技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明大體上涉及半導(dǎo)體裝置，且更具體來(lái)說(shuō)，涉及一種半導(dǎo)體封裝及其對(duì)應(yīng)制造工藝。

背景技術(shù)：

電氣領(lǐng)域中，常規(guī)扇出型(fan-out)半導(dǎo)體封裝通常包括形成于所述封裝的封裝主體內(nèi)的至少一個(gè)導(dǎo)通孔。在這些半導(dǎo)體封裝的制造工藝中，經(jīng)由使用激光對(duì)封裝的封裝主體進(jìn)行鉆孔以在其中形成至少一個(gè)導(dǎo)孔。接著電鍍并且用導(dǎo)電金屬填充此導(dǎo)孔以便形成導(dǎo)通孔。在常規(guī)扇出型半導(dǎo)體封裝中，封裝主體為包含環(huán)氧樹(shù)脂和二氧化硅(SiO2)填料的復(fù)合材料。因?yàn)榄h(huán)氧樹(shù)脂和二氧化硅填料的激光可吸收特性不同且二氧化硅填料的大小通常在10μm到100μm的范圍內(nèi)變化，所以在完成前述激光鉆孔工藝后，導(dǎo)孔的側(cè)壁通常較難形成圓形，孔的側(cè)壁的表面粗糙度較高且孔的尺寸大于最佳尺寸。盡管使用高準(zhǔn)確度激光以用于鉆孔工藝，但這些特定缺點(diǎn)仍會(huì)出現(xiàn)。結(jié)果，在形成如上文所描述的導(dǎo)通孔的過(guò)程中，電鍍和后續(xù)填孔工藝為復(fù)雜且耗時(shí)的，因此增加相關(guān)成本且進(jìn)一步使得電鍍質(zhì)量難以控制。

更具體來(lái)說(shuō)，在常規(guī)扇出型半導(dǎo)體封裝中，經(jīng)由使用濺鍍工藝來(lái)促進(jìn)導(dǎo)孔的電鍍。在濺鍍機(jī)器中，在大體上平行于孔的側(cè)壁的方向上進(jìn)入對(duì)應(yīng)導(dǎo)孔的方式從濺鍍機(jī)器噴灑電鍍材料。進(jìn)入孔的方向以及從濺鍍機(jī)器噴灑的電鍍材料的極小粒徑常常導(dǎo)致填料阻礙將電鍍層完全、均勻地涂覆到側(cè)壁上。就此來(lái)說(shuō)，孔的側(cè)壁的表面粗糙度可由于此側(cè)壁部分地通過(guò)從環(huán)氧樹(shù)脂突出的填料的部分而界定。通常將電鍍層涂覆到所暴露填料面向?yàn)R鍍機(jī)器的頂側(cè)，而這些填料的對(duì)置底側(cè)常常不具有通過(guò)濺鍍工藝而涂覆到其上的電鍍層。結(jié)果，當(dāng)最終將例如銅的金屬填入到孔中以完成導(dǎo)通孔的形成時(shí)，此金屬材料將易于粘附到電鍍層，但將不易于粘附到側(cè)壁上未涂覆有電鍍層的區(qū)域(例如，填料的底側(cè))。缺乏粘附通常導(dǎo)致空隙的形成，此可損害通過(guò)導(dǎo)通孔界定的導(dǎo)電路徑的完整性。盡管可通過(guò)增加在濺鍍工藝中涂覆的材料的量(且因此增加完成濺鍍工藝所花費(fèi)的時(shí)間)來(lái)減少此不完全電鍍的可能性和因此形成的空隙，但如此一來(lái)會(huì)增加成本且降低生產(chǎn)力。

本發(fā)明通過(guò)提供一種半導(dǎo)體裝置及其對(duì)應(yīng)制造工藝來(lái)處理和克服這些缺點(diǎn)，其中所述半導(dǎo)體裝置包含通過(guò)具有不同性質(zhì)的若干材料共同地界定的至少一個(gè)導(dǎo)通孔，由此同時(shí)最優(yōu)化半導(dǎo)體裝置的可制造性和功能性。下文將更詳細(xì)地描述本發(fā)明的這些以及其它特征和優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供一種半導(dǎo)體裝置，其包括：半導(dǎo)體裸片或芯片；封裝主體；以及封裝主體穿導(dǎo)孔。所述芯片具有作用表面和位于鄰近所述作用表面的多個(gè)接墊。所述封裝主體封裝所述芯片的側(cè)壁，且具有形成于所述封裝主體中包含具有規(guī)定的第一表面粗糙度值的側(cè)壁的至少一個(gè)孔。所述封裝主體穿導(dǎo)孔位于所述封裝主體的所述孔中，且包括電介質(zhì)材料和至少一個(gè)導(dǎo)電互連金屬。所述電介質(zhì)材料位于所述孔的所述側(cè)壁上，且界定具有一側(cè)壁的至少一個(gè)孔洞，所述側(cè)壁具有第二表面粗糙度值。所述孔洞的所述側(cè)壁的所述第二表面粗糙度值小于所述孔的所述側(cè)壁的所述第一表面粗糙度值。所述互連金屬位于所述孔洞中。

根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，所述半導(dǎo)體裝置還可包括經(jīng)圖案化導(dǎo)電層。所述經(jīng)圖案化導(dǎo)電層位于鄰近所述芯片的所述作用表面，且將所述芯片的所述接墊電連接到位于所述封裝主體的所述孔中的所述封裝主體穿導(dǎo)孔的所述互連金屬。另外，位于所述封裝主體中的所述孔的所述側(cè)壁上的所述電介質(zhì)材料的一部分可進(jìn)一步部分地覆蓋所述封裝主體的第一表面。

根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施例，提供一種用于制造前述半導(dǎo)體裝置的方法或過(guò)程。一種示范性過(guò)程包括以下步驟：(a)在封裝主體中形成至少一個(gè)孔，所述孔具有規(guī)定的第一表面粗糙度值；(b)用電介質(zhì)材料填充所述至少一個(gè)孔；(c)在所述電介質(zhì)材料中形成至少一個(gè)孔洞，所述孔洞具規(guī)定的第二表面粗糙度值，所述第二表面粗糙度值小于所述第一表面粗糙度值；以及(d)用互連金屬填充所述孔洞。

