半導(dǎo)體器件的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種半導(dǎo)體器件，具有半導(dǎo)體裸片和被形成在所述半導(dǎo)體裸片上的第一絕緣層。在所述第一絕緣層中形成圖案化的溝槽。通過將模版布置在所述第一絕緣層上（其中開口與所述圖案化的溝槽對齊）并且通過所述模版中的開口將導(dǎo)電油墨沉積到所述圖案化的溝槽中，所述導(dǎo)電油墨被沉積在所述圖案化的溝槽中?？商娲?，通過經(jīng)由噴嘴將所述導(dǎo)電油墨分發(fā)到所述圖案化的溝槽中來沉積所述導(dǎo)電油墨。在室溫下通過紫外光將所述導(dǎo)電油墨固化。在所述第一絕緣層和導(dǎo)電油墨上形成第二絕緣層。在所述導(dǎo)電油墨上形成互連結(jié)構(gòu)。密封劑可以被沉積在所述半導(dǎo)體裸片周圍。所述圖案化的溝槽被形成在所述密封劑中并且所述導(dǎo)電油墨被沉積在所述密封劑中的所述圖案化的溝槽中。
【專利說明】半導(dǎo)體器件
[0001]要求本國優(yōu)先權(quán)的權(quán)利
[0002]本申請要求在2012年8月21日提交的美國臨時申請N0.61/691，651的權(quán)益，該申請以引用的方式被并入此處。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本發(fā)明一般涉及半導(dǎo)體器件，并且更特別地，涉及半導(dǎo)體器件以及在晶片級封裝上使用UV固化的導(dǎo)電油墨形成RDL的方法。
【背景技術(shù)】
[0004]半導(dǎo)體器件在現(xiàn)代電子產(chǎn)品中是常見的。半導(dǎo)體器件在電組件的數(shù)量和密度上不同。分立的半導(dǎo)體器件通常包含一種類型的電組件，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(M0SFET)。集成的半導(dǎo)體器件典型地包含數(shù)百到數(shù)百萬個電組件。集成的半導(dǎo)體器件的例子包括微控制器、微處理器、電荷耦合器件((XDs )、太陽能電池、以及數(shù)字微鏡器件(DMDs )。
[0005]半導(dǎo)體器件執(zhí)行寬范圍的功能，諸如信號處理、高速計算、發(fā)送和接收電磁信號、控制電子器件、將日光轉(zhuǎn)換為電、以及為電視顯示器創(chuàng)建視覺投影。半導(dǎo)體器件可見于娛樂、通信、功率轉(zhuǎn)換、網(wǎng)絡(luò)、計算機以及消費品的領(lǐng)域中。半導(dǎo)體器件還可見于軍事應(yīng)用、航空、汽車、工業(yè)控制器、以及辦公設(shè)備中。
[0006]半導(dǎo)體器件利用半導(dǎo)體材料的電性質(zhì)。半導(dǎo)體材料的結(jié)構(gòu)允許通過施加電場或基極電流或通過摻雜工藝來操縱其導(dǎo)電性。摻雜將雜質(zhì)引入到半導(dǎo)體材料中以操縱和控制所述半導(dǎo)體器件的導(dǎo)電性。
[0007]半導(dǎo)體器件包含有源的和無源的電結(jié)構(gòu)。有源的結(jié)構(gòu)(包括兩極的和場效應(yīng)晶體管)控制電流的流動。通過改變摻雜的水平和施加電場或基極電流，所述晶體管促進或限制電流的流動。無源的結(jié)構(gòu)(包括電阻器、電容器、以及電感器)在電壓和電流之間創(chuàng)建執(zhí)行各種電功能所必需的關(guān)系。所述無源的和有源的結(jié)構(gòu)被電連接以形成電路，這允許所述半導(dǎo)體器件執(zhí)行高速操作和其他有用的功能。
[0008]通常使用兩種復(fù)雜的制造工藝(S卩，前端制造和后端制造)制造半導(dǎo)體器件，每種制造工藝均可能涉及數(shù)百個步驟。前端制造涉及在半導(dǎo)體晶片的表面上形成多個裸片。每個半導(dǎo)體裸片典型地是相同的并且包含通過將有源的和無源的組件電連接而形成的電路。后端制造涉及從完工的晶片分離各個半導(dǎo)體裸片并且將所述裸片封裝以提供結(jié)構(gòu)支撐和環(huán)境隔離。如此處所使用的術(shù)語“半導(dǎo)體裸片”指的是該詞的單數(shù)和復(fù)數(shù)形式兩者，并且相應(yīng)地，可以指單個半導(dǎo)體器件和多個半導(dǎo)體器件兩者。
