[发明专利]低剖面加强层叠封装半导体器件

说明书

本公开提供了半导体封装以及用于制造PoP半导体封装的方法。该PoP半导体封装可包括第一半导体封装和第二半导体封装，该第一半导体封装包括阳极化金属盖结构，该结构包括(i)具有中央空腔开口方向的中央空腔以及(ii)具有面向与该中央空腔开口方向相反的方向的周界空腔开口方向的至少一个周界空腔；布置在该阳极化金属盖结构的中央空腔中的第一半导体器件；电耦合到该第一半导体器件的重分布层，其中在该重分布层中形成的导电迹线向该至少一个周界空腔曝露；以及布置在该至少一个周界空腔中的焊料材料，该第二半导体封装包括至少一个导电桩，其中该至少一个导电桩被电耦合到布置在该至少一个周界空腔中的焊料材料。

引言

本公开的诸方面一般涉及半导体器件，并尤其涉及增强具有层叠封装(PoP)半导体器件结构的半导体器件的密度和促成具有层叠封装(PoP)半导体器件结构的制造。

已经为其中电路板空间必须被节省的应用(诸如蜂窝电话和其他便携式设备之类)开发了层叠封装(PoP)半导体器件。在一种可能的场景中，底部封装是处理器封装，而顶部封装是存储器封装。PoP技术具有相对于其他技术(诸如堆栈管芯电路)而言的某些益处。例如，制造商能够通过在PoP结构中替换不同的存储器封装而非绑定到特定存储器来降低成本和增加灵活性。此外，PoP结构的顶部封装和底部封装可被独立测试。作为对比，若堆栈管芯结构中包括不良管芯，那么整个结构必须被弃用。

图1解说了典型PoP半导体器件100。电路板110被耦合到第一封装130。如图1中所示，第一封装130是底部封装。具体而言，电路板110包括电路板触点112，和将电路板110耦合到第一封装130的焊球120。第一封装130包括第一基板140和第一半导体器件150。第一半导体器件150可以被嵌入到第一模具152中。在一个可能的场景中，第一半导体器件150是处理器。第一封装130经由焊球160被耦合到第二封装170。焊球160将第一封装130的表面上的触点(未示出)耦合到第二封装170的表面上的触点(未示出)。第二封装170包括第二基板180和第二半导体器件190。第二半导体器件190可以被嵌入到第二模具192中。

改进的PoP半导体器件设计面临两个关键的技术挑战。首先，PoP半导体器件的总体高度必须被减小使得该器件剖面较小。其次，随着PoP半导体器件的组件变得更薄，它们变得更加难以制造。例如，图1中示出的第一基板140可能在制造期间显现出增加的翘曲倾向。作为结果，需要新的材料、设计和工艺来防止制造期间薄组件的翘曲。

相应地，在本领域中需要提供增大的密度和制造的简易度的改进的PoP架构。

概览

在一方面，本公开提供了一种PoP半导体封装，该PoP半导体封装包括第一半导体封装和第二半导体封装，该第一半导体封装包括阳极化金属盖结构，该结构包括(i)具有中央空腔开口方向的中央空腔以及(ii)具有面向与该中央空腔开口方向相反的方向的周界空腔开口方向的至少一个周界空腔；布置在该阳极化金属盖结构的该中央空腔中的第一半导体器件；电耦合到该第一半导体器件的重分布层，其中在该重分布层中形成的导电迹线向该至少一个周界空腔曝露；以及布置在该至少一个周界空腔中的焊料材料，该第二半导体封装包括至少一个导电桩，其中该至少一个导电桩被电耦合到布置在该至少一个周界空腔中的焊料材料。

在另一方面，本公开提供了一种制造PoP半导体封装的方法，该方法包括形成阳极化金属盖结构，其中形成该阳极化金属盖结构包括在该阳极化金属盖结构中定义具有中央空腔开口方向的中央空腔，以及在该阳极化金属盖结构中定义具有周界空腔开口方向的至少一个周界空腔，其中该周界空腔开口方向面向与该中央空腔开口方向相反的方向；将第一半导体器件放置到该阳极化金属盖结构的中央空腔中；通过将该第一半导体器件电耦合到重分布层来形成第一半导体封装，其中该重分布层中形成的导电迹线向该至少一个周界空腔曝露；用焊料材料来填充该至少一个周界空腔的至少部分；以及通过将至少一个导电桩耦合到该焊料材料来将具有该至少一个导电桩的第二半导体封装附连到该第一半导体封装。