半导体封装的制作方法

1.本公开涉及一种半导体封装技术，更具体地，涉及一种包括标记(mark)的半导体封装。


背景技术：

2.半导体封装可以包括半导体管芯、封装基板和密封剂层(encapsulant layer)。集成电路(ic)可以集成到半导体管芯中。半导体管芯可以安装在封装基板上。密封剂层可以形成在封装基板上方以保护半导体管芯。
3.可能需要能够实现高密度和高性能的半导体封装。已经尝试在半导体封装结构中嵌入多个半导体管芯。已经提出了层叠封装或多芯片封装。可能需要适用于移动装置的半导体封装。可能要求半导体封装具有更小的形状因数(form factor)。可能要求半导体封装具有更薄的厚度。
4.半导体封装可以包括形成在密封剂层表面上的标记。该标记可以指示关于半导体封装的信息，例如半导体封装的标识信息或制造信息。


技术实现要素：

5.根据本公开的一个实施方式，一种半导体封装包括：半导体管芯；密封剂层，该密封剂层覆盖半导体管芯；标记，该标记形成在密封剂层的表面上；以及损伤阻挡层，该损伤阻挡层设置在标记和半导体管芯之间。
6.根据本公开的另一实施方式，一种半导体封装包括：封装基板；多个半导体管芯，该多个半导体管芯层叠在封装基板上；损伤阻挡层，该损伤阻挡层附接到多个半导体管芯中的最上半导体管芯的上表面；密封剂层，该密封剂层覆盖多个半导体管芯和损伤阻挡层；以及标记，该标记形成在密封剂层的与损伤阻挡层交叠的部分上。
附图说明
7.图1是示出根据本公开的一个实施方式的半导体封装的示意性截面图。
8.图2是示出在图1的半导体封装上形成的标记的示例的示意性平面图。
9.图3是图1的半导体封装的一部分的放大示意性截面图。
10.图4是示出图3的半导体封装的损伤阻挡层的示例的示意性截面图。
11.图5是示出图3的半导体封装的损伤阻挡层的另一示例的示意性截面图。
12.图6至图8是示出在图1的半导体封装上形成标记的工艺步骤的示意性截面图。
13.图9是示出在根据比较例的半导体封装上形成标记的工艺步骤的示意性截面图。
14.图10是示出采用包括根据本公开的一个实施方式的封装的存储卡的电子系统的框图。
15.图11是示出包括根据本公开的一个实施方式的封装的电子系统的框图。
具体实施方式
16.在本公开的示例性实施方式的描述中使用的术语是考虑到其功能而选择的术语，并且术语的含义可以根据技术领域中的用户或操作者的意图或习惯而变化。当在本公开中进行了具体定义时，所用术语的含义与所定义的含义一致。如果没有针对某个术语提供具体的定义，可以将该术语解释为具有本领域技术人员通常认可的含义。
17.在本公开的实施方式的描述中，诸如“第一”、“第二”、“侧面”、“顶部”和“底部或下部”的描述是为了区分子类材料，而不是用来限制子类材料本身或者暗示任何特定的顺序。
18.半导体装置可以包括半导体基板或者层叠有多个半导体基板的结构。半导体装置可以表示半导体封装结构，其中封装了层叠有半导体基板的结构。半导体基板可以指集成有电子组件和元件的半导体芯片、半导体管芯或半导体晶片。半导体芯片可以指集成有存储器集成电路(包括dram、sram、nand flash、nor flash、mram、reram、feram或pcram)的存储器芯片，或者在半导体基板或处理器上集成有逻辑电路的逻辑管芯(例如，asic芯片、应用处理器(ap)、图形处理单元(gpu)、中央处理单元(cpu)或片上系统(soc))。半导体装置可以应用于信息通信装置，例如便携式终端、生物或卫生保健相关电子装置以及可穿戴电子装置。半导体装置可以应用于物联网。
19.在整个本公开中，相同的附图标记可以表示相同的元件。即使在对应的附图中未被提及或描述，相同的附图标记或相似的附图标记也可以参照其它附图来描述。此外，即使未被指示，附图标记也可以参照其它附图来描述。
20.图1是示出根据本公开的一个实施方式的半导体封装10的示意性截面图。
21.参照图1，半导体封装10可以包括半导体管芯200、密封剂层600、标记700和损伤阻挡层(damage barrier layer)500。半导体封装10可以包括封装基板100、第一半导体管芯220、第二半导体管芯210、密封剂层600、标记700和损伤阻挡层500。半导体封装10还可以包括第三半导体管芯230和第四半导体管芯240。半导体封装10还可以包括第一接合线410和第二接合线430。封装基板100还可以包括外部连接器800。
