半導體器件的制作方法

半導體器件的制作方法
【專利摘要】一種半導體器件，該半導體器件包括：基板；彈性緩沖層，該彈性緩沖層設置在所述基板的表面上；布線圖案，該布線圖案設置在所述彈性緩沖層的第一表面上；半導體芯片，該半導體芯片設置在所述彈性緩沖層的與所述彈性緩沖層的所述第一表面相反的第二表面上。所述半導體芯片包括形成在面向所述彈性緩沖層的表面上的溝槽。設置互連構件以將所述彈性緩沖層電連接至所述基板。所述互連構件各自具有電連接至所述布線圖案中的一個的一個端部，和電連接至所述基板的另一端部。
【專利說明】
半導體器件
技術領域
[0001]本公開的各個實施方式總體上涉及封裝技術，并且更具體地，涉及包括彈性緩沖層和溝槽的半導體器件。
【背景技術】
[0002]隨著緊湊的便攜式電子系統的擴展使用，半導體器件在尺寸方面繼續縮小。而且，對高性能電子系統的需求已經導致多功能半導體器件的許多改進。最近在可穿戴電子系統方面的開發正導致對可彎曲和柔性半導體封裝的需求。
[0003]半導體封裝包括:基板、安裝在基板上的半導體芯片、用于將半導體芯片連接至基板上的導電線的互連構件。可以減小基板或在基板上設置的半導體芯片的厚度，使得半導體封裝可以彎曲。但是，對于互連構件來說，難以在不破壞其功能的情況下彎曲。(可以在互連構件翹曲或扭曲時施加的)張應力和壓應力可能使互連構件損壞或與連接焊盤分開，由此造成半導體封裝故障。因此，可彎曲和柔性半導體封裝需要一種即使半導體封裝翹曲或扭曲，也能夠保持互連構件與半導體芯片/基板之間的電連接的封裝結構。

【發明內容】

[0004]根據實施方式，提供了一種半導體器件。該半導體器件包括:基板;彈性緩沖層，該彈性緩沖層設置在所述基板的表面上;布線圖案，該布線圖案設置在所述彈性緩沖層的表面上；以及半導體芯片，該半導體芯片設置在所述彈性緩沖層的與所述基板相反的另一表面上。在所述半導體芯片中設置有溝槽。設置互連構件以將所述布線圖案電連接至所述基板。所述互連構件各自具有電連接至所述布線圖案中的一個的一個端部，和電連接至所述基板的另一端部。
[0005]所述彈性緩沖層包括具有約0.0lGPa至約0.1GPa的楊氏模量的絕緣材料。所述絕緣材料包括硅樹脂和硅橡膠中的一種或更多種。所述半導體芯片包括彼此分開并且面向所述彈性緩沖層的多個溝槽。所述溝槽從所述半導體芯片的面向所述彈性緩沖層的表面具有預定深度。所述溝槽被所述彈性緩沖層覆蓋以提供腔。所述布線圖案各自包括被設置成與所述溝槽中的一個交疊的第一部分、從所述第一部分的兩個端部沿兩個相反方向延伸并且具有曲線形狀的一對第二部分以及從所述第二部分沿相反方向向所述第一部分延伸并且具有直線形狀的一對第三部分。所述第二部分各自具有正弦波形狀。所述第一部分是連接至所述互連構件中的一個的著陸(landing)焊盤。所述互連構件被設置成與所述溝槽分別交疊。所述互連構件各自包括柱狀部分;和伸出部分，該伸出部分從所述柱狀部分的一個端部延伸，以具有半球的形狀，其中，所述伸出部分連接至所述布線圖案中的一個。所述互連構件各自包括銅。所述半導體芯片和所述彈性緩沖層被模制構件覆蓋。所述彈性緩沖層與所述基板之間的空間填充有柔性模制構件。所述柔性模制構件包括硅樹脂和硅橡膠中的一種或更多種。
[0006]根據另一實施方式，提供了一種半導體器件。所述半導體器件包括:具有第一表面和與所述第一表面相反的第二表面的半導體芯片、設置在所述半導體芯片的所述第一表面上的基板以及設置在所述半導體芯片與所述基板之間的絕緣層。在所述絕緣層中設置有溝槽，并且所述溝槽具有預定深度。將彈性緩沖層設置在所述絕緣層與所述基板之間。將下布線圖案設置在所述彈性緩沖層中。所述下布線圖案各自包括與所述溝槽中的任一個對齊的著陸焊盤。設置互連構件以將所述著陸焊盤電連接至所述基板。所述互連構件各自具有電連接至所述著陸焊盤中的一個的一個端部，和電連接至所述基板的另一端部。
[0007]根據另一實施方式，提供了一種半導體器件。所述半導體器件包括第一基板和第二基板。所述第二基板設置在所述第一基板上方，并且所述第二基板包括第一表面和與述第一表面相反的第二表面。將溝槽設置在所述第二基板中，以與所述第二表面相鄰。將彈性緩沖層設置在所述第二基板的所述第二表面上，并且所述彈性緩沖層具有設置在其面向所述第一基板的表面上的開口。將下布線圖案設置在所述彈性緩沖層內，并且所述下布線圖案包括被設置成與所述溝槽對齊的著陸焊盤。設置互連構件以將所述第一基板電連接至所述第二基板。所述互連構件的一個端部連接至所述下布線圖案，而另一端部連接至所述第一基板。
[0008]所述第二基板還包括:設置在所述第一表面上的外電路布線圖案，和從所述第一表面至所述第二表面貫穿所述第二基板的通孔電極。其中，所述通孔電極的兩個端部中的一個端部連接至所述外電路布線圖案，而另一端部連接至所述下布線圖案。所述彈性緩沖層被設置成覆蓋在所述第二基板的所述第二表面上的所述溝槽的上部的開口部分，并且其中所述著陸焊盤設置在所述彈性緩沖層上。所述溝槽被設置成從所述第二基板的所述第二表面具有預定深度，并且所述彈性緩沖層被設置成覆蓋所述溝槽的上部的開口部分，并且將腔設置在所述溝槽與所述彈性緩沖層之間。所述第二基板包括基板芯，該基板芯包括具有20GPa至40GPa的楊氏模量的第一絕緣材料，并且所述彈性緩沖層包括具有0.0lGPa至0.1GPa的楊氏模量的第二絕緣材料，以被外力翹曲或彎曲。所述第一絕緣材料包括玻璃纖維、環氧樹脂以及無機填料中的一種或更多種。所述第二絕緣材料包括硅樹脂和硅橡膠中的一種或更多種。所述第二基板包括被設置成在所述第二表面上彼此分開的多個溝槽，其中，所述第二表面與所述彈性緩沖層相接觸。所述下布線圖案的除了所述著陸焊盤以外的其余部分被彈性緩沖層覆蓋。著陸焊盤設置在與所述底表面分開預定距離的位置處。所述下布線圖案還包括從所述著陸焊盤沿至少一個方向延伸并且連接至所述通孔電極的導電圖案，其中，所述下布線圖案具有曲線形狀。所述導電圖案具有正弦波形狀。所述下布線圖案還包括:從所述著陸焊盤沿第一方向延伸并且連接至所述通孔電極的導電圖案；和延伸導電圖案，該延伸導電圖案沿與所述第一方向相反的第二方向延伸并且進一步延伸至所述溝槽的側壁外，其中，所述導電圖案具有曲線形狀。所述互連構件被設置成與所述溝槽對齊。所述互連構件包括柱狀部分，和伸出部分，該伸出部分連接至所述下布線圖案并且具有半球的形狀。所述互連構件的所述伸出部分包括焊料。
