專利名稱：用于減少半導(dǎo)體封裝件的拉應(yīng)力的方法與設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是大致關(guān)于半導(dǎo)體封裝，且尤關(guān)于用于減少在半導(dǎo)體管芯上不希望的拉應(yīng)力的半導(dǎo)體封裝技術(shù)。
背景技術(shù)：
習(xí)知封裝技術(shù)需要將半導(dǎo)體管芯附接至封裝襯底。然而，例如有機(jī)襯底的封裝襯底的熱膨脹系數(shù)(Coefficeint of Thermal Expansion，簡(jiǎn)稱CTE)通常大于半導(dǎo)體管芯的硅晶片(wafer)的CTE。在加熱該半導(dǎo)體封裝件(semiconductor package)以固化(cure) 將該半導(dǎo)體管芯粘著至該封裝襯底的環(huán)氧樹(shù)脂(epoxy)之后的該半導(dǎo)體封裝件冷卻時(shí)，在該封裝襯底與該半導(dǎo)體管芯之間的CTE的不匹配導(dǎo)致該半導(dǎo)體管芯的撓曲(bend)或彎曲 (bow) 0因此，在冷卻至環(huán)境室溫之后，該半導(dǎo)體封裝件具有拉應(yīng)力(tensile stress) 0此拉應(yīng)力可在該半導(dǎo)體管芯的銅互連層中導(dǎo)致破裂、接口脫層或其他故障。此外，使用低介電常數(shù)(低k)材料做為互連的絕緣，此種低k材料需要多孔性(porosity)。然而，增加多孔性大大地減少該低k材料的機(jī)械強(qiáng)度，使得在由該半導(dǎo)體封裝件中的CTE不匹配所引起的拉應(yīng)力之下容易破碎與脫層。因此，希望提供一種半導(dǎo)體管芯與用以制造該半導(dǎo)體管芯的方法，其在封裝期間與封裝時(shí)減少該半導(dǎo)體管芯上的拉應(yīng)力，特別是減少由該半導(dǎo)體管芯與例如有機(jī)襯底的封裝襯底的CTE不匹配所引起的拉應(yīng)力。再者，在參照本發(fā)明的后續(xù)實(shí)施方式與所附權(quán)利要求、及所附圖式與本發(fā)明的背景技術(shù)之后，本發(fā)明的其他令人滿意的特征與特性將變得顯而易知。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種具有已減少拉應(yīng)力的半導(dǎo)體封裝件的制造方法。該方法包含下述步驟制造具有整合形成的應(yīng)力釋放層的半導(dǎo)體管芯并利用環(huán)氧樹(shù)脂將該半導(dǎo)體管芯附接至封裝襯底以形成該半導(dǎo)體封裝件。該半導(dǎo)體封裝件接著加熱以將該半導(dǎo)體管芯粘著至該封裝襯底并固化該環(huán)氧樹(shù)脂。之后，冷卻該半導(dǎo)體封裝件。該應(yīng)力釋放層具有用于減少在加熱與冷卻該半導(dǎo)體封裝件的步驟期間的該半導(dǎo)體封裝件的拉應(yīng)力的預(yù)先決定的結(jié)構(gòu)與在該半導(dǎo)體管芯內(nèi)的預(yù)先決定的位置。本發(fā)明提供一種具有已減少拉應(yīng)力的半導(dǎo)體封裝件。該半導(dǎo)體封裝件包含封裝襯底與半導(dǎo)體管芯。該半導(dǎo)體管芯電性與物理地耦合至該封裝襯底且包含并入其中的應(yīng)力釋放層。該應(yīng)力釋放層具有用于減少在加熱與冷卻該半導(dǎo)體封裝件的期間的該半導(dǎo)體封裝件的拉應(yīng)力的預(yù)先決定的結(jié)構(gòu)與在該半導(dǎo)體管芯內(nèi)的預(yù)先決定的位置。


在下文中將結(jié)合所附圖式來(lái)描述本發(fā)明，其中，相似的元件符號(hào)代表相似的元件， 且
