日本特許公開申請No.5-206368公開了一種技術，其中多個半導體芯片安裝在導熱基板上，絕緣樹脂填充在芯片之間，用鋁在電路形成面上形成重排布線。
雖然以上提到的常規技術以并列安裝多個半導體芯片的方式構成，但現已開發了許多種其中疊置多個半導體芯片的疊置型半導體器件。
作為公開了疊置型半導體器件的文件的例子，有日本特許公開申請No.2001-298149和No.2001-320015。
采用日本特許公開申請No.2001-298149中公開的技術，上半導體芯片安裝在其上疊置上半導體芯片的下半導體芯片的焊盤區域(排列在周邊的電極)內。此外，采用日本特許公開申請No.2001-320015中公開的技術，導電柱(柱形金屬部件)設置在每個疊置半導體芯片的布線層上。
采用以上提到的日本特許公開申請No.2001-217381和No.2001-332643中公開的技術，使用傳遞模塑通過密封樹脂密封半導體芯片，由此，傳遞模塑期間施加的壓力對半導體芯片具有負面影響。此外，模塑之后研磨密封樹脂表面時，較大的力施加在半導體芯片上。此外，當疊置半導體芯片時，由于在安裝基板(硅晶片)上固化密封樹脂時的收縮而可能發生翹曲。當疊置半導體芯片時，這種翹曲會具有負面影響。
在公開專利申請No.7-86502中，當形成容納半導體芯片的凹槽時，凹槽的深度需要高精確度。特別是，如果半導體芯片變薄，那么凹槽的深度需要較高的精確度，這很難實現。
此外，采用日本特許公開申請N0.2002-110714中公開的技術，樹脂提供在半導體芯片的背面，產生半導體芯片散熱特性差的問題。此外，由于樹脂固化在半導體芯片的背面上，因此在半導體器件中可能發生翹曲。
此外，根據日本特許公開申請No.2002-110714和No.5-206368中公開的技術，將半導體芯片設置在預定位置之后，樹脂填充在半導體芯片之間，由此存在安裝半導體芯片或填充樹脂時，半導體芯片發生位移的情況。采用該技術，不可能除去位移的芯片。
此外，對于疊置型半導體器件，在日本特許公開申請No.2001-298149中公開的技術中，上半導體芯片安裝在其上疊置上半導體芯片的下半導體芯片的焊盤區域(排列在周邊的電極)內，不能疊置具有相同尺寸的半導體芯片。此外，采用日本特許公開申請No.2001-320015中公開的技術，由于形成導電柱，半導體器件的制造成本增加。
同時，通過疊置半導體芯片形成的半導體器件通常通過覆蓋半導體芯片的周邊將半導體芯片牢固地固定到基板上。此外，在多個半導體芯片安裝在基板例如多芯片組件上的情況中，如日本特許公開申請No.2002-110714所公開的，樹脂填充在半導體芯片之間。采用這種填充的樹脂層，每個半導體芯片可以牢固地固定到基板，半導體芯片相互絕緣。
可以在將半導體芯片安裝到基板上之前預先形成填充的樹脂層，或者將半導體芯片安裝到基板上之后填充樹脂。
當安裝半導體芯片之前形成以上提到的填充樹脂層時，除去形成在基板上的部分填充樹脂層，以形成露出基板表面的開口，通過將半導體芯片放置在開口內而安裝該芯片。因此，形成的開口具有稍大于半導體芯片外形的尺寸。
此外，有一種在安裝半導體芯片之后形成填充樹脂層的方法，其中樹脂施加到基板上之后固化，在基板上安裝和掩蔽有半導體芯片。同樣在這種情況中，很難使填充的樹脂層與半導體芯片的側面緊密接觸，間隙會形成在填充的樹脂層和半導體芯片的側面之間。
如果在填充的樹脂層和半導體芯片的側面之間形成有間隙，那么通過填充的樹脂層不能獲得對半導體芯片的充分固定效果。此外，這種間隙會妨礙在半導體芯片和樹脂填充層上形成布線。當絕緣樹脂層形成在半導體芯片和樹脂填充層上時，絕緣樹脂進入間隙，在形成絕緣樹脂層的步驟中間隙被絕緣樹脂填充。然而，絕緣樹脂沒有填充整個間隙。
本發明的更具體的目的是提供一種半導體器件及其制造方法，其中即使半導體芯片并列地排列，多個半導體芯片的每一個的電路形成面可以容易地定位于平坦的面(even level)上，由此簡化了形成重排布線的工藝。
本發明的另一目的是提供一種半導體器件及其制造方法，其中可以容易地疊置具有相同尺寸的半導體芯片，同時在其間形成薄布線層。
本發明的又一目的是提供一種半導體器件及其制造方法，其中填充樹脂層緊密地接觸半導體芯片的側面。
為了實現以上提到的目的，根據本發明的一個方案提供一種半導體器件，包括多個半導體元件，以兩維布局借助粘結劑層安裝在基板上；形成在基板上并位于所述半導體元件周圍的樹脂層，樹脂層的厚度基本上與半導體元件的厚度相同；形成在樹脂層表面以及半導體元件的電路形成面上的有機絕緣層；形成在有機絕緣層以及半導體芯片的電極上的重排布線層；以及通過重排布線層中的布線電連接到半導體元件的電路形成面的外部連接端子。
根據本發明的另一方案，提供一種封裝多個半導體元件的半導體器件的制造方法，包括以下步驟形成厚度與要安裝的半導體元件的厚度相同的樹脂層；通過部分除去樹脂層在樹脂層中形成開口；分別在開口中放置半導體元件，電路形成面朝上；在樹脂層的表面和半導體元件的電路形成面上形成有機絕緣層；在有機絕緣層以及半導體元件的電極上形成重排布線層；以及在重排布線層上形成外部連接端子，外部連接端子通過重排布線層中的布線連接到半導體元件的電極。
根據以上提到的發明，由于半導體元件周圍的樹脂層的厚度基本上等于半導體元件的厚度，因此半導體元件的電路形成面和樹脂層的表面基本上位于同一平面中(基本上在相同的水平上)。由此，重排布線層能容易地形成在半導體元件上。
此外，根據本發明的又一方案，提供一種疊置半導體器件，包括多個相互疊置的層結構，每個層結構包括借助粘結劑層排列在基板上的半導體元件；形成在基板上以及半導體元件周圍的樹脂層，樹脂層的厚度基本上等于半導體元件的厚度；形成在樹脂層表面以及半導體元件的電路形成面上的有機絕緣層；以及形成在半導體元件及半導體元件電極上的重排布線層。
此外，根據本發明的再一方案，提供一種疊置半導體器件的制造方法，包括以下步驟在基板上形成第一樹脂層，第一樹脂層的厚度基本上等于要安裝的第一半導體元件的厚度，第一樹脂層環繞第一半導體元件；在第一樹脂層中形成第一開口，以便第一半導體元件置于第一開口中；將第一半導體元件置于第一開口中；在第一樹脂層的表面上以及第一半導體元件的電路形成面上形成第一有機絕緣層；在第一有機絕緣層和第一半導體元件的電極上形成第一重排布線層；在第一重排布線層上形成第二樹脂層，第二樹脂層的厚度基本上與要安裝的第二半導體元件的厚度相同，第二樹脂層環繞第二半導體元件；在第二樹脂層中形成第二開口，以便第二半導體元件置于第二開口中；將第二半導體元件置于第二開口中；在第二樹脂層的表面以及第二半導體元件的電路形成面上形成第二有機絕緣層；在第二有機絕緣層上形成第二重排布線層；通過形成延伸穿過第一重排布線層和第二重排布線層之間的第二樹脂層的導電連接部分，將第一重排布線層電連接到第二重排布線層。