22.半导体管芯200可以包括集成有集成电路(ic)的装置。半导体管芯200可以包括集成有诸如dram装置或nand装置的存储器装置的半导体装置。半导体封装10可以包括其中多个半导体管芯200基本上垂直地层叠的层叠封装结构。另一半导体管芯或多个半导体管芯可以进一步设置在封装基板100和半导体管芯200的层叠体之间。
23.第四半导体管芯240可以设置在封装基板100上，并且第三半导体管芯230可以层叠在第四半导体管芯240上。第三半导体管芯230可以在暴露第四半导体管芯240的一部分的同时层叠在第四半导体管芯240上。第三半导体管芯230可以在从第四半导体管芯240的设置位置偏移一定距离的情况下设置。第三半导体管芯230可以在与第四半导体管芯240部分地交叠的同时偏移层叠(offset stacked)在第四半导体管芯240上。
24.第一半导体管芯220可以偏移层叠在第三半导体管芯230上。第二半导体管芯210可以偏移层叠在第一半导体管芯220上。第二半导体管芯210可以是位于半导体管芯200的层叠体中的最上层处的最上管芯(uppermost die)。第二半导体管芯210可以在与第一半导体管芯220偏移层叠在第三半导体管芯230上的方向相反的方向上偏移层叠在第一半导体管芯220上。
25.第四半导体管芯240可以通过粘合层300附接到封装基板100。其它粘合层300可以
设置在半导体管芯200之间，以将半导体管芯200彼此附接。
26.半导体管芯200可以通过诸如第一接合线410和第二接合线430的内部连接器电连接到封装基板100。第一接合线410可以将第二半导体管芯210电连接到封装基板100。第一接合线410可以连接到第二半导体管芯210，并且可以进一步延伸以连接到封装基板100。第一接合线410的一端410e可以接合或连接到第二半导体管芯210的上表面210s的一部分。
27.第一接合线410可以延伸以使第二半导体管芯210和第一半导体管芯220互连。第一接合线410可以将第二半导体管芯210和第一半导体管芯220连接到封装基板100。第二接合线430可以进一步延伸以将第三半导体管芯230连接到第四半导体管芯240，并且将第三半导体管芯230和第四半导体管芯240连接到封装基板100。第二接合线430和第一接合线410可以位于相对的位置，并且使半导体管芯200位于其间。
28.半导体管芯200或多个半导体管芯200可以设置在封装基板100上方。封装基板100可以是将半导体管芯200电连接到外部装置、外部模块或外部组件的互连组件。封装基板100可以被配置为印刷电路板(pcb)的形式。封装基板100可以被配置为再分布层(rdl)结构。再分布层结构可以包括介电层和设置在介电层中的导电图案。外部连接器800可以包括焊球或导电凸块。
29.密封剂层600可以形成为覆盖和密封封装基板100上的半导体管芯200的层。密封剂层600可以形成在封装基板100上以覆盖第一半导体管芯220、第二半导体管芯210和损伤阻挡层500。密封剂层600可以包括各种密封材料。密封剂层600可以包括环氧模塑料(emc)。密封剂层600可以通过模制emc的模制工艺形成，以覆盖封装基板100上的半导体管芯200。
30.图2是示出在图1的半导体封装10中形成的标记700的示例的示意性平面图。
31.参照图2和图1，标记700可以形成在密封剂层600的上表面600s上。密封剂层600的标记区域(marking region)607可以是包括密封剂层600的上表面600s的一部分的区域。密封剂层600的标记区域607可以与封装基板100和半导体管芯200交叠。标记700可以形成在密封剂层600的标记区域607的一部分中。标记700可以包括字母数字字符或传达信息的其它符号。标记700可以形成为提供半导体封装(图1的10)的识别信息的标记。标记700可以指示包括批次编号(run number)、制造标识号、制造数据或其组合的信息。标记700可以通过激光标记工艺形成在密封剂层600的上表面600s上。标记700可以以凹槽形状或开口形状雕刻在密封剂层600的上表面600s上。
