專利名稱：包含緩沖層的晶粒堆棧封裝結構與其形成方法
技術領域：
本發明涉及半導體堆棧封裝結構，具體涉及一種包含緩沖層的晶粒堆棧封 裝結構及其形成方法。
背景技術：
隨著半導體技術的發展，現階段半導體組件領域迫切要求半導體組件的密 度不斷增加的同時，其尺寸也趨向微型化。現有的封裝技術無法在較小的芯片 尺寸上，封裝高密度的組件。因此，現在市場上很需要可應用于高密度組件封 裝的新結構或內Jf關才幾技術。
現有技術中在晶粒堆棧的半導體封裝結構上進行打線時，可能產生許多問 題。例如打線設備工作時，會對晶粒導電墊施加一定程度的外力，而該外力會 導致晶粒產生微破裂。
為解決上述問題，該領域技術人員做了不少嘗試，例如美國專利申請案 第2005/0035461號公開了 一包含復數緩沖層的晶粒堆棧封裝結構，包含n-型載 體蓋；上述n-型載體蓋設置于上部與下部芯片之間，用以確保當上部芯片打線 時，上部與下部芯片仍能保持共平面。雖然該發明設有用以支撐其上部晶粒的 載體蓋，但該結構需要相當大的容納空間，因此并不適合用于微型裝置。
為解決上述問題，人們還想到了在晶粒堆棧結構的晶粒之間加入黏膠層， 用于對上部晶粒提供支撐。美國專利第2004/0251526號，公開了一晶粒堆棧半 導體封裝， 一中介黏膠層敷設于上部晶粒與下部晶粒之間。當進行打線時，黏 膠層為上部晶粒提供支撐，并以此降低晶粒破裂的可能；因此，該發明所公開 的結構與方法，可以增加晶粒堆棧時封裝的合格率并提高產品質量。該發明也 存在不少問題，由于黏膠層是以灌膠設備注入，例如噴嘴，當灌膠設備注入力量過大時，會導致導線無法可靠連接在接點上，從而造成導電墊上導線接點損
壞。從圖1可以看出注射黏膠層的另一缺點，即翁膠層16不能完全覆蓋導電墊
17頂部表面，且黏膠層內彈性顆粒也難以平均分布。
發明內容
本發明 一方面提供了 一種包含緩沖層的晶粒堆棧封裝結構，解決了現有的
包含緩沖層的晶粒堆棧封裝結構在打線時，易發生晶粒凝:破裂的技術問題；
本發明再一方面提供了 一種在晶粒堆棧封裝中不包含黏膠材料的上部晶粒 的背面；
為達到上述目的，本發明采用了如下技術方案 該包含緩沖層的晶粒堆棧封裝結構，包含一基材，具有復數導電墊； 包含第一導電塾的第一晶粒，附接于基材上； 導電墊及第 一導電墊通過第 一導線保持電連接；
一彈性黏膠層涂布于晶粒上，其中彈性黏膠層覆蓋第一晶粒全部頂部表面，
除第一導電墊上開口處外，在第一晶粒邊緣，形成一外圍； 包含第二導電墊的第二晶粒附接于彈性黏膠層；
導電墊及第二導電墊通過第二導線電連接， 一保護層包覆第一晶粒，第二 晶粒，導電墊，第一導線與第二導線。
本發明另一方面提供了一種包含緩沖層的晶粒堆棧封裝結構的形成方法， 該方法涂布一彈性黏膠材料于一晶粒上方，并于打線操作之前，在導電墊上方 形成開口，能夠制造出在打線時，避免發生晶粒微破裂的包含緩沖層的晶粒堆 棧封裝結構；
為達到上述目的，本發明采用了如下技術方案該包含緩沖層的晶粒堆棧封裝結構的形成方法，包括以下步驟
提供一形成有導電墊的基材； 附接一包含第一導電墊的第一晶粒于所述基材上，其中一彈性黏膠層預形 成于第一晶粒上；
所述彈性黏膠層在第一導電墊的位置形成一開口 ，其中彈性黏膠層在除第 一導電墊上方開口處外，覆蓋第一晶粒全部頂部表面，在所述第一晶粒邊緣， 形成一外圍；
將第一導電墊與導電墊以導線電連接；