根據以上提到的發明，由于環繞半導體元件的樹脂層的厚度基本上等于半導體元件的厚度，因此半導體元件的電路形成面與樹脂層的表面基本上位于同一平面中(基本上在同一水平)。由此，重排布線層能容易地形成在半導體元件上。此外，由于重排布線層延伸到樹脂層的表面，因此通過如通路的導電連接部分比如通孔可以容易地實現重排布線層之間的電連接。
此外，根據本發明的另一方案提供一種半導體器件，包括基板；安裝在基板上的半導體元件；以及提供在半導體元件周圍并具有與半導體元件的上表面基本上處于相同水平面的上表面的樹脂層，其中該樹脂層為可半固化的樹脂，具有在半固化狀態加熱時變軟并流體化的特性，該樹脂層與半導體元件的側表面緊密接觸，兩者之間沒有間隙。
此外，根據本發明的又一方案提供一種半導體器件的制造方法，包括以下步驟在基板上形成半固化狀態的樹脂層，使半導體元件位于該樹脂層中，該樹脂層由可半固化的樹脂制成；通過加熱使半固化狀態的填充樹脂層(filing resin layer)流體化；通過在間隙中填充流體化的填充樹脂層，消除半導體元件和填充樹脂層之間的間隙；以及通過加熱完全固化該樹脂層。
根據以上提到的發明，通過使用可半固化的樹脂作為所述樹脂層的材料，通過軟化和流體化的樹脂層可以填充半導體元件和所述樹脂層之間的間隙。由此，可以容易地制造在半導體元件和樹脂層之間沒有間隙的半導體器件。
此外，根據本發明的再一方案提供一種半導體器件的制造方法，包括以下步驟在基板上形成具有開口的樹脂層并制備帶有可半固化的樹脂形成的粘結劑的半導體元件；將半導體元件置于所述開口中；在通過加熱使半固化狀態的粘結劑流體化的同時，隔著粘結劑將半導體元件按壓到基板上；在將半導體元件保持在半導體元件的上表面與填充樹脂層的上表面基本上處于相同平面的位置的同時通過加熱固化粘結劑。
此外，根據本發明的還一方案提供一種半導體器件的制造方法，包括以下步驟在基板上形成具有開口的樹脂層并制備帶有粘結劑的半導體元件；通過用焊頭(bonding tool)的下表面支撐半導體元件的上表面，將半導體元件置于開口中；在焊頭的下表面接觸該樹脂層上表面的狀態下固化粘結劑。
根據以上提到的發明，通過粘結劑可以填充半導體元件和所述樹脂層之間的間隙，半導體元件的上表面與填充樹脂層的上表面可以精確地設置在基本上同一平面中。此外，由于施加了適量的粘結劑，粘結劑被半導體元件按壓而填充間隙。由此，粘結劑緊密接觸基板，并且可以防止粘結劑的不充分潤濕或上爬現象。
結合附圖閱讀下面的詳細說明時，本發明的其它目的、特點和優點將變得更清楚。
附圖簡介

圖1為根據本發明第一實施例的半導體器件的剖面圖；圖2示出了一個半導體器件的剖面圖，為圖1所示半導體器件的變型；圖3示出了一個半導體器件的剖面圖，為圖1所示半導體器件的另一變型；圖4示出了具有虛芯片的半導體器件的剖面圖；圖5示出了虛芯片和相鄰半導體芯片的平面圖；圖6示出了具有形成在重排布線層中的電容器的半導體器件的部分剖面圖；圖7A示出了具有形成在重排布線層中的電感器的半導體器件的剖面圖；圖7B示出了圖7A所示電感器的平面圖；圖8示出了具有形成在樹脂層中的電容器的半導體器件的部分剖面圖；圖9示出了具有形成在基板和半導體芯片之間的電容器的半導體器件的部分剖面圖；圖10示出了半導體芯片的安裝工藝。
圖11為表示具有不同厚度的半導體芯片的安裝工藝的半導體器件剖面圖；圖12示出了具有用于定位半導體芯片的對準圖形(alignmentpattern)的半導體芯片的剖面圖；圖13示出了形成在基板上具有用于識別切割線的對準圖形的半導體器件的剖面圖；圖14示出了根據本發明的第二實施例的半導體器件的剖面圖；圖15示出了一個半導體器件的剖面圖，為圖14所示半導體器件的變型；圖16示出了一個半導體器件的剖面圖，為圖14所示半導體器件的另一變型；圖17示出了根據本發明的第三實施例的半導體器件的剖面圖；圖18是將圖1所示的半導體器件封裝起來的半導體器件的剖面圖；圖19A示出了根據本發明的第四實施例在制造過程的中間的半導體器件的剖面圖；圖19B為圖19A所示的半導體器件在通過使樹脂層流體化而填充了間隙的狀態下的剖面圖；圖20A和20B示出了用于說明填充樹脂層的形成的一個例子的剖面圖；圖21A和21B示出了用于說明填充樹脂層的形成的另一個例子的剖面圖22示出了說明填充樹脂層和半導體元件厚度之間關系的剖面圖；圖23A到23D示出了根據本發明的第五實施例的半導體器件的制造工藝的剖面圖；圖24示出了根據本發明第六實施例的半導體器件的剖面圖；圖25A和25B示出了根據本發明的第七實施例的半導體器件的制造工藝的剖面圖；圖26A到26C示出了將粘結劑施加到半導體元件上并將粘結劑設置在半固化狀態的工藝；圖27A和27B示出了用于說明將樹脂層的上表面和半導體元件的上表面設置到基本上同一平面中的方法的剖面圖。
優選實施例的詳細說明下面介紹本發明的第一實施例圖1示出了根據本發明的第一實施例的半導體器件10的剖面圖。半導體器件10具有結構11，其中多個半導體芯片(或者半導體元件)安裝在基板如硅晶片上，輸入/輸出端子(外部連接端子)形成在半導體芯片上的布線上。
基板11不限于硅晶片，也可以使用由具有良好導熱性的材料形成，可作為散熱板的基板，以促進半導體芯片的散熱。
雖然安裝在基板11上的半導體芯片包括圖1所示例子中的邏輯芯片12和存儲芯片13，但是具有各種功能的任意數量的半導體芯片可以安裝在基板11上。然而，要安裝的半導體芯片優選為具有50μm或更小厚度的薄半導體芯片。
邏輯芯片12和存儲芯片13(下文簡稱為半導體芯片12和13)通過粘結劑層15安裝在基板11上，同時位于樹脂層14中。這里，在本實施例中，通過將邏輯芯片12和存儲芯片13置于形成樹脂層之后在樹脂層14中形成的開口中，將邏輯芯片12和存儲芯片13安裝在樹脂層14中。
即，粘結劑層15首先形成在基板11上，然后，樹脂層14形成在粘結劑層15上。樹脂層14形成的厚度與要安裝的半導體芯片12和13的厚度相同。樹脂層14由光敏樹脂形成，使用光蝕刻技術形成容納半導體芯片12和13的開口14a。開口14a具有穿透樹脂層14的深度，在開口14a的下面露出粘結劑層15的表面。此外，每個開口14a的尺寸形成得正好適合半導體芯片12和13的每一個。
