專利名稱：結(jié)合晶片級不同尺寸半導(dǎo)體管芯的方法和半導(dǎo)體器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請總體上涉及半導(dǎo)體器件，并且更具體地說涉及一種結(jié)合晶片級不同尺寸半導(dǎo)體管芯的方法和半導(dǎo)體器件。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)代電子產(chǎn)品中通常會發(fā)現(xiàn)有半導(dǎo)體器件。半導(dǎo)體器件在電部件的數(shù)量和密度上有變化。分立的半導(dǎo)體器件一般包括一種電部件，例如發(fā)光二極管(LED)、小信號晶體管、 電阻器、電容器、電感器、以及功率金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(MOSFET)。集成半導(dǎo)體器件通常包括數(shù)百到數(shù)百萬的電部件。集成半導(dǎo)體器件的實(shí)例包括微控制器、微處理器、電荷耦合器件(CCD)、太陽能電池、以及數(shù)字微鏡器件(DMD)。半導(dǎo)體器件執(zhí)行多種功能，例如信號處理、高速計(jì)算、發(fā)射和接收電磁信號、控制電子器件、將日光轉(zhuǎn)換成電、以及為電視顯示器生成可視投影。在娛樂、通信、功率轉(zhuǎn)換、網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)、以及消費(fèi)品領(lǐng)域中有半導(dǎo)體器件的存在。在軍事應(yīng)用、航空、汽車、工業(yè)控制器、 以及辦公設(shè)備中也有半導(dǎo)體器件的存在。半導(dǎo)體器件利用半導(dǎo)體材料的電特性。半導(dǎo)體材料的原子結(jié)構(gòu)允許通過施加電場或基極電流(base current)或者通過摻雜工藝來操縱(manipulated)它的導(dǎo)電性。摻雜把雜質(zhì)引入半導(dǎo)體材料中以操縱和控制半導(dǎo)體器件的導(dǎo)電性。半導(dǎo)體器件包括有源和無源電結(jié)構(gòu)。有源結(jié)構(gòu)(包括雙極和場效應(yīng)晶體管)控制電流的流動。通過改變摻雜水平并且施加電場或基極電流，晶體管促進(jìn)或限制電流的流動。 無源結(jié)構(gòu)(包括電阻器、電容器、和電感器)產(chǎn)生執(zhí)行多種電功能所必需的電壓和電流之間的關(guān)系。無源和有源結(jié)構(gòu)被電連接以形成電路，所述電路能夠使半導(dǎo)體器件執(zhí)行高速計(jì)算和其它有用的功能。通常利用兩個復(fù)雜的制造工藝來制造半導(dǎo)體器件，即前端制造和后端制造，每個可能包括數(shù)百個步驟。前端制造包括在半導(dǎo)體晶片的表面上形成多個管芯。每個半導(dǎo)體管芯通常相同并且包括通過電連接有源和無源部件形成的電路。后端制造包括從已完成的晶片單體化(singulating)單個半導(dǎo)體管芯并且封裝管芯以提供結(jié)構(gòu)支撐和環(huán)境隔離。在此使用的術(shù)語“半導(dǎo)體管芯”不僅指詞的單數(shù)形式而且指詞的復(fù)數(shù)形式，并且因此不僅可以指單個半導(dǎo)體器件而且可以指多個半導(dǎo)體器件。半導(dǎo)體制造的一個目標(biāo)是制造更小的半導(dǎo)體器件。更小的半導(dǎo)體器件通常消耗更少功率、具有更高的性能、并且能夠被更有效地制造。另外，更小的半導(dǎo)體器件具有更小的占位面積(footprint)，其對于更小的最終產(chǎn)品而言是期望的。通過改善導(dǎo)致產(chǎn)生具有更小、更高密度的有源和無源部件的半導(dǎo)體管芯的前端工藝可以實(shí)現(xiàn)更小的半導(dǎo)體管芯尺寸。通過改善電互連和密封劑，后端工藝可以產(chǎn)生具有更小占位面積的半導(dǎo)體器件封裝。圖1示出了一種傳統(tǒng)的半導(dǎo)體封裝10，其中半導(dǎo)體管芯12利用凸塊16安裝在襯底14上。多個導(dǎo)電通孔18形成為穿過半導(dǎo)體管芯12。半導(dǎo)體管芯20利用凸塊22安裝在半導(dǎo)體管芯12上。密封劑M沉積在半導(dǎo)體管芯12和20和襯底14上。多個凸塊沈形成在與半導(dǎo)體管芯12和20相對的襯底14的表面上。半導(dǎo)體管芯12可以是邏輯器件，且半導(dǎo)體管芯20可以是大儲存存儲器件。所以， 半導(dǎo)體管芯20通常大于半導(dǎo)體管芯12。不同尺寸的半導(dǎo)體管芯使得晶片級結(jié)合困難。結(jié)合半導(dǎo)體管芯20到單個半導(dǎo)體管芯12增加了制造成本，并且在操作中可能產(chǎn)生裂縫缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
存在對在晶片級結(jié)合不同尺寸的半導(dǎo)體管芯的需要。相應(yīng)地，在一個實(shí)施例中，本發(fā)明是一種制造半導(dǎo)體器件的方法，該方法包括以下步驟提供具有第一和第二相對表面的半導(dǎo)體晶片，形成部分地穿過半導(dǎo)體晶片的第一表面的多個導(dǎo)電通孔，將半導(dǎo)體晶片單體化為多個第一半導(dǎo)體管芯，提供載體，安裝所述第一半導(dǎo)體管芯到所述載體，安裝第二半導(dǎo)體管芯到所述第一半導(dǎo)體管芯，在第一和第二半導(dǎo)體管芯以及載體上沉積密封劑，去除所述載體以及第二表面的一部分以暴露導(dǎo)電通孔，在第一半導(dǎo)體管芯的與所述第二半導(dǎo)體管芯相對的表面上形成互連結(jié)構(gòu)。在另一個實(shí)施例中，本發(fā)明是一種制造半導(dǎo)體器件的方法，該方法包括以下步驟 提供多個第一半導(dǎo)體管芯，形成穿過所述第一半導(dǎo)體管芯的多個導(dǎo)電通孔，提供載體，安裝所述第一半導(dǎo)體管芯到所述載體，安裝第二半導(dǎo)體管芯到所述第一半導(dǎo)體管芯，在第一和第二半導(dǎo)體管芯以及載體上沉積密封劑。第二半導(dǎo)體管芯的占位面積大于第一半導(dǎo)體管芯的占位面積。在另一個實(shí)施例中，本發(fā)明是一種制造半導(dǎo)體器件的方法，該方法包括以下步驟 提供多個第一半導(dǎo)體管芯，形成穿過所述第一半導(dǎo)體管芯的多個導(dǎo)電通孔，提供載體，安裝所述第一半導(dǎo)體管芯到所述載體，在第一半導(dǎo)體管芯和載體上沉積第一密封劑，去除所述載體，安裝第二半導(dǎo)體管芯到第一半導(dǎo)體管芯，在第二半導(dǎo)體管芯上沉積第二密封劑。在另一個實(shí)施例中，本發(fā)明是一種半導(dǎo)體器件，其包括第一半導(dǎo)體管芯，該第一半導(dǎo)體管芯具有被形成為穿過所述第一半導(dǎo)體管芯的多個導(dǎo)電通孔。第二半導(dǎo)體管芯被安裝到第一半導(dǎo)體管芯。第二半導(dǎo)體管芯的占位面積大于第一半導(dǎo)體管芯的占位面積。密封劑被沉積在第一和第二半導(dǎo)體管芯上?；ミB結(jié)構(gòu)與第二半導(dǎo)體管芯相對地形成在第一半導(dǎo)體管芯上。


