專利名稱：半導(dǎo)體封裝件和用于在半導(dǎo)體封裝件中選擇芯片的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的示例性實施例涉及半導(dǎo)體封裝件以及用于在半導(dǎo)體封裝件中選擇芯片的方法，更具體地，涉及包括貫穿硅通路的堆疊封裝件以及選擇堆疊封裝件的芯片的方法， 所述堆疊封裝件使用懸臂以允許容易地選擇半導(dǎo)體芯片。
背景技術(shù)：
當(dāng)前，隨著電子產(chǎn)品趨向小型化和高性能以及對便攜式移動產(chǎn)品需求的增長，對具有大容量的超小型化半導(dǎo)體存儲器的需求增大。通常，增大半導(dǎo)體存儲器的存儲容量的嘗試可劃分為提高半導(dǎo)體芯片集成度的方法以及在一個半導(dǎo)體封裝件中安裝多個半導(dǎo)體芯片的方法。在前者的情況下，需要極大的努力、成本以及時間來提高集成度。但是，在后者的情況下，如果在一個封裝件中可以安裝多個半導(dǎo)體芯片，這可通過僅改變封裝方法而增大半導(dǎo)體存儲器的存儲容量。此外，在與前者的情況比較時，在后者的情況下，在投資成本、研發(fā)和所需時間方面具有多個優(yōu)點。半導(dǎo)體存儲器制造商已通過使用多芯片封裝件來努力提高半導(dǎo)體存儲裝置的存儲容量，多芯片封裝件以使得多個半導(dǎo)體芯片安裝在一個半導(dǎo)體封裝件中的方式而制造。用于在一個半導(dǎo)體封裝件中安裝多個半導(dǎo)體芯片的方法可劃分為水平安裝半導(dǎo)體芯片以及垂直安裝半導(dǎo)體芯片。由于電子產(chǎn)品趨向小型化的特性，大多數(shù)半導(dǎo)體存儲器制造商優(yōu)選堆疊型多芯片封裝件，其中半導(dǎo)體芯片以垂直堆疊的方式被封裝。盡管堆疊型多芯片封裝技術(shù)具有封裝件的制造成本可通過簡化工藝來降低且可以大規(guī)模制造的優(yōu)點，但是引起的缺點在于封裝件中用于形成電連接的空間由于待堆疊芯片的數(shù)量和尺寸增大而變得不足。典型地，傳統(tǒng)的堆疊多芯片封裝件制造為多個芯片設(shè)置在襯底的芯片區(qū)域中且各芯片的接合焊盤和襯底的導(dǎo)電電路圖案使用導(dǎo)線電連接。因此， 導(dǎo)線接合需要空間且導(dǎo)線連接至襯底的電路圖案需要面積，這可能導(dǎo)致半導(dǎo)體封裝件的尺寸增大?？紤]到這些事實，使用貫穿硅通路(TSV)的封裝件結(jié)構(gòu)已作為堆疊型多芯片封裝件的示例而提出。使用貫穿硅通路的封裝件具有這樣的結(jié)構(gòu)，其中貫穿硅通路形成在晶片級的芯片中，并且使用貫穿硅通路在芯片之間垂直地形成物理和電連接。對于采用貫穿硅通路的封裝件的研究已經(jīng)進行以便適應(yīng)移動產(chǎn)品的多功能和高性能的趨勢。在堆疊型多芯片封裝件中，需要能夠選擇至少任意一個芯片并將電信號施加至所選芯片。圖1是現(xiàn)有技術(shù)的堆疊封裝件的透視圖。圖2是圖1的部分A(芯片選擇焊盤部分)的剖視圖，而圖3是圖1的俯視圖，示出使用重分布層連接芯片選擇焊盤的示例。圖1示出半導(dǎo)體芯片20、30、40和50堆疊在襯底10上并通過貫穿硅通路(TSV) 24, 34,44和M相互連接的情況。Vcc焊盤12和Vss焊盤14設(shè)置在襯底10上，并且多個I/O 焊盤設(shè)置在相應(yīng)的芯片20、30、40和50上。一些I/O焊盤用作用于選擇芯片的芯片選擇焊盤22、32、42和52。在使用貫穿硅通路對、34、44和M堆疊相同的芯片20、30、40和50的情況下，由于芯片選擇焊盤22、32、42和52設(shè)置在相同的垂直位置處，即焊盤22、32、42和 52相互堆疊，因而無法使用貫穿硅通路M、34、44和M來實施芯片選擇。因此，重分布層26,36,46和56形成在各芯片選擇焊盤22、32、42和52上以與設(shè)置在不同位置的貫穿硅通路觀、38、48和58連接。但是，這種方法具有的問題在于，因為堆疊的芯片20、30、40和50 的重分布層沈、36、46和56具有不同圖案，所以處理成本增加且在管理工藝中存在困難。圖4是示出使用導(dǎo)線來選擇芯片的現(xiàn)有技術(shù)的半導(dǎo)體封裝件的透視圖。參照圖4， 在堆疊相同的半導(dǎo)體芯片20、30、40和50的情況下，因為將芯片焊盤放置在其對應(yīng)芯片的相同位置，所以半導(dǎo)體芯片20、30、40和50以臺階狀的形狀堆疊以提供至每個焊盤的路徑， 并且使用導(dǎo)線W將芯片選擇焊盤22、32、42和52連接至Vcc焊盤12和Vss焊盤14，以便能夠?qū)⑿酒x擇信號施加至半導(dǎo)體芯片20、30、40和50。即使在這種堆疊構(gòu)造中，引起的問題在于用于芯片選擇的導(dǎo)線接合增加了封裝件的厚度并且導(dǎo)線W的長度隨之增加。增加的導(dǎo)線長度引起信號延遲，并且臺階狀堆疊構(gòu)造降低了封裝件的結(jié)構(gòu)可靠性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實施例涉及一種半導(dǎo)體封裝件以及用于在半導(dǎo)體封裝件中選擇芯片的方法，所述半導(dǎo)體封裝件可通過簡單的方法選擇芯片，同時不會增加封裝件的尺寸且消除了對于重分布層的需求。