半導體芯片12和13設置在樹脂層14中如此形成的開口14a中，同時電路形成面朝上。半導體芯片12和13置于開口14a中之后，半導體芯片12和13的背面粘結到粘結劑層15上，使半導體芯片12和13固定到開口14a中。在此狀態下，半導體芯片12和13的電路形成面處于與樹脂層14的表面對準的狀態。即，半導體芯片12和13的電路形成面與樹脂層14的表面齊平。
在本實施例中，每個半導體芯片12和13的厚度設置為50μm或更小。雖然半導體芯片的厚度通常含有約10％的容許公差，但由于50μm的10％僅為5μm，這種不平整度(即平面度)不會影響在隨后的工藝中形成重排布線層。因此，在本發明中，重要的是使要安裝的半導體芯片較薄。
安裝半導體芯片12和13之后，在齊平的電路形成面和樹脂層14表面上，形成有機絕緣膜16如聚酰亞胺或環氧樹脂，重排布線層17形成于其上。通過交替疊置導電層和絕緣層并通過通孔等連接導電層，形成重排布線層17，重排布線層也可以使用本領域中公知的技術形成，因此省略了介紹。
由此，通過用重排布線層17連接邏輯芯片12和存儲芯片13，構成了具有完整功能的半導體器件，使得，例如，邏輯芯片12能夠使用存儲芯片13的數據進行計算，結果存儲在存儲芯片13中。在重排布線層17表面上形成輸入/輸出端子18作為外部連接端子之后，就完成了圖1所示的半導體器件。
在根據本實施例的半導體器件10中，由于薄半導體器件設置在與半導體芯片厚度相同的樹脂層14中，因此不需要進行單獨的使電路形成面和樹脂層表面取平的工藝，僅將半導體芯片12和13置于樹脂層14的開口14a中就可以獲得形成重排布線層17所需要的平坦度。
此外，由于通過光蝕刻處理樹脂層14以形成開口14a，因此可以高精確度地控制開口的位置和尺寸。因此可以以足夠的精度設置半導體芯片12和13。此外，由于在安裝半導體芯片12和13之前形成樹脂14層，因此在安裝之后，半導體芯片12和13的位置不會由于固化樹脂時樹脂的收縮而偏移。
當在作為根據本實施例的半導體器件10的基板10的硅晶片上形成多個半導體器件10時，半導體器件形成在硅晶片上之后，通過切割硅晶片而得到單個的半導體器件10。在這種情況下，切割帶(dicingtape)作用于硅晶片的背面，從硅晶片的正面進行切割。
由此，在本實施例中，不必預先形成或除去從粘結劑層15到樹脂層14的上部分中對應于切割線的部分，即劃片機(dicing saw)所經過的部分，從而，所需要的僅是用劃片機切割硅晶片。此外，順序疊置在粘結劑層15上而形成的樹脂層14、有機絕緣層16以及重排布線層17的每一個的邊緣都位于緊鄰的下一層邊緣的內部(圖1的半導體器件10的左邊和右邊臺階狀地向內偏移，以便這些層不接觸劃片機。由此，可以進行有效的切割。
圖2示出了半導體器件20的剖面圖，為圖1所示半導體器件10的變型。雖然半導體器件20具有與半導體器件10類似的結構，但除去了基板11和粘結劑層15，在輸入/輸出端子18上形成焊球21作為外部連接端子。
除去基板11時，可通過研磨變薄以及通過腐蝕等溶解基板11和粘結劑層15而有效地除去基板11。應該注意除去基板11之后，可在半導體芯片12和13的背面設置散熱板。
圖3示出了半導體器件30的剖面圖，為圖1所示半導體器件10的變型。雖然半導體器件30具有與半導體器件10類似的結構，但使用半導體芯片(LSI)31代替基板11。
也就是，在LSI31上形成絕緣層32，粘結劑層15形成在絕緣層32上。此后，與上述半導體器件10相同的方式形成。此外，半導體芯片12和13的電路形成面上的電極與LSI31的電極通過通孔33相互電連接，通孔33穿過樹脂層14和粘結劑層15。
根據半導體器件30，多個半導體芯片可以較高密度安裝到半導體器件上，可以獲得具有較高功能的半導體器件。
在以上提到的實施例中，當半導體芯片之間的間隔較大時，半導體芯片(12和13)之間的樹脂層14的長度也大。此時，由于樹脂層和半導體芯片以及基板11之間的熱膨脹系數不同，因此往往在半導體器件中產生應力。然后，在這種情況下，通過在半導體芯片之間較大的空間中排列虛芯片35，減少樹脂層14的長度，以減輕應力。
此外，通過在虛芯片中提供布線也可以簡化重排布線層17的布線結構，如圖5所示。在圖5所示的例子中，相鄰的線36A和36B通過虛芯片35中的線35a相互交叉。
在本發明中，無源元件如電容器或電感器可以形成在重排布線層17中。圖6示出了電容器形成在重排布線層17中的一個例子的剖面圖。圖7A示出了電容器形成在重排布線層17中的一個例子的剖面圖，圖7B為電容器的平面圖。
如圖6所示，通過在重排布線層17中的導電層之間提供介電層38可以形成電容器37。此外，如圖7B所示，通過將重排布線層17中的導電層制成螺旋形可以形成電感器39。由此，通過在重排布線層17中提供電容器和電感器，可以抑制進入半導體器件內部的噪聲。
此外，在本發明中，如圖8所示，電容器27可以提供在樹脂層14中。此時，介電部件38填充在樹脂層14中形成的開口內，導電層40形成在重排布線層17的每一側上。
此外，如圖9所示，電容器也可以形成在基板11與半導體芯片12和13之間。此時，絕緣層首先形成在基板11上，導電層41形成在絕緣層40上形成電容器27的位置處。然后，介電層42形成在導電層41上，導電層41和介電層42被埋入絕緣層43內。接下來，導電層44形成在介電層42上，導電層44被埋入絕緣層45內。由此，介電層42夾在導電層41和導電層44之間，形成了電容器27。此后，粘結劑層45形成在絕緣層45上，與以上提到的半導體器件10相同的方式安裝半導體芯片12和13，形成重排布線層17。
下面參考圖10介紹半導體芯片12和13的安裝工藝。圖10示出了半導體芯片12和13的安裝工藝。
首先，粘結劑層15形成在例如硅晶片的基板11上。粘結劑層15由樹脂形成，它的表面上具有粘附性。接下來，樹脂層14形成在粘結劑層15上。樹脂層14由光敏樹脂形成，并形成在粘結劑層15的幾乎整個表面上。然而，如上所述，將樹脂層14形成得使它的邊緣位于設置在其下的粘結劑層的邊緣內。此外，設置樹脂層的厚度，使之基本上等于半導體芯片的厚度。
此后，通過光蝕刻樹脂層14在樹脂層中形成開口14a。然后，在開口14a中排列半導體芯片12和13。由此，半導體芯片12和13安裝在基板11上，同時半導體芯片12和13的電路形成面與樹脂層14的表面處于相同水平面。