圖1 (包括圖IA與圖1B)為描述說(shuō)明在制造該封裝件期間的習(xí)知半導(dǎo)體封裝件的剖視圖；圖2(包括圖2A與圖2B)為描述說(shuō)明依據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的半導(dǎo)體管芯的剖視圖；圖3為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的圖2的半導(dǎo)體封裝件的制造過(guò)程的流程圖；圖4(包括圖4A與圖4B)為描述說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的替代實(shí)施例的半導(dǎo)體管芯的剖視圖；以及圖5為描述根據(jù)本發(fā)明的替代實(shí)施例的圖4的該半導(dǎo)體封裝件的制造過(guò)程的流程圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的下列實(shí)施方式在本質(zhì)上僅是示范且并非是要限制本發(fā)明或本發(fā)明的應(yīng)用與使用。再者，沒(méi)有意圖要被之前本發(fā)明的背景技術(shù)或下列本發(fā)明的實(shí)施方式所呈現(xiàn)的任何理論所局限。參照?qǐng)D1(包括圖IA與圖1B)，習(xí)知半導(dǎo)體封裝件100包含半導(dǎo)體管芯110與封裝襯底120。通常利用毛細(xì)作用以將環(huán)氧樹(shù)脂130引入至該半導(dǎo)體管芯110與該封裝襯底 120之間的空間中。該環(huán)氧樹(shù)脂的作用是將該半導(dǎo)體管芯110結(jié)合至該封裝襯底120。圖 IA與圖IB描述該半導(dǎo)體封裝件100在該半導(dǎo)體封裝件100的制造期間的兩個(gè)不同的步驟。在圖IA所顯示的半導(dǎo)體封裝件100的制造步驟，加熱該半導(dǎo)體封裝件100至高溫以固化用于將該半導(dǎo)體管芯110附接至該封裝襯底120的環(huán)氧樹(shù)脂130。該高溫導(dǎo)致該環(huán)氧樹(shù)脂130將該半導(dǎo)體管芯110附接至該封裝襯底120。固化該環(huán)氧樹(shù)脂的步驟涉及將該半導(dǎo)體封裝件108的溫度升高至高溫(通常接近攝氏200度)一段特定時(shí)間。一旦完成該固化程序，接著就將該半導(dǎo)體封裝件冷卻至環(huán)境室溫(接近攝氏25度)。圖IB說(shuō)明被固化并冷卻至環(huán)境室溫之后的該半導(dǎo)體封裝件100。因?yàn)樵摲庋b襯底 120的熱膨脹系數(shù)(CTE)通常大于該半導(dǎo)體管芯110的CTE，所以該封裝襯底120在冷卻期間縮減尺寸的速度容易比該半導(dǎo)體管芯110快得多。這導(dǎo)致該半導(dǎo)體封裝件100變形成撓曲或彎曲的半導(dǎo)體管芯110的情況。撓曲或彎曲的半導(dǎo)體管芯110是有問(wèn)題的，因?yàn)樗谘刂浇又猎摲庋b襯底120 的該半導(dǎo)體管芯110的側(cè)邊115引起較大的應(yīng)力。因?yàn)檠刂摪雽?dǎo)體管芯110的側(cè)邊115 的應(yīng)力集中變得特別高，該半導(dǎo)體管芯110的撓曲導(dǎo)致破碎以發(fā)展并傳播通過(guò)該半導(dǎo)體管芯110。這些缺陷的傳播可導(dǎo)致對(duì)該半導(dǎo)體管芯110的嚴(yán)重?fù)p傷，且可終將對(duì)該半導(dǎo)體管芯110的電路系統(tǒng)造成損傷，例如對(duì)該半導(dǎo)體管芯110的銅互連層或該半導(dǎo)體管芯110中的低介電常數(shù)(低k)材料造成損傷，而可能導(dǎo)致該半導(dǎo)體管芯110的主動(dòng)電路系統(tǒng)的電性故障。該半導(dǎo)體管芯110與該封裝襯底120的CTE的差距也產(chǎn)生作用在該半導(dǎo)體封裝件 100上的拉應(yīng)力與其他應(yīng)力(例如剪切應(yīng)力)，特別是在將該封裝襯底120連結(jié)至該半導(dǎo)體管芯110的環(huán)氧樹(shù)脂接口 130上。