[0009]根據另一實施方式，提供了一種包括半導體器件的存儲卡。所述半導體封裝包括:基板;彈性緩沖層，該彈性緩沖層設置在所述基板的表面上;布線圖案，該布線圖案設置在所述彈性緩沖層的表面上；以及半導體芯片，該半導體芯片設置在所述彈性緩沖層的與所述基板相反的另一表面上。在所述半導體芯片中設置有溝槽。設置互連構件以將所述彈性緩沖層電連接至所述基板。所述互連構件各自具有電連接至所述布線圖案中的一個的一個端部，和電連接至所述基板的另一端部。
[0010]根據另一實施方式，提供了一種包括半導體器件的存儲卡。所述半導體器件包括:具有第一表面和與所述第一表面相反的第二表面的半導體芯片、設置在所述半導體芯片的所述第一表面上的基板以及設置在所述半導體芯片與所述基板之間的絕緣層。在所述絕緣層中設置有溝槽，并且所述溝槽具有預定深度。將彈性緩沖層設置在所述絕緣層與所述基板之間。將下布線圖案設置在所述彈性緩沖層中。所述下布線圖案各自包括與所述溝槽中的任一個對齊的著陸焊盤。設置互連構件以將所述著陸焊盤電連接至所述基板。所述互連構件各自具有電連接至所述著陸焊盤中的一個的一個端部，和電連接至所述基板的另一端部。
[0011]根據另一實施方式，提供了一種包括半導體器件的存儲卡。所述半導體器件包括第一基板和第二基板。所述第二基板設置在所述第一基板上方，并且所述第二基板包括第一表面和與述第一表面相反的第二表面。將溝槽設置在所述第二基板中，以與所述第二表面相鄰。將彈性緩沖層設置在所述第二基板的所述第二表面上，并且所述彈性緩沖層具有設置在其面向所述第一基板的表面上的開口。將下布線圖案設置在所述彈性緩沖層內，并且所述下布線圖案包括被設置成與所述溝槽對齊的著陸焊盤。設置互連構件以將所述第一基板電連接至所述第二基板。所述互連構件的一個端部連接至所述下布線圖案，而另一端部連接至所述第一基板。
[0012]根據另一實施方式，提供了一種包括半導體器件的電子系統。該半導體器件包括:基板;彈性緩沖層，該彈性緩沖層設置在所述基板的表面上;布線圖案，該布線圖案設置在所述彈性緩沖層的表面上；以及半導體芯片，該半導體芯片設置在所述彈性緩沖層的與所述基板相反的另一表面上。在所述半導體芯片中設置有溝槽。設置互連構件以將所述柔性緩沖層電連接至所述基板。所述互連構件各自具有電連接至所述布線圖案中的一個的一個端部，和電連接至所述基板的另一端部。
[0013]根據另一實施方式，提供了一種包括半導體封裝的電子系統。所述半導體封裝包括:具有第一表面和與所述第一表面相反的第二表面的半導體芯片、設置在所述半導體芯片的所述第一表面上的基板以及設置在所述半導體芯片與所述基板之間的絕緣層。在所述絕緣層中設置有溝槽，并且所述溝槽具有預定深度。將彈性緩沖層設置在所述絕緣層與所述基板之間。將下布線圖案設置在所述彈性緩沖層中。所述下布線圖案各自包括與所述溝槽中的任一個對齊的著陸焊盤。設置互連構件以將所述著陸焊盤電連接至所述基板。所述互連構件各自具有電連接至所述著陸焊盤中的一個的一個端部，和電連接至所述基板的另一端部。
[0014]根據另一實施方式，提供了一種包括半導體器件的電子系統。所述半導體器件包括第一基板和第二基板。所述第二基板設置在所述第一基板上方，并且所述第二基板包括第一表面和與述第一表面相反的第二表面。將溝槽設置在所述第二基板中，以與所述第二表面相鄰。將彈性緩沖層設置在所述第二基板的所述第二表面上，并且所述彈性緩沖層具有設置在其面向所述第一基板的表面上的開口。將下布線圖案設置在所述彈性緩沖層內，并且所述下布線圖案包括被設置成與所述溝槽對齊的著陸焊盤。設置互連構件以將所述第一基板電連接至所述第二基板。所述互連構件的一個端部連接至所述下布線圖案，而另一端部連接至所述第一基板。
【附圖說明】
[0015]考慮到附圖和隨附詳細描述，本公開的實施方式將變得更清楚，在附圖中:
[0016]圖1是例示根據實施方式的半導體器件的截面圖；
[0017]圖2是例示圖1的布線圖案的底視圖；
[0018]圖3是例示如何減輕施加至根據實施方式的半導體器件的應力的截面圖；
[0019]圖4是例示根據實施方式的半導體器件的截面圖；
[0020]圖5是例示圖4的部分“X”的底視圖；
[0021 ]圖6是例示根據實施方式的半導體器件的截面圖；
[0022]圖7是例示采用包括根據實施方式的封裝的存儲卡的電子系統的框圖；以及
[0023]圖8是例示包括根據實施方式的封裝的電子系統的框圖。
【具體實施方式】
[0024]現在，參照附圖，下文對各個實施方式進行描述;但是，這些實施方式可以按不同形式來具體實施，而不應理解為限于本文所提出的實施方式。而是，提供這些實施方式使得本公開全面和完整，并且向本領域技術人員充分表達本公開的范圍。
[0025]貫穿本說明書，相同的附圖標記指的是相同的元件。因此，即使一個附圖標記沒有參照一幅附圖被提及或描述，該附圖標記也可以參照另一附圖被提及或描述。另外，即使一個附圖標記沒有在一幅附圖中被示出，該附圖標記也可以參照另一附圖被提及或描述。