圖1示出了具有不同尺寸半導(dǎo)體管芯的傳統(tǒng)的R)-WLCSP ；圖2示出了具有安裝到其表面的不同類型封裝的印刷電路板(PCB)；圖3a_3c示出了示出安裝到PCB的典型半導(dǎo)體封裝的更多細(xì)節(jié)；圖示出了具有被劃片街區(qū)(saw street)分開的多個半導(dǎo)體管芯的半導(dǎo)體
晶片；圖5a_5p示出了在晶片級結(jié)合不同尺寸半導(dǎo)體管芯的工藝；
圖6示出了具有根據(jù)圖5a_5p被結(jié)合在一起的不同尺寸半導(dǎo)體管芯的R)_WLCSP ；圖7a_7q示出了在晶片級結(jié)合不同尺寸半導(dǎo)體管芯的另一個工藝；圖8示出了具有根據(jù)圖7a_7q被結(jié)合在一起的不同尺寸半導(dǎo)體管芯的R)_WLCSP ；圖9示出了被安裝到TSV半導(dǎo)體管芯的三個疊置半導(dǎo)體管芯；以及圖10示出了被形成為穿過圍繞TSV半導(dǎo)體管芯的密封劑的導(dǎo)電通孔。
具體實(shí)施例方式參考附圖在下列描述中的一個或多個實(shí)施例中描述本發(fā)明，在附圖中相似的數(shù)字表示相同或類似的元件。雖然根據(jù)用來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的的最佳方式描述本發(fā)明，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解的是，它旨在覆蓋可以被包含在由被下列公開和各圖所支持的所附權(quán)利要求及其等效物限定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的替代物、變型、和等效物?！憷脙蓚€復(fù)雜的制造工藝制造半導(dǎo)體器件前端制造和后端制造。前端制造包括在半導(dǎo)體晶片的表面上形成多個管芯。晶片上的每個管芯包括有源和無源電部件，所述有源和無源電部件被電連接以形成功能電路。有源電部件，例如晶體管和二極管，具有控制電流的流動的能力。無源電部件，例如電容器、電感器、電阻器、和變壓器，產(chǎn)生執(zhí)行電路功能所必需的電壓和電流之間的關(guān)系。通過包括摻雜、沉積、光刻、刻蝕、和平面化的一系列工藝步驟在半導(dǎo)體晶片的表面上形成無源和有源部件。摻雜通過例如離子注入或熱擴(kuò)散的技術(shù)將雜質(zhì)引入到半導(dǎo)體材料中。所述摻雜工藝改變有源器件中的半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電性，將半導(dǎo)體材料轉(zhuǎn)變成絕緣體、 導(dǎo)體，或響應(yīng)于電場或基極電流動態(tài)改變半導(dǎo)體材料導(dǎo)電性。晶體管包括有變化的摻雜類型和程度的區(qū)域，所述區(qū)域根據(jù)需要被設(shè)置為使晶體管能夠在施加電場或基極電流時促進(jìn)或限制電流的流動。通過具有不同電特性的材料的層形成有源和無源部件。所述層可以通過部分地由被沉積的材料的類型決定的多種沉積技術(shù)形成。例如，薄膜沉積可以包括化學(xué)汽相沉積 (CVD)、物理汽相沉積(PVD)、電解電鍍、以及無電極電鍍(electroless plating)工藝。每個層通常被圖案化以形成有源部件、無源部件、或部件之間的電連接的各部分?？梢岳霉饪虉D案化所述層，所述光刻包括在將被圖案化的層上沉積光敏材料， 例如光致抗蝕劑。利用光將圖案從光掩模轉(zhuǎn)移到光致抗蝕劑。在一個實(shí)施例中，利用溶劑將經(jīng)受光的光致抗蝕劑圖案部分除去，暴露將被圖案化的下層的各部分。在另一個實(shí)施例中，利用溶劑將未經(jīng)受光的光致抗蝕劑(負(fù)性光致抗蝕劑)圖案部分除去，暴露將被圖案化的下層的各部分。光致抗蝕劑的剩余物被除去，留下被圖案化的層?？商鎿Q地，利用例如無電極電鍍或電解電鍍的技術(shù)通過直接將材料沉積到通過先前的沉積/刻蝕工藝形成的區(qū)域或空隙中來圖案化一些類型的材料。在現(xiàn)有圖案上沉積材料的薄膜可能會放大下面的圖案并且引起不均勻的平面。需要均勻的平面來制造更小和更密集包裝的有源和無源部件?？梢岳闷矫婊瘡木谋砻娉ゲ牧虾椭圃炀鶆蚱矫妗Ｆ矫婊ɡ脪伖鈮|拋光晶片的表面。在拋光期間，磨料和腐蝕性化學(xué)品被添加到晶片的表面。組合的磨料機(jī)械作用和化學(xué)品腐蝕作用除去了任何不規(guī)則的表面形貌(topography)，產(chǎn)生均勻的平面。后端制造指的是將已完成的晶片切割或單體化成單個管芯，并且然后封裝管芯用于結(jié)構(gòu)支撐和環(huán)境隔離。為單體化半導(dǎo)體管芯，沿被叫做劃片街區(qū)或劃線的晶片非功能區(qū)域刻劃和斷開所述晶片。利用激光切割工具或鋸條來單體化晶片。在單體化之后，單個半導(dǎo)體管芯被安裝到封裝襯底，所述封裝襯底包括用來與其它系統(tǒng)部件互連的引腳或接觸焊盤。形成在半導(dǎo)體管芯上的接觸焊盤然后被連接到封裝內(nèi)的接觸焊盤?？梢岳煤噶贤箟K、柱形凸塊(stud bump)、導(dǎo)電膠、或線結(jié)合(wirebond)來制作電連接。密封劑或其它成型材料被沉積到封裝上以提供物理支撐和電隔離。已完成的封裝然后被插入電系統(tǒng)中并且半導(dǎo)體器件的功能可以用到其它系統(tǒng)部件。圖2示出具有芯片載體襯底或印刷電路板(PCB)52的電子器件50，所述芯片載體襯底或印刷電路板(PCB) 52具有多個安裝在它的表面上的半導(dǎo)體封裝。電子器件50可以具有一種半導(dǎo)體封裝、或多種半導(dǎo)體封裝，這取決于應(yīng)用。為了說明的目的，在圖2中示出不同類型的半導(dǎo)體封裝。電子器件50可以是利用半導(dǎo)體封裝來執(zhí)行一個或多個電功能的獨(dú)立系統(tǒng)。可替換地，電子器件50可以是更大系統(tǒng)的子部件。例如，電子器件50可以是蜂窩式電話、個人數(shù)字助理(PDA)、數(shù)碼攝像機(jī)(DVC)或其它電子通信裝置的一部分?？商鎿Q地，電子器件50 可以是能被插入計(jì)算機(jī)中的圖形卡、網(wǎng)絡(luò)接口卡、或其它信號處理卡。半導(dǎo)體封裝可以包括微處理器、存儲器、專用集成電路(ASIC)、邏輯電路、模擬電路、RF電路、分立器件、或其它半導(dǎo)體管芯或電部件。對于將被市場接受的這些產(chǎn)品而言，小型化和減輕重量是必需的。半導(dǎo)體器件之間的距離必須被減小以實(shí)現(xiàn)更高的密度。在圖2中，PCB 52提供普通的襯底用于安裝在PCB上的半導(dǎo)體封裝的結(jié)構(gòu)支撐和電互連。利用蒸發(fā)、電解電鍍、無電極電鍍、絲網(wǎng)印刷、或其它合適的金屬沉積工藝將導(dǎo)電信號跡線(trace) M形成在PCB 52的表面上或各層內(nèi)。信號跡線M提供半導(dǎo)體封裝、安裝的部件、以及其它外部系統(tǒng)部件中的每一個之間的電通信。跡線M也將電源和地連接提供給半導(dǎo)體封裝中的每一個。在一些實(shí)施例中，半導(dǎo)體器件可以具有兩個封裝級。第一級封裝是用來將半導(dǎo)體管芯以機(jī)械和電的方式附著到中間載體的技術(shù)。第二級封裝包括將所述中間載體以機(jī)械和電的方式附著到PCB。在其它實(shí)施例中，半導(dǎo)體器件可以僅具有第一級封裝，其中管芯被以機(jī)械和電的方式直接安裝到PCB。為了說明的目的，幾種第一級封裝，包括接合線封裝56和倒裝芯片58，被示出在 PCB 52上。