這些應(yīng)力容易使該環(huán)氧樹(shù)脂材料130從該半導(dǎo)體管芯 110脫層，特別是在存在較高應(yīng)力集中的該半導(dǎo)體管芯110的側(cè)邊115的邊緣處。參照?qǐng)D2 (包括圖2A與圖2B)，描述依據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的半導(dǎo)體封裝件200在制造該半導(dǎo)體封裝件200的兩個(gè)步驟，其中，圖2A描述在加熱以固化該環(huán)氧樹(shù)脂130時(shí)的半導(dǎo)體封裝件200且圖2B描述在后續(xù)冷卻該半導(dǎo)體封裝件200至環(huán)境室溫之后的半導(dǎo)體封裝件200。根據(jù)本實(shí)施例，在制造該半導(dǎo)體管芯210的半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)之后，形成鄰近相對(duì)于該半導(dǎo)體管芯210的側(cè)邊215的該半導(dǎo)體管芯210的側(cè)邊225的應(yīng)力釋放層220，且該半導(dǎo)體管芯210是通過(guò)該環(huán)氧樹(shù)脂130物理地耦合至該封裝襯底120。除了物理地耦合至該封裝襯底120之外，該半導(dǎo)體管芯210通過(guò)焊接連接(例如將該半導(dǎo)體管芯210的側(cè)邊215 焊料連接至該封裝襯底120上的接觸墊的焊接控制覆蓋芯片連接(controlled collapse chip connect，簡(jiǎn)稱C4))電性耦合至該封裝襯底120。該應(yīng)力釋放層220的位置與CTE數(shù)值均是預(yù)先決定來(lái)減少該半導(dǎo)體封裝件200在加熱與冷卻過(guò)程的拉應(yīng)力。該應(yīng)力釋放層是位在該半導(dǎo)體管芯210的側(cè)邊225上。該應(yīng)力釋放層220的CTE數(shù)值是由其結(jié)構(gòu)(由該應(yīng)力釋放層220的材料與該應(yīng)力釋放層220的厚度來(lái)定義)來(lái)預(yù)先決定。該應(yīng)力釋放層220的材料通常是例如氮化硅的絕緣材料。預(yù)先決定該應(yīng)力釋放層220的厚度以定義該應(yīng)力釋放層220的CTE數(shù)值在CTE范圍內(nèi)，使得該應(yīng)力釋放層220的CTE數(shù)值大于該封裝襯底120的CTE數(shù)值。因此，如圖2B所示，當(dāng)該半導(dǎo)體封裝件200冷卻到環(huán)境室溫時(shí)，該封裝襯底120與該應(yīng)力釋放層220均試圖收縮。以此方式，該應(yīng)力釋放層220所預(yù)先決定的結(jié)構(gòu)通過(guò)抵銷該封裝襯底120因?yàn)閺澢驌锨摪雽?dǎo)體管芯210而變形該半導(dǎo)體封裝件200的傾向而減少該半導(dǎo)體管芯210的晶片彎曲，進(jìn)而減少該半導(dǎo)體封裝件200的拉應(yīng)力。參照?qǐng)D3，描述根據(jù)本實(shí)施例的該半導(dǎo)體封裝件200的示范制造過(guò)程的流程圖 300。起初，在包含該半導(dǎo)體管芯210的半導(dǎo)體晶片上制造半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)302。該半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)可包含晶體管、存儲(chǔ)器單元或任何此種結(jié)構(gòu)，而制造這些半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)302是使用所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員所習(xí)知的許多半導(dǎo)體制造技術(shù)的任何一種。