嵌入式芯片封裝技術的制作方法
【專利說明】
【背景技術】
[0001]半導體器件被使用在許多電子和其他設備中。半導體器件包括通過在半導體晶片之上沉積許多類型的薄膜材料而在半導體晶片上形成的集成電路(1C)或分立器件。使用各種封裝技術對半導體器件進行封裝，包括包覆模制通孔或者表面安裝器件或者球柵陣列(BGA)、塑膠球柵陣列(PBGA)，倒裝芯片級封裝(CSP) (FCBGA)等。
[0002]封裝后的半導體器件可以被安裝到諸如印刷電路板之類的載體上，用于在電子應用中使用。常規的印刷電路板可以由芯構件或者層(通常被稱為印刷電路板的芯層壓層)構成，并且可以包括層壓到芯層的一個或多個附加層。例如，PCB可以包括夾在一起的多個導電層和絕緣層。開口，被稱為互連或通孔，可以被鉆孔或打孔通過一個或多個夾層以提供在不同層上的某些跡線之間的導電路徑。
[0003]通常，印刷電路板(PCB)利用制造后的部件填充，并且在半導體器件的情況下，這些被提供為用于安裝到PCB的封裝后的器件。期望提供性能和影響有效的制造方法來實現成本降低。
【附圖說明】
[0004]參考附圖陳述詳細描述。在附圖中，附圖標記的最左邊的數字標識該附圖標記首次出現的附圖。在不同附圖中相同附圖標記的使用指示相似或者相同的項。
[0005]針對該討論，圖中所圖示的器件或者系統被示為具有多個部件。如本文所描述的，器件和/或系統的各種實施方式可以包括更少的部件并且仍然在本公開的范圍內。備選地，器件和/或系統的其他實施方式可以包括附加的部件，或者所描述的部件的各種組合，并且仍然在本公開的范圍內。
[0006]圖1圖示了根據一個實施方式的具有一個或者多個孔的示例層壓基板。基板的頂視圖和基板的放大的截面圖分別在(a)和(b)處示出。
[0007]圖2圖示了根據一個實施方式的在第一刻蝕之后的示例層壓基板。基板的頂視圖和基板的放大的截面圖分別在(a)和(b)處示出。
[0008]圖3圖示了根據一個實施方式的在裸片放置之后的示例層壓基板。基板的頂視圖和基板的放大的截面圖分別在(a)和(b)處示出。
[0009]圖4圖示了根據一個實施方式的具有電介質涂布的示例層壓基板。基板的頂視圖和基板的放大的截面圖分別在(a)和(b)處示出。
[0010]圖5圖示了根據一個實施方式的具有圖案鍍層的示例層壓基板。基板的頂視圖和基板的放大的截面圖分別在(a)和(b)處示出。
[0011]圖6圖示了根據一個實施方式的具有焊料掩模的示例層壓基板。基板的頂視圖和基板的放大的截面圖分別在(a)和(b)處示出。
[0012]圖7圖示了根據一個實施方式的具有接觸鍍層的示例層壓基板。基板的頂視圖和基板的放大的截面圖分別在(a)和(b)處示出。
[0013]圖8圖示了根據一個實施方式的用于封裝一個或者多個裸片的方法或工藝的示例流程圖。
【具體實施方式】
[0014]
[0015]在半導體技術中，通過在降低每個晶體管的成本的同時從一個技術向另一技術按比例縮小來持續地改進F0M(品質因數)和電路效率。在器件按比例縮小期間連接區域也按比例縮小，這增加單位給定面積的功率密度。期望對封裝進行改進，以防止來自封裝的寄生元件壓制在半導體裸片內所做的改進。因此，制作最大限度地使用裸片的可用區域的到半導體器件的連接。這些連接通常終止在與部件用戶所使用的諸如表面安裝技術之類的常規電子組裝方法相兼容的接觸區域和節距中。
[0016]常規半導體封裝技術使用焊料、導電膠和將裸片(芯片)附連到導體的其他方法，這可以導致相對高損耗的連接路徑。甚至在最好的實踐的情況下，“焊接”的結果也可以是相對高阻抗的金屬間化合物形成。
[0017]在裸片(芯片)前側上通常使用的連接方法可以更糟糕。接線鍵合、帶狀鍵合和夾式鍵合可以導致相對小截面面積的傳導路徑。隨著芯片變得更小，問題隨著物理連接面積減小而增加，并且諸如接線鍵合、夾式鍵合之類的方法變得難以實現。最近，制造商已經開始利用半嵌入式和嵌入式技術。然而，這些技術通常使用對連接截面尺寸和過孔節距(鄰近過孔之間的距離)具有限制的微過孔技術，在進一步按比例縮小的情況下這可以導致增加電流密度和熱導率。