另外，幾種第二級封裝，包括球柵陣列(BGA)60、凸塊芯片載體(BCC)62、雙列直插式封裝(DIP) 64、岸面柵格陣列(land grid array，LGA) 66、多芯片模塊(MCM) 68、四側(cè)無引腳扁平封裝(quad flat non-leaded package，QFN) 70、以及四側(cè)扁平封裝72被示出安裝在PCB 52上。根據(jù)系統(tǒng)要求，利用第一和第二級封裝形式的任何組合配置的半導(dǎo)體封裝的任何組合、以及其它電子部件，可以被連接到PCB 52。在一些實(shí)施例中，電子器件50包括單個附著的半導(dǎo)體封裝，雖然其它實(shí)施例要求多互連封裝。通過在單個襯底上組合一個或多個半導(dǎo)體封裝，制造商可以將預(yù)先制作的部件并入電子器件和系統(tǒng)中。因?yàn)樗霭雽?dǎo)體封裝包括復(fù)雜功能，所以可以利用更便宜的部件和流水線制造工藝來制造電子器件。所得到的器件較少可能失效并且制造起來花費(fèi)較少，對用戶而言導(dǎo)致更低的成本。圖3a_3c示出示范性半導(dǎo)體封裝。圖3a示出安裝在PCB 52上的DIP 64的更多細(xì)節(jié)。半導(dǎo)體管芯74包括包含模擬或數(shù)字電路的有源區(qū)，所述模擬或數(shù)字電路被實(shí)現(xiàn)為根據(jù)管芯的電設(shè)計(jì)形成在管芯內(nèi)并且被電互連的有源器件、無源器件、導(dǎo)電層、和介電層。例如，電路可以包括一個或多個晶體管、二極管、電感器、電容器、電阻器、以及形成在半導(dǎo)體管芯74的有源區(qū)內(nèi)的其它電路元件。接觸焊盤76是一層或多層的導(dǎo)電材料，例如鋁(AL)、 銅(Cu)、錫(Sn)、鎳(Ni)、金(Au)、或銀(Ag)，并且電連接到形成在半導(dǎo)體管芯74內(nèi)的電路元件。在DIP 64的組裝期間，利用金硅共晶層或粘附材料(例如熱的環(huán)氧或環(huán)氧樹脂)將半導(dǎo)體管芯74安裝到中間載體78。封裝體包括絕緣封裝材料，例如聚合物或陶瓷。導(dǎo)體引線80和接合線82在半導(dǎo)體管芯74和PCB 52之間提供電互連。密封劑84被沉積在封裝上用于通過防止?jié)駳馀c粒子進(jìn)入所述封裝以及污染半導(dǎo)體管芯74或接合線82來進(jìn)行環(huán)境保護(hù)。圖北示出安裝在PCB 52上的BCC 62的更多細(xì)節(jié)。半導(dǎo)體管芯88利用底層填充材料或環(huán)氧樹脂粘附材料92被安裝到載體90上。接合線94在接觸焊盤96和98之間提供第一級封裝互連。模塑料或密封劑100被沉積在半導(dǎo)體管芯88和接合線94上以為所述器件提供物理支撐和電隔離。接觸焊盤102利用電解電鍍或無電極電鍍這樣合適的金屬沉積形成在PCB 52的表面上以防止氧化。接觸焊盤102電連接到PCB 52中的一個或多個導(dǎo)電信號跡線M。凸塊104被形成在BCC 62的接觸焊盤98與PCB 52的接觸焊盤102之間。在圖3c中，利用倒裝芯片型第一級封裝將半導(dǎo)體管芯58面朝下地安裝到中間載體106。半導(dǎo)體管芯58的有源區(qū)108包含模擬或數(shù)字電路，所述模擬或數(shù)字電路被實(shí)現(xiàn)為根據(jù)管芯的電設(shè)計(jì)形成的有源器件、無源器件、導(dǎo)電層、和介電層。例如，該電路可以包括一個或多個晶體管、二極管、電感器、電容器、電阻器、以及在有源區(qū)108內(nèi)的其它電路元件。 半導(dǎo)體管芯58通過凸塊110被電連接和機(jī)械連接到載體106。BGA 60利用凸塊112電連接和機(jī)械連接到具有BGA型第二級封裝的PCB52。半導(dǎo)體管芯58通過凸塊110、信號線114、以及凸塊112電連接到導(dǎo)電信號跡線M。模塑料或密封劑116被沉積在半導(dǎo)體管芯58和載體106上以為所述器件提供物理支撐和電隔離。倒裝芯片半導(dǎo)體器件提供從半導(dǎo)體管芯58上的有源器件到PCB 52上的導(dǎo)電軌跡的短導(dǎo)電路徑以便減小信號傳播距離、降低電容、并且改善總的電路性能。在另一個實(shí)施例中，半導(dǎo)體管芯58可以在沒有中間載體106的情況下利用倒裝芯片型第一級封裝被以機(jī)械和電的方式直接連接到PCB 52。圖如示出具有用于結(jié)構(gòu)支撐的基底襯底材料122(例如硅、鍺、砷化鎵、磷化銦、或碳化硅)的半導(dǎo)體晶片120。多個半導(dǎo)體管芯或部件IM形成在晶片120上，被管芯間的晶片區(qū)域或劃片街區(qū)1 分開，如上所述。劃片街區(qū)1 提供切割區(qū)域以將半導(dǎo)體晶片120 單體化成單個半導(dǎo)體管芯124。圖4b示出半導(dǎo)體晶片120的一部分的截面圖。每個半導(dǎo)體管芯124具有后表面 128和有源表面130，所述有源表面130包含模擬或數(shù)字電路，所述模擬或數(shù)字電路被實(shí)現(xiàn)為根據(jù)管芯的電設(shè)計(jì)和功能形成在管芯內(nèi)并且電互連的有源器件、無源器件、導(dǎo)電層、和介電層。例如，該電路可以包括一個或多個晶體管、二極管、和形成在有源表面130內(nèi)的其它電路元件以實(shí)現(xiàn)模擬電路或數(shù)字電路，例如數(shù)字信號處理器(DSP)、ASIC、存儲器、或其它信號處理電路。半導(dǎo)體管芯1 也可以包括集成無源器件(IPD)，例如電感器、電容器、和電阻器，用于RF信號處理。在一個實(shí)施例中，半導(dǎo)體管芯1 是倒裝芯片型半導(dǎo)體管芯。利用PVD、CVD、電解電鍍、無電極電鍍工藝、或其它合適的金屬沉積工藝在有源表面130上形成導(dǎo)電層132。導(dǎo)電層132可以是一層或多層的Al、Cu、Sn、Ni、Au、Ag、或其它合適的導(dǎo)電材料。導(dǎo)電層132用作電連接到有源表面130上的電路的接觸焊盤?？梢噪x半導(dǎo)體管芯124的邊緣第一距離并排設(shè)置接觸焊盤132，如圖4b中所示?？商鎿Q地，接觸焊盤132可以多行偏移使得第一行接觸焊盤被設(shè)置得離管芯的邊緣為第一距離，并且與第一行交替的第二行接觸焊盤被設(shè)置得離管芯的邊緣為第二距離。在圖如中，利用鋸條或激光切割工具134，通過劃片街區(qū)126，半導(dǎo)體晶片120被單體化成單個半導(dǎo)體管芯124。相對于圖2和圖3a_3c，圖5a_5p示出了在晶片級結(jié)合不同尺寸半導(dǎo)體管芯的工藝。圖如示出包含基底材料(例如硅、鍺、砷化鎵、磷化銦、或碳化硅)的半導(dǎo)體晶片或襯底140，用于結(jié)構(gòu)支撐。多個半導(dǎo)體管芯或部件142形成在晶片140上，如上所述地被管芯間的晶片區(qū)域或劃片街區(qū)143分離。劃片街區(qū)143提供將半導(dǎo)體晶片140單體化為單個半導(dǎo)體管芯142的切割區(qū)域。每一個半導(dǎo)體管芯142具有后表面145和有源表面144，所述有源表面144包含模擬或數(shù)字電路，所述模擬或數(shù)字電路被實(shí)現(xiàn)為根據(jù)管芯的電設(shè)計(jì)和功能形成在管芯內(nèi)并且電互連的有源器件、無源器件、導(dǎo)電層、和介電層。