半导体器件和制造半导体器件的方法技术

半导体器件（１００）包含其表面上装有第一半导体芯片（１２５）的第一树脂基板（１０１）；其表面上装有第二半导体芯片（１３１）的第二树脂基板（１１１）；和与第一树脂基板（１０１）的正面和与第二树脂基板（１１１）的背面接合使这些表面电连接的树脂基材（１０９）。在第一树脂基板（１０１）表面中的第一树脂基板（１０１）周围安置树脂基材（１０９）。此外，在第一树脂基板（１０１）表面上，在位于第一树脂基板（１０１）、第二树脂基板（１１１）和树脂基材（１０９）之间的空间中安置第一半导体芯片（１２５）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及半导体器件，并特别涉及具有多个堆叠的半导体芯片的半导体器件，和制造半导体器件的方法。
技术介绍
近年来，工业中通常需要更轻、更小和更复杂的半导体器件，且电子部件的致密集成和电子部件的致密安装正在推进。这些电子设备所用的半导体封装件小型化并具有多个销(pins)，此外，用于封装电子部件(包括半导体封装件)的基板也小型化。 实现高密度封装的典型半导体封装件包括堆叠结构，其中多个半导体芯片堆叠在互连基板上。当在这种结构中堆叠较大的半导体芯片和较小的半导体芯片的组合时，将较大的半导体芯片安装在互连基板上并将较小的半导体芯片安装在较大的半导体芯片上。 相反，提出封装层叠(package-on-package，POP)结构作为另一类型的包括较大的半导体芯片和较小的半导体芯片的堆叠组合的结构，其中将较小的半导体芯片安装在安装基板(mounting substrate)上(参见日本特开平H7-183,426号公报(1995)和日本特开平H7-249,736号公报(1995))。 在这种POP结构中，将包括其上装有第二半导体芯片的基板安装在其上装有第一半导体芯片的安装基板上。例如，当第一半导体芯片小于第二半导体芯片时，提供尺寸具有上述关系的芯片。 在POP结构中，要求安装基板与第一半导体芯片电连接，且确保安装基板中用于安装第二半导体芯片的空间。 为了满足这些要求，日本特开平H7-183,426号公报公开了半导体器件的一种构造，其具有高度大于安装在安装基板上的半导体芯片的厚度的突起电极(bump electrode)。然后，将其上装有另一半导体芯片的另一基板安置在该突起电极上，并使它们电连接以确保基板上的半导体芯片和安装基板之间的电传导。 此外，在如日本特开平H7-249,736号公报中所述的半导体组装件中，组装件中提供“J”-形引线，且组装件上部中的引线底部连向组装件下部中的引线的上表面。 专利文献1 日本特开平H7-183,426号公报 专利文献2 日本特开平H7-249,736号公报 但是，当上述传统POP结构遇到热史时，在突起电极或引线上施加应力会导致突起电极或引线破损，从而造成导电故障。这是由于基板的热膨胀系数和用于垂直导电的突起电极的热膨胀系数之间或在引线的热膨胀系数和基板的热膨胀系数之间存在较大差异，此外，还归因于使用比半导体芯片的厚度更厚的较大的突起电极和较大的引线。
技术实现思路
根据本专利技术的一个方面，提供了一种半导体器件，其包含其上装有第一半导体芯片的第一树脂基板；其上装有第二半导体芯片的第二树脂基板；和与第一树脂基板的正面和与第二树脂基板的背面接合，使第一树脂基板的正面与第二树脂基板的背面电连接的树脂隔板(resin spacer)，其中将树脂隔板安置在第一树脂基板表面上的第一半导体芯片周围，且其中在第一树脂基板表面上，在位于第一树脂基板、第二树脂基板和树脂隔板之间的空间中安置第一半导体芯片。 在上文
技术介绍