一旦在該晶片上制造該半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)302，通過(guò)沉積絕緣材料(例如氮化硅的化學(xué)氣相沉積(CVD))至制造在該半導(dǎo)體晶片內(nèi)的最底的半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的硅襯底的下面的半導(dǎo)體晶片的底側(cè)，以形成該應(yīng)力釋放層220在該半導(dǎo)體晶片上304。因此，該沉積步驟 304形成所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員所習(xí)知的絕緣體上硅(silicon-on-insulator，簡(jiǎn)稱S0I)結(jié)構(gòu)。如上所述，為了將該應(yīng)力釋放層220的CTE數(shù)值界定在該預(yù)先決定的CTE范圍內(nèi)(也就是，大于該封裝襯底120的CTE數(shù)值)，通過(guò)改變沉積的流速與時(shí)間來(lái)控制該沉積步驟304， 而形成具有預(yù)先決定的厚度的應(yīng)力釋放層220。該半導(dǎo)體晶片的制造因此完成，且該晶片被切割成包含半導(dǎo)體管芯210的多個(gè)半導(dǎo)體管芯306。接著，該封裝襯底120被提供308，且該半導(dǎo)體管芯210利用環(huán)氧樹(shù)脂被附接310至該封裝襯底120。將該半導(dǎo)體管芯210電性耦合至該封裝襯底120的電性耦合可為所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員所習(xí)知的需多技術(shù)之任一種。一種此類技術(shù)包含如下的步驟在該半導(dǎo)體管芯210上提供C4焊料連接，放置接觸該封裝襯底的該半導(dǎo)體管芯210以使得該C4 焊料連接接觸該封裝襯底120上的導(dǎo)電接觸墊，以及利用毛細(xì)作用以在該半導(dǎo)體管芯210 與該封裝襯底120之間的空間中引入該環(huán)氧樹(shù)脂。將該半導(dǎo)體封裝件200加熱312至足夠高溫(例如攝氏200度)以回焊(reflow) 該焊料、及固化用以將該半導(dǎo)體管芯210電性與物理連接至該封裝襯底120的環(huán)氧樹(shù)脂。在加熱312足夠的時(shí)間后，將該半導(dǎo)體封裝件200冷卻314至環(huán)境室溫以凝固(solidify)該焊料連接并完成該環(huán)氧樹(shù)脂的固化。根據(jù)本實(shí)施例，通過(guò)補(bǔ)償該封裝襯底120與半導(dǎo)體管芯410由于其CTE不匹配而撓曲或彎曲的傾向，具有在CTE范圍內(nèi)且大于該封裝襯底120 的CTE的預(yù)先決定的CTE數(shù)值的應(yīng)力釋放層220減少在室溫的該半導(dǎo)體封裝件200的拉應(yīng)力。因此，該應(yīng)力釋放層220有利地大幅減少或避免缺陷(例如由于其變形所致的該半導(dǎo)體管芯210內(nèi)的脫層)、由于其變形所致該半導(dǎo)體管芯210內(nèi)的銅互連層或高k介電材料的破碎或損傷、或由于該封裝襯底與該半導(dǎo)體管芯210的撓曲或彎曲所致的該環(huán)氧樹(shù)脂的脫層。參照?qǐng)D4 (包括圖4A與圖4B)，描述根據(jù)本發(fā)明的替代實(shí)施例的半導(dǎo)體封裝件400 在制造該半導(dǎo)體封裝件400的兩個(gè)步驟，其中，圖4A描述當(dāng)加熱以固化該環(huán)氧樹(shù)脂130的半導(dǎo)體封裝件400，且圖4B描述在后續(xù)將該半導(dǎo)體封裝件400冷卻至環(huán)境室溫之后的該半導(dǎo)體封裝件400。根據(jù)本替代實(shí)施例，在該硅襯底420上制造該半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)410之前，將應(yīng)力釋放層430形成在該硅襯底420之中或形成在該硅襯底420上。