半导体封装的制作方法

实施方式涉及一种半导体封装，具体而言，涉及一种包括电路板和连接构件的半导体封装。

背景技术：

1、正在发展较高性能的电气/电子产品，因此，正在提出和研究用于将更大数量的封装附接到有限尺寸的基板的技术。然而，一般的封装的基础是安装一个半导体器件，因此，对获得期望的性能来说存在限制。

2、一般的半导体封装具有其中设置处理器芯片的处理器封装与附接存储器芯片的存储器封装连接为一个的形式。半导体封装将处理器芯片和存储器芯片提供作为一个集成封装，因此具有减小芯片的安装面积并且使高速信号能够通过短路径的优点。

3、如上所述的半导体封装具有所述优点，其被广泛应用于移动装置等。

4、另一方面，由于诸如移动装置之类的电子装置的高规格和hbm(高带宽存储器、high bandwidth memory)的采用，近来封装的尺寸已经增加，因此，主要使用包括中介件的半导体封装。在这种情况下，中介件设置有硅基板。

5、然而，当应用诸如硅基板之类的中介件时，存在制造中介件的成本高并且硅通孔(tsv、through silicon via)的形成复杂的问题。

6、另外，常规半导体封装包括诸如硅基互连桥之类的连接构件。当应用硅基互连桥时，由于桥的硅材料与基板的有机材料之间的热膨胀系数(cte、coefficient of thermalexpansion)失配而存在可靠性问题，并且存在电源完整性(power integrity)特性变差的问题。

7、另外，通过蚀刻工艺制造应用于常规半导体封装的连接构件，因此，连接构件的焊盘部分具有比通过镀覆工艺制造的焊盘部分高的表面粗糙度。由此，应用于常规半导体封装的连接构件具有难以应用于高频的问题。例如，由于焊盘部分的高表面粗糙度，所以当传送高频信号时，常规连接构件具有由于趋肤效应而引起的高信号损耗的问题。

技术实现思路

1、技术问题

2、实施方式提供了一种具有新颖结构的半导体封装。

3、另外，实施方式提供了一种能够在高频带中传送信号的半导体封装。

4、另外，实施方式提供了一种其中改善了绝缘层与焊盘部分之间的粘合的半导体封装。

5、另外，实施方式提供了一种其中多个半导体器件在水平方向上并排安装的半导体封装。

6、所提出的实施方式要解决的技术问题不限于上述技术问题，所属领域的技术人员可以从以下描述提出的实施方式清楚地理解未提及的其他技术问题。

7、技术方案

8、根据实施方式的半导体封装包括：第一绝缘层，所述第一绝缘层包括空腔；连接构件，所述连接构件埋入所述第一绝缘层的所述空腔中；以及模制层，所述模制层埋入所述空腔中并且围绕所述连接构件，其中所述模制层的宽度沿着从所述第一绝缘层的下表面到所述第一绝缘层的上表面的方向逐渐减小。

9、另外，所述半导体封装还包括：第一电路图案，所述第一电路图案设置在所述第一绝缘层上，并且包括在垂直方向上与所述连接构件重叠的第一电极图案和在垂直方向上不与所述连接构件重叠的第二电极图案；柱凸块，所述柱凸块设置在所述第一电路图案的所述第二电极图案上；以及贯通电极，所述贯通电极埋入所述第一绝缘层中，在水平方向上与所述连接构件重叠，并且在垂直方向上与所述柱凸块重叠；其中所述连接构件具有连接到所述第一电极图案的焊盘部分，并且其中所述贯通电极的宽度大于所述焊盘部分的宽度。

10、另外，所述贯通电极的宽度在垂直方向上变化，并且所述焊盘部分的宽度小于在所述贯通电极的整个区域中具有最小宽度的区域的宽度。

11、另外，所述第一电极图案的宽度小于所述第二电极图案的宽度。

12、另外，所述连接构件的所述焊盘部分包括第一金属层；第二金属层，所述第二金属层设置在所述第一金属层上；以及第三金属层，所述第三金属层设置在所述第二金属层上；其中所述第三金属层的下表面包括与所述第二金属层接触的第一部分和不与所述第二金属层接触的第二部分。

