电路板和包含该电路板的半导体封装的制作方法

一个实施方式涉及一种电路板和包括该电路板的半导体封装基板。

背景技术：

1、随着电气/电子产品的性能增强，已经提出并研究了用于在有限尺寸的半导体封装基板上布置更多数量的半导体器件的技术。然而，由于一般半导体封装是基于安装单个半导体装置，因此在获得所要性能方面存在限制。

2、因此，最近，已经提供了使用多个基板来在其中布置多个半导体器件的半导体封装。这种半导体封装具有其中多个半导体器件在水平方向和/或垂直方向上在基板上彼此连接的结构。因此，半导体封装的优点在于有效地使用了半导体器件的安装区域，并且可以通过半导体器件之间的短信号传输路径来传输高速信号。

3、此外，随着半导体器件的数量和/或每个半导体器件的尺寸根据朝向高集成度的趋势而增加，或者随着半导体器件的功能部分被划分，应用于提供物联网（iot）、自动驾驶车辆、高性能服务器等的产品的半导体封装被扩展到半导体芯粒（chiplet）的概念。

4、同时，应用于半导体封装的封装基板和/或中介层可以包括被配置为连接到半导体器件和/或半导体小芯片的多个凸块部分。另外，随着连接构件的焊盘的数量和半导体器件的端子的数量的增加，需要多个凸块部分之间的精细间距。然而，根据现有技术，由于阻焊剂的曝光和/或显影分辨率的限制，在垂直方向上减小与凸块部分重叠的通孔的尺寸存在限制。因此，在现有技术中，在减小彼此相邻的多个凸块部分之间的间距方面存在限制。

技术实现思路

1、技术问题

2、实施方式提供了具有新颖结构的电路板和包括该电路板的半导体封装。

3、另外，本实施方式提供一种能够在被配置为连接到半导体装置的凸块部分之间实现精细间距的电路板，以及一种包含该电路板的半导体封装。

4、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，并且从以下描述中提出的实施方式所属领域的技术人员可以清楚地理解未提及的其他技术问题。

5、技术解决方案

6、根据实施方式的电路板包括：积层绝缘层，该积层绝缘层包括上表面和下表面、、堆叠在上表面和下表面之间的多个绝缘层、以及设置在上表面上的上部电路层；以及设置在积层绝缘层的上部电路层上的保护层，其中保护层包括在垂直方向上具有第一深度的通孔和在垂直方向上具有不同于第一深度的第二深度的凹部，并且其中通孔和凹部在水平方向上彼此间隔开。

7、此外，通孔的第一深度大于凹部的第二深度。

8、另外，所述上部电路层包含：凸块部分，其设置在所述凹部中且从所述凹部的底表面突出；以及焊盘部分，其设置在通孔中，其中焊盘部分的上表面的至少一部分在垂直方向上与通孔重叠。