該應(yīng)力釋放層430可根據(jù)所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員所習(xí)知的任何許多技術(shù)來(lái)形成，例如用于形成絕緣體上硅的襯底的技術(shù)。舉例來(lái)說(shuō)，可使用注入(例如離子注入)以在該襯底420中注入離子，以形成該應(yīng)力釋放層430?；蛘撸鐖D4A所示，可經(jīng)由習(xí)知晶片薄化技術(shù)來(lái)薄化該硅層420 ；接著背面拋光該已薄化晶片，并將該應(yīng)力釋放層430附接至該已薄化晶片。界定該應(yīng)力釋放層Gtress Relieving Layer,簡(jiǎn)稱SRL)的形成參數(shù)，使得預(yù)先決定該應(yīng)力釋放層430的CTE數(shù)值以減少該半導(dǎo)體封裝件400在加熱與冷卻過(guò)程的拉應(yīng)力。該應(yīng)力釋放層430的CTE數(shù)值是由其結(jié)構(gòu)來(lái)預(yù)先決定，該CTE數(shù)值是由該應(yīng)力釋放層430的材料與該應(yīng)力釋放層430的厚度來(lái)界定。在此替代實(shí)施例中的該應(yīng)力釋放層430的材料可為例如氮化硅的絕緣材料，且在注入的實(shí)施例中，可通過(guò)在該硅襯底中注入所需密度的氮離子而形成。預(yù)先決定該應(yīng)力釋放層430的厚度以界定該應(yīng)力釋放層430的CTE數(shù)值在CTE范圍內(nèi)，使得該應(yīng)力釋放層430 的CTE數(shù)值小于該封裝襯底120的CTE數(shù)值。當(dāng)組合該封裝件400時(shí)，如圖4A所示，該應(yīng)力釋放層430的位置將相對(duì)于該半導(dǎo)體管芯450的側(cè)邊440，該側(cè)邊440是通過(guò)該環(huán)氧樹(shù)脂130物理地耦合至該封裝襯底120。 除了物理地耦合至該封裝襯底120之外，該半導(dǎo)體管芯450通過(guò)焊接連接(例如將該半導(dǎo)體管芯450的側(cè)邊440焊接至該封裝襯底120上的接觸墊的C4焊料連接)電性耦合至該封裝襯底120。因此，如圖4B所示，當(dāng)該半導(dǎo)體封裝件400冷卻至環(huán)境室溫時(shí)，該封裝襯底120與該應(yīng)力釋放層430均試圖相對(duì)彼此收縮。該應(yīng)力釋放層430所預(yù)先決定的結(jié)構(gòu)通過(guò)抵銷該封裝襯底120因?yàn)閺澢驌锨摪雽?dǎo)體管芯450而變形該半導(dǎo)體封裝件400的傾向而減少該半導(dǎo)體管芯410的晶片彎曲，進(jìn)而減少該半導(dǎo)體封裝件400的拉應(yīng)力。參照?qǐng)D5，描述根據(jù)本實(shí)施例的該半導(dǎo)體封裝件400的示范制造過(guò)程的流程圖 500。起初，該應(yīng)力釋放層430通過(guò)離子注入而在該襯底420中形成506或該應(yīng)力釋放層 430在如上所討論地薄化晶片后附接至該襯底420。在該應(yīng)力釋放層430在該襯底420中或在該襯底420上形成506之后，半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)在該硅襯底420上制造508。然后，該半導(dǎo)體晶片的制造通過(guò)任何進(jìn)一步制造步驟而完成510，且該半導(dǎo)體晶片被切割306成為包含該半導(dǎo)體管芯410的多個(gè)半導(dǎo)體管芯。接著，該封裝襯底120被提供 308，且該半導(dǎo)體管芯450利用環(huán)氧樹(shù)脂附接310至該封裝襯底120。