附接一包含第二導電墊的第二晶粒于彈性黏膠層上，其中第二晶粒附接于 彈性黏膠層上，但不需涂布黏膠于第二晶粒背面，然后以導線連接第二導電墊 與導電墊。
圖1為現有技術中包含緩沖層的堆棧晶粒封裝結構的截面圖2為本發明包含緩沖層的晶粒堆棧封裝結構的截面圖3為本發明包含緩沖層的晶粒堆棧封裝結構的俯^L圖4為本發明包含緩沖層的晶粒堆棧封裝結構的形成方法其具體實施過程
中所形成的粒堆棧封裝結構的截面圖。
圖中標記1、包含緩沖層的晶粒堆棧封裝結構；2、基材；3、導電墊；4、 導電墊；5、第一導線；6、第二導線；7、第一晶粒；8、第一導電墊；9、黏月交 區域；10、彈性黏膠層；11、第二晶粒；12、第二導電墊；13、保護層；14、錫球。
具體實施方式
本發明將結合優選實施例與附圖對本發明做詳細說明，當然，本發明不限 于如下實施例。
本發明所公開的內容為形成包含彈性黏膠層的晶粒堆棧結構。在進行導電 墊上打線前，涂布一光敏感材料在晶粒之間，并在該光敏感材料上形成復數開 口，以曝露晶粒上的導電墊。
如圖2所示，本發明包含緩沖層的晶粒堆棧封裝結構1包含一具有導電墊 的基材2，基材2上設有用以放置第一晶粒7的黏膠區域9，其中導電墊可表示 為導電墊3與導電墊4。基材2為薄片狀的多層板，且包含一上表面與下表面； 其中上表面表示放置晶粒7的表面。導電塾3設置于基材2的下表面，且其上 形成有錫球14。導電墊4位于基材2的上表面，并分別以第一導線5及第二導 線6與第一晶粒7及第二晶粒11形成電連接(或稱保持電性連接)；其中基材2 的材料為包含FR4、 FR5、 BT、 PCB的合金或金屬。基材2的材料也可為玻璃、 陶瓷或硅等。
第一晶粒7設置于基材2的翁膠區域9,并以一彈性黏膠層10固定于其上。 第一導電墊(焊墊)8形成于第一晶粒7上；如圖3所示，第一晶粒7包含復數導 電墊8,其中該導電墊8形成于第一晶粒7頂部表面周圍，并使其連接導電墊4, 以形成電連接。第一導線5可由數種金屬構成，例如鋁或金。
從圖3可以看出一包含導電墊8的第一晶粒7，其中導電墊8與第一導線 5電連接；其中一彈性黏膠層10覆蓋于第一晶粒7頂部且復數開口 15形成于彈 性黏膠層10邊緣，并延伸至晶粒7的外圍即緩沖層中，導電墊8暴露于外，并 收納與第一晶粒7及基材2電連接的導線，也就是說，彈性黏膠層10覆蓋第一 晶粒7頂部表面，除導電墊8上的開口處15外，在第一晶粒7邊緣，形成一外圍。彈性黏膠層10延伸率高于20%。彈性黏膠層10優選厚度需大于20奈米且 至少高于第一導線。彈性黏膠層10熱固溫度優選為低于200。C。彈性黏膠層包 含一光敏感材料。
如圖2所示，包含第二導電墊12的第二晶粒11設置于彈性翁膠層10上； 其中導電墊12經由第二導線6與導電墊4電連接。導電墊12與第二導線6可 為復數；第二晶粒11包含復數導電墊12設置于第二晶粒11頂部表面周圍，以 使第二晶粒11與導電墊4通過第二導線6電連接。第二導線6可由數種金屬構 成，例如鋁或金。作為本發明的優選實施例，彈性恭膠層IO厚度為足以使第二 晶粒11位置比第一導線5高至足以避免第二晶粒11與第一導線5彼此接觸。 作為本發明的優選實施例，彈性黏膠層10厚度高于第一導線5的導線高度。作 為本發明的優選實施例，第二晶粒ll設置于彈性黏膠層10，且背面并未預先上 膠。