[0026]圖1是例示根據實施方式的半導體器件1000的截面圖。圖2是例示圖1的布線圖案的底視圖。圖3是例示如何減輕施加至根據實施方式的半導體器件的應力的截面圖。
[0027]參照圖1和圖2，根據實施方式的半導體器件1000可以包括:基板100、彈性緩沖層110、其中形成有溝槽125的半導體芯片130以及將基板100連接至半導體芯片130的互連構件 140 0
[0028]基板100可以包括主體，并且可以是包括彼此相反的第一表面10a和第二表面10b的板型構件。可以將多個基板焊盤105彼此分開地設置在基板100的第一表面10a上。基板焊盤105例如可以包括鋁(Al)或銅(Cu)。基板100例如可以包括印刷電路板(下文稱為“PCB”)、有機基板或絕緣基板。如果基板100是PCB，則基板100可以包括剛性PCB。雖然沒有在圖中例示，但是可以將布線圖案設置在基板100的主體中。而且，可以將絕緣層(未例示)設置在除了暴露基板焊盤105的部分以外的第一表面10a或第二基板10b上。絕緣層可以包括阻焊材料。
[0029]可以將彈性緩沖層110設置在基板100的第一表面10a上。彈性緩沖層110可以包括彼此相反的第一表面IlOa和第二表面110b。彈性緩沖層110的主體可以包括由絕緣材料構成的薄膜。該絕緣材料可以包括具有彈性的材料，使得在將外力施加至半導體器件1000時，半導體器件1000可以在不破壞其功能的情況下翹曲或彎曲。更具體地，彈性緩沖層110的絕緣材料可以包括具有約0.0lGPa至約0.1GPa的拉伸彈性模量的材料。在實施方式中，彈性緩沖層110的絕緣材料例如可以包括硅樹脂或硅橡膠。
[0030]可以將布線圖案115a和115b設置在彈性緩沖層110的第一表面IlOa上。布線圖案115a和115b可以包括第一布線圖案115a和第二布線圖案115b。第一布線圖案115a可以分別連接至互連構件140。
[0031 ] 參照圖2，圖2例不了圖1的第一布線圖案115a中的一個，第一布線圖案115a各自可以包括:第一部分115a_l、一對第二部分115a_2以及一對第三部分115a_3。第一部分115a_l和第三部分115a-3可以具有固定的形式，而第二部分115a-2可以具有諸如曲線形狀的柔性形式。在實施方式中，第一部分115a-l和第三部分115a-3可以具有直線的形式，而第二部分115a-2可以具有諸如正弦波形狀的波狀形狀。第一布線圖案115a的第一部分115a-l可以被設置成與形成在半導體芯片130中的溝槽125交疊并且接觸互連構件140。第一布線圖案115&的第二部分115&-2和第三部分115&-3可以被設置成從第一部分115&-1延伸。更具體地，一對第二部分115a-2可以分別設置成從第一部分115a-l的兩個端部延伸，而一對第三部分115a_3可以分別設置成從一對第二部分115a_2的端部延伸。因此，第一布線圖案115a的第一部分115a-l可以用作與互連構件140接觸的著陸焊盤。彈性緩沖層110還可以包括暴露第二布線圖案115b的至少一部分的開口 113。通過開口 113暴露的第二布線圖案115b可以對應于連接至金屬導線135的連接焊盤117。第一布線圖案115a和第二布線圖案115b例如可以包括招(Al)或銅(Cu)。
[0032]可以將半導體芯片130設置在彈性緩沖層110的第二表面IlOb上。半導體芯片130可以經由粘合構件119接合至彈性緩沖層110。該粘合構件119例如可以包括粘合劑或粘合帶，如裸片附接薄膜(下文中稱為“DAP )。
[0033]諸如晶體管的有源元件可以設置在半導體芯片130中。在一些情況下，諸如電容器和/或電阻器的無源元件也可以設置在半導體芯片130中。半導體芯片130可以包括諸如包括有源區的前側部分130a的有源表面，和諸如與前側部分130a相反的后側部分130b的另一表面。半導體芯片130可以設置在彈性緩沖層110上，使得半導體芯片130的后側部分130b面向彈性緩沖層110。可以將多個芯片焊盤133設置在半導體芯片130的前側部分130a上。雖然圖1例示了將芯片焊盤133設置在半導體芯片130的兩個邊緣上的示例，但是本公開不限于此。例如，雖然在附圖中沒有例示，但是可以將芯片焊盤133設置在半導體芯片130的中央部分上。芯片焊盤133例如可以包括鋁(Al)或銅(Cu)。
[0034]可以將多個溝槽125彼此分開設置在半導體芯片130的后側部分130b中。溝槽125各自可以具有與第一深度Tl相對應的深度，所述第一深度Tl是后側部分130b的表面至底表面125a的距離。溝槽125可以設置為與半導體芯片130的前側部分130a分開至少第一距離Dl。溝槽125可以分別設置成與第一布線圖案115a垂直交疊。在實施方式中，可以將溝槽125彼此分開地設置在半導體芯片130的后側部分130b中。可以用彈性緩沖層110覆蓋溝槽125。因此，在每一個溝槽125的底表面與彈性緩沖層110之間可以形成腔SI。
[0035]雖然圖1例示了在半導體芯片130的后側部分130b中設置四個溝槽125的示例，但是本公開不限于此。溝槽125的數量和深度可以設置為根據各實施方式而不同。