[0018]本文所公開的器件和技術的代表性實施方式提供一種包括層壓基板的半導體封裝，它增加接觸面積以及到這樣的封裝內的半導體裸片的兩側的接觸的質量。在一個實施方式中，諸如集成電路(1C)、分立半導體部件等(在本文中稱為“裸片”)半導體器件可被嵌入層壓基板的孔中以形成用于裸片的封裝。
[0019]在一個實施方式中，層壓基板包括層壓到絕緣芯(例如，玻璃纖維等)的表面的至少一個導電層，諸如銅箔等。導電層可以被刻蝕或以其他方式處理以形成電路跡線。在一些示例中，層壓基板包括層壓到芯的每一側(例如，前側和背側)的第一導電層和第二導電層。在各種實施方式中，層壓基板還包括其中定位一個或者多個半導體裸片的一個或者多個裸片開口(即，孔)。例如，一個、兩個或者更多個裸片可以被布置在單個裸片開口內。進一步地，層壓基板可以包括多個裸片開口，每個裸片開口具有定位在其中的一個或者多個裸片。
[0020]在一些方面，層壓封裝可以包括布置在裸片開口內的一個或多個裸片周圍的絕緣保持器。例如，絕緣保持器可以被布置以保持裸片開口內的一個或多個裸片以及將裸片與彼此分離。在一些實施方式中，絕緣保持器可以包括部分地或完全地圍閉裸片開口內的裸片的、布置在裸片的頂表面和/或底表面之上的絕緣層。可以在絕緣層中形成孔洞以容納到裸片端子的連接。例如，絕緣保持器和/或絕緣層可以由光成像聚合物電介質材料組成。
[0021]在各種實施方式中，層壓封裝包括部分金屬化層，部分金屬化層主要地布置在裸片之上并且包括層壓基板的一部分。在一個示例中，部分金屬化層形成細跡線，細跡線將一個或者多個裸片的端子電耦合到由層壓基板的導電層形成的粗跡線。以這種方式，從半導體裸片到層壓封裝的范圍的導電路徑可以被優化。
[0022]用于半導體裸片封裝的各種實施方式和技術在本公開中進行了討論。參考圖中圖示的使用芯片、裸片或者類似部件的示例器件、電路和系統討論技術和器件。然而，這并不旨在限制，而是為了討論和說明的方便。術語“裸片”在本文中的使用旨在應用于可以被封裝在層壓基板內的所有各種有源或者無源部件、電路、系統等。
[0023]本文所描述的各種方面通過利用具有類似于裸片的厚度的芯層壓件實現許多優點。芯層壓件用作基于順序積層技術的所有后續構造階段的結構基礎。這種方法在整個組裝過程中帶來許多優點。優點中的第一個優點是整個技術都使用非常廉價的材料，并且具有非常少的廢物和少量處理階段，這導致簡單且廉價的最終產品。順序積層方法意味著到裸片的開口可以使用光成像電介質形成。這允許大面積連接以如由封裝和電路版圖所需的任何形狀或者形式形成。有利地，這不需要復雜的處理和技術來實現。
[0024]下面使用多個示例更詳細地解釋實施方式。所討論的【具體實施方式】僅僅說明制作和使用封裝的一些方式，而并不限制本公開的范圍。雖然在這里和下文討論了各種實施方式和示例，但是通過組合單個實施方式和示例的特征和元件進一步的實施方式和示例也可以是可能的。
[0025]示例實施方式
[0026]圖1圖示了根據一個實施方式的可以用于形成半導體裸片封裝100的示例層壓基板102。基板102的頂視圖和基板102的放大的截面圖分別在(a)和(b)處示出。在一個實施方式中，層壓基板102被形成以包括層壓到絕緣芯層(“芯”)106的第一側的第一導電層104，并且在一些示例中還可以包括層壓到芯106的第二側的第二導電層108。
[0027]芯層106可以包括玻璃纖維增強環氧樹脂等。可以用作芯層106的材料的示例包括FR4材料(環氧酚醛或環氧酚醛清漆材料)、雙馬來酰亞胺(BT)材料、聚酰亞胺、氰酸酯、陶瓷、基于礦物的層壓件、類玻璃的非晶材料。