附圖說(shuō)明

本發(fā)明的這些以及其它特征在參照?qǐng)D式后將變得更清楚，其中：

圖1為根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例建構(gòu)的半導(dǎo)體裝置的橫截面圖；

圖2為圖1所示的圓圈圍繞區(qū)B的放大圖；

圖3為圖1所示的圓圈圍繞區(qū)A的放大圖；

圖4為沿圖3的線4-4截取的橫截面圖；

圖5為圖1所示的半導(dǎo)體裝置的俯視平面圖，其中省略了半導(dǎo)體裝置的第二鈍化層的第二開(kāi)口、焊球、經(jīng)圖案化導(dǎo)電層和表面種子層；

圖6為根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例建構(gòu)的半導(dǎo)體裝置的俯視平面圖；

圖7為沿圖6的線7-7截取的橫截面圖；

圖8至21說(shuō)明可用以促進(jìn)制造圖1-5所示的半導(dǎo)體裝置的步驟的示范性序列；以及

圖22-27說(shuō)明可用以促進(jìn)制造圖6-7所示的半導(dǎo)體裝置的步驟的示范性序列。

圖式和“具體實(shí)施方式”所使用的共同參考標(biāo)號(hào)用以指示相同元件。結(jié)合附圖以及詳細(xì)描述將更清楚地了解本發(fā)明。

具體實(shí)施方式

參照?qǐng)D1，描繪根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例建構(gòu)的半導(dǎo)體裝置1。所述半導(dǎo)體裝置1包括：半導(dǎo)體裸片或芯片2；封裝主體12；上部重分布層(RDL)，其位于部分半導(dǎo)體芯片2和封裝主體12的上表面上；下部重分布層，其位于封裝主體12的下表面的部分之上；以及至少一個(gè)導(dǎo)通孔15，其形成于通孔123中，所述至少一個(gè)導(dǎo)通孔15將上部重分布層與下部重分布層互連。

半導(dǎo)體芯片2包含作用表面21和對(duì)置的背側(cè)表面22。外圍側(cè)表面25在作用表面21與背側(cè)表面22之間延伸。多個(gè)導(dǎo)電端子或接墊23位于作用表面21上。保護(hù)層24還位于作用表面21上。優(yōu)選為氮化物層或氧化物層的保護(hù)層24包含形成于保護(hù)層24中的多個(gè)開(kāi)口241，所述多個(gè)開(kāi)口241暴露各個(gè)接墊23。

封裝主體12部分地封裝半導(dǎo)體芯片2。封裝主體12還覆蓋或封裝半導(dǎo)體芯片2的側(cè)表面25和背側(cè)表面22兩者。封裝主體12界定實(shí)質(zhì)上與半導(dǎo)體芯片2的作用表面21連續(xù)或共平面的第一表面121，且界定位于與第一表面121成對(duì)置關(guān)系的第二表面122。封裝主體12可由例如環(huán)氧樹(shù)脂的模制化合物組成。

上部重分布層包含第一鈍化層14、表面種子層182、上部經(jīng)圖案化導(dǎo)電層31和第二鈍化層32。第一鈍化層14覆蓋經(jīng)涂覆到半導(dǎo)體芯片2的作用表面21的保護(hù)層24。就此來(lái)說(shuō)，第一鈍化層14包含形成于其中且與位于保護(hù)層24中的開(kāi)口241中的相應(yīng)開(kāi)口同軸地對(duì)準(zhǔn)的多個(gè)內(nèi)部開(kāi)口141。因此，芯片2的接墊23中的每一者在對(duì)應(yīng)的同軸地對(duì)準(zhǔn)的一對(duì)開(kāi)口214和內(nèi)部開(kāi)口141中被暴露。

除內(nèi)部開(kāi)口141外，第一鈍化層14還包含至少一個(gè)外部開(kāi)口142，所述至少一個(gè)外部開(kāi)口142與形成于封裝主體12中的至少一個(gè)孔123對(duì)準(zhǔn)。圖1所示的半導(dǎo)體裝置1的實(shí)施例中，其中多個(gè)通孔123形成于封裝主體12中且圍繞所述半導(dǎo)體芯片2，第一鈍化層14包含形成于其中的多個(gè)外部開(kāi)口142，其中的每一外部開(kāi)口142與每一孔123同軸地對(duì)準(zhǔn)。因此，在半導(dǎo)體裝置1中，形成于第一鈍化層14內(nèi)的外部開(kāi)口142的數(shù)目?jī)?yōu)選等于形成于封裝主體12中的孔123的數(shù)目，其中每一此類外部開(kāi)口142與對(duì)應(yīng)孔123對(duì)準(zhǔn)。第一鈍化層14可由例如聚酰亞胺(PI)或環(huán)氧樹(shù)脂的非導(dǎo)電聚合物形成。或者，第一鈍化層14可為無(wú)機(jī)的，且包括例如二氧化硅(SiO₂)的材料。第一鈍化層14可更進(jìn)一步包括例如苯并環(huán)丁烯(BCB)的感光性聚合物。可經(jīng)由實(shí)施旋涂或噴涂工藝來(lái)促進(jìn)第一鈍化層14的形成。如圖1中所見(jiàn)，通過(guò)第一鈍化層14界定的外圍側(cè)表面優(yōu)選與通過(guò)封裝主體12界定的外圍側(cè)表面實(shí)質(zhì)上連續(xù)或共平面。

