[发明专利]半导体封装件及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体封装领域，尤其涉及一种防止翘曲的半导体封装件及其制造方法。

背景技术

随着诸如手机、平板电脑、数码相机等电子产品的迅速普及，半导体封装件得到越来越广泛的应用。通常，倒装芯片式球栅阵列(Flip-Chip Ball Grid Array,FCBGA)半导体封装件是一种典型的封装结构。在该封装结构中，至少一个半导体芯片的有效表面可以经由多个导电凸块(bump)而电连接至基板的一个表面。在半导体芯片与基板之间填充底部填料(underfill)，使得半导体芯片的底部填料包围各导电凸块并填充各导电凸块之间的空间，以增强导电凸块的强度并且支撑半导体芯片。同时，在基板的另一个表面上设置多个焊球作为输入/输出端。这样的设计可以大幅度减小半导体封装件的体积，因此已成为当今电子元件的主流封装技术。

由于电子产品的小型化需求，半导体封装件的整体尺寸变薄，半导体封装件中的不同元件在热膨胀系数(coefficent of thermal expansion,CTE)上的差异会导致在制造半导体封装件时容易发生翘曲(warpage)现象，从而影响基板与半导体封装件或半导体芯片的导电凸块与基板的电连接。另外，在经过回流焊(reflow)工艺使导电凸块焊接于基板之后，基板因收缩引起翘曲也会造成导电凸块的开裂(crack)，造成电性连接不良，使产品质量劣化。

美国发明专利申请US2015/0303158A1公开了一种够能防止翘曲并提高粘附性的半导体封芯片装件。如图1所示，传统的FCBGA半导体封装件120包括裸片121、穿过封装件通孔(TPV)122、模塑化合物123和128、第一再分布结构124、第二再分布结构125、焊球126和连接件127。元件之间的CTE不同导致半导体封装件120容易从边缘处向上翘曲。如图2所示，根据该美国发明专利申请的半导体封装件120′利用可提供压应力的材料212来形成第二再分布结构125，以平衡在半导体封装件120中产生的翘曲。图3是图2中的矩形部分P的放大图。如图3所示，压应力层212设置在具有层叠结构的第二再分布结构125的下层，覆盖在模塑化合物123和TPV 122上并暴露TPV 122的一部分。钝化层214覆盖在压应力层212上方。第二再分布布线213埋置在压应力层212和钝化层214内。

然而，该设计虽然能够减少半导体封装件的翘曲，但是因为半导体封装件的再分布结构的厚度有限，所以通过被设置在再分布结构中的压应力层来平衡翘曲的能力有限，而且不能够精确地控制由环氧树脂模塑料(EMC)产生的翘曲缺陷。

发明内容

本发明致力于解决上述至少一个技术问题。为此，本发明的实施例提供一种能够有效防止翘曲的半导体封装件及其制造方法。

本发明的一方面提供了一种半导体封装件。所述半导体封装件包括：基板，包括第一表面、与第一表面背对的第二表面以及在基板中延伸以连接第一表面和第二表面的导电柱；介质层，位于基板的第一表面上；再布线结构，设置在介质层中并电连接到导电柱；半导体芯片，设置在介质层上方并电连接到再布线结构；包封层，位于介质层上并包封半导体芯片，其中，基板和包封层中的每个由模塑材料形成。

根据本发明的实施例，包封层的厚度和基板的厚度可以被形成为抵消彼此之间的应力以防止翘曲。

根据本发明的实施例，半导体芯片可以通过设置在有效表面上的导电凸块而电连接到再布线结构。

根据本发明的实施例，包封层可以填充半导体芯片的有效表面与介质层之间的空间。

根据本发明的实施例，半导体芯片的导电凸块可以连接到设置在介质层的顶表面上的再布线结构。

根据本发明的实施例，所述半导体封装件还可以包括设置在基板的第二表面上并电连接到导电柱的焊球。

本发明的另一方面提供了一种制造半导体封装件的方法。所述方法包括：准备基板，所述基板包括第一表面和与第一表面背对的第二表面；在基板中形成导电柱；在基板的第一表面上形成介质层和再布线结构，所述再布线结构设置在介质层中并电连接到导电柱；将半导体芯片设置在再布线结构上并使彼此电连接；在介质层上形成包封层以包封半导体芯片，其中，基板和包封层中的每个由模塑材料形成。

根据本发明的实施例，可以将包封层的厚度和基板的厚度形成为抵消彼此之间的应力以防止翘曲。

根据本发明的实施例，在形成导电柱时，可以通过钻孔工艺在基板中形成孔隙，可以利用导电材料填充孔隙以形成导电柱。