例如，該電路可以包括一個或多個晶體管、二極管、和形成在有源表面144內(nèi)的其它電路元件以實(shí)現(xiàn)模擬電路或數(shù)字電路，例如 DSP、ASIC、存儲器、或其它信號處理電路。半導(dǎo)體管芯142也可以包括IPD，例如電感器、電容器、和電阻器，用于RF信號處理。在圖恥中，利用機(jī)械鉆孔、激光鉆孔、或深反應(yīng)離子刻蝕(DRIE)形成部分地穿過襯底140的多個盲通孔146。通孔146從有源表面144延伸，部分地但不完全地穿過襯底 140。在一個實(shí)施例中，通孔146貫通襯底140的厚度的60%。在通孔146和后表面145之間的襯底140的剩余部分在隨后的制造工藝期間為襯底提供結(jié)構(gòu)支撐。在圖5c中，利用電解電鍍、無電極電鍍工藝、或其它合適的金屬沉積工藝，利用 Al、Cu、Sn、Ni、Au、Ag、鈦(Ti)、鎢(W)、多晶硅、或其它合適的導(dǎo)電材料填充通孔146以形成 ζ方向?qū)щ娭蓖ü柰?TSV) 148。在圖5d中，利用PVD、CVD、電解電鍍、無電極電鍍工藝、或其它合適的金屬沉積工藝在襯底140的有源表面144上形成導(dǎo)電層150。導(dǎo)電層150可以是一層或多層的Al、Cu、 Sn、Ni、Au、Ag、或其它合適的導(dǎo)電材料。導(dǎo)電層150充當(dāng)用于電互連的接觸焊盤或凸塊下金屬化(UBM)層。導(dǎo)電層150也包括用于水平和垂直地路由電信號的再分配層(RDL)和ζ方向?qū)щ娡住?dǎo)電層150的一部分電連接到導(dǎo)電通孔148。導(dǎo)電層150的其它部分可以根據(jù)半導(dǎo)體管芯IM和142的設(shè)計(jì)和功能是電共有的(electrically common)或被電隔離。利用PVD、CVD、印刷、旋涂、噴涂、燒結(jié)或熱氧化在襯底140的有源表面144上以及導(dǎo)電層150的周圍形成絕緣或鈍化層152。絕緣層152包括一層或多層的二氧化硅(SiO2)、 氮化硅(Si3N4)、氮氧化硅(SiON)、五氧化二鉭(Ta2O5)、氧化鋁(Al2O3)、或具有類似絕緣和結(jié)構(gòu)特性的其它材料。通過光致抗蝕劑層(未示出)借助刻蝕工藝除去絕緣層152的一部分以暴露導(dǎo)電層150。可替換地，絕緣層152可以在導(dǎo)電層150之前形成。在圖k中，使用蒸發(fā)、電解電鍍、無電極電鍍、球滴或絲網(wǎng)印刷工藝在導(dǎo)電層150 的暴露部分上沉積導(dǎo)電凸塊材料。凸塊材料可以是Al、Sn、Ni、Au、Ag、Pb、Bi、Cu、焊料，及其組合，帶有可選的焊劑溶液。例如，凸塊材料可以是共晶Sn/Pb、高鉛焊料、或無鉛焊料。利用合適的附著或結(jié)合工藝將凸塊材料結(jié)合到導(dǎo)電層150。在一個實(shí)施例中，通過將凸塊材料加熱到它的熔點(diǎn)以上，所述凸塊材料回流以形成球或凸塊154。在一些應(yīng)用中，凸塊154 被二次回流以改善到導(dǎo)電層150的電接觸。凸塊154也可以被壓縮結(jié)合到導(dǎo)電層150。凸塊巧4表示一種可以形成在導(dǎo)電層150上的互連結(jié)構(gòu)。所述互連結(jié)構(gòu)也可以使用柱形凸塊、 微凸塊、或其它電互連。在圖5f中，利用鋸條或激光切割工具158，通過劃片街區(qū)143，TSV襯底140被單體化成單個TSV半導(dǎo)體管芯142。在一個實(shí)施例中，TSV半導(dǎo)體管芯142包含邏輯電路。在圖5g中，臨時襯底或載體162包括犧牲基底材料，例如硅、聚合物、氧化鈹、或其它合適的低成本、剛性材料，用于結(jié)構(gòu)支撐。界面層或雙面膠帶164形成在載體162上作為臨時粘附結(jié)合膜或刻蝕停層。利用拾取和放置操作將TSV半導(dǎo)體管芯142放置在界面層 164和載體162上并且安裝到界面層164和載體162，其中凸塊巧4取向遠(yuǎn)離載體。被安裝到載體162的TSV半導(dǎo)體管芯142構(gòu)成重新配置的晶片168，如圖證所示。在圖5i中，使用拾取和放置操作將圖4a4c的半導(dǎo)體管芯124安裝到TSV半導(dǎo)體管芯142，其中有源表面130面向TSV半導(dǎo)體管芯。在低于220°C的低溫下，凸塊巧4被回流以將TSV半導(dǎo)體管芯142的導(dǎo)電層150電連接到半導(dǎo)體管芯124的導(dǎo)電層132。圖5j示出了在重新構(gòu)成的晶片級用冶金的方法并且電性地連接到TSV半導(dǎo)體管芯142的半導(dǎo)體管芯124。半導(dǎo)體管芯IM可以是具有大存儲容量的存儲器件，而TSV半導(dǎo)體管芯142包括與存儲器件相互作用的邏輯電路。由于大存儲容量存儲器件的性質(zhì)，半導(dǎo)體管芯1 具有比包含邏輯電路的TSV半導(dǎo)體管芯142大得多的占位面積。在一個實(shí)施例中，半導(dǎo)體管芯 124在存儲器應(yīng)用中具有IOmmX IOmm的占位面積，而TSV管芯142在移動CPU、GPU和基帶信號處理應(yīng)用中具有8mmX8mm的占位面積。TSV半導(dǎo)體管芯142以足夠的間距被放置在載體162上，以便為半導(dǎo)體管芯124 的安裝留出余地，其中在半導(dǎo)體管芯之間具有開口區(qū)域，用于將密封劑向下沉積到載體162 和界面層164?？蛇x的底部填充材料166圍繞凸塊巧4沉積在半導(dǎo)體管芯IM和TSV半導(dǎo)體管芯142之間。在圖證中，利用漿料印刷(paste printing)、壓縮模塑、傳遞模塑、液體密封劑模塑、真空層壓、旋涂、或其它合適的施加器(applicator)在半導(dǎo)體管芯124、TSV半導(dǎo)體管芯 142和載體162上以及周圍以重新構(gòu)成的晶片級沉積密封劑或模塑料170。在沒有底部填充材料166的情況下，密封劑170沉積在半導(dǎo)體管芯IM和TSV半導(dǎo)體管芯142之間。密封劑170可以是聚合物復(fù)合材料，例如具有填充物的環(huán)氧樹脂、具有填充物的環(huán)氧丙烯酸酯、 或具有合適填充物的聚合物。密封劑170不導(dǎo)電并且在環(huán)境上保護(hù)半導(dǎo)體器件免受外部元件和污染物的影響。在另一個實(shí)施例中，利用底部填充(MUF)工藝在半導(dǎo)體管芯IM和TSV半導(dǎo)體管芯142上以及周圍以重新構(gòu)成的晶片級沉積模塑底部填充材料172，如圖51所示。模套 (chase mold) 174具有上模支撐176和下模支撐178，它們在一起將半導(dǎo)體管芯IM和TSV 半導(dǎo)體管芯142圍住，其中具有開放空間180。利用注口 182將液態(tài)的MUF材料172注入到模套174的一側(cè)中，同時可選的真空輔助器184從相對的一側(cè)抽壓，以利用MUF材料均勻地填充圍繞半導(dǎo)體管芯1 和TSV半導(dǎo)體管芯142的開放空間180。MUF材料172可以是聚合物復(fù)合材料，例如具有填充物的環(huán)氧樹脂、具有填充物的環(huán)氧丙烯酸酯、或具有合適填充物的聚合物。MUF材料172形成在半導(dǎo)體管芯IM和TSV半導(dǎo)體管芯142周圍和之間并被固化，如圖5m所示。從圖證繼續(xù)，通過化學(xué)腐蝕、機(jī)械剝離、CMP、機(jī)械研磨、熱烘、UV光、激光掃描、或濕法脫模來去除載體162和界面層164，以暴露半導(dǎo)體管芯142的后表面145，如圖5η所示。 