專利名稱：具有連接襯底的半導(dǎo)體模塊及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有連接襯底(用于相鄰芯片上的集成電路的電連接)的半導(dǎo)體模塊和制造該半導(dǎo)體模塊的方法。這些半導(dǎo)體芯片連同它們的集成電路并排設(shè)置在布線襯底上，并通過(guò)該布線襯底電連接到所述半導(dǎo)體模塊上的外部觸點(diǎn)。
背景技術(shù)：
不與外部觸點(diǎn)進(jìn)行組合的集成電路之間的電連接稱為內(nèi)部連接，通常通過(guò)絲焊將一個(gè)半導(dǎo)體芯片連接到另一芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)這種內(nèi)部連接。由于焊線相交將導(dǎo)致短路，因而這種方法的弊端在于，對(duì)相連的兩個(gè)芯片而言，將在集成電路上進(jìn)行連接的接觸墊(contact pad)必須沿它們的相鄰邊緣以相同順序設(shè)置。而且，所需的焊頭將相鄰半導(dǎo)體芯片上的集成電路間的連接密度局限為少量的內(nèi)部連接。
另一個(gè)已知方案是使用多層布線襯底，所述襯底的結(jié)構(gòu)化金屬層和與之相應(yīng)規(guī)劃的通孔實(shí)現(xiàn)了集成電路在半導(dǎo)體模塊中的相鄰半導(dǎo)體芯片上的內(nèi)部連接。該解決方案需要付出的成本很高，因?yàn)閮?nèi)插件中的高連接密度大大增加了封裝成本，而且內(nèi)插件還需要額外的“構(gòu)造”層。
最后，可以在相關(guān)半導(dǎo)體芯片和布線襯底間通過(guò)額外的倒裝觸點(diǎn)來(lái)形成輔助連接，在這種情況下，內(nèi)插件中的連接密度很快也將達(dá)到其限值，因而成本的增長(zhǎng)也十分迅猛。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種半導(dǎo)體模塊和詳細(xì)說(shuō)明其制造方法，這種方法不增加對(duì)布線襯底的布線密度要求，然而，該方法可以讓半導(dǎo)體模塊中的并排設(shè)置的半導(dǎo)體芯片上的集成電路在某些情況下實(shí)現(xiàn)相互之間的內(nèi)部連接。本發(fā)明的另一個(gè)目的是詳細(xì)說(shuō)明一種解決上述問(wèn)題的節(jié)省成本的解決方案。
獨(dú)立權(quán)利要求的主要內(nèi)容可提供實(shí)現(xiàn)這一目的的技術(shù)方案。而從屬權(quán)利要求則指出了對(duì)本發(fā)明進(jìn)行的有利的限定。
根據(jù)本發(fā)明，提出了一種具有連接襯底的半導(dǎo)體模塊，該襯底用于相鄰半導(dǎo)體芯片上的集成電路的電連接。所述半導(dǎo)體模塊包含設(shè)有集成電路的半導(dǎo)體芯片。這些半導(dǎo)體芯片設(shè)置在底座結(jié)構(gòu)上，并通過(guò)該底座結(jié)構(gòu)電連接到半導(dǎo)體模塊上的外部觸點(diǎn)。該底座結(jié)構(gòu)可以是布線襯底，所述襯底通過(guò)布線結(jié)構(gòu)將半導(dǎo)體芯片上的少量10微米尺寸的接觸墊與外部觸點(diǎn)(尺寸為幾百個(gè)微米)進(jìn)行電連接。該底座結(jié)構(gòu)也可以具有扁平導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，借助于扁平導(dǎo)體框或“引線框”，可以形成這種扁平導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。所述用于相鄰半導(dǎo)體芯片上的集成電路的電連接的連接襯底與這些相鄰半導(dǎo)體芯片的邊緣區(qū)域重疊。芯片的接觸墊設(shè)置在半導(dǎo)體芯片的上工作面上，并通過(guò)連接襯底進(jìn)行相互之間的電連接。
這種半導(dǎo)體模塊的優(yōu)點(diǎn)在于不需通過(guò)成本較高的布線襯底來(lái)設(shè)置相鄰半導(dǎo)體芯片上的集成電路之間的內(nèi)部連接，相反，可以通過(guò)成本較低的連接襯底來(lái)將這些集成電路連接在一起。另外，這種解決方案的優(yōu)點(diǎn)是，通過(guò)連接襯底來(lái)與半導(dǎo)體芯片上的接觸墊進(jìn)行連接，可以避免焊線的相交。因此，用戶不需要在相對(duì)的接觸墊之間提供嚴(yán)格的順序。在極端情況下，甚至可以將位于集成電路中的一塊半導(dǎo)體芯片的左上角的接觸墊連接到另一個(gè)設(shè)置在相鄰半導(dǎo)體芯片的集成電路的右下角的接觸墊。