在一個實施例中，半導(dǎo)體封裝件包括第一半導(dǎo)體芯片，形成有第一貫穿硅通路； 第二半導(dǎo)體芯片，堆疊在第一半導(dǎo)體芯片上方且形成有第二貫穿硅通路；以及懸臂，形成在第一半導(dǎo)體芯片上方且根據(jù)電信號而電連接至第一貫穿硅通路或第二貫穿硅通路。半導(dǎo)體封裝可進一步包括帶電體，形成在第一半導(dǎo)體芯片上方與第一貫穿硅通路分離的位置，以使懸臂變形。懸臂可包括第一突出部分，在與第一貫穿硅通路分離的位置從第一半導(dǎo)體芯片向上突出；以及延伸部分，從第一突出部分向第二貫穿硅通路水平延伸。懸臂可進一步包括第二突出部分，從延伸部分向第二貫穿硅通路突出。半導(dǎo)體封裝件可進一步包括錨固件(anchor)，設(shè)置在懸臂下方以將懸臂固定至第一半導(dǎo)體芯片。懸臂可包括從金、銀、銅、鋁、鎳、鎢、鈦、鉬、鈀、錫、鉛、鋅、銦、鎘、鉻和鉬構(gòu)成的組中選擇的材料。第一半導(dǎo)體芯片可包括芯片選擇布線，以將電信號施加至懸臂。半導(dǎo)體封裝件可進一步包括開關(guān)元件，形成在芯片選擇布線上方以控制是否使懸臂變形。開關(guān)元件也可包括傳輸門。半導(dǎo)體封裝件可進一步包括反相器，設(shè)置在芯片選擇布線上。半導(dǎo)體封裝件可進一步包括密封劑，密封懸臂的周圍。密封劑可選自由環(huán)氧樹月旨、酚醛樹脂、丙烯樹脂和異氰酸酯樹脂構(gòu)成的組。半導(dǎo)體封裝件可進一步包括填充物，填充由密封劑限定的區(qū)域。填充物可包括液相環(huán)氧樹脂或硅油。半導(dǎo)體封裝件可進一步包括保護性涂覆在懸臂上的液體頂。液體頂可包括液相環(huán)氧樹脂或硅油。半導(dǎo)體封裝件可進一步包括模塑組件，配置為模塑第一半導(dǎo)體芯片和第二半導(dǎo)體芯片。
懸臂可包括延伸部分，其從與第一貫穿硅通路分離的位置向第一貫穿硅通路或第二貫穿硅通路延伸，第一貫穿硅通路可設(shè)置在延伸部分下方，并且半導(dǎo)體封裝件可進一步包括帶電體，所述帶電體設(shè)置在延伸部分的端部下方并用作下拉電極。半導(dǎo)體封裝件可進一步包括導(dǎo)電突起，形成在第一貫穿硅通路上方。在另一個實施例中，一種用于在包括多個半導(dǎo)體芯片的半導(dǎo)體封裝件中選擇第一和第二半導(dǎo)體芯片之一的方法包括施加電信號至懸臂以使懸臂變形，從而使懸臂與包括在第一半導(dǎo)體芯片中的第一貫穿硅通路電連接，或者與包括在第二半導(dǎo)體芯片中的第二貫穿硅通路電連接。所述方法也可包括在第一半導(dǎo)體芯片中形成第一貫穿硅通路，以及在第一半導(dǎo)體芯片上方形成與第一貫穿硅通路分離的帶電體；形成設(shè)置在第一貫穿硅通路上方的懸臂；堆疊形成有第二貫穿硅通路的第二半導(dǎo)體芯片，使得第二貫穿硅通路設(shè)置在對應(yīng)于第一貫穿硅通路的位置。形成懸臂可包括在與第一貫穿硅通路分離的位置形成第一突出部分以從第一半導(dǎo)體芯片突出；以及形成延伸部分，其從第一突出部分向第二貫穿硅通路水平延伸。形成延伸部分可進一步包括形成第二突出部分，以從延伸部分向第二貫穿硅通路突出。形成懸臂可進一步包括形成密封劑以密封懸臂的周圍。施加電信號可包括施加電信號至帶電體。施加電信號可包括施加二進制信號至懸臂。


通過結(jié)合附圖的以下詳細說明，可以更清晰地理解上述和其它方面、特征和其它優(yōu)點，其中圖1是現(xiàn)有技術(shù)的堆疊封裝件的透視圖；圖2是圖1的部分A(芯片選擇焊盤部分)的剖視圖；圖3是圖1的俯視圖，示出使用重分布層連接芯片選擇焊盤的示例；圖4是示出使用導(dǎo)線來選擇芯片的現(xiàn)有技術(shù)的半導(dǎo)體封裝件的透視圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體封裝件實施例的半導(dǎo)體封裝件的剖視圖；圖6和圖7分別是示出包括懸臂的半導(dǎo)體封裝件實施例的透視圖和正視圖；圖8A至圖81是示出用于形成懸臂的工藝的剖視圖；圖9是解釋懸臂的工作原理的剖視圖；圖10是示出本發(fā)明的半導(dǎo)體封裝件的另一實施例的剖視圖；圖11和圖12是解釋根據(jù)本發(fā)明另一實施例的用于選擇半導(dǎo)體芯片的方法的概念圖；圖13是示出根據(jù)本發(fā)明另一實施例的半導(dǎo)體封裝件的剖視圖；以及圖14是示出根據(jù)本發(fā)明另一實施例的半導(dǎo)體封裝件的剖視圖。
具體實施例方式下面，將參照附圖來描述本發(fā)明的實施例。但是，所公開的實施例僅用于示例目的而不意在限定所公開實施例的范圍。