13、另外，所述第三金属层的下表面的宽度大于所述第二金属层的上表面的宽度。

14、另外，所述第三金属层的上表面的宽度大于所述第三金属层的上表面的宽度。

15、另外，所述第三金属层的宽度从所述第三金属层的下表面朝向所述第三金属层的上表面增加。

16、另外，所述连接构件包括具有朝向所述第三金属层突出的凹凸表面的绝缘构件。

17、另外，所述第三金属层的下表面的所述第二部分不接触所述绝缘构件的所述凹凸表面。

18、另外，所述凹凸表面的高度对应于所述绝缘构件的上表面的表面粗糙度值。

19、另外，所述表面粗糙度值满足8nm至40nm的范围。

20、另外，所述第一金属层的厚度具有30nm至100nm的范围，其中所述第二金属层的厚度具有100nm至500nm的范围，并且其中所述第三金属层的厚度具有2μm至7μm的范围。

21、另外，所述第三金属层的厚度满足所述焊盘部分的厚度的75％至98％的范围。

22、另外，所述第三金属层的上表面和侧表面中的至少一个的表面粗糙度小于所述第一金属层的侧表面和所述第二金属层的侧表面中的每一个的表面粗糙度。

23、另外，所述第一金属层包括第一金属材料，并且其中所述第二金属层和所述第三金属层包括不同于所述第一金属材料的第二金属材料。

24、另外，所述第一金属层的所述第一金属材料包括钛，并且所述第二金属层和所述第三金属层的所述第二金属材料包括铜。

25、另外，所述焊盘部分包括下表面，其中所述焊盘部分的下表面包括台阶部分，并且其中所述台阶部分设置在所述焊盘部分的下表面的外侧部分处。

26、另外，所述连接构件包括绝缘构件和设置在所述绝缘构件与所述焊盘部分之间的第一金属层，并且其中所述第一金属层不与所述台阶部分垂直重叠。

27、另外，所述焊盘部分的下表面包括与所述第一金属层接触的第一部分和由于所述台阶部分而不与所述第一金属层接触的第二部分。

28、有益效果

29、根据实施方式的半导体封装可以包括连接构件。

30、连接构件可以包括绝缘层和设置在绝缘层上的电路图案层。电路图案层可以包括第一金属层、第二金属层和第三金属层。在这种情况下，电路图案层可以包括设置在与第一金属层和第二金属层对应的区域中的凹陷或台阶部分。因此，电路图案层的第三金属层的下表面可以具有台阶。与第三金属层的下表面的外侧部分对应的区域可以不接触绝缘层的上表面。例如，第三金属层的下表面的外部部分可以不接触形成在绝缘层的上表面上的凹凸表面。可以在第三金属层的下表面的外侧部分与凹凸表面之间形成附加的层压绝缘层或模制层。因此，实施方式可以解决电路图案层与绝缘层分离的物理可靠性问题，同时使包括在连接构件中的电路图案层的线宽或空间小型化。另外，根据实施方式的电路图案层的第三金属层可以通过电镀第一金属层和第二金属层作为种子层来形成。因此，第三金属层的侧表面和上表面的表面粗糙度可以小于通过蚀刻方法形成的金属层的表面粗糙度。由此，实施方式可以减小第三金属层的表面粗糙度，因此，可以使在传送高频带的信号时由趋肤效应引起的信号传输损耗减到最小，从而改善信号特性。

31、实施方式的电路板可以包括第一绝缘层和第二绝缘层。第一绝缘层可以包括加强构件，第二绝缘层可以不包括加强构件。在实施方式中，可以在使第一绝缘层的层数量减到最小的同时使用第二绝缘层的层数量来进行电路板的电路设计。因此，实施方式可以通过使用第一绝缘层来改善电路板的翘曲特性，并且通过使用第二绝缘层来减小电路板的厚度。由此，实施方式可以减小电路板的厚度，减小半导体封装的厚度，并且减小应用半导体封装的电子产品和/或服务器的厚度。另外，根据实施方式，半导体器件和连接构件可以稳定地设置在电路板上。因此，实施方式可以稳定地操作半导体器件，此外，稳定地操作电子产品和/或服务器。

