[发明专利]堆叠半导体封装

说明书

技术领域

本发明涉及半导体封装技术，特别是，涉及堆叠半导体封装。

背景技术

在半导体工业中，用于半导体装置的封装技术一直在不断发展，以满足小型化和高性能的要求。近来，已经开发了能够满足小型化、高性能和安装效率要求的各种堆叠半导体封装技术。

述语“堆叠”在半导体工业方法中是指垂直设置至少两个半导体芯片或者半导体封装的技术。在存储装置的情况下，通过采用堆叠技术，能够实现产品的存储容量大于通过通常半导体集成工艺可实现的容量，并且可以改善安装面积利用效率。

然而，为了制造堆叠半导体封装，半导体芯片应当逐个垂直设置。随着半导体芯片堆叠数量的增加，制造堆叠半导体封装所需时间加长，并且必要工艺数量增加。再者，如果在任何一个半导体制造工艺中发生失效，则对应的半导体封装被分类为不良品。因此，在堆叠半导体封装中，发生失效的可能性随着芯片/封装数量增加而增加。例如，如果要堆叠十六个芯片，则芯片附着工艺和引线接合工艺每一个都应当执行十六次。因此，加长了封装制造时间，而且，如果多个工艺中任何一个发生失效，则对应的半导体封装被分类为不良品。就是说，在堆叠半导体封装中，出现失效的可能性成为重要问题。

此外，因为所有堆叠的半导体芯片都应当与一个基板连接，所以由于半导体芯片中结合焊盘的位置、半导体芯片在基板上的位置、控制器芯片的存在以及基板的面积方面的限制，可能难于或者基本上不可能设计基板。例如，基板的连接焊盘可能仅形成在半导体芯片的两侧，可能不能形成与控制器芯片连接的连接焊盘。

而且，如果增加要堆叠的半导体芯片的数量，则用于连接半导体芯片与基板的连接配线需要很长。在此情况下，如果增加连接配线的长度，则出现诸如连接配线间短路或者配线废料的缺陷的可能性增加。当完成封装制造后执行测试时，如果在一个半导体芯片中发生失效，则在封装中可能是良品的所有其它半导体芯片也需要被丢弃，导致半导体芯片良品的浪费以及生产时间的浪费。

发明内容

本发明的实施例涉及堆叠半导体封装，其具有能够缩短制造时间、减少工艺数量和减少失效发生的结构。

在本发明的一个实施例中，堆叠半导体封装包括半导体芯片模块和主基板，该半导体芯片模块包括至少两个子半导体芯片模块，该子半导体芯片模块每一个都具有子基板和至少两个半导体芯片，该子基板具有其上形成有第一子连接焊盘的第一表面和与第一表面背离的第二表面，并且在该子基板中埋设具有与第一子连接焊盘连接的第一结合焊盘的第一半导体芯片，该至少两个半导体芯片堆叠在第一表面上并且每一个都具有与第一子连接焊盘连接的第二结合焊盘，该主基板支撑半导体芯片模块，并且具有与各第一子连接焊盘连接的主连接焊盘。

子基板可以包括：支撑层，附着到第一半导体芯片的第二表面，该第一半导体芯片的第二表面与第一半导体芯片的在其上设置第一结合焊盘的第一表面背离；凸块，形成在第一结合焊盘之上，并且连接第一结合焊盘与第一子连接焊盘；绝缘层，覆盖支撑层的上表面以及第一半导体芯片，暴露凸块的上端，并且支撑第一子连接焊盘；阻焊剂，形成在绝缘层之上以暴露第一子连接焊盘。

第二半导体芯片可以堆叠为彼此偏移，从而暴露各第二结合焊盘。

第一子连接焊盘和各第二结合焊盘可以通过连接配线彼此连接。

第一子连接焊盘和主连接焊盘可以通过连接配线彼此连接。

堆叠半导体封装还可以包括：控制器芯片，附着到半导体芯片模块上，并且具有第三结合焊盘，该第三结合焊盘与构成半导体芯片模块的子半导体芯片模块中的任何一个子半导体芯片模块的第一子连接焊盘连接。

第三结合焊盘和第一子连接焊盘可以通过连接配线彼此连接。

包括在子半导体芯片模块中的至少一个子半导体芯片模块的子基板可以包括：第二子连接焊盘，形成在第一表面之上并且与主连接焊盘连接；控制器芯片，在第一半导体芯片的一侧与第一半导体芯片一起埋设，并且具有与第二子连接焊盘连接的第三结合焊盘。

包括控制器芯片的子基板可以包括：支撑层，附着到第一半导体芯片的第二表面，该第一半导体芯片的第二表面与第一半导体芯片的在其上设置有第一结合焊盘的第一表面背离；第一凸块，形成在第一结合焊盘之上并且连接第一结合焊盘与第一子连接焊盘；第二凸块，形成在第三结合焊盘之上并且连接第三结合焊盘与第二子连接焊盘；绝缘层，覆盖支撑层的上表面以及第一半导体芯片和控制器芯片，暴露第一和第二凸块的上端，并且支撑第一和第二子连接焊盘；阻焊剂，形成在绝缘层之上，以暴露第一和第二子连接焊盘。

主连接焊盘和第二子连接焊盘可以通过连接配线彼此连接。