現(xiàn)參照圖5，描述根據(jù)本發(fā)明實施例的半導(dǎo)體封裝件的剖視圖。根據(jù)本發(fā)明實施例的半導(dǎo)體封裝件包括多個半導(dǎo)體芯片，例如依次堆疊的第一半導(dǎo)體芯片100、第二半導(dǎo)體芯片200和第三半導(dǎo)體芯片300。半導(dǎo)體封裝件也可包括第一懸臂120、第二懸臂220和第三懸臂320，這些懸臂可通過施加電信號而變形且可執(zhí)行芯片選擇功能。懸臂120、220、320 可插入在各半導(dǎo)體芯片100、200和300之間?？捎糜谛酒x擇的第一貫穿硅通路102、第二貫穿硅通路202和第三貫穿硅通路302形成為穿通半導(dǎo)體芯片100、200和300。第一帶電體114、第二帶電體214和第三帶電體314可設(shè)置在半導(dǎo)體芯片100、200和300上，并且可通過與懸臂120、220和320的電相互作用而使懸臂120、220和320變形。諸如存儲器裝置、邏輯裝置、光電裝置或功率裝置的半導(dǎo)體裝置可形成在半導(dǎo)體芯片100、200和300中， 并且諸如電阻器和電容器的各種無源裝置也可包含在半導(dǎo)體裝置中。懸臂120、220和320可通過來自帶電體114、214和314的電斥力而與貫穿硅通路 102,202和302電連接，由此可選擇相應(yīng)的半導(dǎo)體芯片100、200和300。就是說，可實現(xiàn)這樣的構(gòu)造，當(dāng)?shù)谝粦冶?20位于第一半導(dǎo)體芯片100和第二半導(dǎo)體芯片200之間時，如果第一懸臂120變形，則第一懸臂120可與第二半導(dǎo)體芯片200的貫穿硅通路202連接，這可導(dǎo)致第二半導(dǎo)體芯片200被選擇。如果放置在第二半導(dǎo)體芯片200和第三半導(dǎo)體芯片300之間的第二懸臂220變形，使其與第三半導(dǎo)體芯片300的貫穿硅通路302連接，則第三半導(dǎo)體芯片300被選擇。貫穿硅通路102、202和302可使用通常已知的方法來形成而不限定所公開的實施例的范圍。例如，諸如貫穿硅通路102、202和302的貫穿硅通路可這樣形成，通過激光鉆孔或DRIE (深反應(yīng)離子蝕刻)在硅晶片的一個表面上限定溝槽，且在形成絕緣層和種子金屬層之后，通過電鍍將導(dǎo)電物質(zhì)填充在溝槽中。此外，在限定溝槽的工藝完成之后， 為了去除限定溝槽的同時產(chǎn)生的殘余物或為了允許后續(xù)電鍍工藝易于執(zhí)行，可通過化學(xué)處理或物理處理來改進電鍍粘附性。此外，溝槽可形成為垂直溝槽或錐形溝槽。圖6和圖7分別為示出根據(jù)本發(fā)明實施例的懸臂的透視圖和正視圖。為了方便解釋，圖6和圖7中也示出貫穿硅通路。盡管為了方便解釋將描述圖5中第一半導(dǎo)體芯片100 上形成的懸臂120，但是需要注意的是這些描述可應(yīng)用于形成在其它半導(dǎo)體芯片200和300 上的其它懸臂220和320。懸臂120可通過電信號而變形并可包括第一突出部分121、延伸部分122和第二突出部分126。第一突出部分121可在與第一貫穿硅通路102分離的位置處向第一半導(dǎo)體芯片100的上表面突出。延伸部分122可從第一突出部分121水平延伸至第一貫穿硅通路102或第二貫穿硅通路202的位置(參見圖幻。此外，第二突出部分126 可從延伸部分122的遠端向第二貫穿硅通路202突出。第二突出部分126的形成可能是不需要的。第一突出部分121、延伸部分122和第二突出部分1 可包括導(dǎo)電物質(zhì)，并可由相同的物質(zhì)或不同的物質(zhì)形成。例如，可使用單層或多層的金屬物質(zhì)、導(dǎo)電有機物質(zhì)、硅 (Si)和/或金屬氮化物，其中金屬物質(zhì)包括選自下列的至少任意一種元素，例如金(Au)、 銀(Ag)、銅(Cu)、鋁(Al)、鎳(Ni)、鎢(W)、鈦(Ti)、鉬(Pt)、鈀(Pd)、錫(Sn)、鉛(1 )、鋅 (Zn), 10 an)、鎘(Cd)、鉻(Cr)和鉬(Mo)。帶電體114帶有正(+)或負㈠電荷，并且可起到向懸臂120提供電斥力的功能。帶電體114可為暫時帶有正(+)或負(-)電荷的帶電體，或者可為半永久性帶有正(+)或負(_)電荷的帶電體。例如，帶電體114可為電容器 (condenser)，其中高電介質(zhì)薄膜物質(zhì)插入在導(dǎo)體之間，或者帶電體114可構(gòu)成導(dǎo)體以使得在正(+)電荷累積在懸臂120中時正(+)電荷累積在帶電體114中。就是說，帶電體114 也可形成為包括選自下列的至少任意一種元素的單層或多層金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、鋁 (Al)、鎳(Ni)、鎢(W)、鈦(Ti)、鉬(Pt)、鈀(Pd)、錫(Sn)、鉛(Pb)、鋅(Zn)、銦(In)、鎘(Cd)、 鉻(Cr)和鉬(Mo)，或者帶電體114可以是電容器，其具有高電介質(zhì)物質(zhì)插入在單層中或插入在多層之間的結(jié)構(gòu)。上述懸臂結(jié)構(gòu)僅僅代表示例性實施例，并且需要注意的是懸臂120可具有其它結(jié)構(gòu)。例如，懸臂120可形成在第二半導(dǎo)體芯片200的下表面上(參見圖5)，并且可構(gòu)成壓電懸臂，該壓電懸臂包括薄壓電膜、形成在薄壓電膜的上表面上的頂電極以及形成在薄壓電膜的下表面上的底電極。壓電懸臂不需要帶電體114，并利用壓電效應(yīng)以使得在將電信號施加至頂電極和底電極時使壓電懸臂變形。通過控制壓電懸臂變形的方向，壓電懸臂可與第一貫穿硅通路102或第二貫穿硅通路202任意一個連接(參見圖5)。圖8A至81是示出根據(jù)本發(fā)明實施例的用于形成懸臂的工藝的剖視圖。參照圖8A，電介質(zhì)層110形成在半導(dǎo)體芯片或硅晶片100上。錨固件112可通過沉積并圖案化導(dǎo)電物質(zhì)而形成在電介質(zhì)層上。