[发明专利]半导体封装及其制造方法

说明书

本发明提供了一种半导体封装及其制造方法，包括：基板，顶面具有多个基板焊盘；芯片，底面具有多个芯片焊盘；多个堆叠结构，每个堆叠结构包括凸块和焊球，分别将多个基板焊盘的一个与多个芯片焊盘的相对应一个电连接；多个第一柱体，在芯片底面的边缘处，与基板顶面上的多个对准标记或者多个第二柱体在竖直方向上对准；密封剂，包裹芯片、多个堆叠结构、多个第一柱体和/或多个第二柱体。依照本发明的半导体封装及其制造方法，在芯片底部设置定位柱体，与基板上的定位柱体结合使用，在回流焊接过程中有效地预防焊锡熔融过大，提高了焊接可靠性和对准精度。

技术领域

本发明涉及一种半导体封装及其制造方法，特别是一种能够有效提高焊接可靠性和对准精度的半导体封装及其制造方法。

背景技术

半导体集成电路(IC)行业经历了指数级增长。IC材料和设计的技术进步已经产生了多代IC，其中每一代都具有比上一代更小和更复杂的电路。在IC发展的过程中，功能密度(例如，每芯片面积的互连器件的数量)通常已经增加，而几何尺寸(例如，可以使用制造工艺产生的最小的部件或线)已经减小。这种按比例缩小工艺通常通过提高生产效率和降低相关成本来提供收益。

倒装(flip chip)封装技术是一种基于小尺寸芯片、高I/O密度，并具有优秀电学和热学性能的互连方式。通过在芯片焊盘上制备焊球或者凸块后贴装在电路板上。在该技术中，相对于形成在晶圆上的集成电路(“IC”)，金属焊盘形成在IC晶圆的上表面上。焊料凸块或铜凸块沉积在金属焊盘上。然后从晶圆上切割IC成IC管芯。切割的IC管芯被翻转并放置在载体衬底上，使得焊料凸块面向载体衬底上的连接件。然后，例如使用热超声接合或可选地回流焊工艺来重新熔化焊料凸块，使得IC牢固地耦合到载体衬底。在熔化的焊料凸块和连接件之间形成电连接。用电绝缘胶IC底部填充IC管芯和下面的载体衬底之间的小间隔。

在上述器件的生产封装过程中，芯片焊接是封装过程中的重点控制工序，此工艺的目的是将芯片表面金属凸块(bump)朝下进行基板互联，使芯片与封装基板形成良好的欧姆接触和散热通路。然而，在回流焊接过程时，由于回流焊接温度不合理设定，会导致大量的焊接缺陷产生，如金属凸块上锡球熔融过量，金属凸块破裂，凸块与锡球对位偏移，这些缺陷均影响了产品的性能和可靠性。

发明内容

因此，本发明的目的在于克服以上技术障碍而提供一种创新性的半导体封装及其制造方法，使得熔融的焊料焊接更加均匀及减小了凸块回流缺陷及凸块与基板焊盘焊接偏移的风险，从而提高了产品信号传输及可靠性。

本发明提供了一种半导体封装，包括：

基板，顶面具有多个基板焊盘；

芯片，底面具有多个芯片焊盘；

多个堆叠结构，每个堆叠结构包括凸块和焊球，分别将多个基板焊盘的一个与多个芯片焊盘的相对应一个电连接；

多个第一柱体，在芯片底面的边缘处，与基板顶面上的多个对准标记或者多个第二柱体在竖直方向上对准；

密封剂，包裹芯片、多个堆叠结构、多个第一柱体和/或多个第二柱体。

其中，多个第一柱体和/或多个第二柱体的材料为金属、金属的合金、金属的导电氮化物、金属的导电氧化物及其组合，所述金属选自Al、Cu、Mo、W、Pt、Ni、Cr、Nd、Ti、Ta、Hf、Zr、Mg、Zn的任一个。

其中，多个第一柱体与多个第二柱体的截面形状和/或尺寸相同。

其中，多个第一柱体的高度大于多个堆叠结构中凸块的高度，或者多个第一柱体的高度小于多个堆叠结构中凸块的高度并且多个第二柱体的高度大于多个堆叠结构中焊球的高度。

其中，多个第一柱体和/或多个第二柱体的侧壁竖直并具有对准图形。

其中，多个第一柱体的底面与多个第二柱体的顶面分别具有凹凸结构、粗糙纹理或者磁性构件。