利用研磨器190去除一部分的襯底140的基底材料和密封劑170或MUF材料172，以暴露導(dǎo)電通孔148。圖5ο示出了在研磨操作之后被密封劑170或MUF材料172覆蓋的半導(dǎo)體管芯124 和TSV半導(dǎo)體管芯142。裝配互連結(jié)構(gòu)194與半導(dǎo)體管芯IM相對地形成在TSV半導(dǎo)體管芯142的表面上。裝配互連結(jié)構(gòu)194包括利用圖案化和金屬沉積工藝(例如濺射、電解電鍍、和無電極電鍍)形成的導(dǎo)電層或RDL 196。導(dǎo)電層196可以是一層或多層的Al、Cu、Sn、 Ni、Au、Ag、或其它合適的導(dǎo)電材料。導(dǎo)電層196包括用于電互連的水平和垂直部分。導(dǎo)電層196的一部分電連接到導(dǎo)電通孔148。導(dǎo)電層196的其它部分可以根據(jù)半導(dǎo)體管芯124 和142的設(shè)計(jì)和功能是電共有的或被電隔離。利用PVD、CVD、印刷、旋涂、噴涂、燒結(jié)或熱氧化在導(dǎo)電層196周圍和之間形成絕緣或鈍化層198用于電隔離。絕緣層198包括一層或多層的Si02、Si3N4, SiON, Ta2O5, A1203、 或具有類似絕緣和結(jié)構(gòu)特性的其它材料?？梢酝ㄟ^光致抗蝕劑層借助刻蝕工藝除去絕緣層 198的一部分以暴露導(dǎo)電層196，用于凸塊形成或另外的封裝互連。裝配互連結(jié)構(gòu)194借助導(dǎo)電層150、凸塊巧4和導(dǎo)電通孔148電連接到半導(dǎo)體管芯124。在圖5p中，使用蒸發(fā)、電解電鍍、無電極電鍍、球滴或絲網(wǎng)印刷工藝，導(dǎo)電凸塊材料被沉積在裝配互連結(jié)構(gòu)194的暴露的導(dǎo)電層196上。凸塊材料可以是Al、Sn、Ni、Au、Ag、 Pb、Bi、Cu、焊料，及其組合，帶有可選的焊劑溶液。例如，凸塊材料可以是共晶Sn/Pb、高鉛焊料、或無鉛焊料。利用合適的附著或結(jié)合工藝將凸塊材料結(jié)合到導(dǎo)電層196。在一個實(shí)施例中，通過將凸塊材料加熱到它的熔點(diǎn)以上，所述凸塊材料回流以形成球或凸塊200。在一些應(yīng)用中，凸塊200被二次回流以改善到導(dǎo)電層196的電接觸。UBM層可以形成在凸塊 200下面。凸塊200也可以被壓縮結(jié)合到導(dǎo)電層196。凸塊200表示一種可以形成在導(dǎo)電層196上的互連結(jié)構(gòu)。所述互連結(jié)構(gòu)也可以使用柱形凸塊、微凸塊、或其它電互連。利用鋸條或激光切割工具202，穿過密封劑170和裝配互連結(jié)構(gòu)194，半導(dǎo)體管芯IM被單體化成單個扇出型晶片級芯片規(guī)模封裝(Fo-WLCSP)或嵌入式晶片級球柵陣列 (eWLB)204。圖6示出了單體化之后的R)_WLCSP 204。半導(dǎo)體管芯1 可以大于TSV半導(dǎo)體管芯142，尤其是在半導(dǎo)體管芯為具有大存儲容量和用于高節(jié)點(diǎn)技術(shù)(例如32-40納米 (nm))的存儲器件的情況下。通過形成重新構(gòu)成的晶片并以足夠的間距將TSV半導(dǎo)體管芯 142安裝到載體162，較大的半導(dǎo)體管芯IM可以在重新構(gòu)成的晶片級被結(jié)合到TSV半導(dǎo)體管芯，其中在半導(dǎo)體管芯和TSV半導(dǎo)體管芯之間具有開口區(qū)域，用于沉積密封劑170或MUF 材料172。裝配互連結(jié)構(gòu)194也是在重新構(gòu)成的晶片級形成。具有密封劑170的重新構(gòu)成的晶片保護(hù)半導(dǎo)體管芯124，并且為裝配互連結(jié)構(gòu)194的形成提供支撐。重新構(gòu)成的晶片級密封和互連結(jié)構(gòu)形成還減小了操作損傷和破裂的風(fēng)險，以及提供了一種簡單且低成本的制造工藝。TSV半導(dǎo)體管芯142的背部研磨暴露了用于垂直互連的導(dǎo)電通孔148，并且減小了 Fo-WLCSP 204 的厚度。半導(dǎo)體管芯124通過凸塊154、導(dǎo)電層150和導(dǎo)電通孔148電連接到裝配互連結(jié)構(gòu)194。具有導(dǎo)電通孔148、導(dǎo)電層150、絕緣層152和凸塊154的TSV半導(dǎo)體管芯142提供了一種用于半導(dǎo)體管芯124的垂直互連的簡單且節(jié)省成本的結(jié)構(gòu)，也提供了穿過TSV半導(dǎo)體管芯的導(dǎo)電層和裝配互連結(jié)構(gòu)194的有效封裝堆疊。由于TSV半導(dǎo)體管芯142可以使用與半導(dǎo)體管芯1 類似的材料制造并且裝配互連結(jié)構(gòu)194形成在與半導(dǎo)體管芯IM和密封劑 170相對的TSV半導(dǎo)體管芯142的表面上，因此TSV半導(dǎo)體管芯142消除了半導(dǎo)體管芯和裝配互連結(jié)構(gòu)之間的CTE失配。TSV半導(dǎo)體管芯142用作在TSV半導(dǎo)體管芯的一側(cè)的半導(dǎo)體管芯IM和在TSV半導(dǎo)體管芯的相對側(cè)的裝配互連結(jié)構(gòu)194之間的緩沖，以減小翹曲。TSV 半導(dǎo)體管芯142為半導(dǎo)體管芯1 提供適合于高I/O數(shù)應(yīng)用的細(xì)間距垂直互連。相對于圖2和圖3a_3c，圖7a_7q示出了在晶片級結(jié)合不同尺寸半導(dǎo)體管芯的另一個工藝。圖7a示出包含基底材料(例如硅、鍺、砷化鎵、磷化銦、或碳化硅)的半導(dǎo)體晶片或襯底210，用于結(jié)構(gòu)支撐。多個半導(dǎo)體管芯或部件212形成在晶片210上，如上所述地被管芯間的晶片區(qū)域或劃片街區(qū)213分離。劃片街區(qū)213提供將半導(dǎo)體晶片210單體化為單個半導(dǎo)體管芯212的切割區(qū)域。每一個半導(dǎo)體管芯212具有后表面215和有源表面214，所述有源表面214包含模擬或數(shù)字電路，所述模擬或數(shù)字電路被實(shí)現(xiàn)為根據(jù)管芯的電設(shè)計(jì)和功能形成在管芯內(nèi)并且電互連的有源器件、無源器件、導(dǎo)電層、和介電層。例如，該電路可以包括一個或多個晶體管、二極管、和形成在有源表面214內(nèi)的其它電路元件以實(shí)現(xiàn)模擬電路或數(shù)字電路，例如 DSP、ASIC、存儲器、或其它信號處理電路。半導(dǎo)體管芯212也可以包括IPD，例如電感器、電容器、和電阻器，用于RF信號處理。在圖7b中，利用機(jī)械鉆孔、激光鉆孔、或DRIE形成部分地穿過襯底210的多個盲通孔216。通孔216從表面212延伸，部分地但不完全地穿過襯底210。在一個實(shí)施例中， 通孔216貫通襯底210的厚度的60%。在通孔216和后表面215之間的襯底210的剩余部分在隨后的制造工藝期間為襯底提供結(jié)構(gòu)支撐。在圖7c中，利用電解電鍍、無電極電鍍工藝、或其它合適的金屬沉積工藝，利用八1、01、511、附、411^8、11、1、多晶硅、或其它合適的導(dǎo)電材料填充通孔216以形成ζ方向?qū)щ?TSV218。在圖7d中，利用鋸條或激光切割工具219，通過劃片街區(qū)213，TSV襯底210被單體化成單個TSV半導(dǎo)體管芯212。