[0009]半導(dǎo)體制造的一個目標(biāo)是生產(chǎn)更小的半導(dǎo)體器件。更小的器件通常消耗更少的功率、具有更高的性能并且能夠被更有效率地生產(chǎn)。此外，更小的半導(dǎo)體器件具有更小的覆蓋面積，這對更小的最終產(chǎn)品來說是所期望的。更小的半導(dǎo)體裸片尺寸可以通過所述前端工藝中的改進而被實現(xiàn)，所述前端工藝中的改進產(chǎn)生具有更小的、更高密度的有源和無源組件的半導(dǎo)體裸片。后端工藝可以通過電互連和封裝材料中的改進而產(chǎn)生具有更小的覆蓋面積的半導(dǎo)體器件封裝。
[0010]圖la顯示了經(jīng)重構(gòu)的半導(dǎo)體晶片10的一部分，其包括半導(dǎo)體裸片12。接觸盤14被形成在半導(dǎo)體裸片12的有效表面上，其具有到所述有效表面中的電路的電連接。絕緣或鈍化層16被形成在半導(dǎo)體裸片12上。密封劑18作為經(jīng)重構(gòu)的晶片10的一部分而被沉積在半導(dǎo)體裸片12周圍。在圖lb中，介電層20被形成在絕緣層16和密封劑18上。開口 22被形成在介電層20中以暴露接觸盤14。在圖lc中，多層重新分布層(RDL)被形成在介電層20上并且進入到開口 22中至接觸盤14。所述RDL包括導(dǎo)電層24和導(dǎo)電層26，所述導(dǎo)電層24被共形地施用到介電層20并且進入到開口 22至接觸盤14，所述導(dǎo)電層26被共形地施用到導(dǎo)電層24。在圖1d中，介電層28被形成在介電層20和導(dǎo)電層24和26上。
[0011]如在圖la-ld中所描述的，所述RDL需要若干工藝，包括根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的光致抗蝕過程的用于形成所述介電層的旋涂和用于形成所述導(dǎo)電層的鍍敷。所述介電層和導(dǎo)電層的形成是耗時的，并且需要利用昂貴的且復(fù)雜的半導(dǎo)體處理設(shè)備，諸如鍍敷工具。此外，所述介電層和導(dǎo)電層的形成難于在大的半導(dǎo)體裸片面積上或所述經(jīng)重構(gòu)的晶片的大的部分上實現(xiàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]存在對用于在半導(dǎo)體裸片、襯底、或經(jīng)重構(gòu)的晶片上形成RDLs的簡單且成本有效的方式的需要。相應(yīng)地，在一個實施例中，本發(fā)明是包括半導(dǎo)體裸片以及在所述半導(dǎo)體裸片上形成的第一絕緣層的半導(dǎo)體器件。圖案化的溝槽被形成在所述第一絕緣層中。導(dǎo)電油墨被沉積在所述圖案化的溝槽中并且被紫外光固化。第二絕緣層被形成在所述第一絕緣層和導(dǎo)電油墨上。互連結(jié)構(gòu)被形成在所述導(dǎo)電油墨上。
[0013]在另一實施例中，本發(fā)明是包括襯底以及被形成在所述襯底上的第一絕緣層的半導(dǎo)體器件。溝槽被形成在所述第一絕緣層中。導(dǎo)電油墨被沉積在所述溝槽中。密封劑被沉積在所述襯底上。所述溝槽被形成在所述密封劑中并且所述導(dǎo)電油墨被沉積在所述密封劑中的所述溝槽中。
[0014]在另一實施例中，本發(fā)明是包括襯底和被形成在所述襯底上的第一絕緣層的半導(dǎo)體器件。溝槽被形成在所述第一絕緣層中。導(dǎo)電油墨被沉積在所述溝槽中并且被紫外光固化。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖la-ld示出了在經(jīng)重構(gòu)的晶片上形成RDL的常規(guī)的工藝；
[0016]圖2示出了印刷電路板(PCB)，其具有被安裝到其表面的不同類型的封裝；
[0017]圖3a_3c示出了被安裝到所述PCB上的代表性的半導(dǎo)體封裝的進一步的細(xì)節(jié)；
[0018]圖4a_4c示出了半導(dǎo)體晶片，其具有由劃片街區(qū)分開的多個半導(dǎo)體裸片；
