[发明专利]具有环绕封装通孔端部的开口的管芯封装件及层叠封装件

说明书

技术领域

本发明一般地涉及半导体技术领域，更具体地来说，涉及半导体器件。

背景技术

半导体器件用于多种电子应用中，举例来说，诸如个人电脑、手机、数码相机和其它电子设备。通常通过在半导体衬底上方按顺序沉积的绝缘或介电层、导电层和半导体材料层，以及使用光刻法图案化各种材料层以在半导体衬底上形成电路部件和元件来形成半导体器件。

半导体产业通过继续减小最小部件尺寸来不断地改进各种电子部件(例如晶体管、二极管、电阻器、电容器等)的集成密度，从而允许更多的部件集成到给定区域中。在一些应用中，这些较小的电子部件也需要比过去的封装件利用更少面积和/或更低高度的较小封装件。

因此，开始开发新的封装技术，诸如叠层封装(POP)，其中，具有器件管芯的顶部封装件与具有另一器件管芯的底部封装件接合。通过采用新的封装技术，可以增大封装件的集成度。用于半导体的这些相对新型的封装技术面临着制造挑战。

发明内容

为了解决现有技术中所存在的缺陷，根据本发明的一方面，提供了一种半导体器件，包括：半导体管芯；介电材料，邻近所述半导体管芯；以及封装通孔(TPV)，设置在所述介电材料中，所述介电材料中的开口环绕所述TPV的端部以暴露所述端部，并且所述开口的至少一部分位于所述TPV的端部和模塑料之间。

在该半导体器件中，所述TPV的端部在所述开口的底部之上延伸的距离为约1μm至约70μm。

在该半导体器件中，所述TPV的端部包括喷镀晶种层和导电层，并且所述喷镀晶种层覆盖所述导电层的端面。

在该半导体器件中，所述TPV的端部包括喷镀晶种层和导电层，并且所述喷镀晶种层仅覆盖所述导电层的端面的一部分。

在该半导体器件中，所述开口的深度为约2μm至约100μm。

在该半导体器件中，所述开口具有圆角表面轮廓。

在该半导体器件中，所述开口具有成角度的表面轮廓。

在该半导体器件中，所述成角度的表面轮廓具有约90度的角度。

在该半导体器件中，所述开口包括与所述TPV的线性侧壁相交的所述介电材料的线性侧壁。

在该半导体器件中，所述介电材料的线性侧壁和垂直于所述TPV的线性侧壁的线之间的角度为约10度至约85度。

在该半导体器件中，所述介电材料包括模塑料层和位于所述模塑料层上方的钝化层，并且所述钝化层和所述模塑料层环绕所述TPV的端部。

在该半导体器件中，所述钝化层环绕所述开口的侧壁的表面与所述模塑料的侧壁的表面是连续的。

在该半导体器件中，所述开口的侧壁与所述TPV的端部的侧壁平行。

在该半导体器件中，所述介电材料包括位于第二介电层上方的第一介电层，所述开口延伸穿过所述第一介电层并延伸至所述第二介电层中，所述第二介电层的顶面在开口中形成平台。

根据本发明的另一方面，提供了一种半导体器件，包括：半导体管芯；一个或多个介电层，邻近所述半导体管芯；一个或多个封装通孔(TPV)，设置在所述一个或多个介电层中，所述一个或多个TPV从所述一个或多个介电层的第一面延伸到所述一个或多个介电层的第二面；以及凹槽，位于所述一个或多个介电层中且环绕对应的所述一个或多个TPV的端部，所述凹槽暴露所述一个或多个TPV的对应端部的侧壁的至少一部分。

根据本发明的又一方面，提供了一种半导体器件，包括：第一管芯封装件，所述第一管芯封装件包括：第一半导体管芯；位于所述第一半导体管芯相对面上的介电材料；和位于所述介电材料中的通孔(TV)，所述介电材料中的开口环绕所述TV的端部以暴露所述端部；以及第二管芯封装件，所述第二管芯封装件包括：第二半导体管芯；和外部连接件；其中，所述第二管芯封装件的所述外部连接件使用焊料接合至所述第一管芯封装件的所述TV的端部以形成接合结构，所述焊料至少部分地位于所述开口内。

该半导体器件进一步包括：在所述外部连接件和所述TV的端部之间所形成的金属间化合物(IMC)层，其中，所述IMC层覆盖所述TV的端部。

在该半导体器件中，所述TV的端部从所述开口的底部伸出的距离为约1μm至约70μm。

该半导体器件进一步包括：介于所述第一管芯封装件和所述第二管芯封装件之间的聚合物层，所述焊料的至少一部分嵌入所述聚合物层中。

该半导体器件进一步包括：介于所述第一管芯封装件和所述第二管芯封装件之间的底部填充物，所述底部填充物部分地填充所述开口。