[发明专利]半导体封装结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种集成电路工艺，且特别涉及电子封装工艺，尤其是裸片在内插器(interposer)上的连接。 

背景技术

在集成电路的封装中，可使用内插器作为半导体裸片与封装零件空间转换的连接路径。例如，半导体裸片上紧密的接合垫会导致封装的困难，因此可用内插器来增加半导体裸片的间距。在此例子中，内插器的第一侧具有第一间距，且其相当于连接于其上的半导体裸片的间距。在第二侧的接合垫具有第二间距，以连接至封装衬底，其中第二间距大于上述第一间距。 

图1显示包括内插器10与连接至内插器上的裸片12的传统封装结构。通常内插器包括衬底11，其一般由有机材料或陶瓷形成。金属连接14形成于介电层16中。通过介电层16中的路径，金属连接14将焊料凸块(solderbump)18的较大间距变成为焊料凸块20的较小间距。裸片12中可进一步包括穿透硅通孔(trough-silicon via，TSV)，以形成从焊料凸块20至裸片12的相反面的电性连接裸片。通过焊料凸块20，裸片12以倒装芯片封装(flip-chip)方式连接至内插器。 

随着集成电路持续的缩小化(down-scaling)，凸块20的间距优选为与半导体裸片上的接合垫的间距一样小。现有的技术已可将穿透硅通孔22的间距缩小成约20μm。然而，对焊料凸块20间距的微小化来说仍存在瓶颈。目前，通过焊料凸块所制作的连接可达到的最小间距只有130μm，远大于穿透硅通孔22的间距。所以，穿透硅通孔技术的潜力未能得到完全利用。因此目前业界亟需一种新的连接技术。 

发明内容

本发明提供一种半导体封装结构及其形成方法。半导体封装结构包括：内插器；一介电层，位于所述内插器的一侧；第一多个接合垫，位于所述介电层中并延伸高出于所述介电层；半导体芯片；以及第二多个接合垫，位于该半导体芯片的一侧，其中该第一与第二多个接合垫通过金属至金属连接来接合，且所述第一与第二多个接合垫连接不需焊料凸块。

上述半导体封装结构中，该内插器可包括硅。 

上述半导体封装结构中，该内插器可包括多个穿透硅通孔。 

上述半导体封装结构中，该第一多个接合垫可具有第一间距，且该穿透硅通孔可具有大于该第一间距的第二间距。 

上述半导体封装结构中，该第一间距可小于约130μm。 

上述半导体封装结构中，该第一间距可小于约50μm。 

上述半导体封装结构中，该第一间距可小于约5μm。 

上述半导体封装结构中，该第一与第二多个接合垫可各自包铜、铝或上述金属的组合。 

上述半导体封装结构还可包括：界面接合层，介于该第一多个接合垫与该第二多个接合垫之间。 

上述半导体封装结构中，该界面接合层的厚度可小于约1μm。 

上述半导体封装结构还可包括：一界面连接材料，位于所述第一多个接合垫上，与另一界面连接材料，位于所述第二多个接合垫上。 

上述半导体封装结构还可包括：额外的芯片，位于该半导体芯片上。 

本发明提供另一种半导体封装结构，包括：内插器；第一多个接合垫，位于该内插器的一侧；半导体芯片；以及第二多个接合垫，位于该半导体芯片的一侧。其中该第一与第二多个接合垫连接不需焊料凸块。 

本发明又提供另一种半导体封装结构，包括：内插器，其包括含硅衬底；多个穿透硅通孔，位于该含硅衬底中；第一多个接合垫，与该多个穿透硅通孔连接，其中该第一多个接合垫位于内插器的第一侧上，且该第一多个接合垫具有第一间距；一介电层，位于所述内插器相对于所述第一侧的一侧上；第二多个接合垫，位于所述介电层中并延伸高出于所述介电层。该第二多个接合垫具有小于该第一间距的第二间距；该半导体封装结构还包括半导体芯片，该半导体芯片包括连接至该第二多个接合垫的第三多个接合垫，其中该第二与第三多个接合垫通过金属至金属连接来接合，且所述第二与第三多个接合垫连接不需焊料凸块。 

上述半导体封装结构中，该第二与第三多个接合垫可通过铜至铜连接来接合。 

上述半导体封装结构还可包括：界面接合层，介于该第二与第三多个接合垫之间，其中该界面接合层的厚度小于1μm。 

本发明还提供一种形成半导体封装结构的方法，包括：提供内插器；在该内插器的一侧形成第一多个接合垫；提供半导体芯片；在该半导体芯片的一侧形成第二多个接合垫；以及通过金属至金属连接来接合该第一与第二多个接合垫。