[0019]圖5a_5b示出了將所述半導(dǎo)體裸片安裝到載體上以形成經(jīng)重構(gòu)的晶片；
[0020]圖6a_6i示出了使用UV固化的導(dǎo)電油墨在半導(dǎo)體裸片上形成RDL的過程；
[0021]圖7a_7b示出了 eWLB，其具有通過UV固化的導(dǎo)電油墨在所述密封劑中形成的RDL ;以及
[0022]圖8a_8d示出了使用UV固化的導(dǎo)電油墨在襯底上形成線路跡線或RDL的過程?！揪唧w實施方式】
[0023]在下面的描述中參考所述圖以一個或多個實施例描述了本發(fā)明，在所述圖中同樣的標(biāo)號表示相同或相似的元件。盡管按照對實現(xiàn)本發(fā)明的目的而言的最佳模式描述了本發(fā)明，本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解:其意在覆蓋替代物、修改、以及等同物，如可以被包括在如由所附的權(quán)利要求以及如由下面的公開和附圖所支持的它們的等同物所限定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)。
[0024]通常使用兩種復(fù)雜的制造工藝來制造半導(dǎo)體器件:前端制造和后端制造。前端制造涉及在半導(dǎo)體晶片的表面上形成多個裸片。所述晶片上的每個裸片包含有源的和無源的電組件，其被電連接以形成功能電路。有源的電組件(諸如晶體管和二極管)具有控制電流的流動的能力。無源的電組件(諸如電容器、電感器、和電阻器)在電壓和電流之間創(chuàng)建執(zhí)行電路功能所必需的關(guān)系。
[0025]無源的和有源的組件通過一系列工藝步驟(包括摻雜、沉積、光刻、蝕刻、以及平面化)被形成在所述半導(dǎo)體晶片的表面上。摻雜通過諸如離子注入或熱擴散技術(shù)將雜質(zhì)引入到半導(dǎo)體材料中。通過響應(yīng)于電場或基極電流而動態(tài)地改變半導(dǎo)體材料導(dǎo)電性，所述摻雜工藝修改有源器件中的半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電性。晶體管包含被布置為使得所述晶體管能夠在施加電場或基極電流時促進或限制電流的流動所必需的不同摻雜類型和程度的區(qū)域。
[0026]有源的和無源的組件由具有不同的電性質(zhì)的材料的層形成。所述層可以通過各種沉積技術(shù)而被形成，所述沉積技術(shù)部分地由被沉積的材料的類型確定。例如，薄膜沉積可能涉及化學(xué)氣相沉積(CVD)、物理氣相沉積(PVD)、電解電鍍、以及無電電鍍工藝。每個層一般被圖案化以形成有源組件、無源組件、或組件之間的電連接的部分。
[0027]后端制造指的是將完工的晶片切割或分離成個體的半導(dǎo)體裸片并且隨后封裝所述半導(dǎo)體裸片用于結(jié)構(gòu)支撐和環(huán)境隔離。為了分離所述半導(dǎo)體裸片，沿著被稱為劃片街區(qū)或劃線的所述晶片的非功能區(qū)域刻痕并斷開所述晶片。使用激光切割工具或鋸片分離所述晶片。在分離之后，所述個體的半導(dǎo)體裸片被安裝到封裝襯底上，所述封裝襯底包括用于與其他系統(tǒng)組件互連的引腳或接觸盤。被形成在所述半導(dǎo)體裸片上的接觸盤隨后被連接到所述封裝內(nèi)的接觸盤上。可以用焊料凸起、釘柱凸起、導(dǎo)電膠、或引線接合做出所述電連接。密封劑或其他成型材料被沉積在所述封裝上以提供物理支撐和電絕緣。完工的封裝隨后被插入到電系統(tǒng)中，并且使得所述半導(dǎo)體器件的功能性對其他系統(tǒng)組件是可用的。
[0028]圖2示出了電子器件50，其具有芯片載體襯底或印刷電路板(PCB)52，其中多個半導(dǎo)體封裝被安裝在其表面上。取決于應(yīng)用，電子器件50可以具有一種類型的半導(dǎo)體封裝或多種類型的半導(dǎo)體封裝。為了示例的目的，在圖2中顯示了不同類型的半導(dǎo)體封裝。