電介質(zhì)層110可由無機絕緣物質(zhì)或有機絕緣物質(zhì)構(gòu)成，無機絕緣物質(zhì)例如為氧化硅、氮化硅、氮氧化硅和金屬氧化物，或者電介質(zhì)層110 可由無機絕緣物質(zhì)和有機絕緣物質(zhì)的混合物構(gòu)成。電介質(zhì)層110可形成為單層或多層。例如，電介質(zhì)層110可形成為具有由SiO2和SiN構(gòu)成的雙層結(jié)構(gòu)的電介質(zhì)層。電介質(zhì)層110 可通過真空沉積、濺射、化學(xué)氣相沉積(CVD)、旋涂、深涂覆、絲網(wǎng)印刷等等來形成，但不限于此。錨固件112可形成為包括選自下列的至少任意一種元素的單層或多層金(Au)、銀 (Ag)、銅(Cu)、鋁(Al)、鎳(Ni)、鎢(W)、鈦(Ti)、鉬(Pt)、鈀(Pd)、錫(Sn)、鉛(Pb)、鋅(Zn)、 銦an)、鎘(Cd)、鉻(Cr)和鉬(Mo)。在實施例中，錨固件112可為包括TiN的單層或多層。 因為TiN具有約20 μ Qcm的小電阻和約600GPa的高楊式模量且不受應(yīng)力傷害，因而TiN 可用作用于懸臂的錨固件。此外，盡管圖中未顯示，但是用于將電信號施加至錨固件112的布線圖案可形成在錨固件112下方，即在半導(dǎo)體芯片100上。盡管半導(dǎo)體芯片被標記為與圖5中的第一半導(dǎo)體芯片相同的附圖標記100，但是需要注意的是半導(dǎo)體芯片可為在此所述的本發(fā)明半導(dǎo)體封裝件的實施例中所述的堆疊半導(dǎo)體芯片中的任意一個。參照圖8B，形成帶電體114。帶電體114可包括電容器或者可由導(dǎo)電物質(zhì)形成，在電容器中高電介質(zhì)薄膜物質(zhì)插入在導(dǎo)體之間。用于將電信號施加至帶電體114的布線圖案可形成在半導(dǎo)體芯片100的表面中或表面上。帶電體114形成在以預(yù)定距離與形成為貫穿半導(dǎo)體芯片100的第一貫穿硅通路(未示出)相分離的位置處。用于形成帶電體114的工藝可包括用于使帶電體114帶有正或負電荷的工藝。參照圖8C，形成第一犧牲層116。第一犧牲層116可由多晶硅(poly-Si)、磷硅玻璃(PSG)、氧化鋅(SiO)或聚合物形成，但不限于這些。如果第一犧牲層116由多晶硅或磷硅玻璃形成則可使用化學(xué)氣相沉積(CVD)，如果第一犧牲層116由氧化鋅形成則可使用濺射，且在第一犧牲層116由聚合物形成的情況下可使用旋涂。參照圖8D，可平坦化第一犧牲層116。平坦化可通過化學(xué)機械拋光(CMP)來實施。 在第一犧牲層116已平坦化或無需平坦化的情況下，可省去平坦化工藝。參照圖8E，在通過圖案化第一犧牲層116而限定開口 116a之后，可形成并圖案化第二犧牲層118，從而限定開口 118a。通過形成第二犧牲層118并隨后圖案化第二犧牲層118和第一犧牲層116，限定了用于形成懸臂的開口 116a和118a。第二犧牲層118可由與第一犧牲層116相同或不同的物質(zhì)形成。例如，第二犧牲層118可由多晶硅(poly-Si)、磷硅玻璃(PSG)、氧化鋅(SiO)或聚合物形成。參照圖8F，通過在限定在第一犧牲層116中的開口 116a(參見圖8E)中以及在限定在第二犧牲層118中的開口 118a(參見圖8E)中填充導(dǎo)電物質(zhì)，形成第一突出部分121 和延伸部分122。填充在開口 116a和118a中的導(dǎo)電物質(zhì)可為單層或多層的金屬物質(zhì)、導(dǎo)電有機物質(zhì)、硅(Si)和金屬氮化物，其中金屬物質(zhì)包括選自下列的至少任意一種元素，例如金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、鋁(Al)、鎳(Ni)、鎢(W)、鈦(Ti)、鉬(Pt)、鈀(Pd)、錫(Sn)、鉛 (Pb)、鋅(Zn)、銦(In)、鎘(Cd)、鉻(Cr)和鉬(Mo)。第一突出部分121和延伸部分122可通過真空沉積、濺射、化學(xué)氣相沉積(CVD)、絲網(wǎng)印刷、無電鍍、電鍍等形成。參照圖8G，通過沉積并圖案化另一犧牲層，形成具有開口 12 的第三犧牲層124。 第三犧牲層1 可由與第一犧牲層116或第二犧牲層118相同或不同的物質(zhì)形成。例如， 第三犧牲層1 可由多晶硅(poly-Si)、磷硅玻璃(PSG)、氧化鋅(SiO)或聚合物形成。參照圖8H，通過在限定在第三犧牲層124中的開口 12 中填充導(dǎo)電物質(zhì)，形成第二突出部分126。導(dǎo)電物質(zhì)可為單層或多層的金屬物質(zhì)、導(dǎo)電有機物質(zhì)、硅(Si)和金屬氮化物，其中金屬物質(zhì)包括選自下列的至少任意一種元素，例如金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、鋁 (Al)、鎳(Ni)、鎢(W)、鈦(Ti)、鉬(Pt)、鈀(Pd)、錫(Sn)、鉛(Pb)、鋅(Zn)、銦(In)、鎘(Cd)、 鉻(Cr)和鉬(Mo)。第二突出部分1 可通過真空沉積、濺射、化學(xué)氣相沉積(CVD)、絲網(wǎng)印刷、無電鍍、電鍍等形成。參照圖81，通過去除犧牲層1M、118和116，完全形成懸臂120。