為此目的，該連接襯底包括設(shè)有接觸墊的上表面和與該上表面對(duì)應(yīng)的下表面?？梢杂盟芰蠌?fù)合物來(lái)填充半導(dǎo)體芯片之間的、由連接襯底進(jìn)行橋接的間隙。填充后的間隙為連接襯底賦予了額外的強(qiáng)度，并使得扁平的半導(dǎo)體模塊在機(jī)械上更為牢固。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述連接襯底具有對(duì)稱軸，各連接用接觸墊相對(duì)于該軸以鏡像對(duì)稱方式設(shè)置，并通過(guò)連接襯底上的連接用互連結(jié)構(gòu)進(jìn)行相互的電連接。然后，按照從連接用接觸墊計(jì)起的最短路線，可以為相鄰半導(dǎo)體部件上的集成電路上的恰當(dāng)設(shè)置的接觸墊形成連接?？梢允惯B接襯底的寬度符合連接襯底和相鄰半導(dǎo)體芯片上的接觸墊之間的連接的需要。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，連接用接觸墊在對(duì)稱軸的兩側(cè)進(jìn)行成對(duì)的電連接。這種連接襯底上的連接用接觸墊間的成對(duì)內(nèi)部連接的優(yōu)點(diǎn)在于不會(huì)發(fā)生焊線相交，從而，可以用絕緣底座和金屬布線結(jié)構(gòu)的單層組合來(lái)形成連接襯底，從而降低了連接襯底的成本。
另一種有利的連接用接觸墊配置不僅提供了信號(hào)連接與測(cè)試連接(通過(guò)連接襯底連接到該配置)，也提供了電源電勢(shì)(通過(guò)連接襯底連接到該配置)，如VDD和VSS。為此目的，可以使長(zhǎng)度為1的連接襯底與待連的半導(dǎo)體芯片的側(cè)邊長(zhǎng)度L相匹配，且可以在連接襯底的寬闊表面所在的區(qū)域中設(shè)置用于各電源電勢(shì)的大面積連接用接觸墊。從而，通過(guò)平行連接的焊線來(lái)連接用于電源電勢(shì)的接觸墊，可以從連接襯底的縱向表面形成延長(zhǎng)的和寬闊的接觸連接條(contactconnecting strip)，該連接條通過(guò)焊線或倒裝觸點(diǎn)為待連接的集成電路提供了電源電勢(shì)。
另外，可以以這樣的方式設(shè)計(jì)連接用接觸墊在連接用接觸墊上設(shè)置兩個(gè)通往兩個(gè)相鄰半導(dǎo)體芯片的焊接連接，這樣，便將上述半導(dǎo)體芯片通過(guò)這樣的連接用接觸墊連接在一起。為此目的，在連接襯底上交錯(cuò)地設(shè)置連接用接觸墊，且這些接觸墊之間的分隔方式使得可以在它們之間設(shè)置用于電源電勢(shì)的焊接連接。
也可以為連接用接觸墊提供倒裝觸點(diǎn)，并可以以這樣的方式來(lái)配置這些接觸墊，使得可以將它們直接設(shè)置到半導(dǎo)體芯片上的相鄰集成電路上的接觸墊。這種連接方案得到了相鄰半導(dǎo)體芯片上的集成電路之間的最短連接。而且，這種倒裝技術(shù)以上述方式簡(jiǎn)化所述連接襯底，使得這種方案優(yōu)于之前的解決方案。另外，這種倒裝技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)高的連接密度，因?yàn)榭梢圆唤柚诤割^來(lái)設(shè)置所述倒裝觸點(diǎn)，從而，使得步長(zhǎng)(step width)和連接用接觸墊之間的平均間隔變短，而這也使得連接用互連結(jié)構(gòu)之間的平均間隔變短。
另外，可以通過(guò)至芯片接觸墊的焊線連接來(lái)連接所述連接用接觸墊。在這種情況下，由于兩個(gè)連接用接觸墊之間的平均間隔的緣故，因而必須考慮焊頭的寬度，不可否認(rèn)，這樣做增大了步長(zhǎng)，然而，由于執(zhí)行這項(xiàng)工作的操作員可以準(zhǔn)確地觀察連接用接觸墊而將它們相對(duì)于彼此和芯片接觸墊進(jìn)行調(diào)整，因而調(diào)節(jié)焊線連接遠(yuǎn)比對(duì)準(zhǔn)倒裝觸點(diǎn)更容易。而這一點(diǎn)基于這樣的假設(shè)可使用立體顯微鏡來(lái)觀察相鄰半導(dǎo)體芯片的上工作面和連接襯底的上表面，且連接襯底的下表面設(shè)置在相鄰半導(dǎo)體芯片的邊緣區(qū)域中。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，連接襯底的背面未設(shè)置在半導(dǎo)體芯片的邊緣區(qū)域上，而是設(shè)置在半導(dǎo)體模塊的布線襯底的上表面，且其設(shè)置方式使得相鄰半導(dǎo)體芯片的邊緣區(qū)域與連接襯底的上表面重疊。在本發(fā)明的該實(shí)施例中，所述連接襯底的上表面具有倒裝觸點(diǎn)或表面安裝觸點(diǎn)，當(dāng)將這些半導(dǎo)體芯片設(shè)置到布線襯底時(shí)，可通過(guò)半導(dǎo)體芯片的重疊區(qū)域中的接觸墊將這些觸點(diǎn)進(jìn)行相互連接。本發(fā)明的這個(gè)實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)在于相鄰半導(dǎo)體芯片為連接襯底提供了幾乎是完全意義上的機(jī)械保護(hù)，因?yàn)榘雽?dǎo)體芯片的重疊邊緣區(qū)域設(shè)置在連接襯底上方。