在一個實(shí)施例中，TSV半導(dǎo)體管芯212包含邏輯電路。在圖7e中，臨時襯底或載體222包括犧牲基底材料，例如硅、聚合物、氧化鈹、或其它合適的低成本、剛性材料，用于結(jié)構(gòu)支撐。界面層或雙面膠帶2M形成在載體222上作為臨時粘附結(jié)合膜或刻蝕停層。利用拾取和放置操作將TSV半導(dǎo)體管芯212放置在界面層 224和載體222上并且安裝到界面層2M和載體222，其中后表面215面向載體。被安裝到載體162的TSV半導(dǎo)體管芯212構(gòu)成重新配置的晶片226，如圖7f所示。在圖7g中，利用漿料印刷、壓縮模塑、傳遞模塑、液體密封劑模塑、真空層壓、旋涂、或其它合適的施加器在TSV半導(dǎo)體管芯212和載體222上以重新構(gòu)成的晶片級沉積密封劑或模塑料228。密封劑2 可以是聚合物復(fù)合材料，例如具有填充物的環(huán)氧樹脂、具有填充物的環(huán)氧丙烯酸酯、或具有合適填充物的聚合物。密封劑2 不導(dǎo)電并且在環(huán)境上保護(hù)半導(dǎo)體器件免受外部元件和污染物的影響。在圖幾中，通過化學(xué)腐蝕、機(jī)械剝離、CMP、機(jī)械研磨、熱烘、UV光、激光掃描、或濕CN 102543772 A法脫模來去除載體222和界面層224，以暴露襯底210的后表面215。利用研磨器2 去除一部分的襯底210的基底材料和密封劑228，以暴露導(dǎo)電通孔218。在圖7i中，利用PVD、CVD、電解電鍍、無電極電鍍工藝、或其它合適的金屬沉積工藝在TSV半導(dǎo)體管芯212的表面227上形成導(dǎo)電層230。導(dǎo)電層230可以是一層或多層的 Al、Cu、Sn、Ni、Au、Ag、或其它合適的導(dǎo)電材料。導(dǎo)電層230充當(dāng)用于電互連的接觸焊盤或 UBM層。導(dǎo)電層230也包括用于水平和垂直地路由電信號的再分配層和ζ方向?qū)щ娡住?導(dǎo)電層230的一部分電連接到導(dǎo)電通孔218。導(dǎo)電層230的其它部分可以根據(jù)半導(dǎo)體管芯 124和212的設(shè)計(jì)和功能是電共有的或被電隔離。利用PVD、CVD、印刷、旋涂、噴涂、燒結(jié)或熱氧化在TSV半導(dǎo)體管芯212的表面227 上以及導(dǎo)電層230的周圍形成絕緣或鈍化層232。絕緣層232包括一層或多層的Si02、Si3N4、 Si0N、Ta205、Al203、或具有類似絕緣和結(jié)構(gòu)特性的其它材料。通過光致抗蝕劑層借助刻蝕工藝除去絕緣層232的一部分以暴露導(dǎo)電層230?？商鎿Q地，絕緣層232可以在導(dǎo)電層230之前形成。在圖7j中，在利用凸塊234的情況下，使用拾取和放置操作將圖的半導(dǎo)體管芯1 安裝到TSV半導(dǎo)體管芯212，其中有源表面130面向TSV半導(dǎo)體管芯。在低于220°C 的低溫下，凸塊234被回流以將導(dǎo)電層230電連接到半導(dǎo)體管芯IM的導(dǎo)電層132。圖作示出了在重新構(gòu)成的晶片級用冶金的方法并且電性地連接到TSV半導(dǎo)體管芯212的半導(dǎo)體管芯124。半導(dǎo)體管芯IM可以是具有大存儲容量的存儲器件，而TSV半導(dǎo)體管芯212包括與存儲器件相互作用的邏輯電路。由于大存儲容量存儲器件的性質(zhì)，半導(dǎo)體管芯1 具有比包含邏輯電路的TSV半導(dǎo)體管芯212大得多的占位面積。在一個實(shí)施例中，半導(dǎo)體管芯 124在存儲器應(yīng)用中具有IOmmX IOmm的占位面積，而TSV管芯212在移動CPU、GPU和基帶信號處理應(yīng)用中具有SmmXSmm的占位面積。TSV半導(dǎo)體管芯212以足夠的間距被放置以便為半導(dǎo)體管芯124的安裝留出余地，其中在半導(dǎo)體管芯之間具有開口區(qū)域，用于將密封劑向下沉積到導(dǎo)電層230和界面層232?？蛇x的底部填充材料236圍繞凸塊234沉積在半導(dǎo)體管芯1 和TSV半導(dǎo)體管芯212之間。在圖71中，利用漿料印刷、壓縮模塑、傳遞模塑、液體密封劑模塑、真空層壓、旋涂、或其它合適的施加器在半導(dǎo)體管芯1 和TSV半導(dǎo)體管芯212上以及周圍以重新構(gòu)成的晶片級沉積密封劑或模塑料M0。在沒有底部填充材料236的情況下，密封劑240沉積在半導(dǎo)體管芯IM和TSV半導(dǎo)體管芯212之間。密封劑240可以是聚合物復(fù)合材料，例如具有填充物的環(huán)氧樹脂、具有填充物的環(huán)氧丙烯酸酯、或具有合適填充物的聚合物。密封劑 240不導(dǎo)電并且在環(huán)境上保護(hù)半導(dǎo)體器件免受外部元件和污染物的影響。在另一個實(shí)施例中，利用MUF工藝在半導(dǎo)體管芯IM和TSV半導(dǎo)體管芯212上以及周圍以重新構(gòu)成的晶片級沉積MUF材料M2，如圖7m所示。模套244具有上模支撐M6 和下模支撐對8，它們在一起將半導(dǎo)體管芯IM和TSV半導(dǎo)體管芯212圍住，其中具有開放空間250。利用注口 252將液態(tài)的MUF材料242注入到模套244的一側(cè)中，同時可選的真空輔助器2M從相對的一側(cè)抽壓，以利用MUF材料均勻地填充圍繞半導(dǎo)體管芯IM和TSV半導(dǎo)體管芯212的開放空間250。MUF材料242可以是聚合物復(fù)合材料，例如具有填充物的環(huán)氧樹脂、具有填充物的環(huán)氧丙烯酸酯、或具有合適填充物的聚合物。MUF材料242形成在半導(dǎo)體管芯124和TSV半導(dǎo)體管芯212周圍和之間并被固化，如圖7η所示。
在圖7ο中，利用研磨器258去除一部分的密封劑240或MUF材料Μ2，以暴露導(dǎo)電通孔218。圖7ρ示出了在研磨操作之后被密封劑240或MUF材料242包圍的半導(dǎo)體管芯124 和TSV半導(dǎo)體管芯212。裝配互連結(jié)構(gòu)沈0與半導(dǎo)體管芯IM相對地形成在TSV半導(dǎo)體管芯212的有源表面214上。裝配互連結(jié)構(gòu)260包括利用圖案化和金屬沉積工藝(例如濺射、電解電鍍、和無電極電鍍)形成的導(dǎo)電層或RDL 2620導(dǎo)電層262可以是一層或多層的 Al、Cu、Sn、Ni、Au、Ag、或其它合適的導(dǎo)電材料。導(dǎo)電層262包括用于電互連的水平和垂直部分。導(dǎo)電層沈2的一部分電連接到導(dǎo)電通孔218。導(dǎo)電層沈2的其它部分可以根據(jù)半導(dǎo)體管芯IM和212的設(shè)計(jì)和功能是電共有的或被電隔離。利用PVD、CVD、印刷、旋涂、噴涂、燒結(jié)或熱氧化在導(dǎo)電層262周圍和之間形成絕緣或鈍化層264用于電隔離。絕緣層264包括一層或多層的Si02、Si3N4, SiON, Ta2O5, A1203、 或具有類似絕緣和結(jié)構(gòu)特性的其它材料?？梢酝ㄟ^光致抗蝕劑層借助刻蝕工藝除去絕緣層 264的一部分以暴露導(dǎo)電層沈2，用于凸塊形成或另外的封裝互連。裝配互連結(jié)構(gòu)260借助導(dǎo)電層230、凸塊234和導(dǎo)電通孔218電連接到半導(dǎo)體管芯124。在圖7q中，使用蒸發(fā)、電解電鍍、無電極電鍍、球滴或絲網(wǎng)印刷工藝，導(dǎo)電凸塊材料被沉積在裝配互連結(jié)構(gòu)260的暴露的導(dǎo)電層262上。