將該半導(dǎo)體管芯450的半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)電性耦合至該封裝襯底120的電性耦合可為所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員所習(xí)知的需多技術(shù)之任一種。一種此類技術(shù)包含如下的步驟在該半導(dǎo)體管芯450上提供C4焊料連接，放置接觸該封裝襯底的該半導(dǎo)體管芯450以使得該C4焊料連接接觸該封裝襯底120 上的導(dǎo)電接觸墊，以及利用毛細(xì)作用以在該半導(dǎo)體管芯450與該封裝襯底120之間的空間中引入該環(huán)氧樹(shù)脂。然后將該半導(dǎo)體封裝件400加熱312至足夠高溫(例如攝氏200度)以回焊該焊料、及固化用以將該半導(dǎo)體管芯450電性與物理連接至該封裝襯底120的環(huán)氧樹(shù)脂。在加熱312足夠的時(shí)間后，將該半導(dǎo)體封裝件400冷卻314至環(huán)境室溫以凝固該焊料連接并完成該環(huán)氧樹(shù)脂的固化。根據(jù)本替代實(shí)施例，包含具有整合形成其中的應(yīng)力釋放層430的該半導(dǎo)體管芯450的半導(dǎo)體封裝件400的冷卻為通過(guò)補(bǔ)償該封裝襯底120與半導(dǎo)體管芯450 由于其CTE不匹配而撓曲或彎曲的傾向以減少室溫的該半導(dǎo)體封裝件400的拉應(yīng)力。因此， 根據(jù)本替代實(shí)施例的該應(yīng)力釋放層430有利地大幅減少或避免缺陷(例如由于其變形所致的該半導(dǎo)體管芯450內(nèi)的脫層)、由于其變形所致該半導(dǎo)體管芯450內(nèi)的銅互連層或高k介電材料的破碎或損傷、或由于該封裝襯底與該半導(dǎo)體管芯450的撓曲或彎曲所致的該環(huán)氧樹(shù)脂的脫層。因此可見(jiàn)已經(jīng)提供一種形成半導(dǎo)體封裝件的方法，其中，該半導(dǎo)體管芯210、450 與該封裝襯底120可具有差距相當(dāng)大的熱膨脹系數(shù)ΟΠ )，但是可形成該半導(dǎo)體封裝件 200、400具有減少(或完全緩和)來(lái)自加熱或冷卻該半導(dǎo)體封裝件200、400期間的拉應(yīng)力與剪切應(yīng)力的缺陷、破碎與脫層。雖然在本發(fā)明的前述實(shí)施方式已經(jīng)呈現(xiàn)至少一個(gè)示范實(shí)施例，但是應(yīng)了解存在大量的變化型式。也應(yīng)了解該示范實(shí)施例僅是例子，而非以任何方式來(lái)限制本發(fā)明的范圍、應(yīng)用、或配置。更確切地說(shuō)，前述實(shí)施方式將提供所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員方便的準(zhǔn)則以實(shí)行本發(fā)明的示范實(shí)施例，要知道可在不背離所提出的權(quán)利要求的本發(fā)明的范圍下對(duì)所述示范實(shí)施例的元件的功能與排列做各種改變。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體封裝件，包括封裝襯底；以及半導(dǎo)體管芯，電性與物理地耦合至該封裝襯底，其中，該半導(dǎo)體管芯包含并入其中的應(yīng)力釋放層，該應(yīng)力釋放層具有用于減少該半導(dǎo)體封裝件的拉應(yīng)力的預(yù)先決定的結(jié)構(gòu)與在該半導(dǎo)體管芯內(nèi)的預(yù)先決定的位置。
2.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體封裝件，其中，該應(yīng)力釋放層具有回應(yīng)其預(yù)先決定的結(jié)構(gòu)而決定的第一熱膨脹系數(shù)CTE，該應(yīng)力釋放層的第一熱膨脹系數(shù)CTE界定在用于減少在加熱與冷卻該半導(dǎo)體封裝件期間的該半導(dǎo)體封裝件的拉應(yīng)力的預(yù)先決定的熱膨脹系數(shù)CTE 范圍內(nèi)。