上部重分布層的第二鈍化層32位于經(jīng)圖案化導(dǎo)電層31和第一鈍化層14上。第二鈍化層32具有形成于其中的多個(gè)第二開(kāi)口321。第二開(kāi)口321暴露通過(guò)經(jīng)圖案化導(dǎo)電層31界定的相應(yīng)區(qū)段的部分。第二鈍化層32可由例如聚酰亞胺(PI)或環(huán)氧樹(shù)脂的非導(dǎo)電聚合物形成?；蛘撸诙g化層32可為無(wú)機(jī)的，且包括例如二氧化硅(SiO₂)的材料。另外，第二鈍化層32可包括例如苯并環(huán)丁烯(BCB)的感光性聚合物。可經(jīng)由實(shí)施旋涂或噴涂工藝來(lái)促進(jìn)第二鈍化層32的形成。如圖1中所見(jiàn)，通過(guò)第二鈍化層32界定的外圍側(cè)表面優(yōu)選與通過(guò)第一鈍化層14和封裝主體12兩者界定的外圍側(cè)表面實(shí)質(zhì)上連續(xù)或共平面。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將了解，第一鈍化層14和第二鈍化層32可由相同或不同材料制造。焊球34位于第二鈍化層32的第二開(kāi)口321中以接觸經(jīng)圖案化導(dǎo)電層32的區(qū)段中的相應(yīng)區(qū)段。

在半導(dǎo)體裝置1中，上部經(jīng)圖案化導(dǎo)電層31將半導(dǎo)體芯片2的接墊23與導(dǎo)通孔15且與位于第二鈍化層32的第二開(kāi)口321中的外部接點(diǎn)或焊球34電連接。因此，上部重分布層提供通往和來(lái)自具有外部印刷電路板(未圖示)抑或可連接或安裝到下部重分布層的第二半導(dǎo)體裝置(也未圖示)的半導(dǎo)體芯片2的信號(hào)路由。

下部重分布層包含第三鈍化層36、背側(cè)電路層38、第四鈍化層39和至少一個(gè)下部接墊或凸塊下金屬化層44(UBM)。將第三鈍化層36涂覆到且覆蓋封裝主體12的第二表面122。第三鈍化層36具有位于其中的多個(gè)第三開(kāi)口361。第三開(kāi)口361中的每一者與相應(yīng)導(dǎo)通孔15的一部分對(duì)準(zhǔn)且因此暴露所述部分。第三鈍化層36可由例如聚酰亞胺(PI)或環(huán)氧樹(shù)脂等非導(dǎo)電聚合物形成?；蛘撸谌g化層36可為無(wú)機(jī)的，且包括例如二氧化硅(SiO₂)等材料。另外，第三鈍化層36可包括例如苯并環(huán)丁烯(BCB)等感光性聚合物?？山?jīng)由實(shí)施旋涂或噴涂工藝來(lái)促進(jìn)第三鈍化層36的形成。如圖1中所見(jiàn)，通過(guò)第三鈍化層36界定的外圍側(cè)表面優(yōu)選與通過(guò)封裝主體12界定的外圍側(cè)表面實(shí)質(zhì)上連續(xù)或共平面。

下部重分布層的背側(cè)電路層38位于第三鈍化層36上。背側(cè)電路層38經(jīng)圖案化以界定多個(gè)離散區(qū)段，其中的每一者延伸到相應(yīng)第三開(kāi)口361中以便接觸相應(yīng)導(dǎo)通孔15中的一部分。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，背側(cè)電路層38和因此通過(guò)其圖案化界定的每一區(qū)段可包括位于第三鈍化層36上的種子層和位于種子層上的導(dǎo)電層的組合。

下部重分布層的第四鈍化層39位于背側(cè)電路層38和第三鈍化層36上。第四鈍化層39具有形成于其中的多個(gè)第四開(kāi)口391。每一第四開(kāi)口391暴露通過(guò)經(jīng)圖案化背側(cè)電路層38界定的相應(yīng)區(qū)段的一部分。第四鈍化層39可由例如聚酰亞胺(PI)或環(huán)氧樹(shù)脂等非導(dǎo)電聚合物形成?；蛘?，第四鈍化層39可為無(wú)機(jī)的，且包括例如二氧化硅(SiO₂)等材料。另外，第四鈍化層39可包括例如苯并環(huán)丁烯(BCB)等感光性聚合物?？山?jīng)由實(shí)施旋涂或噴涂工藝來(lái)促進(jìn)第四鈍化層39的形成。如圖1中所見(jiàn)，通過(guò)第四鈍化層39界定的外圍側(cè)表面優(yōu)選與通過(guò)第三鈍化層36和封裝主體12兩者界定的外圍側(cè)表面實(shí)質(zhì)上連續(xù)或共平面。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解到，第三鈍化層36和第四鈍化層39可由相同或不同材料制造。凸塊下金屬化層44(UBM)位于第四鈍化層39的第四開(kāi)口391中以接觸經(jīng)圖案化背側(cè)電路層38的相應(yīng)區(qū)段。

參看圖2，說(shuō)明半導(dǎo)體裝置1的導(dǎo)通孔15以及與上部和下部重分布層的互連的放大圖。在半導(dǎo)體裝置1中，每一通孔123從封裝主體12的第一表面121延伸到封裝主體12的第二表面122。導(dǎo)通孔15位于每一通孔123內(nèi)。每一導(dǎo)通孔15包括以下各者的組合：電介質(zhì)材料16、種子層181的離散區(qū)段，和互連金屬30。

在每一導(dǎo)通孔15中，電介質(zhì)材料16位于對(duì)應(yīng)孔123內(nèi)且覆蓋對(duì)應(yīng)孔123的側(cè)壁，即，電介質(zhì)材料16粘附到封裝主體12的通過(guò)通孔123暴露的一部分。電介質(zhì)材料16進(jìn)一步位于第一鈍化層14的與孔123同軸地對(duì)準(zhǔn)的對(duì)應(yīng)外部開(kāi)口142的側(cè)壁上且覆蓋所述側(cè)壁。第一鈍化層14的每一外部開(kāi)口142的直徑大于封裝主體12的對(duì)應(yīng)孔123的直徑。由于第一鈍化層14在孔123形成于封裝主體12中之前涂覆到封裝主體12的第一表面121，因此在用以促進(jìn)形成孔123的激光鉆孔工藝期間，激光將僅對(duì)封裝主體12進(jìn)行鉆孔且將不受第一鈍化層14影響。因此，每一導(dǎo)通孔15的電介質(zhì)材料16進(jìn)一步覆蓋封裝主體12的第一表面121的一部分。電介質(zhì)材料16具有以如圖示從上表面延伸到下表面的至少一個(gè)空腔或孔洞161。如同每一通孔123，優(yōu)選經(jīng)由使用激光鉆孔工藝來(lái)形成此孔洞161。就此來(lái)說(shuō)，如下文將更詳細(xì)地論述，在形成每一導(dǎo)通孔15的過(guò)程中，將電介質(zhì)材料16置于每一通孔123和對(duì)應(yīng)外部開(kāi)口142中，其中對(duì)應(yīng)孔洞161隨后形成于電介質(zhì)材料16中。如下文將更詳細(xì)地論述，此后將種子層181直接電鍍到孔洞161的側(cè)壁上，此后用互連金屬30填充所述孔洞161。