中所述的传统构造中，基板经由电极，如凸块互连。由此，在制造过程中在组装操作后进行热处理时，由于基板的热膨胀系数和凸块的热膨胀系数之间的较大差异，基板容易弯曲。由此，基板和电极之间的连接的可靠性可能不足。 相反，在本专利技术中，在第一树脂基板和第二树脂基板之间提供树脂隔板，并在位于第一树脂基板、第二树脂基板和树脂隔板之间的空间中安置第一半导体芯片。在树脂基板之间提供树脂隔板，代替提供突起电极，使上方和下方基板和隔板之间的热膨胀系数差为0或将其降低，从而降低垂直导电连接的应力，并减轻基板的弯曲，由此抑制接点可靠性的降低。 更具体地，在带有树脂隔板的区域中，第一树脂基板到第二树脂基板的整个元件构成多层材料，这样使整个多层材料的厚度增加，因此即使在制造过程中在组装后进行热处理，仍然能够有效抑制树脂基板的弯曲。 此外，当如传统技术般在树脂基板之间提供突起电极时，会在树脂基板和由金属元件构成的突起电极之间造成相对较大的热膨胀系数差。相反，在本专利技术中，第一树脂基板、第二树脂基板和树脂隔板由树脂材料构成，树脂基板和树脂隔板之间的热膨胀系数差相对较小。由此，可以更有效抑制由部件间的热膨胀系数差引起的弯曲。 由于如上所述在本专利技术中可以有效抑制树脂基板的弯曲，可以抑制由树脂基板的翘曲引起的在安装在树脂基板上的半导体芯片上的局部应力集中(local stress concentration)。由此，可以抑制以芯片开裂、自基板剥离的芯片的层离为代表的半导体芯片故障。 此外，由于在本专利技术中在第一树脂基板周围提供树脂隔板，并在位于第一树脂基板、第二树脂基板和树脂隔板之间的空间中安置第一半导体芯片，可以稳定地确保树脂基板之间用于安装第一半导体芯片的空隙。 根据本专利技术的另一方面，提供了一种半导体器件，其包含其上装有第一半导体芯片的第一树脂基板；其上装有第二半导体芯片的第二树脂基板；和与第一树脂基板的正面和第二树脂基板的背面接触，使第一树脂基板的正面与第二树脂基板电连接的树脂隔板，其中在第一树脂基板表面上的第一半导体芯片周围安置树脂隔板，其中在第一树脂基板表面上，在位于第一树脂基板、第二树脂基板和树脂隔板之间的空间中安置第一半导体芯片，第一树脂基板包括由交替堆叠的含有树脂的绝缘层和导体互连层而形成的堆积层(buildup layer)，各导体互连层经由在绝缘层的通孔中形成的导体层电互连，第二树脂基板包括由交替堆叠的含有树脂的绝缘层和导体互连层而形成的堆积层，各导体互连层经由在绝缘层的通孔中形成的导体层电互连，其中，在第一树脂基板和第二树脂基板中至少之一的堆积层的绝缘层中，在至少一个绝缘层中，25℃至其玻璃化转变点的温度范围内，沿基板面内方向的平均热膨胀系数等于或低于30ppm/℃，且25℃至其玻璃化转变点的温度范围内，沿基板厚度方向的平均热膨胀系数等于或低于30ppm/℃。 当如传统技术般在基板之间安置金属突起电极或引线时，难以降低含树脂的基板和金属突起电极之间的热膨胀系数差或含树脂的基板和金属引线之间的热膨胀系数差。相反，由于在本专利技术中在第一树脂基板和第二树脂基板之间安置树脂隔板，且第一树脂基板、第二树脂基板和树脂隔板都可以构造成含有树脂，可以降低第一树脂基板和树脂隔板之间的热膨胀系数差和第二树脂基板和树脂隔板之间的热膨胀系数差。这可以降低导电故障的发生频率。 此外，在传统POP结构中，遇到热史时，在基板中产生较大的翘曲，且半导体芯片从基板上除去。相反，本专利技术构造成，在第一树脂基板和第二树脂基板中至少之一的堆积层的绝缘层中，在至少一个绝缘层中，25℃至其玻璃化转变点的温度范围内，沿基板面内方向的平均热膨胀系数等于或低于30ppm/℃，且25℃至其玻璃化转变点的温度范围内，沿基板厚度方向的平均热膨胀系数等于或低于30ppm/℃。因此，当半导体器件遇到热史时，至少降低了第一树脂基板或第二树脂基板的翘曲。这能够降低第一树脂基板和第一半导体芯片之间导电故障的发生，或第二树脂基板和第二半导体芯片之间导电故障的发生，从而为半导体器件提供改进的接点可靠性。 此外，在本专利技术中堆叠本文档来自技高网...