這與一種配置形成了對(duì)比，在這種配置中，連接襯底固定在半導(dǎo)體芯片的邊緣區(qū)域上，其下表面與所述邊緣區(qū)域重疊，而其上表面上的連接用接觸墊通過(guò)焊接連接電連接到相鄰半導(dǎo)體芯片的上工作面上的芯片接觸墊，這種方案對(duì)機(jī)械損壞的防護(hù)較弱。在這種情況下，在布線襯底的上表面上，必須為整個(gè)半導(dǎo)體模塊涂覆塑料封裝復(fù)合物，以使得半導(dǎo)體芯片、焊接連接和連接襯底嵌入所述塑料復(fù)合物。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，連接襯底具有無(wú)源和/或有源部件，它們通過(guò)連接襯底為相鄰半導(dǎo)體芯片提供微調(diào)、調(diào)諧、匹配、電感耦合和/或電容耦合。所述無(wú)源部件可以是電阻、線圈和電容器，可以將它們作為走線(line routing)的函數(shù)來(lái)進(jìn)行生產(chǎn)。另一方面，也可以在連接襯底上制造有源元件(如薄膜晶體管或薄膜二極管)，以增加相互連接的集成電路的功能。最后，也可以提供所謂的保護(hù)線或“熔絲”，這些保護(hù)線可根據(jù)需要熔斷，以提高半導(dǎo)體模塊的模塊性。沒(méi)必要為這樣的熔絲提供特殊的互連結(jié)構(gòu)，因?yàn)樵谶B接襯底上的連接用接觸墊之間已存在成對(duì)的標(biāo)準(zhǔn)連接用互連結(jié)構(gòu)。之后，可簡(jiǎn)單地通過(guò)激光移除方法來(lái)將這些現(xiàn)存的線路相互斷開(kāi)。同樣，也可以將具有薄膜配線的IC部件用作連接襯底。
連接襯底可以是長(zhǎng)條的，并可以與相鄰半導(dǎo)體芯片的邊長(zhǎng)L匹配。如果相鄰半導(dǎo)體芯片的邊長(zhǎng)L超出臨界長(zhǎng)度，則可以讓兩個(gè)、三個(gè)或更多的連接襯底的各自的長(zhǎng)度為l，且它們的長(zhǎng)度之和等于總長(zhǎng)度L。
另外，最好使相鄰半導(dǎo)體芯片上的接觸墊配置與連接襯底上的連接用接觸墊配置相匹配。所實(shí)現(xiàn)的匹配越準(zhǔn)確，則越容易維持可靠的調(diào)整，即使將倒裝觸點(diǎn)用于連接襯底也是如此。
本發(fā)明提供的制造具有連接襯底的半導(dǎo)體模塊的方法具有三種主要變體。這些變體取決于半導(dǎo)體芯片在布線襯底上設(shè)有倒裝觸點(diǎn)還是焊接連接。另外，這些方法取決于連接襯底設(shè)有倒裝觸點(diǎn)還是想為其設(shè)置焊接連接。
在第一種方法變體中，首先使用倒裝技術(shù)在相鄰半導(dǎo)體芯片中為半導(dǎo)體模塊生成布線襯底，在這種情況下，相鄰半導(dǎo)體芯片的上表面不僅存在倒裝觸點(diǎn)，也存在集成電路。接下來(lái)，將上表面上存在倒裝觸點(diǎn)的連接襯底的下表面安裝在上述布線襯底上。在這一過(guò)程中，該連接襯底的設(shè)置方式是半導(dǎo)體芯片上的邊緣區(qū)域與該連接襯底重疊?；蛘撸部梢酝ㄟ^(guò)通孔將該連接襯底結(jié)構(gòu)電連接到布線襯底。同樣，這些相鄰半導(dǎo)體芯片也具有倒裝觸點(diǎn)，但這些觸點(diǎn)的直徑比連接襯底上的倒裝觸點(diǎn)的直徑大。接下來(lái)，將相鄰半導(dǎo)體芯片與連接襯底(與上述芯片重疊)設(shè)置在一起，使半導(dǎo)體芯片上的倒裝觸點(diǎn)連接到上述布線襯底，且連接襯底上的倒裝觸點(diǎn)連接到相鄰半導(dǎo)體芯片的上工作面的邊緣區(qū)域中的相應(yīng)芯片接觸墊。這種方法的優(yōu)點(diǎn)在于連接襯底的大部分已為設(shè)置在其上方的、并與其發(fā)生重疊的半導(dǎo)體芯片覆蓋，從而便保護(hù)了連接襯底和減輕了其可能遭受的機(jī)械損壞。另外，這種方法還具有以下優(yōu)點(diǎn)用相對(duì)較少的方法步驟便可將相鄰半導(dǎo)體芯片上的集成電路連接起來(lái)。
