[发明专利]具有多晶粒的半导体组件封装结构及其方法

说明书

技术领域

本发明是有关于半导体组件封装结构，特定而言是有关于具有多晶粒的半导体组件封装结构及其方法，本结构可减小封装尺寸及改善产量及可靠性。

背景技术

近年来，高科技电子制造业推出更具特征且更为人性化的电子产品。半导体科技的快速成长已促使半导体封装尺寸缩小、适用多接脚、细间距、电子组件缩小等的快速进展。圆片级封装的目的及优点包含减少生产成本以及由利用较短导线路径、获得较佳噪声比(即讯号对噪声的比)而减少寄生电容及寄生电感所造成的影响。

因传统封装技术必须将圆片上的晶粒分割成各别的晶粒且接着各别封装该晶粒，故此类技术对于制造程序而言为耗时。因芯片封装技术大为受到集成电路发展的影响，故当电子装置的尺寸变为高要求时，封装技术亦如此。由于上述理由，封装技术的趋势朝向现今的锡球数组(BGA)、芯片倒装封装(芯片倒装锡球数组(FC-BGA))、芯片尺寸封装(CSP)、圆片级封装(WLP)。「圆片级封装」(WLP)是被了解为圆片上整体封装、所有互连及其它程序步骤是于分割成晶粒的前施行。一般而言，于完成所有组装程序或封装程序之后，独立的半导体封装从具数个半导体晶粒的圆片分割出。该圆片级封装具有极小的尺寸并结合极佳的电子特性。

于制造方法中，圆片级芯片尺寸封装(WLCSP)技术为高级封装技术，其晶粒于圆片上予以制造及测试，且接着切割而分割出，以用于在表面黏着生产线中组装。因圆片级封装技术利用整个圆片作为目标，而非利用单一芯片或晶粒，因此于进行分割程序之前，封装及测试皆已完成。此外，圆片级封装(WLP)是如此的高级技术，因此打线接合、晶粒黏着及底部填充的程序可予以忽略。利用圆片级封装技术，可减少成本及制造时间且圆片级封装的最终结构尺寸可相当于晶粒大小，故此技术可满足电子装置的微型化需求。再者，圆片级芯片尺寸封装(WLCSP)具有能由利用晶粒的外围区域作为接合点而直接于晶粒上印刷重分布电路的优点。其是由重分布晶粒表面上的区域数组而达成，可完全利用晶粒的整块区域。接合点是由形成芯片倒装凸块而位于重分布电路上，故晶粒的底侧直接连接至具有微型分隔接合点的印刷电路板(PCB)。

虽圆片级芯片尺寸封装(WLCSP)可大为减少讯号路径距离，然而当晶粒及内部组件的整合度更高时，于晶粒表面上容纳所有接合点仍然非常困难。当整合度更高时，晶粒上的接脚数增加，故区域数组中接脚的重分布也就难以达到。即使接脚重分布成功，接脚之间的距离将太小而无法符合印刷电路板(PCB)之间距。亦即，由于巨大的封装尺寸，此样先前技术的程序及结构受困于良率及可靠度的问题。先前技术的方法的另一缺点为较高成本及制造耗时。

虽圆片级封装技术具有上述优点，然而仍存在一些影响圆片级封装技术的接受度的问题。例如，圆片级封装结构的材料与印刷电路板(PCB)间的热膨胀系数差异变为另一造成结构的机械不稳定的关键因素。美国专利申请第6,271,469号公开的封装方案则受困于热膨胀系数不匹配的问题。因先前技术利用由模制混合物包裹的硅晶粒。如本领域所熟知，硅材料的热膨胀系数系为2.3，然而模制混合物的热膨胀系数约20至80。由于混合物及介电层材料的固化温度较高，故此配置会造成晶粒位置于工艺期间偏移，且互连焊垫亦将偏移，而造成良率及效能问题。于温度循环期间要回复到原来位置是为困难(若固化温度邻近或高于玻璃化转变温度(Tg)，则由环氧树脂特性所造成)。其意指先前的结构封装不能以大尺寸来制造，且会造成较高制造成本。

再者，若干技术牵涉到利用直接形成于基板上表面上的晶粒。如本领域所熟知，形成于半导体晶粒上的焊垫通过牵涉到重分布层(RDL)的公知重分布程序予以重分布成区域数组形式中的复数个金属垫。积层将增加封装的尺寸。因此，封装的厚度会增加。其可能与减少芯片尺寸的需求相抵触。

此外，先前技术受困于需要复杂工艺以形成板型封装。其需要模制工具以用于模制材料的包裹及注入。由于混合物热固化后会变形，故不可能控制晶粒表面与混合物于同一水平，因此需要化学机械研磨(CMP)程序以刨光不平坦的表面。成本因此提高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新颖的具有多晶粒的结构及其方法以用于板型封装(Panel scale package；PSP)，以便克服上述问题。

本发明将以若干较佳实施例加以叙述。然而，本领域技术人员应得以领会，除此处的详细叙述外，本发明可广泛实施于其它实施例中。本发明的范围是不受此类实施例所限制，且应视权利要求书而定。

本发明的目的是提供半导体组件封装结构及其方法，其可提供一具有堆栈晶粒的新颖超薄封装结构。