凸塊材料可以是Al、Sn、Ni、Au、Ag、 Pb、Bi、Cu、焊料，及其組合，帶有可選的焊劑溶液。例如，凸塊材料可以是共晶Sn/Pb、高鉛焊料、或無鉛焊料。利用合適的附著或結(jié)合工藝將凸塊材料結(jié)合到導(dǎo)電層262。在一個實(shí)施例中，通過將凸塊材料加熱到它的熔點(diǎn)以上，所述凸塊材料回流以形成球或凸塊沈6。在一些應(yīng)用中，凸塊266被二次回流以改善到導(dǎo)電層沈2的電接觸。UBM層可以形成在凸塊 266下面。凸塊沈6也可以被壓縮結(jié)合到導(dǎo)電層沈2。凸塊266表示一種可以形成在導(dǎo)電層262上的互連結(jié)構(gòu)。所述互連結(jié)構(gòu)也可以使用柱形凸塊、微凸塊、或其它電互連。利用鋸條或激光切割工具沈8，穿過密封劑240和裝配互連結(jié)構(gòu)沈0，半導(dǎo)體管芯 124被單體化成單個!7O-WLCSP或eWLB 270。圖8示出了單體化之后的!7O-WLCSP 270。半導(dǎo)體管芯IM可以大于TSV半導(dǎo)體管芯212，尤其是在半導(dǎo)體管芯為具有大存儲容量和用于高節(jié)點(diǎn)技術(shù)(例如32-40納米(nm))的存儲器件的情況下。通過形成重新構(gòu)成的晶片并以足夠的間距將TSV半導(dǎo)體管芯212安裝到載體222，較大的半導(dǎo)體管芯IM可以在重新構(gòu)成的晶片級被結(jié)合到TSV半導(dǎo)體管芯212，其中在半導(dǎo)體管芯IM和TSV半導(dǎo)體管芯212之間具有開口區(qū)域，用于沉積密封劑240或MUF材料M2。裝配互連結(jié)構(gòu)260也是在重新構(gòu)成的晶片級形成。具有密封劑240的重新構(gòu)成的晶片保護(hù)半導(dǎo)體管芯124，并且為裝配互連結(jié)構(gòu) 260的形成提供支撐。重新構(gòu)成的晶片級密封和互連結(jié)構(gòu)形成還減小了操作損傷和破裂的風(fēng)險，以及提供了一種簡單且低成本的制造工藝。襯底210的背部研磨暴露了用于垂直互連的導(dǎo)電通孔218，并且減小了 R)-WLCSP 270的厚度。半導(dǎo)體管芯IM通過凸塊234、導(dǎo)電層230和導(dǎo)電通孔218電連接到裝配互連結(jié)構(gòu) 260。具有導(dǎo)電通孔218、導(dǎo)電層230、絕緣層232和凸塊234的TSV半導(dǎo)體管芯212提供了一種用于半導(dǎo)體管芯124的垂直互連的簡單且節(jié)省成本的結(jié)構(gòu)，也提供了穿過TSV半導(dǎo)體管芯的導(dǎo)電層和裝配互連結(jié)構(gòu)沈0的有效封裝堆疊。由于TSV半導(dǎo)體管芯212可以使用與半導(dǎo)體管芯1 類似的材料制造并且裝配互連結(jié)構(gòu)260形成在與半導(dǎo)體管芯IM和密封劑 240相對的TSV半導(dǎo)體管芯212的有源表面214上，因此TSV半導(dǎo)體管芯212消除了半導(dǎo)體管芯1 和裝配互連結(jié)構(gòu)260之間的CTE失配。TSV半導(dǎo)體管芯212用作在TSV半導(dǎo)體管芯的一側(cè)的半導(dǎo)體管芯IM和在TSV半導(dǎo)體管芯的相對側(cè)的裝配互連結(jié)構(gòu)260之間的緩沖，以減小翹曲。TSV半導(dǎo)體管芯212為半導(dǎo)體管芯IM提供適合于高I/O數(shù)應(yīng)用的細(xì)間距
垂直互連。圖9示出了類似于圖6的R)-WLCSP 272的實(shí)施例，其中多個半導(dǎo)體管芯堆疊在 TSV半導(dǎo)體管芯212上。半導(dǎo)體管芯274和276來源于類似于圖的半導(dǎo)體晶片。每一個半導(dǎo)體管芯274-276具有后表面和有源表面，所述有源表面包含模擬或數(shù)字電路，所述模擬或數(shù)字電路被實(shí)現(xiàn)為根據(jù)管芯的電設(shè)計(jì)和功能形成在管芯內(nèi)并且電互連的有源器件、無源器件、導(dǎo)電層、和介電層。例如，該電路可以包括一個或多個晶體管、二極管、和形成在有源表面190內(nèi)的其它電路元件以實(shí)現(xiàn)模擬電路或數(shù)字電路，例如DSP、ASIC、存儲器、或其它信號處理電路。半導(dǎo)體管芯274-276也可以包括IPD，例如電感器、電容器、和電阻器， 用于RF信號處理。多個接觸焊盤形成在有源表面上并且電連接到有源表面上的電路。多個凸塊形成在半導(dǎo)體管芯274-276的接觸焊盤上。在一個實(shí)施例中，半導(dǎo)體管芯半導(dǎo)體管芯274-276是倒裝芯片型半導(dǎo)體管芯。穿過圖中的通常處于晶片級的半導(dǎo)體管芯124形成多個導(dǎo)電通孔278，用于ζ方向垂直互連。同樣地，穿過半導(dǎo)體管芯274形成多個導(dǎo)電通孔觀0，用于ζ方向垂直互連。半導(dǎo)體管芯274被安裝到半導(dǎo)體管芯124，其中將凸塊282用冶金的方法并且電性地連接到導(dǎo)電通孔278。半導(dǎo)體管芯276被安裝到半導(dǎo)體管芯274，其中將凸塊284用冶金的方法并且電性地連接到導(dǎo)電通孔觀0。在一個實(shí)施例中，TSV半導(dǎo)體管芯142是邏輯器件或 DSP,并且半導(dǎo)體管芯1 和274-276為存儲器件。密封劑286沉積在半導(dǎo)體管芯124、274 和276之上以及周圍。圖10示出了類似于圖6的R)-WLCSP 290的實(shí)施例，其中穿過密封劑170形成導(dǎo)電通孔四2，用于到裝配互連結(jié)構(gòu)194的垂直電互連。利用激光鉆孔、機(jī)械鉆孔、刻蝕、或DRIE 形成穿過密封劑170的多個通孔。利用電解電鍍、無電極電鍍工藝、或其它合適的金屬沉積工藝，利用Al、Cu、Sn、Ni、Au、Ag、Ti、W、多晶硅、或其它合適的導(dǎo)電材料填充所述通孔以形成ζ方向垂直互連導(dǎo)電通孔四2。雖然已經(jīng)詳細(xì)說明本發(fā)明的一個或多個實(shí)施例，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解的是，在不脫離由下列權(quán)利要求所闡述的本發(fā)明的范圍的情況下可以對那些實(shí)施例進(jìn)行變型和修改。
權(quán)利要求
1.一種制造半導(dǎo)體器件的方法，包括提供具有第一和第二相對表面的半導(dǎo)體晶片； 形成部分地穿過半導(dǎo)體晶片的第一表面的多個導(dǎo)電通孔； 將半導(dǎo)體晶片單體化為多個第一半導(dǎo)體管芯； 提供載體；安裝所述第一半導(dǎo)體管芯到所述載體；安裝第二半導(dǎo)體管芯到所述第一半導(dǎo)體管芯；在第一和第二半導(dǎo)體管芯以及載體上沉積密封劑；去除所述載體以及第二表面的一部分以暴露導(dǎo)電通孔；以及在第一半導(dǎo)體管芯的與所述第二半導(dǎo)體管芯相對的表面上形成互連結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，第二半導(dǎo)體管芯的占位面積比第一半導(dǎo)體管芯的占位面積大。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括在安裝所述第二半導(dǎo)體管芯之前，在所述襯底的所述第一表面上形成導(dǎo)電層，所述導(dǎo)電層電連接到所述導(dǎo)電通孔；并且在所述襯底的所述第一表面上形成絕緣層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括，在所述第一和第二半導(dǎo)體管芯之間沉積模塑底部填充材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述第二半導(dǎo)體管芯包括存儲器件。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括，在所述第一半導(dǎo)體管芯上堆疊多個第二半導(dǎo)體管芯。