組合地參照?qǐng)D3和4，圖3和4所示為包含表面粗糙度的變化的導(dǎo)通孔15的放大圖。在半導(dǎo)體裝置1中，經(jīng)由使用激光鉆孔工藝來(lái)形成每一通孔123，且每一通孔123具有在從約100μm至約500μm的范圍中的優(yōu)選直徑。用于半導(dǎo)體裝置1中的封裝主體12優(yōu)選為包含環(huán)氧樹(shù)脂和二氧化硅填料125的復(fù)合材料，其中二氧化硅填料125的大小在約10μm至約100μm的范圍間變化。由于包含于封裝主體12中的環(huán)氧樹(shù)脂和二氧化硅填料125的激光吸收特性不同，因此用以形成孔123的激光鉆孔工藝導(dǎo)致每一孔123界定具有第一表面粗糙度值的側(cè)壁。就此來(lái)說(shuō)，每一孔123的側(cè)壁的第一表面粗糙度值與包含于封裝主體12中的二氧化硅填料125的大小成比例。通常，孔123的側(cè)壁的第一表面粗糙度值大于約20μm。如上文所指示，封裝主體12內(nèi)包含二氧化硅填料125為每一孔123的側(cè)壁具有前述第一表面粗糙度值的主要原因。

每一導(dǎo)通孔15的電介質(zhì)材料16優(yōu)選為聚酰亞胺(PI)或與封裝主體12不同而未包含二氧化硅填料125的焊料掩模。由于在電介質(zhì)材料16中不存在任何二氧化硅填料125，因此通過(guò)前述激光鉆孔工藝形成的孔洞161的側(cè)壁具有在從約2μm至約20μm的范圍中且通常在從約5μm至約10μm的范圍中的第二表面粗糙度值。將理解到，孔洞161的側(cè)壁的第二表面粗糙度值因此通常小于對(duì)應(yīng)孔123的側(cè)壁的第一表面粗糙度值。即，孔洞161的側(cè)壁比對(duì)應(yīng)孔123的側(cè)壁平滑，此情形提供某些于下文將更詳細(xì)地論述的優(yōu)點(diǎn)。如圖4中所見(jiàn)，孔123的側(cè)壁的形狀通常呈非正圓形的形式，其中孔洞161的側(cè)壁的形狀較近似于正圓形。即，孔洞161的圓度值大于孔123的圓度值。

對(duì)應(yīng)于相應(yīng)導(dǎo)通孔15中的種子層181的每一離散區(qū)段形成于在電介質(zhì)材料16中形成的孔洞161的側(cè)壁上且因此覆蓋所述側(cè)壁。另外，從種子層181的每一區(qū)段過(guò)渡到上部重分布層的如上文所指示位于第一鈍化層14上的表面種子層182的對(duì)應(yīng)離散區(qū)段。在制造半導(dǎo)體裝置1的過(guò)程中，同時(shí)形成種子層181和表面種子層182，其中所述兩個(gè)層的對(duì)應(yīng)于每一導(dǎo)通孔15的每一對(duì)所得離散區(qū)段因此一體地連接到彼此。表面種子層182的每一區(qū)段形成于第一鈍化層14上以便延伸至借此界定的內(nèi)部開(kāi)口141中的一者或一者以上中，且因此接觸半導(dǎo)體芯片2的接墊23中的一者或一者以上。

在半導(dǎo)體裝置1中，種子層181和表面種子層182兩者優(yōu)選由Ti/Cu制造。由于每一孔123的側(cè)壁具有上文所描述的第一表面粗糙度值，因此將種子層181直接電鍍于對(duì)應(yīng)孔123的側(cè)壁上的任何嘗試將造成在控制此種子層181的電鍍質(zhì)量方面的困難。就此來(lái)說(shuō)，種子層181的厚度在從約2μm到約20μm的范圍中，借此使得難以將種子層181直接電鍍于孔123的相對(duì)粗糙側(cè)壁上。根據(jù)本發(fā)明，以前述方式使每一孔123具有電介質(zhì)材料16，其中接著將種子層181電鍍到孔洞161的具有減小的第二表面粗糙度值的側(cè)壁上，因此克服粗糙度問(wèn)題。

更具體來(lái)說(shuō)，在半導(dǎo)體裝置1中，每一孔123的側(cè)壁的第一表面粗糙度大體上可由于此側(cè)壁部分地通過(guò)二氧化硅填料125的從環(huán)氧樹(shù)脂突出的部分而界定。按照如此方法，由于預(yù)期將經(jīng)由使用上文所描述的濺鍍工藝來(lái)形成種子層181，因此通過(guò)消除電介質(zhì)材料16而直接在孔123的側(cè)壁上形成此種子層181的任何嘗試將造成上文所強(qiáng)調(diào)的相同缺點(diǎn)。就此來(lái)說(shuō)，二氧化硅填料125將潛在地阻礙將種子層181完全均勻涂覆到孔123的側(cè)壁，此又可導(dǎo)致在填入到孔123中的互連金屬30與孔123的側(cè)壁之間形成空隙。這些空隙可增加導(dǎo)通孔的電阻，且可在完成規(guī)定可靠性測(cè)試(例如，TCT、HAST)后進(jìn)一步產(chǎn)生缺陷。