在犧牲層116、118 和124由多晶硅形成的情況下，可通過使用CF4、C2F6、XeF2或BrF2的干法刻蝕來去除犧牲層116、118和124。在犧牲層116、118和124由磷硅玻璃或氧化鋅形成的情況下，可通過 BOE (緩釋氧化物刻蝕)或使用氟化氫(HF)來去除犧牲層116、118和124。在犧牲層116、 118和124由聚合物形成的情況下，可通過灰化或使用例如丙酮的有機溶劑來去除犧牲層 116,118 和 124。在用于形成懸臂120的上述工藝完成之后，可執(zhí)行用于形成密封懸臂120的密封劑(sealant)的工藝、用于形成液體頂?shù)墓に囈约坝糜谠诿芊鈩﹥?nèi)填充填充物組件的工藝。圖9是解釋根據(jù)本發(fā)明實施例的懸臂的工作原理的剖視圖。參照圖9，如果未執(zhí)行芯片選擇功能，懸臂120不處于帶電狀態(tài)。盡管帶電體114被描述為具有正(+)電荷，但是帶電體114也可帶有負(-)電荷，或者帶電體114可保持在不帶電狀態(tài)且可在懸臂120帶電時帶電。為此，用于施加電信號至帶電體114的布線圖案(未示出)可設(shè)置在半導(dǎo)體芯片100的上表面中或上表面上。為了執(zhí)行芯片選擇操作，用于芯片選擇的布線S2可設(shè)置在半導(dǎo)體芯片100的上表面中和/或上表面上，并且開關(guān)元件130可連接至布線S2。開關(guān)元件130可例如為傳輸門。傳輸門可用作用于開啟和關(guān)閉信號傳輸并將開關(guān)信號(二進制信號0或1)傳輸至懸臂120的門電路。例如，如果進行的設(shè)置為使得當(dāng)施加二進制信號0時懸臂120和帶電體 114產(chǎn)生斥力，由于施加二進制信號0，正電荷被充入懸臂120，并且懸臂120由于累積在帶電體114中的正電荷產(chǎn)生的斥力而向上彎曲且電連接至位于半導(dǎo)體芯片100上方的半導(dǎo)體芯片的貫穿硅通路(未示出)。圖10是示出根據(jù)本發(fā)明另一實施例的半導(dǎo)體封裝件的剖視圖，而圖11和圖12是解釋了根據(jù)本發(fā)明另一實施例的用于選擇半導(dǎo)體芯片的方法的剖視圖。參照圖10，根據(jù)本實施例的半導(dǎo)體封裝件具有其中堆疊至少兩個半導(dǎo)體芯片的結(jié)構(gòu)。作為示例，圖10示出這樣的結(jié)構(gòu)，其中堆疊了第一半導(dǎo)體芯片100、第二半導(dǎo)體芯片200、第三半導(dǎo)體芯片300、第四半導(dǎo)體芯片400和第五半導(dǎo)體芯片500。為了進行芯片選擇，第一貫穿硅通路102、第二貫穿硅通路202、第三貫穿硅通路302、第四貫穿硅通路402和第五貫穿硅通路502形成在各半導(dǎo)體芯片中。第一懸臂120和第一帶電體114、第二懸臂220和第二帶電體214、第三懸臂320和第三帶電體314、第四懸臂420和第四帶電體414、以及第五懸臂520和第五帶電體514形成在與各自的貫穿硅通路102、202、302、402和502分離的位置處。如果第五半導(dǎo)體芯片500是最上層的半導(dǎo)體芯片，則可省去第五懸臂520和第五帶電體514。開關(guān)元件130、230、330、430和530形成為執(zhí)行對于形成在各自半導(dǎo)體芯片100、 200,300,400和500上的懸臂120、220、320、420和520的開關(guān)操作，并且用于芯片選擇的芯片選擇布線Si、S2、S3和S4可連接至編碼器502和控制器504。例如，第一芯片選擇布線Sl可電連接至第一半導(dǎo)體芯片100的第一貫穿硅通路102以選擇第一半導(dǎo)體芯片100， 第二芯片選擇布線S2可電連接至第一懸臂120和第二懸臂220以選擇第二半導(dǎo)體芯片200 或第三半導(dǎo)體芯片300。開關(guān)元件130、230、330、430和530電連接至形成在各自半導(dǎo)體芯片 100、200、300、400 和 500 上的懸臂 120、220、320、420 和 520。反相器 141 和 241 可電連接至第二芯片選擇布線S2，反相器142、242、342和442可電連接至第三芯片選擇布線S3， 且反相器143、243、343、443和543可電連接至第四芯片選擇布線S4。各自的芯片選擇布線 S2、S3和S4不必與所有半導(dǎo)體芯片100、200、300、400和500的反相器連接，且可依照芯片選擇操作的方案來確定連接方案。此外，沒有連接至各自芯片選擇布線的反相器可被省去。 例如，僅反相器141和Ml電連接至第二芯片選擇布線S2，而反相器341、441和541被電分離，因此相應(yīng)的反相器形成工藝可被省去。各自芯片選擇布線S2、S3和S4的半導(dǎo)體芯片之間的連接可使用焊料突起(未示出)來形成。例如，當(dāng)?shù)诙酒x擇布線S2經(jīng)由第一半導(dǎo)體芯片100連接至第二半導(dǎo)體芯片200時，第一半導(dǎo)體芯片100和第二半導(dǎo)體芯片200之間的電連接可通過焊料突起(未示出)來形成。第一半導(dǎo)體芯片100的選擇可通過施加電信號(二進制信號0或1)至與第一貫穿硅通路102直接連接的第一芯片選擇布線Sl來實施，其中第一貫穿硅通路102用于選擇第一半導(dǎo)體芯片100。