【技术保护点】
半导体器件，其包含：　第一树脂基板，其上装有第一半导体芯片；　第二树脂基板，其上装有第二半导体芯片；和　树脂隔板，其与所述第一树脂基板的正面和所述第二树脂基板的背面接合，使所述第一树脂基板的正面与所述第二树脂基板的背面电连 接，　其中所述树脂隔板安置在所述第一树脂基板的所述表面上的所述第一半导体芯片的周围，且　其中所述第一半导体芯片安置在所述第一树脂基板的所述表面上，位于所述第一树脂基板、所述第二树脂基板和所述树脂隔板之间的空间。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2006-4-27 123461/2006;JP 2006-6-15 166162/2006;1.半导体器件，其包含第一树脂基板，其上装有第一半导体芯片；第二树脂基板，其上装有第二半导体芯片；和树脂隔板，其与所述第一树脂基板的正面和所述第二树脂基板的背面接合，使所述第一树脂基板的正面与所述第二树脂基板的背面电连接，其中所述树脂隔板安置在所述第一树脂基板的所述表面上的所述第一半导体芯片的周围，且其中所述第一半导体芯片安置在所述第一树脂基板的所述表面上，位于所述第一树脂基板、所述第二树脂基板和所述树脂隔板之间的空间。2.如权利要求1所述的半导体器件，其中在所述树脂隔板中提供贯穿所述树脂隔板的贯通电极，在所述第一树脂基板的所述表面上提供与所述贯通电极连接的第一电极，并在所述第二树脂基板的所述背面上提供与所述贯通电极连接的第二电极。3.如权利要求1或2中所述的半导体器件，其中分别在所述第一树脂基板与所述树脂隔板之间和在所述树脂隔板与所述第二树脂基板之间提供胶带，且所述第一树脂基板和所述第二树脂基板经由所述胶带与所述树脂隔板电连接。4.如权利要求1至3中任一项所述的半导体器件，其中所述第一树脂基板的平面形状基本为矩形，并沿所述第一树脂基板的所述矩形的边提供所述树脂隔板。5.如权利要求1至3中任一项所述的半导体器件，其中所述第一树脂基板的平面形状基本为矩形，并在所述第一树脂基板的所述矩形的角提供所述树脂隔板。6.如权利要求1至3中任一项所述的半导体器件，其中所述树脂隔板的平面形状是环状。7.如权利要求1至6中任一项所述的半导体器件，其进一步包含第一接合线，其能够将所述第一半导体芯片与所述第一树脂基板电连接；第二接合线，其能够将所述第二半导体芯片与所述第二树脂基板电连接；和突起电极，其能够提供外部连接，并位于所述第一树脂基板的背面上。8.如权利要求1至7中任一项所述的半导体器件，其中所述树脂隔板由与所述第一树脂基板和所述第二树脂基板的材料类似的材料构成。9.半导体器件，其包含第一树脂基板，其上装有第一半导体芯片；第二树脂基板，其上装有第二半导体芯片；和树脂隔板，其与所述第一树脂基板的正面和所述第二树脂基板的背面接触，使第一树脂基板的所述正面与所述第二树脂基板电连接，其中所述树脂隔板安置在所述第一树脂基板表面上的所述第一半导体芯片周围，其中所述第一半导体芯片安置在所述第一树脂基板表面上，位于所述第一树脂基板、所述第二树脂基板和所述树脂隔板之间的空间，其中所述第一树脂基板包括堆积层，所述堆积层由交替堆叠的含有树脂的绝缘层和导体互连层形成，各所述导体互连层经由在所述绝缘层的通孔中形成的导体层电互连，其中所述第二树脂基板包括堆积层，所述堆积层由交替堆叠的含有树脂的绝缘层和导体互连层形成，各所述导体互连层经由在所述绝缘层的通孔中形成的导体层电互连，且其中，第一树脂基板和第二树脂基板中至少之一的堆积层的绝缘层中，至少一个绝缘层，其在25℃至其玻璃化转变点的温度范围内，沿基板面内方向的平均热膨胀系数等于或低于30ppm/℃，且25℃至其玻璃化转变点的温度范围内，沿基板厚度方向的平均热膨胀系数等于或低于30ppm/℃。10.如权利要求9所述的半导体器件，其中所述堆积层的绝缘层中的至少一层含有氰酸酯树脂。11.如权利要求10所述的半导体器件，其中所述氰酸酯树脂是线性酚醛型氰酸酯树脂。12.如权利要求9至11中任一项所述的半导体器件，其中所述第一树脂基板和所述第二树脂基板中至少之一包括芯层，其中在绝缘层内部形成带有导体层的通孔，且通孔中的所述导体层与所述堆积层的导体互连层连接，且其中25℃至其玻璃化转变点的温度范围内，所述芯层的所述绝缘层沿基板面内方向的平均热膨胀系数等于或低于12ppm/℃，且25℃至其玻璃化转变点的温度范围内，所述芯层的所述绝缘层沿基板厚度方向的平均热膨胀系数等于或低于20ppm/℃。