32、另外，实施方式可以包括第一电路图案，其中至少一部分埋入第一绝缘层的上表面中。第一电路图案可以包括其上安装有半导体器件的第一焊盘和第二焊盘。在这种情况下，第一焊盘和第二焊盘可以用作用于安装第一半导体器件和第二半导体器件的安装焊盘，并且可以用作连接到连接构件的端子焊盘。因此，实施方式可以减小半导体器件与连接构件之间的信号传输距离，从而使信号传输损耗减到最小。

33、另外，实施方式可以允许第一电路图案的侧表面的至少一部分由包括加强构件的第一绝缘层支撑。因此，实施方式可以提高第一电路图案与第一绝缘层之间的粘合强度，并进一步提高产品可靠性。

34、另外，设置在传统半导体封装中的连接构件可以以埋入状态设置在电路板中。例如，传统连接构件可以嵌入电路板中。在这种情况下，根据电路板的翘曲特性可能发生连接构件的弯曲，因此连接构件的可靠性可能变差。例如，连接构件的热膨胀系数可能与电路板的热膨胀系数不同，由于此可能发生裂纹。因此，其导致设置在连接构件上的精细电路层的损坏。相反，实施方式的连接构件可以在设置在第一空腔中的同时由第一模制层保护。此外，可以不在连接构件下方提供附加绝缘层和电路图案。因此，实施方式可以改善连接构件在电路板的各种使用环境中的翘曲特性。因此，实施方式可以改善第一半导体器件与第二半导体器件之间的通信性能。另外，实施方式可允许连接构件的至少一部分暴露于第一模制层的下侧。因此，实施方式可以容易地将从连接构件产生的热量消散到外部，从而改善连接构件的散热特性。此外，实施方式可以提高连接构件的物理可靠性和电气可靠性。

35、另外，实施方式可以包括用于保护柱凸块的第二模制层和用于保护半导体器件的第三模制层。第二模制层和第三模制层可以包括不同的绝缘材料并且可以具有不同的强度。因此，实施方式可以稳定地保护柱凸块和半导体器件。另外，实施方式可允许用于制造电路板的过程在形成第二模制层的状态下进行。因此，实施方式可以在安装连接构件时保护电路板免受损坏，并且进一步提高电路板与连接构件之间的连接可靠性。

技术特征：

1.一种半导体封装，包括：

2.根据权利要求1所述的半导体封装，还包括：

3.根据权利要求2所述的半导体封装，其中所述贯通电极的宽度在垂直方向上变化，

4.根据权利要求2所述的半导体封装，其中所述第一电极图案的宽度小于所述第二电极图案的宽度。

5.根据权利要求2所述的半导体封装，其中所述连接构件的所述焊盘部分包括：

6.根据权利要求5所述的半导体封装，其中所述第三金属层的下表面的宽度大于所述第二金属层的上表面的宽度。

7.根据权利要求5所述的半导体封装，其中所述第三金属层的上表面的宽度大于所述第三金属层的上表面的宽度。

8.根据权利要求5所述的半导体封装，其中所述第三金属层的宽度从所述第三金属层的下表面朝向所述第三金属层的上表面增加。

9.根据权利要求5所述的半导体封装，其中所述连接构件包括具有朝向所述第三金属层突出的凹凸表面的绝缘构件。

10.根据权利要求9所述的半导体封装，其中所述第三金属层的下表面的所述第二部分不接触所述绝缘构件的所述凹凸表面。

技术总结
根据实施方式的半导体封装包括：第一绝缘层，第一绝缘层包括空腔；连接构件，连接构件埋入第一绝缘层的空腔中；以及模制层，模制层埋入空腔中并且围绕连接构件，其中模制层的宽度沿着从第一绝缘层的下表面到第一绝缘层的上表面的方向逐渐减小。

技术研发人员：崔愉林,姜泰圭,李东建
受保护的技术使用者：LG伊诺特有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23