[0036]半導體芯片130和彈性緩沖層110可以經由金屬線135彼此連接。金屬線135可以將第二布線圖案115b電連接至半導體芯片130。每一條金屬線135的一個端部可以接合至設置在半導體芯片130的前側部分130a上的芯片焊盤133中的一個，而每一條金屬線135的另一端部可以接合至彈性緩沖層110的連接焊盤117中的一個。金屬線135例如可以包括金(Au)、銀(Ag)或銅(Cu)。可以將模制構件160設置在半導體芯片130的前側部分130a上。可以將模制構件160設置成覆蓋彈性緩沖層110的第二表面110b、連接焊盤117的暴露部分以及半導體芯片130的側壁。模制構件160可以包括絕緣材料，該絕緣材料具有比彈性緩沖層110的拉伸彈性模量更高的拉伸彈性模量。在實施方式中，模制構件160可以包括環氧模制化合物(下文中稱為“EMC”)。模制構件160可以物理地和化學地保護半導體芯片130免受外部環境影響。
[0037]互連構件140可以經由彈性緩沖層110將半導體芯片130連接至基板100，并且互連構件140各自可以具有垂直于基板100的第一表面10a的柱狀。在實施方式中，互連構件140可以包括銅(Cu)。每一個互連構件140中的一個端部可以連接至彈性緩沖層110的第一布線圖案115a中的一個，而每一個互連構件140的另一端部可以連接至基板110的基板焊盤105中的一個。互連構件140可以被設置成分別與溝槽125垂直地交疊。參照圖1的放大部分，互連構件140各自可以包括柱144，和從該柱144的端部延伸的伸出物142。該伸出物142可以連接至第一布線圖案115a，并且可以具有半球的形狀。互連構件140的伸出物142可以連接至圖2所示的第一布線圖案115a的第一部分115a-l。即，互連構件140的伸出物142可以連接至著陸焊盤中的任一個。
[0038]柔性模制構件150可以填充彈性緩沖層110與基板100之間的空間。互連構件140可以設置在彈性緩沖層110與基板100之間的空間中。因此，柔性模制構件150可以被設置成圍繞互連構件140。柔性模制構件150可以包括柔性材料，該柔性材料在外力施加至基板100時能夠彎曲。該柔性材料可以包括硅橡膠或橡膠。
[0039]形成在半導體芯片130的后側部分130b中的溝槽125可以設置在彈性緩沖層110的作為連接至互連構件140的第一布線圖案115a的相反側的表面上。該結構可以防止互連構件140在半導體器件1000彎曲或翹曲時損壞或與基板100或第一布線圖案115a分開。更具體地，如圖3所示，如果將外力Fl例如沿垂直方向施加至半導體1000，則其中包括有彈性材料的彈性緩沖層110可以變形或彎曲，并且互連構件140可以移動到形成在溝槽125與彈性緩沖層110之間的腔SI中。換句話說，溝槽125可以提供這樣的腔SI，S卩，在外力Fl施加至半導體1000時，互連構件140的伸出物142可移動到該腔SI中。因此，即使將外力Fl施加至半導體器件1000，也可以保持互連構件140與彈性緩沖層110之間的電連接和機械連接，而互連構件140不會變形。
[0040]如果從模制構件160朝向基板100施加的外力Fl使互連構件140移動到由溝槽124提供的腔SI中，則彈性緩沖層110的部分可以擴張并移動到腔SI中，并且可以將張應力施加至彈性緩沖層110。同時，還可以將該張應力施加至設置在彈性緩沖層110的第一表面IlOa上的第一布線圖案115a，但第一布線圖案115a的具有曲線形狀的第二部分115a_2可以被拉伸并且被拉直。因此，第一布線圖案115a不會損壞或與彈性緩沖層110分開。另外，參照圖2，如果彈性緩沖層110彎曲，則互連構件140的伸出物142與第一布線圖案115a的第一部分115a-l之間的接觸面積增加，以在保持電連接的同時減小互連構件140的伸出物142與第一布線圖案115a的第一部分115a-l之間的接觸電阻。而且，由于互連構件140的伸出部分142具有半球的形狀，所以，在第一布線圖案115a的第一部分115a_l因外部壓力或張力而變形的期間，可以保持接觸面積的至少一部分。
[0041]圖4是例示根據實施方式的半導體器件2000的截面圖。圖5是例示圖4的下布線圖案250的平面底視圖。
[0042]參照圖4，半導體器件2000可以包括:第一基板200、設置有溝槽232a的第二基板231、以及互連構件212。半導體器件2000還可以包括彈性接合部件270。
[0043]第一基板200可以是板型構件，該板型構件包括彼此相反的第一表面200a和第二表面200b。可以將多個基板焊盤205彼此分開設置在第一基板200的第一表面200a上。第一基板200可以包括絕緣材料層或介電材料層。第一基板200可以是PCB結構。雖然沒有在附圖中例示，但可以將內布線圖案設置在第一基板200的主體中。
[0044]第二基板231可以設置在第一基板200的第一表面200a上。第二基板231可以包括:基板芯230、外電路布線圖案240、外絕緣層260、設置有下布線圖案250的彈性緩沖層220以及通孔電極255。基板芯230可以通過層壓有機絕緣材料和金屬導體來形成，以便在該基板芯230上安裝半導體芯片、半導體封裝、其它基板等。基板芯230可以包括具有相對較高楊氏模量(Young’s modulus)的絕緣材料。更具體地，基板芯230可以包括具有約20GPa至約40GPa的楊氏模量的絕緣材料。在實施方式中，基板芯230例如可以包括:玻璃纖維、環氧樹月旨、無機填料等。因此，即使將外力施加至基板芯230，也可以使基板芯230的變形最小。
[0045]基板芯230可以包括彼此相反的第一表面230a和第二表面230b。可以將多個溝槽232a設置成與基板芯230的第二表面230b相鄰。溝槽232a可以從基板芯230的第二表面230b凹入預定深度，并且可以彼此分開預定距離。溝槽232a各自可以被設置成從第二表面230b具有第二深度T2。溝槽232a的底表面可以與基板芯230的第一表面230a分開預定距離D2。半導體器件2000還可以包括形成在溝槽232a的底表面與彈性緩沖層220之間的腔S2。腔S2可以提供空間，在彈性緩沖層220因施加至半導體器件2000的外力而變形時，互連構件212可以移動到該空間中。因此，即使半導體器件2000因外力而變形，互連構件212也可以保持它們的電連接。在另一實施方式中，溝槽232a可以是從第一表面230a穿入至基板芯230的第二表面230b的通孔。