如圖2所示，保護層13包覆第一晶粒7、第二晶粒ll、導電墊4、第一導 線5與第二導線6，保護層13避免了外界對上述電子器件的干擾，例如避免 受潮。本發明實施例中，保護層13材料包含有機化合物、液態化合物與硅樹脂。 作為本發明實施例的一種改進，保護層13優選為具有適當熱膨脹系數的材料， 以降低因為保護層13與堆棧晶粒封裝結構其它組件間因為熱膨脹系數差異，產 生的不良效應。本發明實施例中，保護層13材料可為熱塑性橡膠、環氧樹脂等。 本發明包含緩沖層的晶粒堆棧封裝結構的形成方法，具體包含以下步驟 提供一晶圓，該晶圓包含以旋轉涂布方式涂于晶圓表面的彈性黏膠層10。 然后，晶圓切割成為適用于紫外光膠帶或藍膠帶所承載的晶粒；因此彈性黏膠 層10覆蓋第一晶粒7全部頂部表面，并于第一晶粒7邊緣形成一外圍。 一撿拾與放置精確對準系統用以重分布良好晶粒，即如圖2所示的設置于基材2上包
含第一導電墊的第一晶粒7，其中第一導電墊系各以導電墊3與導電墊4表示； 黏膠區域9預形成于該基材2上以黏住第一晶粒7背面，形成如圖4的結構1。 如圖3所示，彈性黏膠層10覆蓋第一晶粒7全部頂部表面。本發明優選實施例 中，彈性黏膠層IO涂布厚度為足以設置其它晶粒，即如圖2中第二晶粒11設 置于第一導線5上方夠高處，以避免第二晶粒11接觸第一導線5。
然后，如圖3所示，將彈性黏膠層IO進行光蝕刻制程，在導電墊8上形成 開口 15;開口 15可為任何形式，只要可使第一導線5與第一導電墊8及基材2 上導電墊4電連接；本發明優選實施例中，開口 15為矩形。復數開口 15形成 于彈性黏膠層10外圍以暴露第一導電墊8，彈性黏膠層10覆蓋第一晶粒7所有 頂部表面，且除第一導電墊8上方開口 15外，于第一晶粒7邊緣，形成一外圍。
然后，如圖4所示，通過由第一導線5使第一晶粒7導電塾8與基材2上 導電墊4保持連接，以使第一晶粒7與導電墊4產生電連接。本發明實施例中， 打線為利用傳統技術，例如超音波接合、壓接接合或焊接。
然后，再使用撿拾與放置精確對準系統(晶粒黏接器)用于堆棧其它良好晶 粒，即彈性黏膠層IO上第二晶粒11系以附接方式形成一晶粒堆棧結構；其中， 第二晶粒11頂部表面包含復數導電墊12;第二晶粒11包含設置于第二晶粒11 頂部表面周圍的復數導電墊12。本發明優選實施例中，晶粒ll設置于彈性黏膠 層10上，但不需要于背面涂布黏膠層。
如圖2所示，當第二晶粒11放置于彈性黏膠層10上，由第二導線6代表 的復數導線使導電墊12與復數導電墊4連接；其中，彈性黏膠層10的穩定性 為足以在打線在上部晶粒時，使晶粒仍保持共平面，彈性黏膠層10的厚度則足以在打線時，避免第一晶粒7與第二晶粒11間發生碰撞。本發明實施例中，打 線為利用傳統技術，例如超音波接合、壓接接合或焊接。
將第二晶粒11接合于翁膠層10后，使彈性翁膠層10熱固，用以固定彈 性層構型。當晶粒與基材利用塑型化合物塑型后，堆棧晶粒封裝結構即完成。
本發明實施例中，塑型為指使保護層13設置于第一晶粒7，第二晶粒ll,復數 導線，即第一導線5與第二導線6，復數導電墊即導電墊4上，并包覆上述組件。 對熟悉此領域技術人員，本發明雖以優選實例闡明如上，但并非用以限定 本發明的精神。在不脫離本發明的精神與范圍內所作的修改與類似的配置，均 應包含在本發明的權利要求所要求保護的范圍內，此范圍應覆蓋所有類似修改 與類似結構，且應做最寬廣的解釋。