[0029]電子器件50可以是使用所述半導(dǎo)體封裝以執(zhí)行一個或多個電氣功能的獨立的系統(tǒng)?？商娲兀娮悠骷?0可以是更大的系統(tǒng)的子組件。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)字?jǐn)z像機(DVC)、或其他電子通信設(shè)備的一部分?？商娲兀娮悠骷?0可以是圖形卡、網(wǎng)絡(luò)接口卡、或能夠被插入到計算機中的其他信號處理卡。所述半導(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、或其他半導(dǎo)體裸片或電組件。為了產(chǎn)品被市場接受，小型化和重量減少是非常重要的。半導(dǎo)體器件之間的距離必需被減少以實現(xiàn)更高的密度。[0030]在圖2中，PCB52提供了通用襯底，用于被安裝在所述PCB上的半導(dǎo)體封裝的結(jié)構(gòu)支撐和電互連。使用蒸鍍、電解電鍍、無電電鍍、絲網(wǎng)印刷、或其他適當(dāng)?shù)慕饘俪练e工藝將導(dǎo)電信號跡線54形成在PCB52的表面上或PCB52的層內(nèi)。信號跡線54提供了所述半導(dǎo)體封裝、安裝的組件和其他外部系統(tǒng)組件中的每個之間的電通信。跡線54還向所述半導(dǎo)體封裝中的每個提供功率和接地連接。
[0031]在一些實施例中，半導(dǎo)體器件具有兩個封裝級。第一級封裝是用于將所述半導(dǎo)體裸片機械地且電氣地附接到中間載體上的技術(shù)。第二級封裝涉及將所述中間載體機械地且電氣地附接到所述PCB。在其他實施例中，半導(dǎo)體器件可以僅具有所述第一級封裝，在其中所述裸片被機械地且電氣地直接安裝到所述PCB上。
[0032]為了示例的目的，在PCB52上顯示了若干類型的第一級封裝，包括接合線封裝56和倒裝芯片58。此外，顯示了若干類型的第二級封裝(包括球柵陣列(BGA) 60、凸起芯片載體(BCC) 62、雙列直插式封裝(DIP) 64、岸面柵格陣列(LGA) 66、多芯片模塊(MCM) 68、四邊扁平無引腳封裝(QFN) 70、以及四邊扁平封裝72)被安裝在PCB52上。取決于系統(tǒng)需求，用第一和第二級封裝樣式的任何組合配置的半導(dǎo)體封裝以及其他電子組件的任何組合可以被連接到PCB52。在一些實施例中，電子器件50包括單個附接的半導(dǎo)體封裝，而其他實施例要求多個互連的封裝。通過將一個或多個半導(dǎo)體封裝組合在單個襯底上，制造者可以將預(yù)制的組件合并成電子器件和系統(tǒng)。因為所述半導(dǎo)體封裝包括復(fù)雜的功能性，可以使用較不昂貴的組件和流水線式的制造工藝來制造電子器件。所得到的器件不太可能失敗并且制造是較不昂貴的，導(dǎo)致針對消費者的更低的成本。
[0033]圖3a_3c顯示了示例性的半導(dǎo)體封裝。圖3a示出了被安裝在PCB52上的DIP64的進一步細(xì)節(jié)。半導(dǎo)體裸片74包括有效區(qū)域，所述有效區(qū)域包含被實現(xiàn)為形成在所述裸片內(nèi)并且根據(jù)所述裸片的電氣設(shè)計而被電互連的有源器件、無源器件、導(dǎo)電層以及介電層的模擬或數(shù)字電路。例如，所述電路可以包括一個或多個晶體管、二極管、電感器、電容器、電阻器以及在半導(dǎo)體裸片74的所述有效區(qū)域內(nèi)形成的其他電路元件。接觸盤76是一個或多個導(dǎo)電材料(諸如鋁(Al)、銅(Cu)、錫(Sn)、鎳(Ni)、金(Au)或銀(Ag))的層，并且被電連接到在半導(dǎo)體裸片74內(nèi)形成的電路元件上。在DIP64的裝配期間，使用金-硅共晶層或粘合材料(諸如熱環(huán)氧或環(huán)氧樹脂)將半導(dǎo)體裸片74安裝到中間載體78上。所述封裝體包括絕緣封裝材料(諸如聚合物或陶瓷)。導(dǎo)體引線80和接合線82提供了半導(dǎo)體裸片74和PCB52之間的電互連。密封劑84被沉積在所述封裝上用于環(huán)境保護(通過防止?jié)駳夂皖w粒進入所述封裝并污染半導(dǎo)體裸片74或接合線82)。
