[发明专利]层叠封装器件及封装半导体管芯的方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2011年10月31日提交的名称为“Ultra Thin Stacked Packaging Application and Methods of Forming Same”第61/553,592号美国临时申请的利益，其全部内容结合于此作为参考。

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，涉及层叠封装件。

背景技术

作为实例，半导体器件被用于各种电子应用中，例如，个人计算机、手机、数码相机以及其他电子设备。

通常通过在半导体衬底上方顺序沉积绝缘层或者介电层、导电层以及半导体层的材料，并且使用光刻图案化各种材料层以在其上形成电路部件和元件来制造半导体器件。

半导体产业通过不断减小最小特征尺寸来继续提高各种电子部件(例如，晶体管、二极管、电阻器、电容器等)的集成密度，这使得更多部件集成在给定区域内。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使用更少面积的较小封装件。

层叠封装(PoP)技术由于其允许集成电路更密集地集成在较小的整体封装中的能力而变得日益流行。在许多先进的诸如智能手机的手持设备中采用PoP技术。尽管PoP技术已经允许较薄的封装轮廓，但是目前通过顶部封装件和底部封装件之间的锡球接合高度来限制总厚度减小。

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，提供了一种层叠封装(PoP)器件，包括：第一封装管芯；第二封装管芯，与所述第一封装管芯耦合；以及多个金属柱形凸块，设置在所述第一封装管芯和所述第二封装管芯之间，其中，所述多个金属柱形凸块中的每一个都包括凸块区域和耦合至所述凸块区域的尾部区域，并且所述多个金属柱形凸块中的每一个都内嵌在焊点中。

在该器件中，所述第一封装管芯包括耦合至第一衬底的第一管芯，并且所述第二封装管芯包括耦合至第二衬底的第二管芯。

在该器件中，所述第二封装管芯包括垂直堆叠在所述第二衬底上方的多个第二管芯。

在该器件中，所述多个金属柱形凸块耦合至所述第一衬底，并且所述多个金属柱形凸块中的每一个都包括大约50μm至300μm的高度以及包括与所述第一衬底邻近的大约50μm到200μm的直径。

在该器件中，所述第一衬底或者所述第二衬底包括设置在其中的多个衬底通孔。

在该器件中，所述多个金属柱形凸块包括选自基本上由Cu、Al、Au、Pt、Pd以及它们的组合所组成的组的材料。

根据本发明的另一方面，提供了一种层叠封装(PoP)器件，包括：底部封装管芯，包括设置在其顶面上的多个金属柱形凸块，所述多个金属柱形凸块中的每一个都包括凸块区域和耦合至所述凸块区域的尾部区域；以及顶部封装管芯，与所述底部封装管芯耦合，所述顶部封装管芯包括形成在其底面上的多个接触件，其中，所述底部封装管芯上的所述多个金属柱形凸块中的每一个都内嵌在与所述顶部封装管芯上的所述多个接触件中的一个接触件耦合的焊点中。

该器件进一步包括设置在所述底部封装管芯的底面上的多个焊球。

在该器件中，所述多个金属柱形凸块中的每一个都完全延伸至所述顶部封装管芯上的所述多个接触件中的一个。

在该器件中，所述多个金属柱形凸块中的每一个都部分延伸至所述顶部封装管芯上的所述多个接触件中的一个。

在该器件中，所述底部封装管芯包括位于其顶面上的多个接合焊盘，并且所述多个金属柱形凸块中的每一个都接合至所述底部封装管芯的顶面上的接合焊盘。

在该器件中，所述多个金属柱形凸块中的一个接合至所述底部封装管芯上的所述多个接合焊盘中的每一个。

在该器件中，所述多个金属柱形凸块中的一个接合至所述底部封装管芯上的所述多个接合焊盘中的一些。

在该器件中，所述多个金属柱形凸块中的一个接合至所述底部封装管芯的角部区域中的所述多个接合焊盘中的每一个。

在该器件中，所述多个金属柱形凸块中的一个接合至所述底部封装管芯的中心边缘区域中的所述多个接合焊盘中的每一个。