以下，將參照圖10和圖11來描述選擇第二半導(dǎo)體芯片200的示例操作。以下描述的芯片選擇方法是示例性實施例，并且需要注意的是可使用多種方法。為了選擇第二半導(dǎo)體芯片200，二進制信號0被施加至第二芯片選擇布線S2。在本示例性實施例中，當(dāng)二進制信號0被施加時，實施芯片選擇。所施加的二進制信號0在第一節(jié)點Nl (參見圖11)處分流至第一開關(guān)元件130，并引起第一懸臂120帶有正電荷。進行的設(shè)置為使得帶電體114 也保持帶有正電荷。因此，由于在第一懸臂120和第一帶電體114之間的斥力作用，使第一懸臂120向上變形，且結(jié)果是第一懸臂120與用于選擇第二半導(dǎo)體芯片200的第二貫穿硅通路202電連接，由此第二半導(dǎo)體芯片200被選擇。二進制信號0經(jīng)由第一節(jié)點m穿過反相器141，被反相器141翻轉(zhuǎn)為二進制信號1。二進制信號1在第二節(jié)點N2處(參見圖11) 分流至第二開關(guān)元件230。此時，因為第二開關(guān)元件230設(shè)置為關(guān)斷，所以二進制信號1不會引起第二懸臂220帶正電荷，從而第二懸臂220未選擇第三半導(dǎo)體芯片300。因為第二芯片選擇布線S2沒有延伸到第二半導(dǎo)體芯片200之外，所以經(jīng)由第二節(jié)點N2穿過反相器Ml 的信號不會施加至放置在第二半導(dǎo)體芯片200上方的半導(dǎo)體芯片。但是，需要使用一個信號來選擇多個芯片時，第二芯片選擇布線S2可延伸到反相器241之外且可連接至放置在第二半導(dǎo)體芯片200上方的至少一個半導(dǎo)體芯片。以下，將參照圖10和圖12來描述選擇第三半導(dǎo)體芯片300的示例操作。為了選擇第三半導(dǎo)體芯片300，將二進制信號1施加至第二芯片選擇布線S2。所施加的二進制信號1 在第一節(jié)點W處分流至第一開關(guān)元件130 (參見圖1 。因為二進制信號1為關(guān)斷信號，所以帶電現(xiàn)象并未發(fā)生在第一懸臂120中。結(jié)果，第一懸臂120的形變(彎曲)并未發(fā)生，因此第二半導(dǎo)體芯片200未被選擇。二進制信號1經(jīng)由第一節(jié)點附穿過反相器141，被反相器141翻轉(zhuǎn)為二進制信號0。二進制信號0在第二節(jié)點N2處分流至第二開關(guān)元件230(參照圖12)。因為二進制信號0以使得第二開關(guān)元件230開啟(即‘0’是開啟信號)的方式設(shè)置，所以在第二懸臂220中出現(xiàn)正電荷。因此，第二懸臂220被來自第二帶電體214的斥力變形且電連接至用于選擇第三半導(dǎo)體芯片300的第三貫穿硅通路302，由此第三半導(dǎo)體芯片300被選擇。圖13為示出根據(jù)本發(fā)明另一實施例的半導(dǎo)體封裝件的剖視圖。在根據(jù)本發(fā)明的實施例的半導(dǎo)體封裝件中，盡管多于兩個的半導(dǎo)體芯片可堆疊在襯底S上，但是圖13中所示的實施例中僅示出兩個半導(dǎo)體芯片100和200。本發(fā)明的半導(dǎo)體封裝件和方法的實施例可應(yīng)用于晶片級別芯片尺寸封裝(WLCSP)，其不需要用于模塑半導(dǎo)體芯片100和200的模塑組件606。如果使用例如為EMC(環(huán)氧模塑化合物)的模塑組件606，模塑組件606可阻止懸臂120的運動。為了實現(xiàn)或允許懸臂120的運動，密封劑602可形成在懸臂120和帶電體114周圍，并且在其內(nèi)部可保留空閑空間或者可被填充物604填充。S卩，填充物604可填充由密封劑602密閉或限定的區(qū)域。在另一個實施例中，可通過液體密封來形成液體頂 (liquid dome)而不使用密封劑602。密封劑602可使用分配器來分配或可通過絲網(wǎng)印刷來印刷。密封劑602可包括至少任意一種無機密封劑，并且可使用有機密封劑。有機密封劑可由包括選自環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、丙烯樹脂和異氰酸酯樹脂的至少任意一種樹脂的密封劑構(gòu)成。密封劑可劃分為雙成分類型或單成分類型，在雙成分類型中基材和硬化劑可相互混合，在單成分類型中基材和硬化劑以化合狀態(tài)存在。雙成分類型和單成分類型均可被使用。不僅可以使用熱塑型密封齊U，也可使用紫外固化型密封劑以及熱塑型和紫外固化型組合的密封劑。密封劑602也可包括填充物。作為填充物，無機填充物和有機填充物均可被使用。作為無機填充物，可使用碳酸鈣(CaCO3)、碳酸鎂(MgCO3)、硫酸鋇、硫酸鎂、氧化鐵、氧化鈦、氧化鋅、氧化鋁(Al2O3)、 硅酸鋁、二氧化硅、鈦酸鉀、滑石、石棉粉末、石英粉末、玻璃纖維和云母。作為有機填充物， 可使用聚甲基丙烯酸甲酯和聚苯乙烯。作為填充在密封劑602中的填充物604，可使用包含液相環(huán)氧樹脂、硅油等的物質(zhì)，但不限于此。液體頂可由與填充物604相同或不同的物質(zhì)形成，并且可依照填充物604 來選擇。圖14為示出根據(jù)本發(fā)明另一實施例的半導(dǎo)體封裝件的剖視圖。參照圖14，根據(jù)本發(fā)明的實施例的半導(dǎo)體封裝件包括半導(dǎo)體芯片100、懸臂120和帶電體114。