與通常經(jīng)由使用濺鍍工藝形成的種子層181相對(duì)比，電介質(zhì)材料16優(yōu)選作為流體而填入到每一孔123中且此后經(jīng)固化以將其凝固。此形成工藝外加電介質(zhì)材料16的材料性質(zhì)導(dǎo)致電介質(zhì)材料16沉積于孔123的側(cè)壁上，其中與將由種子層181到孔123的側(cè)壁上的直接電鍍所產(chǎn)生的空隙相比較，實(shí)質(zhì)上較少空隙界定于電介質(zhì)材料16與孔123的側(cè)壁之間。另外，由于形成于電介質(zhì)材料16中的孔洞161的側(cè)壁的第二表面粗糙度值小于孔123的側(cè)壁的第一表面粗糙度值(孔洞161的側(cè)壁因此比孔123的側(cè)壁平滑)，因此當(dāng)濺鍍工藝用以促進(jìn)形成種子層181時(shí)，存在種子層181的每一離散區(qū)段與對(duì)應(yīng)孔洞161的側(cè)壁之間的空隙形成的發(fā)生率的實(shí)質(zhì)減小。因此，將電介質(zhì)材料16包含于每一導(dǎo)通孔15內(nèi)有效地克服任何嘗試將種子層181直接電鍍到孔123的側(cè)壁上所產(chǎn)生的在控制種子層181的電鍍質(zhì)量方面的許多困難。按照如此方法，與實(shí)現(xiàn)種子層181直接到孔123的側(cè)壁上的適當(dāng)電鍍質(zhì)量將需要的增加的時(shí)間和成本相比較，與種子層181至孔洞161的側(cè)壁上的電鍍相關(guān)聯(lián)的時(shí)間相對(duì)較短，其中種子層181的電鍍質(zhì)量較易于控制，因此導(dǎo)致用于半導(dǎo)體裝置1的制造成本減少且增加其可靠性。

半導(dǎo)體裝置1的每一導(dǎo)通孔15的互連金屬30位于電介質(zhì)材料16的孔洞161內(nèi)以與種子層181的對(duì)應(yīng)區(qū)段的至少一個(gè)部分直接接觸。如圖1中所見(jiàn)，互連金屬30為固體金屬柱。然而，還預(yù)期互連金屬30可替代地包括通過(guò)導(dǎo)電金屬材料環(huán)繞的絕緣材料芯。因此，在半導(dǎo)體裝置1的每一導(dǎo)通孔15內(nèi)，互連金屬30通過(guò)種子層181的對(duì)應(yīng)區(qū)段環(huán)繞或圍繞，所述種子層181又通過(guò)對(duì)應(yīng)孔123內(nèi)的電介質(zhì)材料16圍繞。

在半導(dǎo)體裝置1中，包含位于每一導(dǎo)通孔15中的互連金屬30一體地連接到上部重分布層的經(jīng)圖案化導(dǎo)電層31的對(duì)應(yīng)離散區(qū)段。每一導(dǎo)通孔15的互連金屬30和經(jīng)圖案化導(dǎo)電層31的對(duì)應(yīng)區(qū)段同時(shí)形成，且因此一體地連接到彼此。經(jīng)圖案化導(dǎo)電層31的每一區(qū)段位于表面種子層182的對(duì)應(yīng)下部區(qū)段上且沿所述區(qū)段延伸，如上文所指示，所述表面種子層182形成于第一鈍化層14上以便延伸到借此界定的內(nèi)部開(kāi)口141中的一者或一者以上中，且因此接觸半導(dǎo)體芯片2的接墊23中的一者或一者以上。按照如此方法，經(jīng)圖案化導(dǎo)電層31的每一區(qū)段的形狀優(yōu)選與上面形成有經(jīng)圖案化導(dǎo)電層31的表面種子層182的彼區(qū)段相同，經(jīng)圖案化導(dǎo)電層31的每一區(qū)段因此操作以促進(jìn)其一體地連接的導(dǎo)通孔15的互連金屬30到半導(dǎo)體芯片2的接墊23中的至少一者的電連接。在半導(dǎo)體裝置1中，每一導(dǎo)通孔15的互連金屬20且因此經(jīng)圖案化導(dǎo)電層31的對(duì)應(yīng)區(qū)段優(yōu)選由Cu制造。因而，經(jīng)圖案化導(dǎo)電層31的每一區(qū)段有效地促進(jìn)半導(dǎo)體芯片2的接墊23中的一者或一者以上到包含于半導(dǎo)體裝置1中相應(yīng)導(dǎo)通孔15的互連金屬30的電連接。

參照?qǐng)D5，在半導(dǎo)體裝置1中，以大體四邊形(例如，正方形)圖案來(lái)布置形成于封裝主體12中且在其第一表面121與第二表面122之間延伸的多個(gè)孔123。就此來(lái)說(shuō)，每一孔123定位于半導(dǎo)體芯片2的側(cè)表面25與通過(guò)封裝主體12界定的外圍側(cè)表面之間。

圖6描繪根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例建構(gòu)的半導(dǎo)體裝置1a。所述半導(dǎo)體裝置1a實(shí)質(zhì)上類似于圖1-5中所展示的半導(dǎo)體裝置1，其中下文僅強(qiáng)調(diào)半導(dǎo)體裝置1與半導(dǎo)體裝置1a之間的區(qū)別。

半導(dǎo)體裝置1與半導(dǎo)體裝置1a之間的主要區(qū)別在于包含于半導(dǎo)體裝置1a中的孔123的結(jié)構(gòu)(與包含于半導(dǎo)體裝置1中的孔123相比較)。更具體來(lái)說(shuō)，半導(dǎo)體裝置1中的每一孔123具有大體圓形配置，而半導(dǎo)體裝置1a中的每一孔123具有大體四邊形(例如，矩形)配置。由于半導(dǎo)體裝置1a中的每一孔123的增加的大小，位于孔123中的電介質(zhì)材料16可具有經(jīng)由激光鉆孔工藝形成于其中的多個(gè)孔洞161，這些孔洞161是以規(guī)定圖案或布置形成。在圖6中所展示的半導(dǎo)體裝置1a的示范性實(shí)施例中，在封裝主體12中僅形成總計(jì)四(4)個(gè)孔123。對(duì)置的一對(duì)孔123中的每一孔123容納七(7)個(gè)導(dǎo)通孔15a，其中剩余的對(duì)置的一對(duì)孔123各自容納三個(gè)(3)導(dǎo)通孔15a。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，通過(guò)圖6所示的孔123中的每一者容納的導(dǎo)通孔15a的大小和數(shù)目?jī)H為示范性的，且可在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下變化。