7.—種制造半導(dǎo)體器件的方法，包括 提供多個第一半導(dǎo)體管芯；形成穿過所述第一半導(dǎo)體管芯的多個導(dǎo)電通孔； 提供載體；安裝所述第一半導(dǎo)體管芯到所述載體；安裝第二半導(dǎo)體管芯到所述第一半導(dǎo)體管芯，其中第二半導(dǎo)體管芯的占位面積大于第一半導(dǎo)體管芯的占位面積；以及在第一和第二半導(dǎo)體管芯以及載體上沉積密封劑。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，進(jìn)一步包括 去除所述載體；以及與所述第二半導(dǎo)體管芯相對地在第一半導(dǎo)體管芯上形成互連結(jié)構(gòu)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，進(jìn)一步包括形成部分地穿過所述第一半導(dǎo)體管芯的第一表面的所述多個導(dǎo)電通孔； 去除所述載體；以及去除與所述第一半導(dǎo)體管芯的所述第一表面相對的所述第一半導(dǎo)體的第二表面的一部分，以暴露導(dǎo)電通孔。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，進(jìn)一步包括在安裝所述第二半導(dǎo)體管芯之前，在所述第一半導(dǎo)體管芯上形成導(dǎo)電層，所述導(dǎo)電層電連接到所述導(dǎo)電通孔；并且在所述第一半導(dǎo)體管芯上形成絕緣層。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，進(jìn)一步包括；在所述第一和第二半導(dǎo)體管芯之間沉積模塑底部填充材料。
12.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，進(jìn)一步包括，在所述第一半導(dǎo)體管芯上堆疊多個第二半導(dǎo)體管芯。
13.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，進(jìn)一步包括，形成穿過密封劑的多個導(dǎo)電通孔。
14.一種制造半導(dǎo)體器件的方法，包括 提供多個第一半導(dǎo)體管芯；形成穿過所述第一半導(dǎo)體管芯的多個導(dǎo)電通孔； 提供載體；安裝所述第一半導(dǎo)體管芯到所述載體； 在第一半導(dǎo)體管芯和載體上沉積第一密封劑； 去除所述載體；安裝第二半導(dǎo)體管芯到第一半導(dǎo)體管芯；以及在第二半導(dǎo)體管芯上沉積第二密封劑
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，第二半導(dǎo)體管芯的占位面積比第一半導(dǎo)體管芯的占位面積大。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，所述第二半導(dǎo)體管芯包括存儲器件。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，進(jìn)一步包括，與所述第二半導(dǎo)體管芯相對地在第一半導(dǎo)體管芯上形成互連結(jié)構(gòu)。
18.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，進(jìn)一步包括形成部分地穿過所述第一半導(dǎo)體管芯的第一表面的所述多個導(dǎo)電通孔；以及去除與所述第一半導(dǎo)體管芯的所述第一表面相對的所述第一半導(dǎo)體的第二表面的一部分，以暴露導(dǎo)電通孔。
19.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，進(jìn)一步包括，去除所述第一密封劑的一部分以暴露導(dǎo)電通孔。
20.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，進(jìn)一步包括，在所述第一和第二半導(dǎo)體管芯之間沉積模塑底部填充材料。
21.一種半導(dǎo)體器件，包括第一半導(dǎo)體管芯，其具有穿過所述第一半導(dǎo)體管芯形成的多個導(dǎo)電通孔； 安裝到所述第一半導(dǎo)體管芯的第二半導(dǎo)體管芯，其中，第二半導(dǎo)體管芯的占位面積比第一半導(dǎo)體管芯的占位面積大；沉積在所述第一和第二半導(dǎo)體管芯上的密封劑；和與第二半導(dǎo)體管芯相對地形成在第一半導(dǎo)體管芯上的互連結(jié)構(gòu)。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的半導(dǎo)體器件，其中，所述第二半導(dǎo)體管芯包括存儲器件。
23.根據(jù)權(quán)利要求21所述的半導(dǎo)體器件，進(jìn)一步包括在所述第一和第二半導(dǎo)體管芯之間沉積的模塑底部填充材料。
24.根據(jù)權(quán)利要求21所述的半導(dǎo)體器件，進(jìn)一步包括形成于所述第一半導(dǎo)體管芯上并電連接到所述導(dǎo)電通孔的導(dǎo)電層；以及形成于第一半導(dǎo)體管芯上的絕緣層。
25.根據(jù)權(quán)利要求21所述的半導(dǎo)體器件，進(jìn)一步包括疊置于所述第一半導(dǎo)體管芯上的多個第二半導(dǎo)體管芯。
全文摘要
本發(fā)明涉及結(jié)合晶片級不同尺寸半導(dǎo)體管芯的方法和半導(dǎo)體器件。半導(dǎo)體晶片具有第一和第二相對的表面。形成部分地穿過所述半導(dǎo)體晶片的第一表面的多個導(dǎo)電通孔。將所述半導(dǎo)體晶片單體化成多個第一半導(dǎo)體管芯。安裝所述第一半導(dǎo)體管芯到載體。安裝第二半導(dǎo)體管芯到所述第一半導(dǎo)體管芯。第二半導(dǎo)體管芯的占位面積比第一半導(dǎo)體管芯的占位面積大。在所述第一和第二半導(dǎo)體管芯以及載體上沉積密封劑。去除所述載體。去除第二表面的一部分以暴露導(dǎo)電通孔。在第一半導(dǎo)體管芯的與所述第二半導(dǎo)體管芯相對的表面上形成互連結(jié)構(gòu)?？商鎿Q地，在第一半導(dǎo)體管芯和載體上沉積第一密封劑，并且在第二半導(dǎo)體管芯上沉積第二密封劑。
文檔編號H01L21/56GK102543772SQ20111034917
公開日2012年7月4日 申請日期2011年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月29日
發(fā)明者P·C·馬里穆圖, S·W·尹, 具俊謨, 沈一權(quán) 申請人:新科金朋有限公司