[0046]可以將外電路布線圖案240設置在基板芯230的第一表面230a上。外電路布線圖案240可以彼此電絕緣。但是，在其它區域中，外電路布線圖案240可以彼此電連接。可以將外絕緣層260設置在基板芯230的第一表面230a上。在實施方式中，外絕緣層260可以包括阻焊材料。外絕緣層260可以具有多個第一開口 261。外電路布線圖案240的上表面的部分可以通過外絕緣層260的第一開口 261而暴露，并且外電路布線圖案240的暴露部分可以用作接合焊盤240a。外布線圖案240可以電連接至通孔電極255。通孔電極255各自可以被設置成從基板芯230的第一表面230a貫穿至基板芯230的第二表面230b。在實施方式中，每一個通孔電極255可以包括延伸部，該延伸部從基板芯230的第二表面230b伸出預定高度。
[0047]每一個通孔電極255的一個端部都可以電連接至一個外布線圖案240的底表面，每一個通孔電極255的另一端部可以電連接至下布線圖案250的上表面。下布線圖案250可以設置在彈性緩沖層220中。可以將彈性緩沖層220設置在基板芯230的第二表面230b上。可以將彈性緩沖層220設置成圍繞通孔電極255的延伸部的側壁。彈性緩沖層220可以包括包含絕緣材料的薄膜。彈性緩沖層220可以包括柔性絕緣材料，該柔性絕緣材料可以在將外力物理施加至彈性緩沖層220時翹曲或彎曲。彈性緩沖層220的柔性絕緣材料可以包括具有低于基板芯230的楊氏模量的楊氏模量的材料。例如，彈性緩沖層220的柔性絕緣材料可以具有約0.0IGPa至約0.1GPa的楊氏模量。在實施方式中，柔性材料例如可以包括硅樹脂或硅橡膠。
[0048]具有彈性的下布線圖案250可以設置在彈性緩沖層220中。下布線圖案250的上表面250a可以分別接觸通孔電極255的底表面。由此，下布線圖案250可以分別電連接至通孔電極255。彈性緩沖層220可以包括暴露下布線圖案250的底表面250b中的每一個的至少一部分的開口 220a。開口 220a可以通過從彈性緩沖層220的底表面刻蝕彈性緩沖層220達預定深度而形成。下布線圖案250的被開口 220a暴露的部分可以對應于著陸焊盤272。彈性緩沖層220在平面圖中可以設置為跨過溝槽232a。換句話說，溝槽232a可以覆蓋有彈性緩沖層220。由此，腔S2可以形成在溝槽232a中。著陸焊盤272可以設置在溝槽232a下方。即，可以將著陸焊盤272設置成與溝槽232a垂直交疊。因此，著陸焊盤272各自不直接被基板芯230支承，而是可以與溝槽232的底表面分開預定距離d4。
[0049]圖5是例示圖4的區域“X”的平面底視圖。參照圖5，下布線圖案250可以包括多個下布線圖案250-1、250-2以及250-3。下布線圖案250-1可以包括:第一著陸焊盤272a，該第一著陸焊盤272a與著陸焊盤中的一個(例如，圖4的272)相對應;和一對第一導電圖案251a，該一對第一導電圖案251a從第一著陸焊盤272a的兩個端部沿相反的兩個方向延伸。下布線圖案250-2可以包括:第二著陸焊盤272b;和第二導電圖案251b，該第二導電圖案251b從第二著陸焊盤272b的一個端部沿一個方向延伸。下布線圖案250-3可以包括:第三著陸焊盤272c;和第三導電圖案251c，該第三導電圖案251c從第三著陸焊盤272c的一個端部沿一個方向延伸。而且，下布線圖案250-2還可以包括第一延伸導電圖案253a，該第一延伸導電圖案253a沿從第二著陸焊盤272b的另一端部沿與第二導電圖案251b相反的方向延伸。第一延伸導電圖案253a可以延伸直至溝槽232a的與第二著陸焊盤272b交疊的外側區域。另外，下布線圖案250-3還可以包括第二延伸導電圖案253b，該第二延伸導電圖案253b從第三著陸焊盤272c的另一端部沿與第三導電圖案251c相反的方向延伸。第二延伸導電圖案253b可以延伸直至溝槽232a的與第三著陸焊盤272c交疊的外側區域。第一延伸導電圖案253a與第二延伸導電圖案253b可以在著陸焊盤272b與272c因外力而變形時減小僅沿一個方向產生不平衡位移的概率。第一著陸焊盤272a、第二著陸焊盤272b以及第三著陸焊盤272c可以分別包括接觸部分a、接觸部分b以及接觸部分c，接觸部分a、接觸部分b以及接觸部分c中的每一個都接觸互連構件212中的一個。
[0050]第一導電圖案至第三導電圖案251a、251b以及251c中的每一個都可以包括沿一個方向延伸的曲線。在實施方式中，該曲線可以具有波狀形狀。例如，該曲線可以具有正弦波形狀。該正弦波形狀可以包括至少兩個脊部和至少兩個谷部。第一導電圖案至第三導電圖案251a、251b以及251c中的每一個都可以分別包括觸點252a、252b以及252c，所述觸點各自接觸通孔電極中的任一個(例如，圖4的255)。觸點252a、252b以及252c可以對應于第一導電圖案至第三導電圖案251a、251b以及251c的端部。著陸焊盤272a、272b以及272c可以經由開口 220a暴露，并且導電圖案251a、251b以及251c的其余部分可以用彈性緩沖層220覆蓋。在實施方式中，開口220a可以小于著陸焊盤272a、272b以及272c。在這種情況下，開口220a可以暴露著陸焊盤272a、272b以及272c的部分，以形成焊料掩模限定的(下文中稱為“SMD”)著陸圖案結構。