與第一種變體的步驟類似，上述方法的第二種變體也為具有包括集成電路的相鄰半導(dǎo)體芯片的半導(dǎo)體模塊生成布線襯底。然后，用這些半導(dǎo)體芯片的背面與上述布線襯底上的芯片安裝表面之間的整體連接將半導(dǎo)體芯片在布線襯底上以相互鄰接的方式進(jìn)行設(shè)置。這樣，便允許自由地接入半導(dǎo)體芯片的上表面上的芯片接觸墊。最后，將具有倒裝觸點(diǎn)的連接襯底設(shè)置到半導(dǎo)體芯片的上表面的相鄰邊緣區(qū)域上。然后，在連接襯底與半導(dǎo)體芯片之間的重疊區(qū)域中，將連接襯底上的倒裝觸點(diǎn)電連接到相鄰半導(dǎo)體芯片上的芯片接觸墊。
最好通過(guò)焊接來(lái)形成這種連接。在完成作為最后步驟的這一步驟后，在相鄰半導(dǎo)體芯片上的可自由接入的芯片接觸墊與布線襯底之間形成焊接連接。這種方法具有以下優(yōu)點(diǎn)設(shè)置好連接襯底后，集成電路之間的電連接長(zhǎng)度為最短。這種方法與第一種方法的不同之處在于，盡管焊接連接僅在布線襯底的邊緣區(qū)域中出現(xiàn)，但此時(shí)也必須考慮焊接連接。然而，這些焊接連接必須嵌入塑料復(fù)合物中，以保護(hù)它們不受機(jī)械損壞。
制造半導(dǎo)體模塊的第三種方法變體首先為包括具有集成電路的相鄰半導(dǎo)體芯片的半導(dǎo)體模塊生成布線襯底。然后，使用這些半導(dǎo)體芯片的背面與布線襯底上的倒裝接觸墊之間的整體連接將這些半導(dǎo)體芯片設(shè)置到布線襯底，使得可以自由地接入半導(dǎo)體芯片的上表面上的芯片接觸墊。這便確保了對(duì)半導(dǎo)體芯片的上表面上的接觸墊的完全接入。然后，設(shè)置不具有上述倒裝觸點(diǎn)而具有接觸墊的連接襯底。將該連接襯底的下表面設(shè)置到半導(dǎo)體芯片的邊緣區(qū)域，并使之與這些邊緣區(qū)域進(jìn)行整體的連接。此時(shí)，可自由地接入設(shè)置在連接襯底的上表面的接觸墊，并可通過(guò)焊接連接將這些接觸墊連接到半導(dǎo)體芯片中的相應(yīng)接觸墊，以在各集成電路之間形成內(nèi)部電連接。最后，同樣在這種情況下，為半導(dǎo)體芯片上的未連接到連接襯底的接觸墊設(shè)置焊線，所述焊線將這些接觸墊連接到布線襯底上的連接用接觸墊。
在這種方法中，使用同一技術(shù)通過(guò)連接用接觸墊形成了從半導(dǎo)體芯片上的接觸墊到連接襯底的內(nèi)部連接和從半導(dǎo)體芯片上的接觸墊到布線襯底上的外部接觸墊的外部連接，從而降低了這類半導(dǎo)體模塊的生產(chǎn)成本。
總之，應(yīng)當(dāng)指出，通過(guò)使用較小的、額外的分層次連接襯底來(lái)在各相鄰部件之間形成內(nèi)部連接，可以解決現(xiàn)有技術(shù)遇到的所有上述問(wèn)題。因?yàn)樵擃~外的連接襯底非常小，且因?yàn)槿菀卓闯鍪侨绾涡纬缮鲜鰞?nèi)部連接的，從而形成了比對(duì)復(fù)雜的布線襯底進(jìn)行擴(kuò)展更節(jié)省成本的解決方案。另外，如果為連接襯底設(shè)置倒裝觸點(diǎn)，則克服了連接密度有限(如絲焊)的缺點(diǎn)。


現(xiàn)在，將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)說(shuō)明，在這些附圖中圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)實(shí)施例的、具有兩個(gè)連接襯底的半導(dǎo)體模塊的俯視圖；圖2示出了截取如圖1所示的半導(dǎo)體模塊所得的截面圖；圖3示出了如圖1所示的本發(fā)明的第一個(gè)實(shí)施例的連接襯底的上表面的俯視圖；圖4示出了具有一個(gè)連接襯底的半導(dǎo)體模塊的俯視圖；圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的第二個(gè)實(shí)施例的具有兩個(gè)連接襯底的半導(dǎo)體模塊的俯視圖；圖6示出了截取如圖5所示的半導(dǎo)體模塊所得的截面圖；圖7示出了如圖5所示的本發(fā)明的第二個(gè)實(shí)施例的連接襯底的上表面的俯視圖；圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的第三個(gè)實(shí)施例的具有兩個(gè)連接襯底的半導(dǎo)體模塊的俯視圖；圖9示出了截取如圖8所示的半導(dǎo)體模塊所得的截面圖；圖10示出了如圖8所示的本發(fā)明的第三個(gè)實(shí)施例的連接襯底的上表面的俯視圖。
具體實(shí)施例方式