這里，當半導體芯片12和半導體芯片13的厚度差異較大時，具有對應于該厚度差異的厚度的樹脂層14A首先形成在基板11上，然后，粘結劑層15A施加于其上。之后，樹脂層14B進一步形成在粘結劑層15A上。此后，形成在其中布置具有較大厚度的半導體芯片的開口14a，以便露出基板11，并形成在其中布置具有較小厚度的半導體芯片的開口14a，以便露出粘結劑層15A。此外，粘結劑層15B形成在布置較大厚度半導體芯片的開口14a中。由此，具有不同厚度的半導體芯片可以安裝在基板11上，以便電路形成面基本上處于相同水平。
在本實施例中，需要以足夠的精度將半導體芯片12和13設置在樹脂層14的開口14a中。為了便于定位，如圖12所示，優選形成對準圖形50用于將半導體芯片定位在基板11上。
可通過濺射法在基板11上淀積形成與硅具有良好粘附性的鈦(Ti)或鉻(Cr)形成對準圖形50。根據對準圖形50確定樹脂層14的開口14a的位置。然后，在基板11上安裝半導體芯片12和13時，通過對準圖形50的圖像識別可以精確地檢測開口14的位置并將半導體芯片12和13設置在檢測到的位置處。
此外，如圖13所示，除了用于定位半導體芯片的對準圖形之外，最好形成用于切割的對準圖形51。即，通過與對準圖形50相同的方式沿切割線形成對準圖形51，進行切割時識別對準圖形51的圖像，以確定切割線。此外，也可以根據對準圖形51進行包括在基板11上形成的樹脂層14或重排布線層17在內的每一層的定位和處理。
下面參考圖14介紹本發明的第二實施例。圖14示出了根據本發明第二實施例的半導體器件60的剖面圖。圖14所示的半導體器件60為所謂的疊置型半導體器件，在該器件中通過疊置安裝有多個半導體芯片。
首先，樹脂層61A形成在基板11如硅晶片上，開口形成在樹脂層61A中。樹脂層61A由與以上提到的第一實施例的樹脂層14相同的材料形成，同樣以與上述開口14a相同的方式形成開口。形成開口之后，絕緣粘結劑層62A形成在開口62A中，將半導體芯片63A布置到開口中。
在該狀態中，通過絕緣的粘結劑層62A固定半導體芯片63A，半導體芯片63A的電路形成面與樹脂層的表面對準61A。與以上提到的第一實施例類似，半導體芯片63A的厚度優選為50μm。接下來，有機絕緣膜(層)64A形成在半導體芯片的電路形成面以及樹脂層61A的表面上，然后，導電層65A形成在有機絕緣層64A上。導電層65A作為重排布線層，形成為將半導體芯片63A的電極引到半導體芯片63A的外部。
接下來，樹脂層61B形成在導電層65A和樹脂層61A上。樹脂層61B也由與以上提到的樹脂層14相同的材料形成，并類似地形成開口。由于半導體芯片63A上的導電層65A在開口中露出，因此絕緣粘結劑層62B形成在開口中。然后，將半導體芯片63B布置到樹脂層61B的開口中。通過絕緣粘結劑層62B固定半導體芯片63B，半導體芯片63B和樹脂層61B幾乎處于相同的水平面。
接下來，有機絕緣層64B形成在半導體芯片的電路形成面以及樹脂層61B的表面中，導電層65B形成在有機絕緣層64B中。導電層65B作為重排布線層，形成為將半導體芯片63B的電極引到半導體芯片63B的外部。此外，通孔可以形成在樹脂層61B中，當形成導電層65時，導電層也形成在通孔內(形成所謂的“vias”)以將導電層65B電連接到導電層65A。
與上面提到的方法類似，形成樹脂層61C和絕緣粘結劑層62C，將半導體芯片63C布置到開口中，有機絕緣層64C和導電層65C形成在半導體芯片63C上，導電層65C電連接到導電層65B的預定部分。
此外，在以相同的方式形成樹脂層61D和在開口中形成絕緣粘結劑層62D之后，半導體芯片63D以疊置狀態安裝。這里，在圖14所示的例子中，半導體芯片63A、63B和63C具有相同的尺寸，半導體芯片63D小于半導體芯片63A、63B和63C。半導體芯片63A-63D的每一個的厚度優選50μm或更小。
有機絕緣層64D和導電層65D形成在半導體芯片63D上，在導電層65D上形成輸入/輸出端子作為外部連接端子。突點如焊球可以形成在輸入/輸出端子上，或者輸入/輸出端子可以通過接合線連接到外部電路。
在具有上述結構的半導體器件60中，半導體芯片63A-63D隔著有機絕緣層64A-64D、導電層65A-65D以及絕緣粘結劑層62A-62D疊置起來。在該結構中，不必在半導體芯片之間形成柱形導電部件比如金屬導柱，半導體芯片之間的距離可以制得很小。因此，可以容易地形成具有小厚度的疊置型半導體器件。此外，由于半導體芯片上的電極通過導電層65A-65D被引到半導體芯片的外部，并且導電層通過通孔電連接，因此半導體芯片可以疊置在排列電極的區域上。也就是，具有相同尺寸的半導體芯片可以相互疊置。
雖然，在圖14所示的例子中，相同尺寸的半導體芯片63A、63B和63C與較小的半導體芯片63D相互疊置，但要疊置的半導體芯片的數量不限于此，可以疊置任意數量的半導體芯片。此外，對半導體芯片的尺寸沒有特別的限制，半導體芯片可以疊置，無論它們是否具有相同的尺寸或不同的尺寸。
圖15示出了半導體器件70的剖面圖，為圖14所示半導體器件60的變型。在圖15中，與圖14所示相同的部分采用了相同的附圖標記，省略了介紹。雖然圖15所示的半導體器件70具有與半導體器件60基本相同的結構，但是基板11可以由半導體芯片71代替。
也就是，有機絕緣膜(層)72形成在半導體芯片71上，上樹脂層61A形成在有機絕緣膜72上，以在其上疊置半導體芯片63A。半導體芯片71的尺寸比半導體芯片63A的尺寸大，半導體芯片63D布置在半導體芯片71的電極排列區域內。然后，形成在半導體芯片63A上的導電層65A與半導體芯片71上的電極通過樹脂層61A以及延伸穿過有機絕緣膜72的通孔電連接。
如上所述，根據圖15所示的半導體器件70，可以比半導體器件60更高密度地安裝半導體芯片。
圖16示出了半導體器件80的剖面圖，為圖14所示半導體器件60的變型。在圖16中，雖然半導體器件80具有與半導體器件60基本相同的結構，但不同之處在于半導體芯片63B以面朝下的狀態連接到半導體芯片63A。根據半導體器件80，可以省略重排布線層中的一層，此外可以安裝相同尺寸的芯片。
下面結合圖17說明本發明第三實施例的半導體器件。圖17是本發明第三實施例的剖面圖。示于圖17中的半導體器件80是一個所謂的疊層型半導體器件，其中疊置安裝了多個半導體芯片，其中，較下層的半導體芯片81A和81B并排安裝在基板11上，上層的半導體芯片82疊置在半導體芯片81A和81B上。