32.图3是示出图1的半导体封装10的包括损伤阻挡层500和第二半导体管芯210的部分的放大示意性截面图。
33.参照图3和图1，损伤阻挡层500可以设置在半导体封装10的标记700和半导体管芯200之间。损伤阻挡层500可以附接到第二半导体管芯210的上表面210s。损伤阻挡层500可以有限地附接到第二半导体管芯210的上表面210s的仅一部分。如图3所示，标记700可以形成在密封剂层600的标记区域607中，并且标记区域607可以与损伤阻挡层500交叠。损伤阻挡层500可以附接到第二半导体管芯210以覆盖第二半导体管芯210的一部分。第二半导体管芯210的附接有损伤阻挡层500的部分可以与标记700交叠。损伤阻挡层500可以附接到第二半导体管芯210的上表面210s但是可以不与第一接合线410交叠，并且可以在暴露第一接合线410的同时设置在与第一接合线410间隔开的位置处。
34.在形成标记700的激光标记工艺中，损伤阻挡层500可以基本上防止或限制对下面
的第二半导体管芯210的损伤。损伤阻挡层500可以保护或屏蔽第二半导体管芯210免受激光标记工艺的影响。损伤阻挡层500可以基本上阻挡或减弱激光标记工艺中使用的激光向第二半导体管芯210的传播。损伤阻挡层500可以包括反射激光的层。损伤阻挡层500可以包括吸收或散射激光的层。可以在通过使用损伤阻挡层500防止或减轻对第二半导体管芯210的损伤的同时通过激光标记工艺在密封剂层600的上表面600s上形成标记700。
35.第二半导体管芯210可以设置在半导体封装10中，使得第二半导体管芯210的上表面210s面向密封剂层600的上表面600s，或者上表面210s的一部分面向标记700。第二半导体管芯210可以包括半导体基板200s和金属化结构层200m。金属化结构层200m可以形成在半导体基板200s上。半导体基板200可以包含包括硅(si)的半导体材料。电子组件201可以形成在半导体基板200s中或半导体基板200s上。电子组件201可以是构成集成电路的元件。电子组件201可以包括诸如晶体管器件的有源元件。
36.金属化结构层200m可以包括介电层203、第一导电接触部204、导电图案205、接合焊盘207和第二导电接触部208。导电图案205以及第一导电接触部204和第二导电接触部208可以是提供多层互连结构的导电层。导电图案205可以通过第一导电接触部204电连接到电子组件201。介电层203可以是将导电图案205以及第一导电接触部204和第二导电接触部208绝缘的绝缘层。介电层203可以形成为暴露接合焊盘207。
37.接合焊盘207可以是连接到外部装置或其它连接构件的连接端子。第一接合线410可以物理地和电气地连接到接合焊盘207。第一接合线410的一端410e可以接合到接合焊盘207。第二导电接触部208可以将接合焊盘207电连接到导电图案205。介电层203可以是提供第二半导体管芯210的上表面210s的层。损伤阻挡层500可以在与第一接合线410间隔开的同时附接到介电层203的上表面210s。介电层203可以包括各种氧化硅(sio2)、氮化硅(si3n4)、低k材料或聚合物层。
38.图4是示出图3的半导体封装10的损伤阻挡层500的示例的示意性截面图。
39.参照图4和图3，根据一个示例的损伤阻挡层500可以包括反射激光的反射层503。反射层503可以由反射激光标记工艺中使用的波长带(wavelength band)的激光的层组成。绿色激光或钇铝石榴石(yag)激光可以用于激光标记工艺。绿色激光可以具有大约532nm的波长带，并且yag激光可以具有大约1064nm的波长带。反射层503可以包括反射这些波长带中的激光的金属层。
40.可以用作反射层503的金属层可以包括铜、黄铜、青铜、铝、金或银。可以用作反射层503的金属层可以包括含有铜、黄铜、青铜、铝、金或银的合金。取决于激光标记工艺中使用的激光的波长，用作反射层503的金属层可以包括不同成分的金属。