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)實(shí)施例的、具有兩個(gè)連接襯底1的半導(dǎo)體模塊4的俯視圖。在圖1中未示出覆蓋半導(dǎo)體模塊4的塑料復(fù)合物，以示出兩個(gè)連接襯底1以及它們與半導(dǎo)體模塊4的布線襯底5上的相鄰半導(dǎo)體芯片2和3之間的內(nèi)部焊接連接17。另外，圖1示出了用作半導(dǎo)體模塊4的連接技術(shù)的絲焊技術(shù)。分別為相鄰半導(dǎo)體芯片2和3的邊緣區(qū)域6和7中的內(nèi)部布線設(shè)置了內(nèi)部芯片接觸墊8。
上述兩個(gè)連接襯底1與半導(dǎo)體邊緣在邊緣區(qū)域6和7中發(fā)生重疊，它們本身具有連接用接觸墊12。在連接用接觸墊12、連接襯底1和相鄰半導(dǎo)體部件2和3中的集成電路上的內(nèi)部芯片接觸墊8之間設(shè)置焊接連接17，且在內(nèi)部芯片接觸墊8和連接用接觸墊12之間設(shè)置了內(nèi)部焊接連接17。相鄰的半導(dǎo)體芯片2和3具有外部芯片接觸墊23，用于將半導(dǎo)體模塊4向外連接到其外部觸點(diǎn)。這些外部芯片接觸墊23通過(guò)焊接連接16連接到布線襯底5的上表面25上的連接用接觸墊24。
半導(dǎo)體芯片2和3分別具有邊長(zhǎng)L1和L2，而兩個(gè)連接襯底1分別具有邊長(zhǎng)l1和l2，且具有寬度b。在本發(fā)明的這個(gè)實(shí)施例中，在半導(dǎo)體芯片2、3上設(shè)置了兩個(gè)分別具有邊長(zhǎng)l1和l2的連接襯底，且連接襯底的邊長(zhǎng)l1和l2小于半導(dǎo)體芯片2、3的邊長(zhǎng)L的一半。選擇連接襯底的寬度b，使得成對(duì)設(shè)置的連接用接觸墊12的數(shù)目足夠滿足需要，且這些接觸墊12相對(duì)于對(duì)稱軸以對(duì)稱方式彼此交錯(cuò)設(shè)置。
圖2示出了沿圖1中的剖面AA截取如圖1中所示的半導(dǎo)體模塊4所得的截面圖。將半導(dǎo)體芯片2、3的背面19、20設(shè)置成與布線襯底5的上表面25上的芯片安裝表面21相鄰。連接襯底1的下表面13分別整體連接到半導(dǎo)體芯片2、3的邊緣區(qū)域6、7。本發(fā)明的這個(gè)實(shí)施例中的連接用接觸墊12以成對(duì)的方式設(shè)置成彼此相對(duì)，并通過(guò)焊接連接17連接到內(nèi)部芯片接觸墊8，后者也以成對(duì)的方式設(shè)置成彼此相對(duì)。這就導(dǎo)致半導(dǎo)體芯片2上的集成電路的電路與半導(dǎo)體芯片3上的集成電路的電路之間在半導(dǎo)體芯片的上工作面10上形成了內(nèi)部焊接連接。這樣，連接襯底1降低了半導(dǎo)體模塊4的布線襯底5的連接密度負(fù)擔(dān)。同時(shí)，布線襯底5的下表面上的外部觸點(diǎn)22形成了半導(dǎo)體模塊4的外部觸點(diǎn)12。這些外部觸點(diǎn)22表示外部連接能力，并通過(guò)布線襯底5上的外部接觸墊28(如經(jīng)由貫穿布線襯底5的通孔29)連接到布線襯底5的上表面25上的連接用接觸墊24。從接觸墊24起，到半導(dǎo)體芯片2、3的上表面10上的芯片接觸墊23為止，各設(shè)有一個(gè)焊接連接16。半導(dǎo)體模塊封裝的輪廓由虛線26指出。
圖3示出了如圖1所示的本發(fā)明的第一個(gè)實(shí)施例的、具有連接用接觸墊配置18的連接襯底1的上表面11的俯視圖。該連接襯底1總邊長(zhǎng)l為2.6mm，本發(fā)明這個(gè)實(shí)施例的總寬度b為0.7mm。連接用接觸墊12的步長(zhǎng)w可以為80μm，使得連接線(未示出)將連接用接觸墊12連接在一起，且這些接觸墊成對(duì)地設(shè)置在對(duì)稱軸14的兩側(cè)。當(dāng)邊長(zhǎng)l為10mm時(shí)，在連接襯底1上的對(duì)稱軸14的兩側(cè)可設(shè)置約500個(gè)連接用接觸墊12。
在本發(fā)明的第一個(gè)實(shí)施例中，設(shè)置了焊接連接，連接用接觸墊12呈矩形，且由于焊頭直徑的緣故，因而步長(zhǎng)不能小于最低步長(zhǎng)w。而且，在對(duì)稱軸14的兩側(cè)設(shè)置了三行連接用接觸墊12，且考慮焊線的厚度，將各行的連接用接觸墊與其相鄰行中的連接用接觸墊相對(duì)于它們的對(duì)準(zhǔn)位置進(jìn)行偏移，從而，如果存在這樣的三行，則三行焊線可以彼此并排設(shè)置，而不會(huì)導(dǎo)致它們之間的互相接觸，也不會(huì)導(dǎo)致短路。
圖4示出了具有連接襯底1的半導(dǎo)體模塊4的俯視圖。該連接襯底1具有連接用接觸墊配置18，該配置與如圖3所示的連接襯底1不同。