9、另外，上部电路层进一步包含连接到焊盘部分和凸块部分中的至少一个的布线部分，并且其中布线部分被保护层覆盖。

10、此外，凹部的底表面包括朝向积层绝缘层凹入的凹表面。

11、此外，凸块部分包括在水平方向上彼此间隔开的多个凸块，并且其中凹面设置在多个凸块之间。

12、此外，凹部的侧壁包括从凹部向外凹入的沟槽。

13、此外，沟槽位于凹部的底表面和凹部的侧壁之间的边界处。

14、另外，沟槽沿着凹部的底表面的周向方向设置。

15、另外，凸块部分在垂直方向上的厚度大于焊盘部分在垂直方向上的厚度。

16、另外，凸块部分在垂直方向上的厚度等于布线部分在垂直方向上的厚度。

17、此外，凸块部分包括：第一部分，设置在积层上并且在水平方向上具有第一宽度；以及第二部分，设置在第一部分上并且在水平方向上具有不同于第一宽度的第二宽度。

18、另外，凸块部分的第一部分在垂直方向上的厚度等于焊盘部分在垂直方向上的厚度。

19、另外，第一宽度大于第二宽度，且其中凸块部分的第一部分的侧表面及凸块部分的第二部分的侧表面形成台阶。

20、此外，凸块部分的第一部分在水平方向上的中心轴及凸块部分的第二部分在水平方向上的中心轴彼此偏移。

21、另外，凹部的底表面定位成高于凸块部分的第一部分。

22、另外，电路板还包括嵌入在积层中并且在垂直方向上与凹部的至少一部分重叠的连接构件。

23、此外，通孔的侧壁的斜率不同于凹部的侧壁的斜率。

24、同时，根据实施方式的半导体封装包括：积层绝缘层，其包含上表面及下表面，堆叠于上表面与下表面之间的多个绝缘层，以及设置于上表面上的上部电路层；保护层，其设置于积层绝缘层的上部电路层上；及半导体器件，其设置于保护层上，其中保护层包含在垂直方向上具有第一深度的通孔及在垂直方向上具有不同于第一深度的第二深度的凹部，且其中通孔及凹部在水平方向上彼此间隔开。

25、此外，半导体封装还包括嵌入半导体器件的嵌入绝缘层，其中嵌入绝缘层填充凹部的至少一部分。

26、有利效果

27、根据实施方式的电路板可以包括积层以及设置在积层上的焊盘部分和凸块部分。凸块部分可以包括设置在积层上并且在水平方向上具有第一宽度的第一部分，以及设置在第一部分上并且在水平方向上具有小于第一宽度的第二宽度的第二部分。

28、因此，该实施方式可以允许凸块部分具有等于或大于预定水平的高度，并且可以进一步实现在水平方向上彼此间隔开的多个凸块部分之间的精细间距。具体地，凸块部分可以以预定高度设置在积层上。在这种情况下，可以通过曝光和显影干膜以形成开口，然后用金属材料填充开口来形成凸块部分。随着凸块部分的高度增加，干膜的厚度也增加，这可能导致干膜的曝光分辨率降低。例如，当通过将光照射干膜的上表面上来执行曝光工艺时，足够的光可能不会到达与干膜的下表面相邻的区域，因此干膜的一部分可能不会被充分曝光和显影。此外，随着干膜的厚度增加，归因于光折射的分辨率劣化可变得更显著。因此，在现有技术中，在减小水平方向上的凸块部分的宽度方面以及此外在减小多个凸块部分之间的间距方面存在限制。

29、相反，根据实施方式，可以使用在垂直方向上堆叠的多个干膜来形成凸块部分。例如，在现有技术中，当凸块部分具有200μm的高度时，使用具有200μm的厚度的干膜来形成凸块部分，而根据实施方式，可以在堆叠各自具有100μm的厚度的两个干膜之后形成凸块部分。因此，根据干膜的厚度，该实施方式可以解决由光折射引起的曝光分辨率的降低，从而减小凸块部分在水平方向上的宽度。此外，根据实施方式，凸块部分的第二部分在水平方向上的宽度可小于凸块部分的第一部分在水平方向上的宽度。因此，可以增加相邻凸块部分之间的间隔距离，同时保持相邻凸块部分之间的间距，从而防止当相邻凸块部分彼此电连接时可能发生的电路短路。

30、实施方式包括设置在积层上的保护层。在这种情况下，保护层包括在垂直方向上与设置在积层上的焊盘部分重叠的通孔，以及在垂直方向上与凸块部分重叠的凹部。凹部可以设置在设置有凸块部分的区域中，并且凹部在垂直方向上的深度可以小于通孔在垂直方向上的深度。在这种情况下，根据实施方式，凸块部分在垂直方向上的厚度可以大于焊盘部分在垂直方向上的厚度，并且凸块部分可以在垂直方向和/或水平方向上与设置在保护层中的凹部重叠，使得凸块部分可以由保护层稳定地支撑和/或保护。因此，与比较例相比，实施方式可以增加凸块部分的高度（优选地，凸块部分的第二部分的厚度），从而确保允许半导体器件稳定地设置在上部积层上的支座。

31、另外，保护层的凹部的底表面可定位成高于凸块部分的第一部分。因此，凸块部分的第一部分与第二部分之间的界面可定位成低于保护层的凹部。也就是说，凸块部分的第一部分与第二部分之间的界面可由第一保护层覆盖。因此，实施方式可防止在凸块部分的第一部分与第二部分之间的界面处出现裂纹或防止金属间化合物渗透到界面中，从而进一步改进电路板及包含电路板的半导体封装的机械可靠性和/或电气可靠性。