參看圖7，在位于半導(dǎo)體裝置1a的每一孔123中的電介質(zhì)材料16中形成的孔洞161中的每一者具有電鍍到其側(cè)壁上的種子層181的離散區(qū)段，且進(jìn)一步具有位于其中的專用互連金屬30。因此，種子層181的至少兩個(gè)單獨(dú)區(qū)段和至少兩個(gè)單獨(dú)互連金屬30位于半導(dǎo)體裝置1a的每一孔123中。另外，如上文所指示，半導(dǎo)體裝置1a的每一孔123容納多個(gè)封裝主體穿導(dǎo)孔15a。半導(dǎo)體裝置1a的孔123中的對(duì)應(yīng)者內(nèi)的每一此導(dǎo)通孔15a包括以下各者的組合：位于此孔123中的單個(gè)電介質(zhì)材料16、種子層181的專用區(qū)段，和專用互連金屬30。可歸因于半導(dǎo)體裝置1a的結(jié)構(gòu)的主要優(yōu)點(diǎn)中的一者在于，在與所述半導(dǎo)體裝置1a相關(guān)的制造工藝中，形成孔123所需的時(shí)間由于孔123的數(shù)目減少而實(shí)質(zhì)上減少，所述時(shí)間減少又導(dǎo)致與半導(dǎo)體裝置1a的制造相關(guān)的每小時(shí)產(chǎn)出(unit per hour,UPH)生產(chǎn)率較高。在每一孔123內(nèi)，在填入到此孔123中的電介質(zhì)材料16中形成的孔洞161之間的間距可非常小，且通常在從約10μm到約100μm的范圍中。

在半導(dǎo)體裝置1a中，形成于第一鈍化層14中的外部開(kāi)口142將經(jīng)大小調(diào)整以容納相應(yīng)孔123。就此來(lái)說(shuō)，通過(guò)半導(dǎo)體裝置1a的第一鈍化層14中的每一孔142界定的四邊形側(cè)壁相對(duì)于對(duì)應(yīng)孔123的外圍向外隔開(kāi)，使得半導(dǎo)體裝置1a中的第一鈍化層14不影響用以促進(jìn)形成孔123中的每一者的激光鉆孔工藝。作為半導(dǎo)體裝置1a中的每一外部開(kāi)口142與對(duì)應(yīng)孔123之間的此相對(duì)大小調(diào)整的結(jié)果，位于每一孔123中的電介質(zhì)材料16除覆蓋第一鈍化層14的對(duì)應(yīng)外部開(kāi)口142的側(cè)壁外還將覆蓋封裝主體12的第一表面121的一部分。

現(xiàn)參照?qǐng)D8至21，描繪可用以促進(jìn)制造圖1-5中所展示的半導(dǎo)體裝置1的步驟的示范性序列。圖8至21描繪依據(jù)僅單個(gè)半導(dǎo)體裝置1的制造的過(guò)程步驟。然而，所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，通常以促進(jìn)多個(gè)半導(dǎo)體裝置1的同時(shí)制造的方式來(lái)實(shí)施過(guò)程。

在制造工藝于圖8所示的初始步驟中，提供可包括玻璃板或硅晶片的載體，且所述載體包含經(jīng)涂覆到其一側(cè)或其一面的黏合薄膜42。

在制造工藝于圖9所示的下一步驟中，將至少一個(gè)半導(dǎo)體芯片2且優(yōu)選多個(gè)半導(dǎo)體芯片2位于經(jīng)涂覆的載體40的黏合薄膜42上。每一半導(dǎo)體芯片2具有在其操作性地接合到黏合薄膜42之前涂覆到其作用表面21的上文所描述的保護(hù)層24。如圖9進(jìn)一步所示，將經(jīng)涂覆到作用表面21的保護(hù)層24直接接合到黏合薄膜42，其中半導(dǎo)體芯片2的背側(cè)表面22因此安置成離黏合薄膜42最遠(yuǎn)。

在制造工藝于圖10所示的下一步驟中，通過(guò)封裝主體12封裝半導(dǎo)體芯片2。更具體來(lái)說(shuō)，封裝主體12封裝或覆蓋每一半導(dǎo)體芯片2的側(cè)表面25和背側(cè)表面22。另外，封裝主體12的第一表面121接觸黏合薄膜42，且因此與每一半導(dǎo)體芯片2的作用表面21實(shí)質(zhì)上連續(xù)或共平面。

在制造工藝于圖11所示的下一步驟中，移除載體40和黏合薄膜42，因此暴露封裝主體12的第一表面121和經(jīng)涂覆到每一半導(dǎo)體芯片2的作用表面21的保護(hù)層24。對(duì)于每一半導(dǎo)體芯片2，其接墊23在對(duì)應(yīng)保護(hù)層24的相應(yīng)開(kāi)口241內(nèi)有效地暴露。

在制造工藝于圖12所示的下一步驟中，將第一鈍化層14涂覆到部分地由封裝主體12封裝的每一半導(dǎo)體芯片2的保護(hù)層24。如圖12所示，除接觸半導(dǎo)體芯片2的保護(hù)層24外，第一鈍化層14的部分還接觸封裝主體12的第一表面121的部分。第一鈍化層14的內(nèi)部開(kāi)口141與保護(hù)層24的相應(yīng)開(kāi)口241同軸地對(duì)準(zhǔn)，以促進(jìn)暴露半導(dǎo)體芯片2的接墊23。