也就是，在該半導體器件中，類似于圖10所示的半導體器件10，半導體芯片81A和81B通過粘結劑層15安裝到基板11上，并圍繞半導體芯片81A和81B提供基于苯酚酚醛樹脂(phenol novolac)的樹脂層14。在半導體器件81A和81B的電路形成面和樹脂層14的上表面上提供基于苯酚酚醛樹脂(phenol lovolac)的有機絕緣膜(有機絕緣層)83。在有機絕緣膜83上形成一個導電層84，該導電層形成連接到半導體芯片81A和81B的圖案線路(pattern wirings)。
所述半導體芯片82通過粘結劑層85安裝到所述導電層和有機絕緣膜上，圍繞該半導體芯片82提供基于苯酚酚醛樹脂(phenolnovolak)的樹脂層86。然后，在半導體芯片82的電路形成面和所述樹脂層86的上表面上提供基于苯酚酚醛樹脂的有機絕緣層87，在該有機絕緣層87上形成一個重排布線層17。該重排布線層17和所述導電層84通過延伸穿過樹脂層86的通孔88電連接。此外，可如圖2所示在形成在重排布線層17上的輸入/輸出端子18上形成焊球，以形成球柵陣列(BGA)型半導體器件。盡管在本實施例中使用的是基于苯酚酚醛樹脂的樹脂和有機絕緣膜，但本發明不限于使用基于苯酚酚醛樹脂的材料，也可以使用例如基于環氧樹脂或者聚酰亞胺的材料。
應注意，根據上述第一到第三實施例之一的半導體裝置可以視為一個半導體芯片以結合到一個封裝組件中。圖18是通過將類似于圖1所示半導體器件10的結構結合到一個封裝組件中而形成的半導體器件90的剖面圖。
在圖18中，半導體器件110的輸入/輸出端子18安排在半導體器件110的上表面的周邊。該半導體器件110通過粘結劑層15安裝在一個基板91上，該半導體器件110的輸入端子18和基板91的端子(圖中未示出)由焊線92電連接起來。半導體器件110和焊線92由密封樹脂92密封在基板91上。在基板91的背側提供焊球作為外部連接端子。
在上述第一到第三實施例中，形成在半導體芯片的電路形成面上的絕緣層是有機絕緣膜16、64A-64D、72、83、87。使用有機絕緣膜而不使用無機絕緣膜的好處如下1)有機絕緣層的表面容易平坦化。
如果在電路形成面上形成無機絕緣層，由于無機絕緣層是用氣相淀積方法形成的，絕緣膜各向同性生長，圖案線路的存在而導致的不平坦就反映到無機絕緣層的表面中。因此，使用無機絕緣層難以獲得平坦表面。另一方面，由于有機絕緣層不是通過在電路形成面上進行材料生長形成的，因此容易形成具有平坦表面的有機絕緣層。
2)可減少工序數目。
無機絕緣膜的形成需要進行蝕刻工藝以進行構圖。如果使用光敏有機絕緣膜，利用光刻法進行構圖，則可以省略這樣的蝕刻工藝。
3)有機絕緣膜具有應力松弛功能。
由于無機絕緣膜通常是脆性的，如果用無機絕緣膜形成疊置型半導體器件，不能獲得應力松弛效應。相反，有機絕緣膜一般具有某種程度的撓性，因而，在有機絕緣膜夾在半導體芯片之間的狀態下，有機絕緣膜提供了應力松弛的效應。
下面描述將半導體芯片的高度設置得與環繞該半導體芯片的樹脂層的高度基本相同的具體方法。
下面參考圖19A和19B介紹本發明的第四實施例。
圖19A和19B示出了根據本發明第四實施例的半導體器件的制造工藝。圖19A的剖面圖示出了制造過程的中間狀態，其中在樹脂層和半導體元件之間形成有間隙。圖19B示出了通過流體化所述樹脂層而填充了間隙的半導體器件的剖面圖。
如圖19B所示，根據本發明第三實施例的半導體器件具有半導體元件102安裝在基板101上的結構。半導體元件102通過粘結劑103固定到基板101。樹脂層104形成在半導體元件102周圍。樹脂層104緊密接觸半導體元件102的側面，兩者之間沒有形成間隙。
在形成了樹脂層104并且半導體元件102安裝到了基板101上的狀態中，如圖19A所示，在樹脂層104和半導體元件102的側面之間形成有間隙。為了填充間隙，在本實施例中，所謂的B階段樹脂(B-stage resin)用做形成樹脂層104的樹脂。B階段樹脂通常為環氧樹脂，樹脂的固化可以停止在從流體化的樹脂狀態到完全固化狀態的過程中間。B階段樹脂稱做可半固化的樹脂，在過程中間固化停止的狀態稱做半固化狀態。半固化狀態的固化率約50％。
雖然B階段樹脂為半固化狀態的固態，但通過加熱可以變軟并顯示出流動性。即，B階段樹脂具有通過在半固化狀態加熱而變軟并增加流動性的特性。此外，在半固化狀態加熱以增加流動性并進一步加熱之后，通過進一步加熱可以完全固化B階段樹脂。
在本實施例中，以上提到的B階段樹脂用做形成樹脂層104的材料。在處于半固化狀態的樹脂層104形成在基板101上并且半導體元件102安裝在基板101的狀態中(圖19A所示狀態)，通過加熱并流體化樹脂層104，樹脂層104流入半導體元件102的側面102a和樹脂層104之間的間隙內，由此填充間隙，如圖19B所示。然后，通過進一步加熱樹脂層104完全固化樹脂層104。因此，樹脂層104緊密接觸半導體元件102的側面，從側面支撐半導體元件102，并使半導體元件102的固定更可靠。
這里，如圖20A和20B所示，樹脂層104安裝在基板101上后，樹脂層104可以形成半固化狀態，或者如圖所示樹脂層104預先以半固化狀態形成在基板101上，通過將半導體元件102置入開口104a中將半導體元件102安裝在基板101上，如圖21A和21B所示。此外，可以使用公知的印刷方法將半固化狀態的填充樹脂層104轉移到基板101上。
雖然通過加熱可以增加半固化狀態的樹脂層104的流動性，但是樹脂層104不會象液體一樣自由地流動。由此，如果間隙(G)的寬度增加得大于半導體元件102的厚度(芯片厚度Tc)，即使流體化樹脂層104，間隙也不會被完全填充。為了流體化半固化狀態的樹脂層104以完全消除半導體元件102之間的間隙，如圖22所示，半導體元件102的厚度(芯片厚度Tc)最好大于間隙(G)的寬度，即Tc＞G。
對于形成樹脂層104的B階段樹脂，在半固化狀態出現流動性的溫度(軟化溫度)優選為60℃或更高。這是由于如果軟化溫度低于60℃，那么存在樹脂層104在室溫或制造工藝期間的溫度下流動的可能性。
考慮到提供在基板之間以固定半導體元件102的粘結劑103的厚度并且為了使完全固化之后樹脂層104的高度與半導體元件102的高度基本上處于相同水平面，半固化狀態的樹脂層104的厚度優選比半導體元件102的厚度大5μm到20μm。
雖然在以上提到的實施例中B階段環氧樹脂用做樹脂層104，但是如果顯示出相同的特性，也可以使用例如酚醛清漆樹脂(novolakresin)或酚樹脂(phenol resin)等。
下面參考圖23A到23D介紹根據本發明第四實施例的半導體器件。圖23A到23D示出了根據本發明第五實施例的半導體器件的制造工藝的剖面圖。在根據本發明第五實施例的半導體器件中，樹脂層104的上表面104b和半導體元件102的上表面102b基本處于相同平面。