在另一實施方式中，開口232a可以大于著陸焊盤272a、272b以及272c。在這種情況下，開口 220a可以暴露著陸焊盤的全部表面，以形成非焊料掩模限定的(下文中稱為“NSMD”)著陸圖案結構。雖然沒有示出，但可以將下布線圖案250設置成將相鄰的通孔電極彼此連接。在這種情況下，下布線圖案250可以不連接至著陸焊盤272。下布線圖案250例如可以包括鋁(Al)或銅(Cu)。[0051 ]如果將外力施加至半導體器件2000，使得將第二基板231向下按壓第一基板200，則支承著陸焊盤272的彈性緩沖層220可以彎曲，并且互連構件212各自可以移動到設置在溝槽232a與彈性緩沖層220之間的腔S2中。在這種情況下，第一導電圖案251a、第二導電圖案251b以及第三導電圖案251c的正弦波結構沿縱向方向被拉伸。因此，導電圖案不會損壞或者與彈性緩沖層220分開。另外，如果互連構件212各自移動到腔S2中，則可以增加著陸焊盤272與互連構件212的端部之間的接觸面積，以在保持電連接的同時減小著陸焊盤272與互連構件212的端部間的接觸電阻。
[0052]再來參照圖4，互連構件212可以接觸著陸焊盤272，以將第一基板200電連接至第二基板231。互連構件212可以被設置成分別與溝槽232a交疊。互連構件212各自可以具有垂直柱狀。互連構件212各自可以包括柱狀部分210和伸出部分211，該伸出部分211從柱狀部分210延伸，以具有半球形狀。在實施方式中，互連構件212可以包括銅(Cu)，但本公開不限于此。例如，設置在互連構件212的端部上的伸出部分211各自可以包括焊料。在這種情況下，伸出部分211可以分別直接接合至著陸焊盤272。另一方面，伸出部分211可以包括要從著陸焊盤272分開的諸如銅(Cu)的材料。
[0053]互連構件212的與伸出部分212相反的另一端可以分別連接至第一基板200的基板焊盤205。彈性粘合構件270可以設置在彈性緩沖層220與第一基板200之間的空間中。彈性粘合構件270可以被設置成覆蓋所有互連構件212、基板焊盤205以及第一基板200的第一表面200a。在實施方式中，彈性粘合構件270可以被設置成將彈性緩沖層220固定至第一基板200的部分。例如，彈性粘合構件270可以被設置成接觸第一基板200的四個邊緣。
[0054]圖6是例示根據實施方式的半導體器件3000的截面圖。
[0055]參照圖6，半導體器件3000可以包括:基板300、半導體芯片400、包括溝槽431的絕緣層420、包括下布線圖案415的彈性緩沖層445以及互連構件312。半導體器件3000還可以包括彈性粘合構件450。
[0056]基板300可以是板型構件，該板型構件包括彼此相反的第一表面300a和第二表面300b。可以將多個基板焊盤305彼此分開設置在基板300的第一表面300a上。基板300可以包括絕緣材料層或介電材料層。基板300可以包括PCB結構。雖然沒有在圖中示出，但可以將內布線圖案設置在基板300的主體中。
[0057]可以將半導體芯片400設置在基板300的第一表面300a上。雖然沒有在附圖中例示，但諸如晶體管的有源元件可以設置在半導體芯片400中。在一些情況下，諸如電容器和/或電阻器的無源元件也可以設置在半導體芯片400中。半導體芯片400可以設置在基板300上，使得半導體芯片400的有源表面面向基板300的第一表面300a。在實施方式中，半導體芯片400的有源表面可以對應于半導體芯片400的前側部分400a的表面，半導體芯片400的與基板300相反的方向的表面可以對應于后側部分400b。可以將有源區設置在半導體芯片400的前側部分400a中。可以將多個芯片焊盤405設置在半導體芯片400的前側部分400a上。芯片焊盤405各自可以包括鋁(Al)或銅(Cu)。
[0058]可以將絕緣層420設置在半導體芯片400的前側部分400a上。絕緣層420的表面可以與半導體芯片400的前側部分400a相接觸。在實施方式中，絕緣層420可以包括選自由苯并環丁烯(下文中稱為“BCB”)和聚酰亞胺構成的組中的至少一種。BCB或聚酰亞胺可以具有約2.9GPa至約3.2GPa的高楊氏模量。因此，可以降低絕緣層420因外力而變形的概率。
[0059]多個溝槽431可以設置在絕緣層420中。溝槽431可以從絕緣層420的與半導體芯片400相反的表面凹入達預定深度，并且可以彼此分開預定距離。溝槽431各自可以被設置成從絕緣層420的與半導體芯片400相反的表面具有第三深度T3。在另一實施方式中，溝槽431可以是穿入絕緣層420的通孔。
[0060]電連接至半導體芯片400的芯片焊盤405的第一內布線圖案407可以設置在絕緣層420中。在實施方式中，第一內布線圖案407可以延伸伸出，使得第一內布線圖案407的高度比絕緣層420的表面高出預定高度。包括第一內布線圖案407的延伸部的彈性緩沖層445可以設置在絕緣層420的與半導體芯片400相反的表面上。彈性緩沖層445可以具有多層結構，該多層結構包括順序地堆疊在絕緣層420上的第一彈性緩沖層440和第二彈性緩沖層442。第一彈性緩沖層440可以被設置成覆蓋絕緣層420的與半導體芯片400相反的表面。可以將第一彈性緩沖層440設置成覆蓋溝槽431。因此，可以將腔S3形成在溝槽431中。
[0061 ]如果將外力施加至半導體器件3000，并且該外力被傳輸至半導體芯片400中的互連構件312，則該壓力被傳輸至與互連構件312相接觸的著陸焊盤272。因此，支承著陸焊盤272的彈性緩沖層445可以彎曲，并且互連構件312可以插入到腔S3中。
