[发明专利]具有由延伸经过囊封件的连接器耦接的堆叠端子的微电子组件

说明书

相关申请的交叉引用

本申请是均于2013年7月15日提交的美国申请号13/942,568和13/942,602的延 续，这两件美国申请公开的内容通过引用的方式合并于此。

技术领域

本发明涉及微电子元件的封装，尤其涉及半导体芯片的封装。

背景技术

微电子元件通常包括半导体材料(例如硅或砷化镓)的薄片，该薄片通常被称作裸 片或半导体芯片。半导体芯片通常被设置为单独的、预先封装的单元。在一些单元设计中， 半导体芯片被安装至衬底或芯片载体，衬底或芯片载体转而被安装在电路面板上，例如印 刷电路板。

有源电路被制造在半导体芯片的第一面(例如，前表面)中。为了便于到有源电路 的电连接，芯片在同一面上配备有接合焊垫。接合焊垫通常以规则的阵列，要么围绕裸片的 边缘放置，要么放置在裸片的中央(针对很多存储器件)。接合焊垫通常由大约0.5微米(μm) 厚的导电金属(例如铜或铝)制成。接合焊垫可以包括单层或多层金属。接合焊垫的尺寸将 随着器件类型而改变，但是通常在一侧上有数十到数百微米。

微电子元件(例如半导体芯片)通常要有到其它电子器件的很多输入和输出连接。 半导体芯片或其它类似器件的输入和输出接触件通常以大致覆盖芯片表面的网格状图案 (通常称为“面阵列”)进行布置，或者以平行于并且邻近芯片的前表面的每个边缘延伸的细 长行进行布置，或者布置在前表面的中央。半导体芯片通常提供在封装件中，封装件有助于 在制造期间以及将芯片安装在外部衬底(例如电路板或其它电路面板)上期间对芯片的处 理。例如，很多半导体芯片被设置在适于表面安装的封装件中。已经针对多种应用提出很多 这种通用类型的封装。最常见地，这类封装包括带有端子的介电元件(通常称作“芯片载 体”)，所述端子在电介质上形成为电镀或蚀刻金属结构。这些端子通常通过诸如沿着芯片 载体本身延伸的薄迹线等特征以及通过在芯片的接触件和端子或迹线之间延伸的细引线 或导线连接至芯片本身的接触件。在表面安装操作中，封装件被放置到电路板上，使得封装 件上的每个端子与电路板上相应的接触焊垫对齐。在端子和接触焊垫之间设置有焊料或其 它黏结材料。通过对组件进行加热来使焊料熔化或“回流”或以其它方式激活黏结材料，封 装件可以永久接合就位。

很多封装件包括附接至封装件的端子的焊料团块，焊料团块通常是直径为大约 0.1mm和大约0.8mm(5mil和30mil)的焊球形式。具有从其底部表面突出的焊料球阵列的封 装通常被称作球栅阵列封装或“BGA”封装。称作栅格阵列封装或“LGA”封装的其它封装通过 从焊料形成的薄层或焊盘固定至衬底。这种类型的封装能够非常紧凑。通常称作“芯片级封 装”的某些封装占据电路板的面积等于或只稍微大于结合在封装中的器件的面积。这是有 利的，因为它减小了组件的总体尺寸并且允许在衬底上的多种器件之间使用短的互连，这 进而限制了器件之间的信号传播时间并且因此促进了组件高速运行。

被封装的半导体芯片通常设置在“堆叠的”布置中，其中，一个封装件例如设置在 电路板上，而另一封装件安装在第一封装件的顶部上。这些布置能够允许很多不同的芯片 被安装在电路板上的单个占用空间内，并且通过提供封装件之间的短的互连能够进一步促 进高速运行。通常，这个互连距离只稍微大于芯片本身的厚度。为了在芯片封装件的堆叠内 实现互连，必需在每个封装件(除最顶部的封装件之外)的两侧上都设置用于机械和电连接 的结构。这已经实现，例如，通过在芯片安装至其的衬底的两侧上设置接触焊垫或焊盘，焊 垫通过导电过孔或类似物连接经过基板。堆叠的芯片布置和互连结构的示例在美国专利申 请公开2010/0232129中提供，其公开的内容通过引用的方式合并于此。