13.如权利要求12所述的半导体器件，其中所述芯层的所述绝缘层的树脂含有氰酸酯树脂。14.如权利要求12所述的半导体器件，其中所述氰酸酯树脂是线性酚醛型氰酸酯树脂.15.如权利要求12至14中任一项所述的半导体器件，其中在所述芯层上下两侧安置一对所述堆积层，且位于所述芯层两侧的基本对称位置的所述堆积层的绝缘层的热膨胀系数相等。16.如权利要求9至15中任一项所述的半导体器件，其中所述树脂隔板包括具有绝缘层的芯层，其中在通孔内提供导体层，在芯层的绝缘层中，25℃至其玻璃化转变点的温度范围内，沿面内方向的平均热膨胀系数等于或低于12ppm/℃，且25℃至其玻璃化转变点的温度范围内，沿厚度方向的平均热膨胀系数等于或低于20ppm/℃。17.如权利要求16所述的半导体器件，其中所述树脂隔板包括堆积层，所述堆积层形成于所述芯层上，并由交替堆叠的含有树脂的绝缘层和导体互连层构成，各所述导体互连层经由形成于所述绝缘层的通孔中的导体层电互连，且其中，所述树脂隔板的所述堆积层中的绝缘层中，至少一个绝缘层，其在25℃至其玻璃化转变点的温度范围内，沿基板面内方向的平均热膨胀系数等于或低于30ppm/℃，且25℃至其玻璃化转变点的温度范围内，沿基板厚度方向的平均热膨胀系数等于或低于30ppm/℃。18.如权利要求17所述的半导体器件，其中所述树脂隔板的所述芯层中的绝缘层树脂和所述树脂隔板的所述堆积层中的绝缘层树脂分别包括氰酸酯树脂。19.如权利要求9至18中任一项所述的半导体器件，其中所述第一树脂基板具有基本矩形的平面形状，并沿所述第一树脂基板的所述矩形的各条边提供所述树脂隔板。20.如权利要求9至19中任一项所述的半导体器件，其中所述第一树脂基板经由凸块与第一半导体芯片连接，且所述第二树脂基板经由凸块与第二半导体芯片连接，且其中，各凸块边缘填充底部填充胶，所述底部填充胶由树脂材料构成，所述树脂材料在大气中125℃下的弹性模量为150MPa或更高和800MPa或更低。21.如权利要求16所述的半导体器件，其中所述第一树脂基板和所述第二树脂基板的所述堆积层中的绝缘层，其在25℃至其玻璃化转变点的温度范围内，沿基板面内方向的平均热膨胀系数为等于或低于30ppm/℃，且在25℃至其玻璃化转变点的温度范围内，沿基板厚度方向的平均热膨胀系数为等于或低于30ppm/℃，且其中所述第一树脂基板和第二树脂基板的所述堆积层中的绝缘层和所述树脂隔板的芯层中的绝缘层分别含有氰酸酯树脂。22.半导体器件，其包含第一树脂基板，其上装有第一半导体芯片；第二树脂基板，其上装有第二半导体芯片；和树脂隔板，其位于所述第一树脂基板的正面和所述第二树脂基板的背面之间，使所述第一树脂基板的所述正面与所述第二树脂基板的所述背面电连接，其中所述树脂隔板安置在所述第一树脂基板的所述表面上的所述第一半导体芯片周围，所述第一半导体芯片安置在所述第一树脂基板的所述表面上，位于所述第一树脂基板、所述第二树脂基板和所述树脂隔板之间的空间，其中在所述第一树脂基板和所述树脂隔板之间提供第一粘合元件，所述第一粘合元件包括能够将所述第一树脂基板粘合到所述树脂隔板上的粘合第一树脂层和位于第一树脂层中的第一电导体，其中在所述树脂隔板和所述第二树脂基板之间提供第二粘合元件，所述第二粘合元件包括能够将所述树脂隔板粘合到所述第二树脂基板上的粘合第二树脂层和位于第二树脂层中的第二电导体，其中所述第一树脂基板通过所述第一粘合元件的所述第一电导体与所述树脂隔板电连接，且其中所述第二树脂基板通过所述第二粘合元件的所述第二电导体与树脂隔板电连接。23.如权利要求22所述的半导体器件，其中所述第一树脂基板的正面具有导体互连层，所述第二树脂基板的背面具有导体互连层，所述树脂隔板分别在其正面和背面...

【专利技术属性】
技术研发人员：杉野光生，桂山悟，山代智绘，宫本哲也，山下浩行，
申请(专利权)人：住友电木株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]