32、此外，保护层的凹部可以在水平方向上与保护层的通孔间隔开。例如，保护层可以包括在水平方向上彼此间隔开的多个通孔，并且多个通孔中的每一个可以与凹部间隔开而不连接到凹部。因此，可以通过防止当保护层的通孔和第一保护层的凹部彼此连接时可能发生的问题来提高机械可靠性和/或电气可靠性。例如，可以防止当保护层104的通孔和保护层的凹部彼此连接时可能发生的电气可靠性问题，诸如由诸如焊料的接合构件的流动引起的电路短路。特别地，实施方式可以防止由于上绝缘层和下绝缘层之间的体积差异而可能发生的电路板的翘曲，从而进一步提高电路板和半导体封装的机械可靠性和/或电气可靠性。

33、此外，焊盘部分可设置在凸块部分周围。例如，焊盘部分可以设置为比凸块部分更靠近上部积层的外侧表面。在这种情况下，焊盘部分在水平方向上的宽度可以大于凸块部分在水平方向上的宽度。也就是说，在水平方向上具有相对较大宽度的焊盘部分可以设置为与上部积层的外侧表面相邻，从而确保上部积层的上表面的外围周围的刚性，并防止电路板在特定方向上过度翘曲。

34、与焊盘部分相比，凸块部分可以具有相对精细的宽度或相对精细的间距。凸块部分可以连接到具有相对小的线宽和/或节距的半导体器件的端子，并且焊盘部分可以连接到具有相对大的线宽和/或节距的半导体器件的端子和/或外部基板的焊盘。例如，焊盘部分可以用作被配置为向半导体器件和/或连接构件供电的电源布线，并且凸块部分可以用作被配置为向半导体器件和/或连接构件发送除了电力信号之外的通信信号以及从半导体器件和/或连接构件接收除了电力信号之外的通信信号的信号布线。在这种情况下，多个焊盘部分可以在与凸块部分间隔开的位置处围绕凸块部分设置，从而实现稳定的电源，同时防止通过焊盘部分传输的功率信号干扰通过焊盘部分传输的通信信号。

35、另外，焊盘部分可以用作防止干扰信号（诸如外部噪声）被传输到凸块部分的屏蔽件。因此，可以最小化通过凸块部分传输的通信信号的损失以改善通信特性，从而进一步提高电路板和半导体封装的操作可靠性。

36、此外，根据实施方式，通孔的侧壁的斜率可以不同于凹部的侧壁的斜率。通孔的侧壁可以相对于保护层的上表面或下表面具有预定斜率。例如，通孔的侧壁可以是倾斜的，使得通孔在水平方向上的宽度从通孔的上部朝向通孔的下部减小。因此，可以控制具有相对较大的体积的通孔内的接合构件的体积，从而降低制造成本。另外，通孔的侧壁可以是倾斜的，使得通孔在水平方向上的宽度从通孔的上部朝向通孔的下部减小，从而允许接合构件容易地设置于在垂直方向上具有相对大的深度的通孔中。

37、相反，凹部的侧壁可以具有与通孔的侧壁的斜率不同的斜率。例如，凹部的侧壁的斜率可以比通孔的侧壁的斜率更接近垂直。因此，可以固定凹部的底表面的区域，使得可以精确地控制设置半导体器件的空间，并且可以更稳定地设置半导体器件。

38、此外，可以在保护层的凹部的侧壁中提供沟槽。沟槽可以沿着凹部的底表面的周向方向向外凹入地形成。沟槽可以填充有设置在凸块部分上的诸如焊料的接合构件，从而提供增加接合构件和电路板之间的接合强度的锚定功能。可选地，沟槽可以填充有模制半导体器件的模制构件，从而进一步增加模制构件和电路板之间的接合强度。