3.如權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體封裝件，其中，該半導(dǎo)體管芯在該半導(dǎo)體管芯的第一側(cè)邊處物理地附接至該封裝襯底，且其中，該應(yīng)力釋放層的預(yù)先決定的位置位在鄰近相對(duì)該第一側(cè)邊的該半導(dǎo)體管芯的第二側(cè)邊。
4.如權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體封裝件，其中，該封裝襯底具有第二熱膨脹系數(shù)CTE，且其中，該預(yù)先決定的熱膨脹系數(shù)CTE范圍由大于該第二熱膨脹系數(shù)CTE的熱膨脹系數(shù)CTE 數(shù)值所構(gòu)成。
5.如權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體封裝件，其中，該半導(dǎo)體管芯具有硅襯底，且其中，該應(yīng)力釋放層形成在該硅襯底內(nèi)的層。
6.如權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體封裝件，其中，該半導(dǎo)體管芯在該半導(dǎo)體管芯的第一側(cè)邊處物理地附接至該封裝襯底，且其中，該應(yīng)力釋放層附接至該半導(dǎo)體管芯的硅襯底的側(cè)邊，而該半導(dǎo)體管芯相對(duì)該半導(dǎo)體管芯的第一側(cè)邊設(shè)置。
7.如權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體封裝件，其中，該封裝襯底具有第二熱膨脹系數(shù)CTE，且其中，該預(yù)先決定的熱膨脹系數(shù)CTE范圍由小于該第二熱膨脹系數(shù)CTE的熱膨脹系數(shù)CTE 數(shù)值所構(gòu)成。
8.如權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體封裝件，其中，該應(yīng)力釋放層的預(yù)先決定的結(jié)構(gòu)包括埋藏的氧化層。
9.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體封裝件，其中，該應(yīng)力釋放層的預(yù)先決定的結(jié)構(gòu)包括具有預(yù)先決定的厚度的預(yù)先決定的材料，且其中，該預(yù)先決定的材料是絕緣材料。
10.如權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體封裝件，其中，該絕緣材料是氮化硅。
11.一種用以制造半導(dǎo)體封裝件的方法，包括下列步驟制造具有整合形成的應(yīng)力釋放層的半導(dǎo)體管芯；利用環(huán)氧樹(shù)脂將該半導(dǎo)體管芯附接至封裝襯底以形成該半導(dǎo)體封裝件；加熱該半導(dǎo)體封裝件以將該半導(dǎo)體管芯粘著至該封裝襯底并固化該環(huán)氧樹(shù)脂；以及冷卻該半導(dǎo)體封裝件，其中，該應(yīng)力釋放層具有用于減少在冷卻該半導(dǎo)體封裝件期間的該半導(dǎo)體封裝件的拉應(yīng)力的預(yù)先決定的結(jié)構(gòu)與在該半導(dǎo)體管芯內(nèi)的預(yù)先決定的位置。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其中，制造具有整合形成的該應(yīng)力釋放層的該半導(dǎo)體管芯的該步驟包括下列步驟在硅襯底中形成該應(yīng)力釋放層；以及在該硅襯底上制造半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)以形成該半導(dǎo)體管芯。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其中，形成該應(yīng)力釋放層的該步驟包括通過(guò)以預(yù)先決定的密度離子注入預(yù)先決定的材料來(lái)形成該應(yīng)力釋放層的步驟。