權利要求
1、一種包含緩沖層的晶粒堆棧封裝結構，其特征在于，包含一基材，包含復數導電墊；一第一晶粒，包含一第一導電墊，附接于所述基材上；一第一導線，電連接于所述導電墊與所述第一導電墊；一彈性黏膠層形成于所述第一晶粒上，所述彈性黏膠層包含復數開口，并覆蓋所述第一晶粒頂部表面，除所述第一導電墊上開口處外，于所述第一晶粒邊緣，形成一外圍；一第二晶粒，包含一第二導電墊，設置于所述彈性黏膠層上；一第二導線，電連接于所述導電墊與所述第二導電墊；與一保護層包覆所述第一晶粒，所述第二晶粒、所述導電墊、所述第一導線、所述第二導線。
2、 根據權利要求l所述的包含緩沖層的晶粒堆棧封裝結構，其特征在于， 所述彈性黏膠層延伸率高于20 % 。
3、 根據權利要求l所述的包含緩沖層的晶粒堆棧封裝結構，其特征在于， 所述彈性黏膠層厚度高于所述第一導線的導線高度。
4、 根據權利要求l所述的包含緩沖層的晶粒堆棧封裝結構，其特征在于， 所述彈性黏膠層熱固溫度低于200°C 。
5、 一種包含緩沖層的晶粒堆棧封裝結構的形成方法，其特征在于，包括以 下步驟提供一包含預形成導電墊的基材；附接一 包含第 一導電墊的第 一晶粒于所述基材，其中 一彈性黏膠層為預形 成于所述第一晶粒上，且所述彈性黏膠層覆蓋所述第一晶粒頂部表面，并于所 述第 一 晶粒邊緣形成外圍；在所述彈性翁膠層中，所述第一導電墊上形成開口，其中所述彈性翁膠層 覆蓋所述第一晶粒頂部表面，除所述第一導電墊上形成一開口部位外，于所述第一晶粒邊緣形成一外圍；以第一導線連接所述第一導電墊與所述導電墊；附接一包含第二導電墊的一第二晶粒至彈性黏膠層，其中所述第二晶粒附接 于所述彈性黏膠層上，且不需要于所述第二晶粒背面涂膠； 以第二導線連接所述第二導電墊與所述導電墊。
6、 根據權利要求5所述的包含緩沖層的晶粒堆棧封裝結構的形成方法，其 特征在于，所述開口以光蝕刻技術形成。
7、 根據權利要求5所述的包含緩沖層的晶粒堆棧封裝結構的形成方法，其 特征在于，所述彈性翁膠層以涂布方法設置于所述第 一 晶粒上。
8、 根據權利要求5所述的包含緩沖層的晶粒堆棧封裝結構的形成方法，其 特征在于，所述彈性凝膠層的延伸率為高于20%;所述彈性黏膠層熱固溫度低 于20(TC。
9、 根據權利要求5所述的包含緩沖層的晶粒堆棧封裝結構的形成方法，其 特征在于，所述彈性翁膠層厚度高于所述第一導線構成的導線高度。
10、 根據權利要求5所述的包含緩沖層的晶粒堆棧封裝結構的形成方法，其 特征在于，所述彈性教膠層包含光敏彈性材料。
全文摘要
本發明公開了一種包含緩沖層的晶粒堆棧封裝結構與其形成方法，涉及半導體堆棧封裝結構。解決了現有技術中在晶粒導電墊上進行打線時，易導致晶粒產生微破裂的技術問題。本發明包含緩沖層的晶粒堆棧封裝結構中彈性黏膠層涂布設于第一晶粒上，覆蓋第一晶粒頂部表面，除于第一導電墊上形成一開口，在第一晶粒邊緣形成一外圍。本發明包含緩沖層的晶粒堆棧封裝結構的形成方法用于制造所述本發明包含緩沖層的晶粒堆棧封裝結構。本發明主要應用于半導體晶粒堆棧封裝技術中。
文檔編號H01L21/50GK101295709SQ20081009425
公開日2008年10月29日 申請日期2008年4月24日 優先權日2007年4月24日
發明者楊文焜, 林殿方 申請人:育霈科技股份有限公司