41.损伤阻挡层500还可以包括支撑层501。支撑层501可以是支撑反射层503的构件。金属层可以作为反射层503沉积在支撑层501的第一表面501t上。金属层可以以膜的形式作为反射层503层压在支撑层501的第一表面501t上。支撑层501可以包括树脂或聚合物。支撑层501可以构成损伤阻挡层500的主体或芯部。损伤阻挡层500还可以包括粘合层502。粘合层502可以形成在支撑层501的第二表面501b上。可以通过将粘合剂涂覆到支撑层501的第二表面501b来形成粘合层502。粘合层502可以是将损伤阻挡层500或支撑层501接合到第二半导体管芯210的上表面210s的构件。
42.图5是示出图3的半导体封装10的损伤阻挡层500的另一示例的示意性截面图。
43.参照图5和图3，根据另一示例的损伤阻挡层500a可以包括多个子金属层2513和2533。多个子金属层2513和2533可以构成反射层2503。第一子金属层2513可以形成在支撑层2501的第一表面2501t上。第二子金属层2533可以沉积或层压在第一子金属层2513上。第一子金属层2513或第二子金属层2533可以包括铜、黄铜、青铜、铝、金或银。第一子金属层2513和第二子金属层2533可以由不同金属的层形成。多个子金属层2513和2533可以提高入射激光的反射效率。
44.中间层2523可以形成在第一子金属层2513和第二子金属层2533之间。中间层2523可以包括用于将第二子金属层2533接合到第一子金属层2513的粘合层。中间层2523可以包括介电材料的层，或者可以包括树脂层或聚合物层。中间层2523可以形成为第三子金属层。第三子金属层可以包括与第一子金属层2513或第二子金属层2533的金属层不同的金属层。
45.涂层(coating layer)2543可以形成在第二子金属层2533上。涂层2543可以包括例如氮氧化硅(sion)的抗反射材料或介电材料。涂层2543可以是减少由反射层2503反射的光的漫反射的构件。激光的漫反射可能对密封剂层(图3中的600)或标记(图3中的700)造成不希望出现的损伤。涂层2543可以减少可能由激光的漫反射引起的损伤。
46.图6至图8是示出在图1的半导体封装10上形成标记700的工艺步骤的示意性截面图。
47.参照图6，可以模制半导体封装10的密封剂层600。在形成密封剂层600之后，可以在密封剂层600的标记区域607上执行激光标记工艺。参照图7，可以在密封剂层600的上表面600s上方引入用于激光标记的激光照射器900。激光照射器900可以将激光900l照射到密封剂层600的标记区域607上以进行标记。密封剂层600的上表面600s的一部分可以由照射的激光900l雕刻。因此，标记700可以形成在密封剂层600的上表面600s上。当激光900l照射到密封剂层600时，可以在密封剂层600的标记区域607中雕刻开口形状或凹槽形状。
48.参照图8，激光900的一部分900a可能不如期望地更深地传播到密封剂层600中。激光900l的一部分900a可能在构成标记700的开口形状的底部下方更深地穿过。如果没有损伤阻挡层500，则激光900l的一部分900a可能穿过密封剂层600以到达下面的第二半导体管芯210。损伤阻挡层500可以用于阻挡激光900l的透射部分900a。损伤阻挡层500可以反射激光900l的透射部分900a。由损伤阻挡层500反射的光900b可以散射到密封剂层600中，或者可以散射到半导体封装10外部。
49.图9是示出在根据比较例的半导体封装10r上形成标记70的工艺步骤的示意性截面图。
50.参照图9，根据比较例的半导体封装10r可以包括半导体管芯20和密封剂层60。可以执行在密封剂层60上方引入激光照射器90并且将激光90l照射到密封剂层60上的激光标记工艺。可以通过激光90l的照射在密封剂层60上形成标记70。当激光90l照射到密封剂层60时，激光90l的一部分90a可能不如期望地传播或透射到密封剂层60中。