首先，類似于以上提到的第三實施例，半固化狀態的樹脂層104形成在基板101上，半導體元件102安裝在基板101上。這里，在隨后工藝中使用的通孔104c形成在半固化狀態的樹脂層104中。接下來，如圖23A所示，光敏膜105涂覆在樹脂層104和半導體元件102上。在本實施例中，為了在樹脂層104中形成通孔104c，在形成有通孔104c的部分中樹脂層104最好不流動。由此，如圖23B所示，覆蓋通孔104c的光敏膜105的一部分曝光并被除去。即，使不需要流體化的那部分樹脂層104不被光敏膜105覆蓋。
然后，加熱半固化狀態的樹脂層104以使之流體化，如圖21C所示。因此，被光敏膜105覆蓋的間隙被流體化的樹脂層104填充，消除了間隙。另一方面，沒有被光敏膜105覆蓋的那部分通孔104c中，樹脂層104幾乎不流動，通孔104c，比如如圖14所示連接導電層65B和65C的通孔，沒有被封閉。即，通過用帶或膜覆蓋樹脂層104可以促進樹脂層104的流體化。
此后，如圖23D所示，樹脂層104完全固化，通過剝離除去光敏膜105。在該狀態中，半導體元件102和樹脂層104之間沒有間隙，半導體元件102的上表面102b和樹脂層104的上表面104b處于相同的平面中。此外，在半固化狀態的樹脂層104中形成的通孔104c保持不變。
應該指出通過實驗現已發現填充樹脂層104不會在沒有被光敏膜105覆蓋的部分中流動，該現象的具體原因還不清楚。然而，該現象可以充分地再現，能幾乎沒有任何問題地實現。
此外，雖然在上述實施例中使用了光敏膜105以便在與填充樹脂層不必流體化的部分相應的位置(通孔104c)處產生開口，如果說不是必須，也可以使用除光敏膜之外的膜或帶。例如，可以用切割帶(dicing tape)覆于樹脂層104上。
下面參考圖24介紹本發明的第六實施例的半導體器件。圖24為根據本發明的第四實施例的半導體器件的剖面圖。
根據本發明的第六實施例的半導體器件為多芯片組件，具有多個半導體元件(兩個半導體元件102A和102B顯示在圖24中)。每個半導體元件102A和102B通過粘結劑103安裝在基板101上，同時電路形成面朝上。
樹脂層104提供在半導體元件102A和102B的之間和周圍，樹脂層104的上表面與每個半導體元件102A和102B的上表面(電路形成面)基本上位于相同的平面中。樹脂層104由與以上提到的第三實施例中介紹的相同材料形成，并緊密接觸每個半導體元件102A和102B的側表面。此外，通過疊置絕緣層和導電層形成的布線層106形成在半導體元件102A和102B的電路形成面以及樹脂層104的上表面上，作為外部連接端子的焊球107提供在布線層106的上表面。提供在每個半導體元件102A和102B的電路形成面上的電極通過布線層106中的布線電連接到對應的焊球107。應該指出可以使用公知的半導體制造技術形成布線層，這里省略其介紹。
半導體元件102A和102B的厚度約50μm，粘結劑3的厚度約5μm到約201μm。因此，通過使樹脂層104具有501μm+(5到20)μm的厚度，半導體元件102A和102B的上表面(電路形成面)與樹脂層104的上表面基本上處于相同的平面中。由于粘結劑103的厚度與半導體元件的厚度無關，因此通過將樹脂層104的厚度設置為(半導體元件的厚度)+(5到20μm)，半導體元件的上表面(電路形成面)與樹脂層104的上表面可以基本上處于同一平面(基本在同一水平)中。
應該指出在以上提到的實施例中，提供粘結劑以固定半導體元件102A和102B的背面，而電路形成面上不施加粘結劑。由此，粘結劑103不需要具有特別的特性，可以由與樹脂層104相同的材料制成。在這種情況下，在樹脂層104的流體化工藝中，粘結劑103也可以流體化，這進一步促進了粘結劑103和樹脂層104的緊密接觸。
下面參考圖25A和25B介紹本發明的第七實施例的半導體器件。根據本發明的第七實施例的半導體器件使用具有與以上提到的第五實施例類似的半固化特性的樹脂作為將半導體元件固定到基板上的粘結劑。
首先，如圖25A所示，在形成在基板101上的樹脂層108中形成開口108a，半導體元件102位于開口108a中。與以上提到的實施例不同，樹脂層108處于完全固化狀態。與以上提到的樹脂層104材料相同的的粘結劑103A預先施加到半導體元件102的背面，并處于半固化狀態。
接下來，焊頭(bonding tool)110向下移動，同時通過加熱使粘結劑103A流體化，如圖23B所示。在這種環境下，粘結劑103A被半導體元件102按壓并流動，進入半導體元件102和樹脂層108的側面108b之間。由于流體化的樹脂層108與基板101的粘附性增加，因此半導體元件102可以粘接到基板101。然后，焊頭110的向下移動停止在焊頭110的下表面接觸樹脂層108上表面108c的位置處，在該狀態中在200℃或更高溫度下加熱粘結劑103A以幾乎完全固化(90％或更多)粘結劑103A。
根據以上提到的方法，半導體元件102和樹脂層108之間的間隙可以被粘結劑103A填充，半導體元件102的上表面與樹脂層108的上表面精確地位于基本上同一平面中。
此外，由于焊頭110的下表面通過接觸樹脂層108的上表面按壓樹脂層108，因此可以防止半導體元件102由于粘結劑103A固化時的收縮而變形。此外，施加粘結劑103A的量為間隙可以完全被填充的量，并通過半導體元件102的按壓力填充間隙，因此粘結劑103A可以緊密接觸基板101，防止了粘結劑的不充分潤濕或粘結劑的上爬現象。
下面參考圖26A到26C介紹圖25A和53B所示的將粘結劑103A施加到半導體元件102并將粘結劑設置在半固化狀態的工藝。
首先，如圖26A所示，電路形成在晶片109上，在晶片109上形成多個半導體元件。接下來，如圖26B所示，粘結劑103A施加到晶片109的與電路形成面相反的背面，在低于100℃的溫度下固化粘結劑103A，以將粘結劑設置在半固化狀態。通過在低于100℃的溫度下固化粘結劑103A，本實施例的方法也可以應用到使用厚度約50μm的薄晶片的半導體元件。然后，如圖24C所示，晶片109被個體化(individualize)，分離成在背面具有粘結劑103A的半導體元件102。該狀態對應于圖23A所示焊頭110支撐的半導體元件102。
應該注意，即使不是半固化狀態的粘結劑，在如上所述使焊頭110的下表面接觸樹脂層108的上表面108c的同時固化粘結劑的方法也適用。即，即使將半導體元件102固定到基板101的粘結劑不是B階段樹脂，而是常規的樹脂，也可以得到半導體元件102的上表面與樹脂層108的上表面108c精確地位于基本上同一平面的效果。