[0062]第一彈性緩沖層440和/或第二彈性緩沖層442可以包括柔性絕緣材料，在將外力物理施加至該柔性絕緣材料時，該柔性絕緣材料能夠翹曲或彎曲。該柔性絕緣材料可以包括具有低于絕緣層420的楊氏模量的楊氏模量的材料。例如，柔性絕緣材料可以具有約0.0lGPa至約0.1GPa的楊氏模量。在實施方式中，柔性絕緣材料可以包括硅樹脂或硅橡膠。
[0063]下布線圖案415和第二內布線圖案417可以設置在第一彈性緩沖層440上。下布線圖案415各自可以電連接至第一內布線圖案407中的任一個的一個端部，第二內布線圖案417各自可以電連接至第一內布線圖案407的另一端部。下布線圖案415各自可以具有和參照圖5描述的下布線圖案中的任一個相同的構造。例如，下布線圖案415各自可以具有沿一個方向延伸的曲線，并且該曲線可以具有諸如正弦波形狀的波狀形狀。下布線圖案415各自可以包括鋁(Al)和銅(Cu)。
[0064]覆蓋下布線圖案415和第二內布線圖案417的第二彈性緩沖層442可以設置在第一彈性緩沖層440的是絕緣層420的相反側的表面上。第二彈性緩沖層442可以包括部分暴露下布線圖案415的底表面的開口 445a。開口 445a可以通過刻蝕第二彈性緩沖層442的底表面達預定深度而形成。下布線圖案415的被開口 445a暴露的部分可以是著陸焊盤420。
[0065]互連構件312可以與著陸焊盤420相接觸，以將基板300電連接至半導體芯片400。互連構件312可以設置成與著陸焊盤420和溝槽431交疊。互連構件312各自可以具有垂直柱狀。互連構件312各自可以包括柱狀部分310和伸出部分311，該伸出部分311從柱狀部分310的一個端部延伸并且具有半球的形狀。在實施方式中，互連構件312可以包括銅(Cu)，但本公開不限于此。例如，位于互連構件312的端部上的伸出部分311可以包括焊料。在實施方式中，可以將包括焊劑的伸出部分311接合至著陸焊盤420。
[0066]每一個互連構件312的另一端部可以接合至基板300的基板焊盤305中的任一個。彈性粘合構件450可以設置在彈性緩沖層445與基板300之間的空間中。彈性粘合構件450可以被設置成完全覆蓋互連構件312、基板焊盤305，以及基板300的第一表面300a。在實施方式中，彈性粘合構件450可以被設置成將彈性緩沖層445固定至基板300的部分。例如，彈性粘合構件450可以被設置成接觸基板300的四個邊緣。
[0067]圖7是例示包括含根據實施方式的至少一個半導體器件的存儲卡7800的電子系統的示例的框圖。存儲卡7800可以包括諸如非易失性存儲裝置的存儲器7810和存儲器控制器7820。存儲器7810和存儲器控制器7820可以存儲數據或讀取所存儲的數據。存儲器7810和/或存儲器控制器7820可以包括設置在根據實施方式的嵌入式封裝中的一個或更多個半導體芯片。
[0068]存儲器7810可以包括應用本發明的實施方式的技術的非易失性存儲裝置。存儲器控制器7820可以控制存儲器7810，使得響應于來自主機7830的讀請求讀出數據/響應于來自主機7830的寫請求存儲數據。
[0069]圖8是例示包括根據實施方式的至少一個器件的電子系統8710的示例的框圖。電子系統8710可以包括控制器8711、輸入/輸出裝置8712和存儲器8713。控制器8711、輸入/輸出裝置8712和存儲器8713可以通過用于數據傳輸的總線8715彼此聯接。
[0070]在實施方式中，控制器8711可以包括一個或更多個微處理器、數字信號處理器、微控制器和/或能夠執行和這些部件所執行的功能相同的功能的邏輯裝置。控制器8711或存儲器8713可以包括根據本公開實施方式的一個或更多個半導體封裝。輸入/輸出裝置8712可以包括選自小鍵盤、鍵盤、顯示裝置、觸摸屏等中的至少一種。存儲器8713是用于存儲數據的裝置。存儲器8713可以存儲由控制器8711等執行的數據和/或命令。
[0071]存儲器8713可以包括諸如DRAM的易失性存儲裝置和/或諸如閃存的非易失性存儲裝置。例如，閃存可以被安裝至諸如移動終端或臺式計算機的信息處理系統。閃存可以構成固態磁盤(“SSD”)。在這種情況下，電子系統8710可以在閃存系統中穩定地存儲大量數據。
[0072]電子系統8710還可以包括用于向通信網絡發送數據和從通信網絡接收數據的接口 8714。接口 8714可以是有線型或無線型。例如，接口 8714可以包括天線、或有線收發器或無線收發器。
[0073]電子系統8710可以被實現為移動系統、個人計算機、工業用計算機、或是執行各種功能的邏輯系統。例如，移動系統可以是個人數字助理(“PDA”)、便攜式計算機、平板計算機、移動電話、智能電話、無線電話、膝上型計算機、存儲卡、數字音樂系統、以及信息發送/接收系統中的任一種。
[0074]如果電子系統8710是能夠執行無線通信的設備，那么電子系統8710可以用于通信系統中，諸如碼分多址接入(“CDMA”)系統、全球移動通信(“GSM”)系統、北美數字移動蜂窩(“NADC”)系統、增強的時分多址接入(“E-TDMA”)系統、寬帶碼分多址接入(“WCDMA”)系統、CDMA2000、長期演進(“LTE”)系統以及無線寬帶網絡(“Wibro”)系統。
[0075]已經出于例示的目的公開了本公開的實施方式。本領域技術人員將理解，在不偏離本公開和隨附權利要求的范圍和精神的情況下，各種修改、增加和替代是可以的。
[0076]相關申請的交叉引用
[0077]本申請要求2015年2月26日在韓國知識產權局提交的韓國專利申請第10-2015-0027589號和2015年6月15日在韓國知識產權局提交的韓國專利申請第10-2015-0084339號的優先權，其全部內容通過引用并入本文。