通過(guò)連接襯底1，不僅連接了信號(hào)連接和測(cè)試連接，也連接了電源電勢(shì)(如VDD和VSS)。為此目的，該連接襯底的邊長(zhǎng)l約等于待連接的半導(dǎo)體芯片2和3的邊長(zhǎng)L。而且，在連接襯底1的寬闊區(qū)域中可設(shè)置大面積的連接用接觸墊32、33、34和35，這些接觸墊分別用于與各電源電勢(shì)VDD或VSS連接。從而，可通過(guò)多條至電源電勢(shì)的接觸墊37的平行連接焊線36來(lái)在連接襯底1的縱向表面上形成長(zhǎng)條的和寬闊的接觸連接條38、39。如圖8所示，這些接觸連接條38和39通過(guò)平行連接焊線36或通過(guò)倒裝觸點(diǎn)將電源電勢(shì)VDD或VSS提供給待連接的集成電路。
以這樣的方式設(shè)計(jì)其他連接用接觸墊12，使得可以在它們上面設(shè)置兩個(gè)焊接連接40和41，這便導(dǎo)致相鄰半導(dǎo)體芯片2和3可通過(guò)連接用接觸墊12相連。為此目的，連接用接觸墊12以交錯(cuò)的方式設(shè)置在連接襯底1上，且以這樣的方式相互分隔，使得至電源電勢(shì)VDD和VSS的焊接連接42可處于它們之間。
圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的第二個(gè)實(shí)施例的具有兩個(gè)連接襯底1的半導(dǎo)體模塊4的俯視圖。功能與之前附圖中的部件的功能相同的部件仍用相同的附圖標(biāo)記表示，并且不再對(duì)此進(jìn)行說(shuō)明。該第二個(gè)實(shí)施例與如圖1所示的第一個(gè)實(shí)施例的不同之處在于，兩個(gè)連接襯底1不具有任何焊接連接，但具有倒裝觸點(diǎn)，這些倒裝觸點(diǎn)與相鄰半導(dǎo)體芯片2、3的集成電路上的相應(yīng)內(nèi)部連接用接觸墊24相對(duì)應(yīng)。僅那些用于外部連接的、處于半導(dǎo)體芯片2和3的邊緣表面上的接觸墊23才通過(guò)焊接連接16連接到布線襯底的上表面25上的連接用接觸襯墊24。
圖6示出了沿圖5中的截面BB截取如圖5所示的半導(dǎo)體模塊4所得的截面圖。連接襯底1的上表面11與半導(dǎo)體芯片2、3的上表面9、10相對(duì)，且在上表面11上設(shè)有連接到內(nèi)部芯片接觸墊8的倒裝觸點(diǎn)15?？梢詫⑦@樣的連接襯底1設(shè)計(jì)得更緊湊，并使其比圖1所示的本發(fā)明的第一個(gè)實(shí)施例中的連接襯底1具有更多的連接用接觸墊12。在圖5中，虛線26又一次示出了一種可能的半導(dǎo)體模塊封裝的輪廓。
圖7示出了如圖4所示的本發(fā)明的第二個(gè)實(shí)施例的具有連接用接觸墊配置18的連接襯底1的上表面的俯視圖。連接襯底1的邊長(zhǎng)1為1.5mm，寬度b為0.45mm。類似地，為倒裝觸點(diǎn)而設(shè)置的連接用接觸墊12的步長(zhǎng)w為60um，且在連接襯底1的這個(gè)區(qū)域上，在對(duì)稱軸14的兩側(cè)，分別可以容納四行連接用接觸墊14。從而，在對(duì)稱軸14的每一側(cè)均設(shè)有總數(shù)為100的連接用接觸墊12。如果邊長(zhǎng)1為10mm，則在相同的配置中可容納650個(gè)連接用接觸墊12。連接襯底1上的倒裝觸點(diǎn)的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是可以以行和列的形式設(shè)置用于倒裝觸點(diǎn)的連接用接觸墊12，且不必將它們?cè)O(shè)置成前述的偏移形式(如圖3所示的為焊接連接而設(shè)置的連接用接觸墊)。
圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的第三個(gè)實(shí)施例的具有兩個(gè)連接襯底1的半導(dǎo)體模塊4的俯視圖。功能與之前附圖中的部件的功能相同的部件仍用相同的附圖標(biāo)記表示，并且不再對(duì)此進(jìn)行說(shuō)明。本發(fā)明的第三個(gè)實(shí)施例與本發(fā)明的第一、第二個(gè)實(shí)施例的不同之處在于連接襯底1的下表面13整體設(shè)置在布線襯底5上，且所述連接襯底通過(guò)倒裝觸點(diǎn)15連接到半導(dǎo)體芯片2、3上的、各自的邊緣區(qū)域中的內(nèi)部芯片接觸墊。
圖9示出了沿圖8中的截面CC截取如圖8所示的半導(dǎo)體模塊4所得的截面圖。連接襯底1設(shè)置在布線襯底5與半導(dǎo)體芯片2、3之間，且其下表面13以電傳導(dǎo)方式固定在布線襯底上。連接襯底1上的倒裝觸點(diǎn)15的直徑比半導(dǎo)體芯片2、3上的倒裝觸點(diǎn)30的直徑小，且它們中的一部分通過(guò)通孔31電連接到布線襯底5。