盡管至少一個半導(dǎo)體芯片堆疊在半導(dǎo)體芯片100上，然而為了便于解釋，可省略該半導(dǎo)體芯片。用于芯片選擇的貫穿硅通路102形成在半導(dǎo)體芯片100中，并且導(dǎo)電突起105形成在貫穿硅通路 102的上表面上。懸臂120可由第一突出部分121和延伸部分122構(gòu)成。懸臂120可由錨固件113支撐。帶電體114設(shè)置在延伸部分122的遠端下方，用作下拉電極。就是說，如果電信號被施加至懸臂120和帶電體114，則懸臂120朝向帶電體114變形，并且懸臂120的延伸部分122接觸導(dǎo)電突起105，由此實現(xiàn)芯片選擇。因為導(dǎo)電突起105用作電路徑，導(dǎo)電突起105可包括導(dǎo)電物質(zhì)，例如導(dǎo)電聚合物及其衍生物、金屬、導(dǎo)電聚合物和金屬的混合物等等。例如，導(dǎo)電突起105可包括從下列導(dǎo)電聚合物構(gòu)成的組中選擇的至少任意一種導(dǎo)電聚合物，所述導(dǎo)電聚合物包含聚苯胺 (olyaniline)、聚噻吩、聚(3，4_乙烯二氧噻吩)、聚吡咯和PPV (聚苯撐乙烯)及其衍生物。 另外，導(dǎo)電突起105可包括從下列金屬構(gòu)成的組中選擇的至少任意一種金屬金(Au)、銀 (Ag)、銅(Cu)、鋁(Al)、鎳(Ni)、鎢(W)、鈦(Ti)、鉬(Pt)、鈀(Pd)、錫(Sn)、鉛(Pb)、鋅(Zn)、 銦an)、鎘(Cd)、鉻(Cr)和鉬(Mo)。一個示例中，導(dǎo)電突起105可為焊料凸塊。焊料凸塊可通過真空沉積、電鍍或絲網(wǎng)印刷形成。在焊料凸塊下方可附加地提供UBM(凸塊下冶金) 結(jié)構(gòu)。電鍍可使用共熔焊料，并且UBM結(jié)構(gòu)可使用TiW。絲網(wǎng)印刷是通過應(yīng)用蠟版掩模來形成焊料的方法，焊料例如為mVln/Agjn/Pb/ln和Cu/Sb/Ag/An，并且絲網(wǎng)印刷可使用至少三元系統(tǒng)的無鉛焊料并具有工藝簡單的優(yōu)點。在另一示例中，導(dǎo)電突起105可使用金凸塊、 金柱凸塊、鎳凸塊等等。金凸塊可通過無電鍍或電鍍形成，并且可使用例如為Cr/Cu-Cr/Cu/ Au、Tiff/Au 禾口 Ti/Au 的 UBM 結(jié)構(gòu)。如從以上描述清楚可知的，根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體封裝件以及用于在半導(dǎo)體封裝件中選擇芯片的方法可具有的優(yōu)點在于，因為芯片選擇以使用懸臂的機械開關(guān)方式來實施， 無需重分布層和接合導(dǎo)線，并且不會發(fā)生信號延遲，因此可以制造輕、薄、緊湊和小型化的封裝件。本發(fā)明的實施例是出于示意性目的。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將知曉的是可以存在各種修改、添加和替代而不脫離如所附權(quán)利要求所述的本發(fā)明的范圍和精神。本發(fā)明要求2010年12月7日向韓國知識產(chǎn)權(quán)局提交的韓國申請 No. 10-2010-0124403的優(yōu)先權(quán)，在此通過參考引用其全文。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體封裝件，包括第一半導(dǎo)體芯片，形成有第一貫穿硅通路；第二半導(dǎo)體芯片，堆疊在所述第一半導(dǎo)體芯片上方且形成有第二貫穿硅通路；以及懸臂，形成在所述第一半導(dǎo)體芯片上方且根據(jù)電信號而電連接至所述第一貫穿硅通路或所述第二貫穿硅通路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體封裝件，進一步包括帶電體，形成在所述第一半導(dǎo)體芯片上方與所述第一貫穿硅通路分離的位置，以使所述懸臂變形。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體封裝件，其中所述懸臂包括第一突出部分，在與所述第一貫穿硅通路分離的位置從所述第一半導(dǎo)體芯片向上突出；以及延伸部分，從所述第一突出部分向所述第二貫穿硅通路水平延伸。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的半導(dǎo)體封裝件，其中所述懸臂進一步包括 第二突出部分，從所述延伸部分向所述第二貫穿硅通路突出。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體封裝件，進一步包括錨固件，設(shè)置在所述懸臂下方以將所述懸臂固定至所述第一半導(dǎo)體芯片。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體封裝件，其中，所述懸臂包括從金、銀、銅、鋁、鎳、鎢、鈦、 鉬、鈀、錫、鉛、鋅、銦、鎘、鉻和鉬構(gòu)成的組中選擇的材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體封裝件，其中所述第一半導(dǎo)體芯片包括芯片選擇布線，以施加所述電信號至所述懸臂。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的半導(dǎo)體封裝件，進一步包括開關(guān)元件，形成在所述芯片選擇布線上方以控制是否使所述懸臂變形。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的半導(dǎo)體封裝件，其中，所述開關(guān)元件包括傳輸門。