首先，在形成在基板101上的樹脂層108中形成開口108a，將半導體元件102布置在開口108a中。樹脂層108處于完全固化狀態。常規的粘結劑103B預先施加到半導體元件102的背面。接下來，如圖27A所示，焊頭110向下移動，并停止在焊頭110的下表面接觸樹脂層108的上表面108c的位置處。在該狀態中，加熱粘結劑103B以使之完全固化。當粘結劑103B固化之后，焊頭110與樹脂層108的上表面108c分開，如圖25B所示，樹脂層108的上表面108c與半導體元件102的上表面精確地位于基本上同一平面(基本上同一水平)。
本發明不限于具體公開的實施例，可以在本發明的范圍內進行修改和變型。
權利要求
1.一種半導體器件，具有借助粘結劑層以兩維布局安裝在基板上的多個半導體元件，特征在于形成在所述基板上并位于半導體元件周圍的樹脂層，樹脂層的厚度與半導體元件厚度基本相同；形成在樹脂層表面以及半導體元件的電路形成面上的有機絕緣層；形成在有機絕緣層以及所述半導體芯片的電極上的重排布線層；以及通過重排層中的布線電連接到所述半導體元件的電路形成面的外部連接端子。
2.根據權利要求1的半導體器件，其中所述半導體元件的厚度為50μm或更小。
3.根據權利要求1的半導體器件，其中所述樹脂層由光敏樹脂材料形成。
4.根據權利要求1的半導體器件，其中在所述外部連接端子上形成焊球。
5.根據權利要求1的半導體器件，其中除去所述基板和所述粘結劑層，以露出所述半導體元件的背面。
6.根據權利要求1的半導體器件，其中除去所述基板和所述粘結劑層，在所述半導體芯片的背面上提供散熱板。
7.根據權利要求1的半導體器件，其中所述基板由用做基板的半導體元件代替，所述多個半導體元件通過有機絕緣層安裝在用做基板的所述半導體元件的電路形成面上。
8.根據權利要求1的半導體器件，其中，一虛芯片位于所述多個半導體元件的相鄰半導體元件之間，虛芯片的厚度基本上與所述半導體元件的相同，并由與所述半導體元件相同的材料形成。
9.根據權利要求8的半導體器件，其中所述虛芯片其中具有布線，所述重排布線層中的部分布線連接到所述虛芯片中的布線。
10.根據權利要求1的半導體器件，其中至少一個無源元件形成在所述重排布線層中。
11.根據權利要求10的半導體器件，其中所述無源元件為電容器或電感器中的一個。
12.根據權利要求1的半導體器件，其中，一個電容器形成在所述樹脂層中。
13.根據權利要求1的半導體器件，其中，一個電容器形成在所述基板和一個所述半導體芯片之間。
14.根據權利要求1的半導體器件，其中在所述基板上形成用于位置識別的對準圖形。
15.根據權利要求1的半導體器件，其中所述基板通過對晶片個體化(individualize)而形成，疊置在所述基板上的每層的邊緣依次從所述基板的側表面向內偏移。
16.根據權利要求1的半導體器件，其中所述多個半導體元件包括具有不同厚度的半導體元件；具有最大厚度的一個半導體元件位于所述粘結劑層上；借助厚度對應于所述每個半導體元件與所述具有最大厚度的半導體元件之間的厚度差的樹脂層，除所述具有最大厚度的半導體元件之外的每個半導體元件被安裝在所述基板上。
17.一種封裝多個半導體元件的半導體器件的制造方法，特征在于以下步驟形成厚度等于要安裝的半導體元件厚度的樹脂層；通過部分除去所述樹脂層在所述樹脂層中形成開口；將半導體元件分別置于開口內，使電路形成面朝上；在所述樹脂層的表面和所述半導體元件的電路形成面上形成有機絕緣層；在所述有機絕緣層和所述半導體元件的電極上形成重排布線層；以及在所述重排布線層上形成外部連接端子，外部連接端子通過所述重排布線層中的布線連接到所述半導體元件的電極。
18.根據權利要求17的半導體器件的制造方法，其中所述半導體元件的厚度設置為50μm或更小。
19.根據權利要求17的半導體器件的制造方法，其中所述基板為硅晶片，多個半導體器件形成在硅晶片上，沿所述硅晶片的切割線除去部分所述硅晶片。
20.根據權利要求17的半導體器件的制造方法，其中所述樹脂層由光敏樹脂形成，使用光蝕刻技術形成所述開口。
21.根據權利要求17的半導體器件的制造方法，其中，形成所述重排布線層之后，通過除去所述基板露出所述半導體元件的背面。
22.根據權利要求17的半導體器件的制造方法，還包括以下步驟在所述基板上形成對準圖形用于定位所述半導體元件；以及根據對準圖形的圖像識別的結果在所述樹脂層中形成所述開口，以將所述半導體元件分別置于所述開口中。
23.根據權利要求17的半導體器件的制造方法，還包括在所述重排布線層中形成至少一個無源元件的步驟。
24.根據權利要求23的半導體器件的制造方法，其中所述無源元件包括電容器或電感器中的一個。
25.根據權利要求17的半導體器件的制造方法，還包括在所述樹脂層中形成電容器的步驟。
26.根據權利要求17的半導體器件的制造方法，還包括在所述基板和一個所述半導體元件之間形成電容器的步驟。
27.一種疊置半導體器件，包括多個相互疊置的層結構，每個層結構的特征在于借助粘結劑層布置在基板上的半導體元件；形成在所述基板上并位于半導體元件周圍的樹脂層，樹脂層的厚度與所述半導體元件厚度基本相同；形成在所述樹脂層表面以及所述半導體元件的電路形成面上的有機絕緣層；形成在所述半導體元件以及所述半導體元件的電極上的重排布線層。
28.根據權利要求27的疊置半導體器件，其中所述半導體元件的厚度為50μm或更小。
29.根據權利要求27的疊置半導體器件，其中至少一個無源元件形成在所述重排布線層中。
30.根據權利要求29的疊置半導體器件，其中所述無源元件包括電容器或電感器中的一個。
31.根據權利要求27的疊置半導體器件，其中，一個電容器形成在所述樹脂層中。
32.根據權利要求27的疊置半導體器件，其中，一個電容器形成在所述基板和所述半導體芯片之間。
33.根據權利要求27的疊置半導體器件，其中，在所述基板上形成用于位置識別的對準圖形。
34.根據權利要求27的疊置半導體器件，其中所述基板通過對晶片個體化而形成，疊置在所述基板上的每層的邊緣依次從所述基板的側表面向內偏移。
35.根據權利要求27的疊置半導體器件，其中，所述基板由用作基板的半導體元件取代，所述用作基板的半導體元件的電路形成面上的電極通過穿過所述樹脂層的導電連接部分電連接到所述重排布線層。