51.激光90l的透射部分90a可以穿过密封剂层60并且到达半导体管芯20。激光90l的一部分90a可能入射到半导体管芯20上并且损伤半导体管芯20。激光90l的一部分90a可能入射到半导体管芯20的金属化结构层20m上并且损伤金属化结构层20m。激光90l的一部分90a可能损伤构成金属化结构层20m的导电图案25。激光90l的透射部分90a可能照射到配置在半导体管芯20的半导体基板20s上的电子元件21，由此可能损伤电子元件21。这种损伤可
能导致半导体管芯20的故障，并且损害半导体封装10r的可靠性。
52.再次参照图8，损伤阻挡层500可以阻止激光900l的透射部分900a，从而防止激光900l对第二半导体管芯210的损伤。因为半导体封装10被配置为包括损伤阻挡层500，所以可以有效地防止激光标记工艺期间对半导体封装10的损伤。这样，损伤阻挡层500可以有助于提高半导体封装10的可靠性。损伤阻挡层500可以有助于提高半导体封装10的质量并且提高半导体封装10的产品良率。
53.图10是示出包括采用根据本公开的实施方式的半导体封装中的至少一个的存储卡7800的电子系统的框图。存储卡7800可以包括诸如非易失性存储器装置的存储器7810和存储器控制器7820。存储器7810和存储器控制器7820可以存储数据或读出所存储的数据。存储器7810和存储器控制器7820中的至少一个可以包括根据实施方式的半导体封装中的至少一个。
54.存储器7810可以是应用了本公开实施方式的技术的非易失性存储器装置。存储器控制器7820可以控制存储器7810，从而响应于来自主机7830的读/写请求而读出所存储的数据或存储数据。
55.图11是示出包括根据本公开的实施方式的半导体封装中的至少一个的电子系统8710的框图。电子系统8710可以包括控制器8711、输入/输出装置8712和存储器8713。控制器8711、输入/输出装置8712和存储器8713可以通过总线8715彼此联接，总线8715提供数据移动通过的路径。
56.在一个实施方式中，控制器8711可以包括一个更或多个微处理器、数字信号处理器、微控制器和/或能够与这些组件执行相同功能的逻辑装置。控制器8711和/或存储器8713可以包括根据本公开的实施方式的半导体封装中的至少一个。输入/输出装置8712可以包括从小键盘、键盘、显示装置、触摸屏等中选择的至少一个。存储器8713是用于存储数据的装置。存储器8713可以存储将要由控制器8711执行的命令和/或数据等。
57.存储器8713可以是包括dram的易失性存储器装置和/或包括闪存存储器的非易失性存储器装置。例如，闪存存储器装置可以安装到诸如移动终端或台式计算机的信息处理系统。闪存存储器装置可以构成固态盘(ssd)。在这种情况下，电子系统8710可以在闪存存储器系统中稳定地存储大量数据。
58.电子系统8710还可以包括被配置为向通信网络发送数据和从通信网络接收数据的接口8714。接口8714可以是有线类型或无线类型的。例如，接口8714可以包括天线、有线收发机或无线收发机。
59.电子系统8710可以实现为移动系统、个人计算机、工业计算机或执行各种功能的逻辑系统。例如，移动系统可以是个人数字助理(pda)、便携式计算机、平板计算机、移动电话、智能电话、无线电话、膝上型计算机、存储卡、数字音乐系统和信息发送/接收系统中的任何一个。
60.如果电子系统8710是能够执行无线通信的设备，则电子系统8710可以用于使用码分多址(cdma)、全球移动通信系统(gsm)、北美数字蜂窝(nadc)、增强时分多址(e-tdma)、宽带码分多址(wcdma)、cdma2000、长期演进(lte)或无线宽带互联网(wibro)的技术的通信系统中。
61.已经结合如上所述的一些实施方式公开了本教导。本领域技术人员应当理解，在
不脱离本公开的范围和精神的情况下，可以进行各种变型、添加和替换。因此，本说明书中公开的实施方式不应被视为限制性的而是例示性的。本教导的范围不限于以上描述，而是由所附权利要求限定，并且等效范围内的所有不同特征应当被解释为包括在本教导中。
62.相关申请的交叉引用
63.本技术要求于2021年8月11日提交的韩国专利申请no.10-2021-0106356的优先权，其全部内容通过引用结合于此。