在制造工藝于圖13所示的下一步驟中，經(jīng)由使用第一激光15在封裝主體12中形成多個(gè)通孔123。如從圖13所示，將來(lái)自第一激光15的激光能量施加到封裝主體12的第一表面121的在通過(guò)第一鈍化層14界定的每一外部開(kāi)口142中暴露的部分。在圖13中所展示的制造步驟中，每一孔123為盲孔，且因此在此階段并不延伸到封裝主體12的第二表面122。如先前所解釋，第一鈍化層14的每一外部開(kāi)口142的直徑大于對(duì)應(yīng)孔123的直徑，第一激光15因此僅對(duì)封裝主體12進(jìn)行鉆孔且不受第一鈍化層14影響。第一激光15的波長(zhǎng)優(yōu)選在從約254nm到約10640nm的范圍中。還如上文所指示，在完成激光鉆孔工藝后，每一孔123的側(cè)壁即可由于包含于封裝主體12中的環(huán)氧樹(shù)脂和二氧化硅填料125的激光吸收特性的差異而具有在從約5μm到約100μm的范圍中的第一表面粗糙度值。

在制造工藝于圖14所示的下一步驟中，用電介質(zhì)材料16填充每一孔123和在第一鈍化層14中的對(duì)應(yīng)外部開(kāi)口142。

在制造工藝于圖15所示的下一步驟中，經(jīng)由使用第二激光17(其可為或可不為與第一激光15相同的裝置)對(duì)填入到每一孔123中的電介質(zhì)材料16進(jìn)行鉆孔，此鉆孔操作促進(jìn)在電介質(zhì)材料16內(nèi)形成孔洞161。當(dāng)經(jīng)由使用第二激光17完成第二激光鉆孔操作時(shí)，在對(duì)應(yīng)孔123的側(cè)壁上和在對(duì)應(yīng)外部開(kāi)口142的側(cè)壁上留有電介質(zhì)材料16。如上文所指示，通過(guò)第二激光鉆孔工藝界定的孔洞161的側(cè)壁具有通常在從約2μm到約20μm的范圍中的第二表面粗糙度值，所述第二表面粗糙度值小于對(duì)應(yīng)孔123的側(cè)壁的前述第一表面粗糙度值。可預(yù)期第二激光17的波長(zhǎng)將等于或小于第一激光15的波長(zhǎng)。

在制造工藝于圖16中所示的下一步驟中，在每一孔洞161中和在第一鈍化層14上電鍍優(yōu)選由Ti/Cu形成的種子層18。所述種子層18界定上文關(guān)于完成的半導(dǎo)體裝置1所描述的種子層181和表面種子層182。由于每一孔洞161的側(cè)壁的第二表面粗糙度值小于對(duì)應(yīng)孔123的側(cè)壁的第一表面粗糙度值(如上文所指示)，因此用以促進(jìn)形成種子層18(且具體來(lái)說(shuō)，其界定種子層181的部分)的電鍍時(shí)間為短的(借此降低制造成本)，其中電鍍質(zhì)量易于控制且具有高質(zhì)量。接著圖案化種子層18以界定上文所描述的種子層181和表面種子層182的每一對(duì)一體地連接的離散區(qū)段。更具體來(lái)說(shuō)，作為此圖案化的結(jié)果，使種子層18界定經(jīng)分隔成對(duì)應(yīng)于相應(yīng)孔洞161的多個(gè)單獨(dú)區(qū)段的種子層181和還經(jīng)分隔成多個(gè)單獨(dú)區(qū)段的表面種子層182，表面種子層182的單獨(dú)區(qū)段中的每一者一體地連接到種子層181的對(duì)應(yīng)區(qū)段，且進(jìn)一步延伸到通過(guò)第一鈍化層14界定的內(nèi)部開(kāi)口141中的一者或一者以上中，以便接觸對(duì)應(yīng)半導(dǎo)體芯片2的接墊23中的一者或一者以上。

在制造工藝于圖17所示的下一步驟中，在種子層181和表面種子層182上電鍍例如Cu的金屬材料。接著圖案化所述金屬材料。此圖案化導(dǎo)致金屬材料形成于種子層181的每一離散區(qū)段上且填充對(duì)應(yīng)孔洞161以界定對(duì)應(yīng)導(dǎo)通孔15的互連金屬30，且導(dǎo)致金屬材料進(jìn)一步形成于表面種子層182的每一離散區(qū)段上以界定經(jīng)圖案化導(dǎo)電層31的對(duì)應(yīng)區(qū)段。如先前所解釋，每一導(dǎo)通孔15的互連金屬30優(yōu)選為固體金屬柱，但也可以是通過(guò)導(dǎo)電金屬材料環(huán)繞的絕緣材料芯。

在制造工藝于圖18所示的下一步驟中，在經(jīng)圖案化導(dǎo)電層31和第一鈍化層14上形成第二鈍化層32。通過(guò)第二鈍化層32界定的第二開(kāi)口321暴露通過(guò)經(jīng)圖案化導(dǎo)電層31界定的相應(yīng)區(qū)段的部分。

在制造工藝于圖19所示的下一步驟中，通過(guò)輪磨或蝕刻工藝使封裝主體12從其第二表面122薄化。此輪磨或蝕刻工藝有效地暴露每一導(dǎo)通孔15的互連金屬30，且進(jìn)一步有效地使最初為盲孔的每一孔123變成通孔。

在制造工藝于圖20所示的下一步驟中，在通過(guò)第二鈍化層32界定的相應(yīng)第二開(kāi)口321中形成例如焊球的多個(gè)接點(diǎn)34，以接觸經(jīng)圖案化導(dǎo)電層31的相應(yīng)區(qū)段。