結(jié)果，半導(dǎo)體芯片2、3的背面19、20可同時(shí)形成半導(dǎo)體模塊4的上表面，而外部觸點(diǎn)22設(shè)置在下表面27上。在這個(gè)半導(dǎo)體模塊4中，可以將散熱器設(shè)置到半導(dǎo)體芯片2、3的背面19、20，而不通過(guò)塑料封裝復(fù)合物來(lái)阻止熱傳導(dǎo)。虛線26再次示出了塑料封裝的可能輪廓，在這種情況下，該塑料封裝可以由“低鑄模(undermold)”材料構(gòu)成。半導(dǎo)體芯片2、3的倒裝觸點(diǎn)30的直徑比連接襯底上的倒裝觸點(diǎn)15的直徑大。而且，這種直徑上的差異通過(guò)連接襯底1自身來(lái)進(jìn)行補(bǔ)償。
圖10示出了如圖8所示的本發(fā)明的第三個(gè)實(shí)施例的連接襯底1的上表面11的俯視圖。多個(gè)倒裝觸點(diǎn)30通過(guò)互連結(jié)構(gòu)43進(jìn)行相互連接，以形成用于電源電勢(shì)VDD或VSS的大面積電源連接，這些電源連接為兩塊芯片提供電源電勢(shì)，且這些電源電勢(shì)通過(guò)貫穿連接襯底1的通孔電連接到半導(dǎo)體模塊中的布線襯底上的電源線。
權(quán)利要求
1.一種具有連接襯底(1)的半導(dǎo)體模塊，所述連接襯底用于電連接相鄰半導(dǎo)體芯片(2、3)上的集成電路和為這些電路供電，所述半導(dǎo)體模塊具有-包括具有集成電路的半導(dǎo)體芯片(2、3)的半導(dǎo)體模塊(4)，所述芯片設(shè)置在底座結(jié)構(gòu)上，并通過(guò)布線襯底(5)電連接到所述半導(dǎo)體模塊(4)上的外部觸點(diǎn)(22)；-與相鄰半導(dǎo)體芯片(2、3)的邊緣區(qū)域(6、7)發(fā)生重疊的連接襯底(1)，和-所述相鄰半導(dǎo)體芯片(2、3)的上工作面(9、10)上的芯片接觸墊(8)，所述芯片通過(guò)所述連接襯底(1)以電傳導(dǎo)方式來(lái)進(jìn)行相互連接。
2.如權(quán)利要求1中所述的半導(dǎo)體模塊，其特征在于所述連接襯底(1)包括具有連接用接觸墊(12)的上表面(11)，并包括與所述上表面(11)相對(duì)的下表面(13)。
3.如權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體模塊，其特征在于所述連接襯底(1)包括對(duì)稱軸(14)，所述連接用接觸墊(12)相對(duì)于該軸以鏡像對(duì)稱方式設(shè)置，并通過(guò)所述連接襯底(1)上的連接用互連結(jié)構(gòu)來(lái)進(jìn)行相互的電連接。
4.如權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體模塊，其特征在于所述連接用接觸墊(12)成對(duì)地電連接于所述對(duì)稱軸(14)的兩側(cè)。
5.如權(quán)利要求2至4中之一所述的半導(dǎo)體模塊，其特征在于所述連接用接觸墊(12)包括倒裝觸點(diǎn)(15)。
6.如權(quán)利要求2至4中之一所述的半導(dǎo)體模塊，其特征在于所述連接用接觸墊(12)包括至所述芯片接觸墊(8)的焊線連接(17)。
7.如前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體模塊，其特征在于所述連接襯底(1)的下表面(13)設(shè)置在所述布線襯底(5)上，并使用倒裝技術(shù)將所述連接襯底(1)通過(guò)其所述上表面(11)上的倒裝觸點(diǎn)(15)電連接到半導(dǎo)體芯片(2、3)上的芯片接觸墊(8)。
8.如權(quán)利要求1至6中之一所述的半導(dǎo)體模塊，其特征在于所述連接襯底(1)以重疊方式設(shè)置在所述半導(dǎo)體芯片(2、3)的邊緣區(qū)域(6、7)上，并包括電連接到所述半導(dǎo)體芯片(2、3)的邊緣區(qū)域(6、7)中的芯片接觸墊(8)的倒裝觸點(diǎn)(15)。
9.如權(quán)利要求1至6中之一所述的半導(dǎo)體模塊，其特征在于所述連接襯底(1)的下表面(13)與所述半導(dǎo)體芯片(2、3)的邊緣區(qū)域(6、7)重疊，且其上表面(11)上的連接用接觸墊(12)通過(guò)焊接連接(17)電連接到所述相鄰半導(dǎo)體芯片(2、3)的上工作面(9、10)上的芯片接觸墊(8)。
10.如前述權(quán)利要求之一所述的半導(dǎo)體模塊，其特征在于所述連接襯底(1)包括無(wú)源和/或有源部件，所述部件通過(guò)所述連接襯底(1)在相鄰半導(dǎo)體芯片(2、3)之間提供微調(diào)、調(diào)諧、匹配、電感耦合、電容耦合和/或另外的附加功能。