【主權項】
1.一種半導體器件，該半導體器件包括: 基板； 彈性緩沖層，該彈性緩沖層設置在所述基板的表面上； 布線圖案，該布線圖案設置在所述彈性緩沖層的第一表面上； 半導體芯片，該半導體芯片設置在所述彈性緩沖層的與所述彈性緩沖層的所述第一表面相反的第二表面上，其中，所述半導體芯片包括形成在面向所述彈性緩沖層的表面上的溝槽；以及 互連構件，該互連構件將所述布線圖案電連接至所述基板， 其中，所述互連構件各自具有電連接至所述布線圖案中的一個布線圖案的一個端部和電連接至所述基板的另一端部。2.一種半導體器件，該半導體器件包括: 半導體芯片，該半導體芯片包括第一表面和與所述第一表面相反的第二表面； 基板，該基板設置在所述半導體芯片的所述第一表面上方； 絕緣層，該絕緣層設置在所述半導體芯片與所述基板之間，其中，所述絕緣層包括設置在該絕緣層中的溝槽，并且所述溝槽具有預定深度； 彈性緩沖層，該彈性緩沖層設置在所述絕緣層與所述基板之間； 下布線圖案，該下布線圖案設置在所述彈性緩沖層中，其中，所述下布線圖案各自包括與所述溝槽中的一個對齊的著陸焊盤;以及 互連構件，該互連構件將所述著陸焊盤電連接至所述基板， 其中，所述互連構件各自具有電連接至所述著陸焊盤中的一個著陸焊盤的一個端部以及電連接至所述基板的另一端部。3.根據權利要求2所述的半導體器件，其中，所述彈性緩沖層包括: 第一彈性緩沖層，該第一彈性緩沖層設置在所述絕緣層的與所述半導體芯片相反的表面上并且被設置成覆蓋所述溝槽;和 第二彈性緩沖層，該第二彈性緩沖層設置在所述第一彈性緩沖層與所述基板之間以覆蓋所述下布線圖案， 其中，所述第二彈性緩沖層包括暴露所述著陸焊盤的開口。4.根據權利要求2所述的半導體器件，其中，所述絕緣層包括具有不同楊氏模量的多種絕緣材料。5.根據權利要求4所述的半導體器件，其中: 所述絕緣層包括具有約2.9GPa至約3.2GPa的楊氏模量的第一絕緣材料;并且 所述彈性緩沖層包括具有約0.0lGPa至約0.1GPa的楊氏模量的第二絕緣材料。6.根據權利要求5所述的半導體器件，其中，所述第一絕緣材料包括選自由苯并環丁烯和聚酰亞胺構成的組中的至少一種。7.根據權利要求5所述的半導體器件，其中，所述第二絕緣材料包括硅樹脂和硅橡膠中的一種或更多種。8.根據權利要求2所述的半導體器件，其中: 所述絕緣層包括面向所述彈性緩沖層的第一表面和接合至所述半導體芯片的第二表面;并且 所述溝槽彼此分開，并且與所述絕緣層的所述第一表面相鄰。9.根據權利要求8所述的半導體器件，其中: 所述溝槽從所述絕緣層的所述第一表面具有預定深度;并且 所述彈性緩沖層覆蓋所述溝槽以在所述溝槽中提供腔。10.根據權利要求9所述的半導體器件，其中，所述下布線圖案從所述著陸焊盤沿至少一個方向延伸，并且還包括具有曲線形狀的導電圖案。11.根據權利要求10所述的半導體器件，其中，所述導電圖案具有正弦波形狀。12.根據權利要求2所述的半導體器件，其中: 在所述絕緣層中還包括有內布線圖案； 包括所述著陸焊盤的所述下布線圖案各自至少在一個表面處連接至所述內布線圖案中的一個內布線圖案;并且 所述內布線圖案接觸并連接至設置在所述半導體芯片的前側部分上的芯片焊盤，以將所述芯片焊盤電連接至所述下布線圖案。13.根據權利要求12所述的半導體器件，其中，所述下布線圖案還包括: 導電圖案，該導電圖案從所述著陸焊盤沿第一方向延伸，以連接至所述內布線圖案;和延伸導電圖案，該延伸導電圖案從所述著陸焊盤沿與所述第一方向相反的第二方向延伸并且向上延伸至所述溝槽的外側區域， 其中，所述導電圖案具有曲線形狀。14.根據權利要求2所述的半導體器件，其中，所述下布線圖案的除了所述著陸焊盤以外的其余部分被所述彈性緩沖層覆蓋。15.根據權利要求2所述的半導體器件，其中，所述著陸焊盤與和所述著陸焊盤對齊的所述溝槽的底表面分開預定距離。16.根據權利要求2所述的半導體器件，其中，所述互連構件被設置成分別與所述溝槽對齊。17.根據權利要求2所述的半導體器件，其中，所述互連構件各自包括: 柱狀部分;和 伸出部分，該伸出部分從所述柱狀部分的一個端部延伸，以具有半球的形狀， 其中，所述伸出部分連接至所述下布線圖案中的一個下布線圖案。18.根據權利要求17所述的半導體器件，其中，所述互連構件的所述伸出部分包括焊料。19.一種半導體器件，該半導體器件包括: 第一基板； 第二基板，該第二基板設置在所述第一基板上方，并且包括第一表面和與所述第一表面相反的第二表面，其中，將溝槽設置在所述第二基板中，以與所述第二表面相鄰； 彈性緩沖層，該彈性緩沖層設置在所述第二基板的所述第二表面上，并且在該彈性緩沖層的面向所述第一基板的表面上設置有開口 ； 下布線圖案，該下布線圖案設置在所述彈性緩沖層內，并且包括被設置成與所述溝槽對齊的著陸焊盤;以及 互連構件，該互連構件將所述第一基板電連接至所述第二基板， 其中，所述互連構件的一個端部連接至所述下布線圖案，而另一端部連接至所述第一基板。20.根據權利要求19所述的半導體器件，其中，所述第二基板還包括: 外電路布線圖案，該外電路布線圖案設置在所述第一表面上;和通孔電極，該通孔電極從所述第一表面至所述第二表面貫穿所述第二基板，其中，所述通孔電極的兩個端部中的一個端部連接至所述外電路布線圖案，而另一端部連接至所述下布線圖案。
【文檔編號】H01L23/528GK105932000SQ201610041608
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年1月21日
【發明人】鄭源德, 裴漢俊
【申請人】愛思開海力士有限公司