[发明专利]半导体封装及其形成方法

说明书

一种半导体封装包括第一管芯结构、设置在第一管芯结构上的第一重分布结构、设置在第一重分布结构上的第二管芯结构以及设置在第二管芯结构上的第二重分布结构。第一管芯结构包括中介层，中介层包括半导体基板和穿过半导体基板的通孔。第一集成电路管芯设置在中介层的半导体基板中。第二管芯结构包括封装在密封体中的第二集成电路管芯和穿过密封体的多个导电柱。第一集成电路管芯通过第一重分布结构、导电柱和第二重分布结构电连接到第二集成电路管芯。使用该方案，可以使得第一重分布结构的设计具有较大的灵活性。

技术领域

本发明涉及一种半导体封装及其形成方法，尤其涉及一种具有三维(three-dimensional)堆叠集成电路管芯(die)的半导体封装及其形成方法。

背景技术

为了确保电子产品和通信设备的小型化和多功能化，具有集成电路管芯的半导体封装被设计成小尺寸以支持高操作速度和高能性。对增加输入输出(I/O)数量和高性能集成电路(integrated circuit，IC)芯片的需求导致了半导体封装的发展。对于二维(two-dimensional，2D)IC组成(formation)，集成部件(component)占据的体积基本上在半导体晶圆(wafer)的表面上。尽管光刻技术(lithography)的显着改进已经导致二维IC组成的显着改进，但在二维中可以获得的集成密度存在物理限制。

为了进一步提高集成密度，已经在堆叠结构中采用了具有通孔(through-via)的中介层(interposer)，例如具有硅通孔(through-silicon-via，TSV)的硅中介层(siliconinterposer)。在2.5D半导体封装制造工艺中，首先将几个IC管芯附接(attach)到具有并排(side-by-side)排列的TSV的硅中介层。IC管芯使用微凸块(micro-bump)附接到硅中介层。然后将硅中介层附接到封装基板上，然后进行分割(singulation)工艺。所得堆叠结构可以安装在印刷电路板上。

尽管现有的半导体封装已经足以满足它们的预期目的，但是在一些方面它们不是完全令人满意的。例如，通过微凸块在2.5D半导体封装中的管芯到管芯连接不能提供足够的I/O数量和/或互连。此外，随着对高密度集成半导体封装制造的要求不断提高，2.5D半导体封装的运行效率需要提高以满足封装性能要求。因此，半导体集成电路技术领域中的半导体封装还存在一些需要克服的问题。

发明内容

本发明的一些实施例提供了半导体封装。半导体封装的示例性实施例包括第一管芯结构、设置在第一管芯结构上的第一重分布结构、设置在第一重分布结构上的第二管芯结构和设置在第二管芯结构上的第二重分布结构。在一些实施例中，第一管芯结构包括中介层，并且中介层包括半导体基板(substrate)和穿过半导体基板的通孔。在一些实施例中，第一集成电路管芯设置在中介层的半导体基板中。在一些实施例中，第二管芯结构包括封装(encapsulate)在密封体(encapsulant)中的第二集成电路管芯和穿过密封体的多个导电柱。在一些实施例中，第一集成电路管芯通过第一重分布结构、导电柱和第二重分布结构电耦接到第二集成电路管芯。

本发明的一些实施例提供了半导体封装。半导体封装的示例性实施例包括第一管芯结构、设置在第一管芯结构上的第一重分布结构、设置在第一重分布结构上的第二管芯结构和设置在第二管芯结构上的第二重分布结构。在一些实施例中，第一管芯结构包括设置在中介层的半导体基板中的第一集成电路管芯。中介层具有穿过半导体基板的通孔。在一些实施例中，第二管芯结构包括封装在密封体中的第二集成电路管芯和穿过密封体的多个导电柱。在一些实施例中，第一集成电路管芯的接合垫的顶面与第一重分布结构物理接触，而第二集成电路管芯的接合垫的顶面与第二重分布结构物理接触。