11.如前述權(quán)利要求之一所述的半導(dǎo)體模塊，其特征在于所述連接襯底(1)呈長(zhǎng)條形，并與所述相鄰半導(dǎo)體芯片(2、3)的邊長(zhǎng)(L)匹配。
12.如前述權(quán)利要求之一所述的半導(dǎo)體模塊，其特征在于相鄰半導(dǎo)體芯片(2、3)上的接觸墊配置(18)與所述連接襯底(1)上的所述接觸墊的接觸墊配置(18)匹配。
13.一種制造具有連接襯底(1)的半導(dǎo)體模塊的方法，所述連接襯底用于將相鄰半導(dǎo)體芯片(2、3)上的集成電路進(jìn)行電連接，所述方法包括以下方法步驟-利用倒裝技術(shù)為具有相鄰半導(dǎo)體芯片(2、3)的半導(dǎo)體模塊(4)生成布線襯底(5)，其中，所述半導(dǎo)體芯片包括集成電路；-以這樣的方式將連接襯底(1)的下表面(13)設(shè)置在所述布線襯底(5)上，使得連接襯底(1)以重疊方式設(shè)置在為相鄰半導(dǎo)體芯片(2、3)提供的位置之間，其中，所述連接襯底的上表面(11)包括倒裝觸點(diǎn)(15)；-設(shè)置與所述連接襯底(1)重疊的相鄰半導(dǎo)體芯片(2、3)，使得所述半導(dǎo)體芯片(2、3)上的倒裝觸點(diǎn)(15)連接到所述布線襯底(5)，并使得所述連接襯底(1)上的倒裝觸點(diǎn)(15)連接到所述相鄰半導(dǎo)體芯片(2、3)的上工作面(9、10)的邊緣區(qū)域(6、7)中的相應(yīng)芯片接觸墊(8)。
14.一種制造具有連接襯底(1)的半導(dǎo)體模塊(4)的方法，所述連接襯底用于將相鄰半導(dǎo)體芯片(2、3)上的集成電路進(jìn)行電連接，所述方法包括以下方法步驟-為具有包括集成電路的相鄰半導(dǎo)體芯片(2、3)的半導(dǎo)體模塊(4)生成布線襯底(5)；-用所述半導(dǎo)體芯片(2、3)的背面(19、20)與所述布線襯底(5)的芯片安裝設(shè)施(21)之間的整體連接將相鄰半導(dǎo)體芯片(2、3)設(shè)置在所述布線襯底(5)上，使得可以自由接入所述半導(dǎo)體芯片(2、3)的上表面(9、10)上的芯片接觸墊(8)；-設(shè)置包括倒裝觸點(diǎn)(15)的連接襯底(1)，使得所述連接襯底(1)上的倒裝觸點(diǎn)(15)與相鄰半導(dǎo)體芯片(2、3)上的芯片接觸墊(8)在所述連接襯底(1)與所述半導(dǎo)體芯片(2、3)之間的重疊區(qū)域中進(jìn)行電連接；以及-在所述相鄰半導(dǎo)體芯片(2、3)上的可自由接入的芯片接觸墊(8)與所述布線襯底(5)之間形成焊接連接(17)。
15.一種制造具有連接襯底(1)的半導(dǎo)體模塊(4)的方法，所述連接襯底用于將相鄰半導(dǎo)體芯片(2、3)上的集成電路進(jìn)行電連接，所述方法包括以下方法步驟-為具有包括集成電路的相鄰半導(dǎo)體芯片(2、3)的半導(dǎo)體模塊(4)生成布線襯底(5)；-用所述半導(dǎo)體芯片(2、3)的背面(19、20)與布線襯底(5)的芯片安裝設(shè)施(21)之間的整體連接將相鄰半導(dǎo)體芯片(2、3)設(shè)置在布線襯底(5)上，使得可以自由接入半導(dǎo)體芯片(2、3)的上表面(9、10)上的芯片接觸墊(8)；-設(shè)置連接襯底(1)，使其下表面(13)在所述相鄰半導(dǎo)體芯片(2、3)的邊緣區(qū)域(6、7)上，且在所述連接襯底(1)的可自由接入的上表面(11)上具有連接用接觸墊(12)；以及-在所述連接襯底(1)的可自由接入的連接用接觸墊(12)與所述相鄰半導(dǎo)體芯片(2、3)的芯片接觸墊(8)之間形成焊接連接(17)，在所述半導(dǎo)體芯片(2、3)上的芯片接觸墊(8)與所述布線襯底(5)之間形成焊接連接(16)。
全文摘要
本發(fā)明涉及具有連接襯底(1)的半導(dǎo)體模塊(4)，并涉及相關(guān)的制造方法。該連接襯底(1)用于集成電路附近的半導(dǎo)體芯片(2、3)的內(nèi)部電連接。半導(dǎo)體芯片(2、3)具有集成電路，并設(shè)置在支撐結(jié)構(gòu)上。半導(dǎo)體芯片(2、3)向外與外接觸墊(22)接觸。連接襯底(1)與相鄰半導(dǎo)體芯片(2、3)的邊緣區(qū)域(6、7)發(fā)生重疊。
文檔編號(hào)H01L25/065GK1961426SQ200580015247
公開(kāi)日2007年5月9日 申請(qǐng)日期2005年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月18日
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