在制造工藝于圖21所示的下一步驟中，在封裝主體12的第二表面122上形成第三鈍化層36。通過(guò)第三鈍化層36界定的第三開(kāi)口361中的每一者與對(duì)應(yīng)導(dǎo)通孔15對(duì)準(zhǔn)且暴露對(duì)應(yīng)導(dǎo)通孔15的互連金屬30。在形成第三鈍化層36之后，在第三鈍化層36上形成背側(cè)電路層38。圖案化背側(cè)電路層38以界定多個(gè)離散區(qū)段，其中的每一者延伸到通過(guò)第三鈍化層36界定的相應(yīng)第三開(kāi)口361中以接觸對(duì)應(yīng)導(dǎo)通孔15的互連金屬30。此后，將第四鈍化層位于背側(cè)電路層38和第三鈍化層36兩者上。通過(guò)第四鈍化層39界定的第四開(kāi)口391中的每一者暴露通過(guò)經(jīng)圖案化背側(cè)電路層38界定的相應(yīng)區(qū)段的一部分。接著在通過(guò)第四鈍化層39界定的每一第四開(kāi)口391中形成如圖1中所示的凸塊下金屬化層44。

在制造工藝的最后步驟中，接著切割或單體化封裝主體12以及第一鈍化層14、第二鈍化層32、第三鈍化層36和第四鈍化層39，以形成多個(gè)個(gè)別半導(dǎo)體裝置1(如圖1所示)。在每一半導(dǎo)體裝置1中，作為此單體化工藝的結(jié)果而形成封裝主體12以及第一鈍化層14、第二鈍化層32、第三鈍化層36和第四鈍化層39中的每一者的外圍側(cè)表面。然而，每一半導(dǎo)體芯片2和對(duì)應(yīng)于其的導(dǎo)通孔15優(yōu)選具備各自如上文所描述的專用種子層18、專用金屬層和專用背側(cè)電路層38。

現(xiàn)參照?qǐng)D22-27，描繪可用以促進(jìn)制造圖6-7中所展示的半導(dǎo)體裝置1a的步驟的示范性序列。經(jīng)實(shí)施以促進(jìn)制造半導(dǎo)體裝置1a的方法實(shí)質(zhì)上類似于上文關(guān)于制造半導(dǎo)體裝置1所描述的方法，其中下文僅強(qiáng)調(diào)區(qū)別。

參看圖22，用于半導(dǎo)體裝置1的制造工藝與用于半導(dǎo)體裝置1a的制造工藝之間的區(qū)別在于，上文關(guān)于圖13所描述的用以在半導(dǎo)體裝置1中形成孔123的第一激光鉆孔工藝替代地用以形成半導(dǎo)體裝置1a的大小增加的孔123。更特定來(lái)說(shuō)，如圖23所示用于半導(dǎo)體裝置1a的制造工藝的步驟中，以促進(jìn)形成大小增加的孔123的方式完成第一激光鉆孔工藝，所述孔123中的每一者具有大體四邊形配置而非圓形配置。

在制造工藝于圖24所示的下一步驟中，用電介質(zhì)材料16填充大小增加的每一孔123。

在制造工藝于圖25所示的下一步驟中，關(guān)于填入到每一孔123中的電介質(zhì)材料16而進(jìn)行上文關(guān)于圖15所描述的第二激光鉆孔工藝，以便在電介質(zhì)材料16中形成多個(gè)孔洞161。

在制造工藝于圖26所示的下一步驟中，在每一孔洞161中和在第一鈍化層14上電鍍優(yōu)選由Ti/Cu形成的種子層18。接著圖案化種子層18以界定上文所描述的種子層181和表面種子層182的每一對(duì)一體地連接的離散區(qū)段。更具體來(lái)說(shuō)，作為此圖案化的結(jié)果，使種子層18界定經(jīng)分隔成對(duì)應(yīng)于相應(yīng)孔洞161的多個(gè)單獨(dú)區(qū)段的種子層181和還經(jīng)分隔成多個(gè)單獨(dú)區(qū)段的表面種子層182，表面種子層182的每一單獨(dú)區(qū)段一體地連接到種子層181的對(duì)應(yīng)區(qū)段且進(jìn)一步延伸到通過(guò)第一鈍化層14界定的內(nèi)部開(kāi)口141中的一者或一者以上中，以便接觸對(duì)應(yīng)半導(dǎo)體芯片2的接墊23中的一者或一者以上。因此，種子層18界定完成的半導(dǎo)體裝置1a中的種子層181和表面種子層182兩者。

在制造工藝于圖27所示的下一步驟中，在種子層18上電鍍例如Cu的金屬材料。接著圖案化所述金屬材料。此圖案化導(dǎo)致金屬材料形成于種子層181的每一離散區(qū)段上且填充對(duì)應(yīng)孔洞161以界定對(duì)應(yīng)導(dǎo)通孔15a的互連金屬30，且導(dǎo)致金屬材料進(jìn)一步形成于表面種子層182的每一離散區(qū)段上以界定經(jīng)圖案化導(dǎo)電層31的對(duì)應(yīng)區(qū)段。用以促進(jìn)制造半導(dǎo)體裝置1a的后續(xù)步驟類似于上文關(guān)于圖18至21所示和描述的所述步驟。

盡管已參考本發(fā)明的特定實(shí)施例描述和說(shuō)明了本發(fā)明，但這些描述和說(shuō)明并不限制本發(fā)明。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)理解，可在不脫離如由隨附權(quán)利要求書(shū)界定的本發(fā)明的真實(shí)精神和范圍的情況下作出各種改變且可用等效物替代。所述說(shuō)明可能未必按比例繪制。由于制造工藝和容限，在本發(fā)明的藝術(shù)再現(xiàn)與實(shí)際設(shè)備之間可存在區(qū)別?？纱嬖谖刺囟ㄕf(shuō)明的本發(fā)明的其它實(shí)施例。將說(shuō)明書(shū)和圖式視為說(shuō)明性而非限制性的。可作出修改以使特定情形、材料、物質(zhì)組成、方法或過(guò)程適合于本發(fā)明的目標(biāo)、精神和范圍。所有這些修改既定在附于此的權(quán)利要求書(shū)的范圍內(nèi)。雖然已參考以特定次序執(zhí)行的特定操作描述了本文中所揭示的方法，但將理解，可在不脫離本發(fā)明的教示的情況下將這些操作組合、再分或重排序以形成等效方法。因此，除非本文中特定地指示，否則所述操作的次序和分群并非對(duì)本發(fā)明的限制。