36.一種疊置半導體器件的制造方法，特征在于以下步驟在基板上形成第一樹脂層，第一樹脂層的厚度基本上等于要安裝的第一半導體元件的厚度，第一樹脂層環繞第一半導體元件；在所述第一樹脂層中形成第一開口，以便將所述第一半導體元件置于所述第一開口中；將所述第一半導體元件置于所述第一開口中；在所述第一樹脂層的表面上以及所述第一半導體元件的電路形成面上形成第一有機絕緣層；在第一有機絕緣層和所述第一半導體元件的電極上形成第一重排布線層；在所述第一重排布線層上形成第二樹脂層，第二樹脂層的厚度基本上與要安裝的第二半導體元件的厚度相同，第二樹脂層環繞第二半導體元件；在所述第二樹脂層中形成第二開口，以便將所述第二半導體元件置于所述第二開口中；將所述第二半導體元件置于所述第二開口中；在所述第二樹脂層的表面以及所述第二半導體元件的電路形成面上形成第二有機絕緣層；在第二有機絕緣層上形成第二重排布線層；通過形成延伸穿過所述第一重排布線層和所述第二重排布線層之間的所述第二樹脂層的導電連接部分，將所述第一重排布線層電連接到所述第二重排布線層。
37.根據權利要求36的疊置半導體器件的制造方法，還包括以下步驟以和所述第二半導體元件相同的方式疊置地安裝任意數量的半導體元件；以及在最上部的重排布線層上形成外部連接電極。
38.根據權利要求36的疊置半導體器件的制造方法，其中所述基板由第三半導體元件代替，制造方法還包括以下步驟在電路形成面上形成有機絕緣層；在所述絕緣層上形成所述第一樹脂層；通過延伸穿過所述第一樹脂層的導電連接部分，將所述第三半導體元件的電路形成面上的電極電連接到所述第一重排布線層。
39.一種半導體器件，包括基板；安裝在基板上的半導體元件；以及在半導體元件周圍提供的樹脂層，其上表面與半導體元件的上表面處于同一水平，其中，所述樹脂層為可半固化樹脂，具有當在半固化狀態下加熱時變軟并流體化的特性，所述樹脂層與所述半導體元件的側表面緊密接觸，兩者之間沒有間隙。
40.根據權利要求39的半導體器件，其中形成所述半固化狀態樹脂層的可半固化樹脂的軟化點等于或大于60℃。
41.根據權利要求39的半導體器件，其中形成所述樹脂層的可半固化樹脂為B階段環氧樹脂。
42.根據權利要求39的半導體器件，其中通過由所述可半固化樹脂形成的粘結劑將所述半導體元件固定到所述基板上。
43.根據權利要求39的半導體器件，其中所述半導體元件的厚度等于或小于50μm。
44.根據權利要求39的半導體器件，其中多個半導體元件安裝在所述基板上，在半導體元件之間提供所述樹脂層。
45.一種半導體器件的制造方法，特征在于以下步驟在基板上形成半固化狀態的樹脂層，以便將半導體元件設置到該樹脂層中，該樹脂層由可半固化樹脂組成；通過加熱使半固化狀態的填充樹脂層流體化；通過在間隙中填充流體化的填充樹脂層，消除半導體元件和所述填充樹脂層之間的間隙；以及通過加熱完全固化所述樹脂層。
46.根據權利要求45的半導體器件的制造方法，其中，將所述半導體元件安裝在所述基板上之后，在所述半導體元件周圍形成半固化狀態的所述樹脂層。
47.根據權利要求45的半導體器件的制造方法，其中，在所述基板上安裝所述半導體元件之前，在所述基板上形成具有用于放置所述半導體元件的開口的半固化狀態的所述樹脂層。
48.根據權利要求45的半導體器件的制造方法，其中，使用印刷法將半固化狀態的所述樹脂層轉移到所述基板上。
49.根據權利要求45的半導體器件的制造方法，其中在所述基板上形成半固化狀態的所述樹脂層，使所述填充樹脂層的側面和所述半導體元件的側面之間的距離小于所述半導體元件的厚度。
50.根據權利要求45的半導體器件的制造方法，其中，通過加熱使半固化狀態的所述樹脂層流體化之前，在所述填充樹脂層和所述半導體元件上覆蓋一層膜。
51.根據權利要求50的半導體器件的制造方法，其中，在所述流體化步驟之前，除去所述膜的一部分，該部分對應于所述樹脂層的不需要流體化的部分。
52.根據權利要求51的半導體器件的制造方法，其中所述膜是光敏膜，通過將所述膜的所述部分曝光而除去所述膜的該部分。
53.根據權利要求45的半導體器件的制造方法，其中，通過在等于或高于100℃的溫度下加熱使半固化狀態的所述樹脂層流體化。
54.根據權利要求45的半導體器件的制造方法，其中，將半固化狀態的所述填充樹脂層形成得使半固化狀態的所述樹脂層的厚度大于所述半導體元件的厚度。
55.根據權利要求45的半導體器件的制造方法，其中，所述粘結劑施加到厚度為5μm到20μm的所述半導體元件上，以通過粘結劑將所述半導體元件固定到所述基板上。
56.根據權利要求55的半導體器件的制造方法，其中，所述可半固化樹脂用做所述粘結劑。
57.根據權利要求56的半導體器件的制造方法，其中，通過在等于或低于100℃的溫度下加熱所述粘結劑將所述粘結劑設置在半固化狀態。
58.根據權利要求45的半導體器件的制造方法，其中所述半導體元件的厚度等于或小于50μm。
59.一種半導體器件的制造方法，特征在于以下步驟在基板上形成具有開口的樹脂層，并制備帶有可半固化樹脂形成的粘結劑的半導體元件；將所述半導體元件置于所述開口中；通過加熱使半固化狀態的所述粘結劑流體化，并隔著所述粘結劑將所述半導體元件按壓到所述基板上；將所述半導體元件保持在使所述半導體元件的上表面與所述填充樹脂層的上表面處于相同平面的位置，同時通過加熱固化所述粘結劑。
60.根據權利要求59的半導體器件的制造方法，其中所述半導體元件的上表面由焊頭的下表面支撐，所述粘結劑固化在使焊頭的下表面接觸所述樹脂層上表面的狀態。
61.一種半導體器件的制造方法，特征在于以下步驟在基板上形成具有開口的樹脂層，并制備帶有粘結劑的半導體元件；通過用焊頭的下表面支撐半導體元件的上表面，將所述半導體元件置于所述開口中；以及在所述焊頭的下表面接觸所述填充樹脂層上表面的狀態下，固化所述粘結劑。
全文摘要
本申請公開了一種半導體器件及其制造方法。在該半導體器件中，當半導體芯片并列地排列時，多個半導體芯片的每一個的電路形成面可以容易地置于齊平的平面上，由此簡化了形成重排布線的工藝。半導體芯片借助粘結劑層以兩維布局安裝在基板上。樹脂層形成在基板上并位于半導體元件周圍，樹脂層的厚度基本上與半導體元件的厚度相同。有機絕緣層形成在樹脂層表面以及半導體元件的電路形成面上。重排布線層形成在有機絕緣層以及半導體芯片的電極上。外部連接端子通過重排布線層中的布線電連接到半導體元件的電路形成面。
文檔編號H01L25/065GK1463043SQ0313817
公開日2003年12月24日 申請日期2003年5月30日 優先權日2002年5月31日
發明者藤沢哲也, 松木浩久, 井川治, 愛場喜孝, 生云雅光, 佐藤光孝 申請人:富士通株式會社