10.根據(jù)權(quán)利要求8的半導(dǎo)體封裝件，進一步包括 反相器，設(shè)置在所述芯片選擇布線上。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體封裝件，進一步包括 密封劑，密封所述懸臂的周圍。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的半導(dǎo)體封裝件，其中，所述密封劑選自由環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、 丙烯樹脂和異氰酸酯樹脂構(gòu)成的組。
13.根據(jù)權(quán)利要求11的半導(dǎo)體封裝件，進一步包括 填充物，填充由所述密封劑限定的區(qū)域。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的半導(dǎo)體封裝件，其中，所述填充物包括液相環(huán)氧樹脂或硅油。
15.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體封裝件，進一步包括 液體頂，涂覆在所述懸臂上。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的半導(dǎo)體封裝件，其中，所述液體頂包括液相環(huán)氧樹脂或硅油。
17.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體封裝件，進一步包括模塑組件，配置為模塑所述第一半導(dǎo)體芯片和所述第二半導(dǎo)體芯片。
18.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體封裝件，其中，所述懸臂包括延伸部分，所述延伸部分從與所述第一貫穿硅通路分離的位置向所述第一貫穿硅通路或所述第二貫穿硅通路延伸，所述第一貫穿硅通路設(shè)置在所述延伸部分的下方，并且所述半導(dǎo)體封裝件進一步包括帶電體，所述帶電體設(shè)置在所述延伸部分的端部的下方且被用作下拉電極。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的半導(dǎo)體封裝件，進一步包括 導(dǎo)電突起，形成在所述第一貫穿硅通路上方。
20.一種用于在半導(dǎo)體封裝件中選擇第一和第二半導(dǎo)體芯片之一的方法，所述半導(dǎo)體封裝件包括多個半導(dǎo)體芯片，所述方法包括施加電信號至懸臂以使所述懸臂變形，從而使所述懸臂電連接包括在所述第一半導(dǎo)體芯片中的第一貫穿硅通路或包括在所述第二半導(dǎo)體芯片中的第二貫穿硅通路之一。
21.根據(jù)權(quán)利要求20的方法，進一步包括在所述第一半導(dǎo)體芯片中形成所述第一貫穿硅通路，并且在所述第一半導(dǎo)體芯片上方形成與所述第一貫穿硅通路分離的帶電體；形成設(shè)置在所述第一貫穿硅通路上方的所述懸臂；以及堆疊形成有所述第二貫穿硅通路的所述第二半導(dǎo)體芯片，使得所述第二貫穿硅通路設(shè)置在對應(yīng)于所述第一貫穿硅通路的位置。
22.根據(jù)權(quán)利要求21的方法，其中，形成所述懸臂進一步包括在與所述第一貫穿硅通路分離的位置形成第一突出部分以從所述第一半導(dǎo)體芯片突出；以及形成延伸部分以從所述第一突出部分向所述第二貫穿硅通路水平延伸。
23.根據(jù)權(quán)利要求22的方法，其中，形成所述延伸部分進一步包括 形成第二突出部分以從所述延伸部分向所述第二貫穿硅通路突出。
24.根據(jù)權(quán)利要求21的方法，其中，形成所述懸臂進一步包括 形成密封劑以密封所述懸臂的周圍。
25.根據(jù)權(quán)利要求21的方法，其中，施加所述電信號進一步包括 施加所述電信號至所述帶電體。
26.根據(jù)權(quán)利要求21的方法，其中，施加所述電信號進一步包括 施加二進制信號至所述懸臂。
全文摘要
本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體封裝件和用于在半導(dǎo)體封裝件中選擇芯片的方法。所述半導(dǎo)體封裝件包括形成有貫穿硅通路的第一半導(dǎo)體芯片；堆疊在第一半導(dǎo)體芯片上方且形成有第二貫穿硅通路的第二半導(dǎo)體芯片；以及形成在第一半導(dǎo)體芯片上方且根據(jù)電信號電連接至第一貫穿硅通路或第二貫穿硅通路的懸臂。
文檔編號H01L23/498GK102543938SQ201110463178
公開日2012年7月4日 申請日期2011年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月7日
發(fā)明者姜泰敏 申請人:海力士半導(dǎo)體有限公司