[发明专利]薄型半导体装置及其制备方法

说明书

本发明涉及一种半导体装置，特别涉及一种半导体晶片通过成阵列方式植布于基板底面上的导电元件与外界电气连接的半导体装置。

球栅阵列(BGA)半导体装置(Ball Grid Array Semiconductor Device)近来已成封装主流产品之一，其原因在于该种通过成阵列方式植布于基板底面上的焊球(Solder Ball)供半导体晶片与例如印刷电路板(PCB)等外界装置电气藕接的结构，相对于传统的以导线架(Leadframe-Based)为主的半导体装置，前者在单位面积内需要设有较多的作为输出/入连接端(I/OConnectoins)的焊球，且焊球间的距离(Pitch)也可有效缩减，使这种BGA半导体装置的结构能够符合具有较多的电子元件(Electronic Components)以及电子电路(Electrical Circuits)的半导体晶片的需求。

上述公知的BGA半导体装置在以金属导线(Gold Wires)电气连接半导体晶片与供该半导体晶片粘接的基板的焊线作业(Wire Bond)时，焊线机是在半导体晶片的作用表面(Active Surface，即形成有电子元件与电子电路的表面)的焊垫(Bond Pad)上烧球后，将金属导线先上拉一适当距离再向外下拉至基板上的焊接处，使线弧(Wire Loop)的顶点高出半导体晶片的作用表面，而导致用以包覆半导体晶片与金属导线的树脂胶体(Resin Encapsulant)的顶面必须高于该线弧的顶点，方能避免金属导线外露。这样，封装完成的半导体装置的厚度即会受到线弧高度的限制，而不利于半导体装置的薄型化。

为解决上述公知BGA半导体装置在厚度上的缺点，便有一种薄型BGA半导体装置因运而生，如图12所示。这种薄型BGA半导体装置1，是在供半导体晶片10粘设的基板11上形成一开孔110，以供电气连接该半导体晶片10与基板11上的导电迹线(Conductive Traces)111的金属导线12自该开孔110通过；该金属导线12的焊接完成后，是以例如环氧树脂(Epoxy)等的封装树脂(Encapsulating Resin)将该金属导线12与开孔110包覆住而形成一下胶体13，由于该金属导线12的线弧的部分高度为基板11所吸收，使金属导线12的线弧顶点120仅略高于基板11的底面，故得以控制该下胶体13外露出该基板11的底面的高度h小于植接于该基板11底面上的焊球14的高度H。因而，用以包覆该半导体晶片10的上胶体15形成后的高度无须涵盖线弧顶点至半导体晶片的作用表面间的距离，故封装完成后的半导体装置的厚度较上述公知的BGA半导体装置为小。

上述图12所示的半导体装置1虽可有效降低整体厚度而达到薄型化的目的，但是为避免基板11上的导电迹线111外露而与大气接触，须在该基板11的底面上敷设一拒焊剂(Solder Mask)层112以完全覆盖住导电迹线111，使基板11的制造成本及制作过程的复杂程度均随之增加；然而，拒焊剂层112的使用将另产生吸湿性的顾虑，若欲将吸湿性的问题有效解决，则会进一步增加基板11的制造成本。再而，该半导体装置1由于厚度薄型化，在其通过表面粘着技术(Surface Mounting Technology)等公知方式粘接至例如印刷电路板等外部装置(External Devices)时，粘接作业进行中所产生的高温会作用于半导体装置1具不同热膨胀系数(CTE)的基板11与上胶体15，产生的热应力效应往往易造成半导体装置1发生翘曲(Warpage)而导致半导体晶片10与基板11间发生剥离(Delamination)现象以及基板11本身间的脱层现象，并影响到半导体装置1与外部装置的电气连接品质。若希望降低翘曲现象的发生机率，就得增加基板11的厚度以抵抗热应力的影响，但此举除了会使基板的成本提高外，还将导致整体厚度的增加。同时，在封装作业完成而对半导体装置1进行测试时，测试针头(未图示)上的数个接触尖端容易因焊球14的底部所呈球面状，而会发生无法全部触接到焊球14的底部的状况，当测试针头的接触尖端未能全部触接到测试对象时，测试结果将产生误差。此外，这种半导体装置1均采用价格昂贵的植球机进行焊球14的植接，使植接焊球的成本成为整体封装成本显著的一环，而不利于成本的降低；且焊球14植接至基板11上后，各焊球底端所构成的平面的平面度(Planarity)不易控制，而会造成半导体装置1与外部装置之间的粘接品质无法有效提高。

本发明的目的在于提供一种整体厚度能够有效降低的薄型半导体装置及其制备方法。