14.如權(quán)利要求11所述的方法，其中，制造該半導(dǎo)體管芯的該步驟包括下列步驟晶片薄化硅襯底；背面拋光該硅襯底；將該應(yīng)力釋放層附接至該硅襯底的第一側(cè)邊；以及在該硅襯底的第二側(cè)邊上制造半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)，其中，該第二側(cè)邊是相對(duì)于該第一側(cè)邊。
15.如權(quán)利要求11所述的方法，其中，該應(yīng)力釋放層具有在預(yù)先決定的熱膨脹系數(shù)CTE 范圍內(nèi)的熱膨脹系數(shù)CTE數(shù)值的熱膨脹系數(shù)CTE，且其中，該預(yù)先決定的熱膨脹系數(shù)CTE范圍包括大于該封裝襯底的熱膨脹系數(shù)CTE的熱膨脹系數(shù)CTE數(shù)值。
16.一種半導(dǎo)體管芯，包括一個(gè)或多個(gè)半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)；以及應(yīng)力釋放層，該應(yīng)力釋放層具有用于減少在加熱與冷卻包含該半導(dǎo)體管芯的半導(dǎo)體封裝件期間的該半導(dǎo)體管芯的拉應(yīng)力的預(yù)先決定的結(jié)構(gòu)與在該半導(dǎo)體管芯內(nèi)的預(yù)先決定的位置。
17.如權(quán)利要求16所述的半導(dǎo)體管芯，其中，該半導(dǎo)體管芯進(jìn)一步包括用以附接封裝襯底的第一側(cè)邊，且其中，該應(yīng)力釋放層鄰近相對(duì)于該第一側(cè)邊的該半導(dǎo)體管芯的第二側(cè)邊設(shè)置。
18.如權(quán)利要求17所述的半導(dǎo)體管芯，其中，該應(yīng)力釋放層具有在預(yù)先決定的熱膨脹系數(shù)CTE范圍內(nèi)的熱膨脹系數(shù)CTE數(shù)值的熱膨脹系數(shù)CTE，且其中，該預(yù)先決定的熱膨脹系數(shù)CTE范圍包括大于該封裝襯底的熱膨脹系數(shù)CTE的熱膨脹系數(shù)CTE數(shù)值。
19.如權(quán)利要求16所述的半導(dǎo)體管芯，其中，該半導(dǎo)體管芯進(jìn)一步包括硅襯底，且其中，該應(yīng)力釋放層是形成在該硅襯底中。
20.如權(quán)利要求19所述的半導(dǎo)體管芯，其中，該應(yīng)力釋放層具有在預(yù)先決定的熱膨脹系數(shù)CTE范圍內(nèi)的熱膨脹系數(shù)CTE數(shù)值的熱膨脹系數(shù)CTE，且其中，該預(yù)先決定的熱膨脹系數(shù)CTE范圍包括小于可耦合至用于封裝的該半導(dǎo)體管芯的封裝襯底的熱膨脹系數(shù)CTE的熱膨脹系數(shù)CTE數(shù)值。
全文摘要
提供一種具有已減少拉應(yīng)力的半導(dǎo)體封裝件。該半導(dǎo)體封裝件包含封裝襯底與半導(dǎo)體管芯。該半導(dǎo)體管芯電性與物理地耦合至該封裝襯底且包含并入其中的應(yīng)力釋放層。該應(yīng)力釋放層具有用于減少在加熱與冷卻該半導(dǎo)體封裝件期間的該半導(dǎo)體封裝件的拉應(yīng)力的預(yù)先決定的結(jié)構(gòu)與在該半導(dǎo)體管芯內(nèi)的預(yù)先決定的位置。
文檔編號(hào)H01L23/00GK102282669SQ200980152699
公開(kāi)日2011年12月14日 申請(qǐng)日期2009年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月28日
發(fā)明者E·T·瑞安, H·舒赫爾, S-H·李 申請(qǐng)人:格羅方德半導(dǎo)體公司