39、此外，可以在保护层的凹部的底表面中提供凹表面。凹面可以增加保护层的凹部的底表面的表面积，从而减小由热应力引起的保护层的热变形的程度（例如，膨胀和/或收缩的程度）。因此，设置在保护层的上表面中的凹面可以防止由保护层的热变形引起的应力作用在凸块部分上。例如，凹面可以减轻由热应力引起的应力，并且防止应力在朝向凸块部分的方向上传递。因此，实施方式可允许半导体器件稳定地附接到电路板，借此改进电路板与半导体器件之间的机械可靠性及电气可靠性。此外，实施方式可允许半导体器件稳定地操作，从而提高应用半导体封装的电子产品（例如服务器）的操作可靠性。

40、此外，凹面设置为从保护层的上表面朝向保护层的下表面凹入的弯曲表面。因此，实施方式可以进一步改善防止应力通过凹面作用在凸块部分上的效果。例如，当凹表面具有含角度的矩形形状时，应力可能集中在含角度的部分，这可能导致机械可靠性或电气可靠性的劣化。相反，根据实施方式，凹形表面可以具有凹形弯曲的形状，从而防止应力集中在凹形表面的特定部分处。因此，实施方式可进一步改进半导体封装的物理可靠性和/或电气可靠性。

41、此外，保护层、凸块部分和半导体器件包括不同的材料。例如，保护层可以包括阻焊剂，凸块部分可以包括诸如铜的金属材料，并且半导体器件可以包括硅材料。在这种情况下，保护层、凸块部分和半导体器件具有不同的热膨胀系数。例如，保护层的热膨胀系数可以大于凸块部分和半导体器件的热膨胀系数。因此，当相同的热应力被施加到保护层、凸块部分和半导体器件中的每一个时，保护层可以比凸块部分和半导体器件经历更大程度的热变形。因此，实施方式可以在保护层的上表面中提供凹面，并且可以防止由热变形（诸如膨胀和/或收缩）引起的应力作用在电路板和半导体器件之间的电结上，从而提高半导体封装的机械可靠性和/或电气可靠性。

42、另外，根据实施方式的凸块部分的第一部分和第二部分可以具有在水平方向上彼此偏移的中心轴线。举例来说，凸块部分的第一部分在水平方向上的中心轴可从其第二部分在水平方向上的中心轴偏移。因此，由于第一部分在水平方向上的宽度与第二部分在水平方向上的宽度之间的差，凸块部分的侧表面可具有台阶。此外，由于第一部分在水平方向上的中心轴线和第二部分在水平方向上的中心轴线彼此偏移，因此台阶的水平距离沿着凸块部分的上表面或下表面的外周方向可能不均匀。举例来说，在凸块部分的一侧上的第一部分的第一侧表面及第二部分的第一侧表面可在水平方向上在其间具有第一水平距离，且在凸块部分的另一侧上的第一部分的第二侧表面及第二部分的第二侧表面可在水平方向上在其间具有第二水平距离，第二水平距离不同于第一水平距离。因此，通过使凸块部分的第一部分的中心轴在水平方向上从其第二部分的中心轴在水平方向上偏移，实施方式可防止电路板在特定方向上过度翘曲。此外，根据多个凸块部分所需的特性，可以选择性地增加和/或减小多个凸块部分之间的间隔距离，同时保持多个凸块部分之间的间距，从而最小化信号干扰和信号传输损耗，从而改善通信特性。

43、举例来说，基于电路板翘曲的方向，实施方式可允许凸块部分的第二部分的中心轴在预定方向上从凸块部分的第一部分的中心轴偏移预定距离。因此，可以防止电路板在特定方向上翘曲，并且可以避免作用在电路板上的过度应力。因此，可以提高电路板的机械可靠性和/或电气可靠性。另外，实施方式可减少电路板的翘曲，从而允许半导体器件稳定地附接到电路板。当电路板在特定方向上翘曲时，在设置在电路板上的多个凸块部分之间可能发生高度偏差，并且半导体器件的端子可能无法稳定地耦合到多个凸块部分。相比之下，根据实施方式，凸块部分的第一部分及第二部分在水平方向上的中心轴可彼此偏移，借此减少电路板的整体翘曲且允许半导体器件稳定地附接到电路板。因此，该实施方式可以允许半导体器件稳定地操作，从而提高产品可靠性。此外，实施方式可允许应用半导体封装的产品（例如服务器）稳定地操作。