[0034]圖3b示出了被安裝在PCB52上的BCC62的進一步細(xì)節(jié)。使用未充滿或環(huán)氧樹脂粘合材料92將半導(dǎo)體裸片88安裝到載體90上。接合線94提供了接觸盤96和98之間的第一級封裝互連。成型化合物或密封劑100被沉積在半導(dǎo)體裸片88和接合線94上以便為所述器件提供物理支撐和電絕緣。使用適當(dāng)?shù)慕饘俪练e工藝(諸如電解電鍍或無電電鍍)將接觸盤102形成在PCB52的表面上以防止氧化。接觸盤102被電連接到PCB52中的一個或多個導(dǎo)電信號跡線54上。凸起104被形成在BCC62的接觸盤98和PCB52的接觸盤102之間。
[0035]在圖3c中，用倒裝芯片樣式的第一級封裝將半導(dǎo)體裸片58面朝下地安裝到中間載體106上。半導(dǎo)體裸片58的有效區(qū)域108包含被實現(xiàn)為根據(jù)所述裸片的電氣設(shè)計而形成的有源器件、無源器件、導(dǎo)電層和介電層的模擬或數(shù)字電路。例如，所述電路可以包括一個或多個晶體管、二極管、電感器、電容器、電阻器以及有效區(qū)域108內(nèi)的其他電路元件。半導(dǎo)體裸片58通過凸起110被電氣地且機械地連接到載體106。
[0036]使用凸起112用BGA樣式的第二級封裝將BGA60電氣地且機械地連接到PCB52。半導(dǎo)體裸片58通過凸起110、信號線114和凸起112被電連接到PCB52中的導(dǎo)電信號跡線54。成型化合物或密封劑116被沉積在半導(dǎo)體裸片58和載體106上以便為所述器件提供物理支撐和電絕緣。所述倒裝芯片半導(dǎo)體器件提供了從半導(dǎo)體裸片58上的有源器件到PCB52上的導(dǎo)電線路的短的導(dǎo)電路徑，以便減少信號傳播距離、降低電容并提高總的電路性能。在另一實施例中，可以使用沒有中間載體106的倒裝芯片樣式的第一級封裝將所述半導(dǎo)體裸片58機械地且電氣地直接連接到PCB52。
[0037]圖4a顯示了具有基襯底材料122 (諸如硅、鍺、砷化鎵、磷化銦或碳化硅)用于結(jié)構(gòu)支撐的半導(dǎo)體晶片120。多個半導(dǎo)體裸片或組件124被形成在晶片120上，由如上面所描述的非有效的、裸片間的晶片區(qū)域或劃片街區(qū)126分開。劃片街區(qū)126提供了切割區(qū)域以將半導(dǎo)體晶片120分離成個體的半導(dǎo)體裸片124。
[0038]圖4b顯示了半導(dǎo)體晶片120的一部分的橫截面視圖。每個半導(dǎo)體裸片124均具有后表面128和有效表面130，所述有效表面130包含被實現(xiàn)為形成在所述裸片內(nèi)并且根據(jù)所述裸片的電氣設(shè)計和功能而被電互連的有源器件、無源器件、導(dǎo)電層以及介電層的模擬或數(shù)字電路。例如，所述電路可以包括一個或多個晶體管、二極管以及被形成在有效表面130內(nèi)的其他電路元件以實現(xiàn)模擬電路或數(shù)字電路，諸如數(shù)字信號處理器(DSP)、ASIC、存儲器或其他信號處理電路。半導(dǎo)體裸片124也可以包含集成的無源器件(iros)，諸如電感器、電容器和電阻器，用于RF信號處理。
[0039]使用PVD、CVD、電解電鍍、無電電鍍工藝或其他適當(dāng)?shù)慕饘俪练e工藝將導(dǎo)電層132形成在有效表面130上。導(dǎo)電層132可以是一個或多個Al、Cu、Sn、N1、Au、Ag或其他合適的導(dǎo)電材料的層。導(dǎo)電層132用作被電連接到有效表面130上的電路的接觸盤。導(dǎo)電層132可以被形成為距半導(dǎo)體裸片124的邊緣第一距離的并排布置的接觸盤，如在圖4b中所顯示的?？商娲?，導(dǎo)電層132可以被形成為在多行中被偏移的接觸盤，以致接觸盤的第一行被布置為與所述裸片的邊緣相距第一距離，而與所述第一行交替的接觸盤的第二行被布置為與所述裸片的邊緣相距第二距離。
[0040]在圖4c中，使用鋸片或激光切割工具134通過劃片街區(qū)126將半導(dǎo)體晶片120分離成個體的半導(dǎo)體裸片124。
[0041]圖5a顯示了襯底或載體140的橫截面視圖，所述襯底或載體140包含臨時的或犧牲性的基材料(諸如硅、鍺、砷化鎵、磷化銦、碳化硅、樹脂、氧化鈹、玻璃或其他合適的低成本剛性材料)用于結(jié)構(gòu)支撐。界面層或雙面帶142被形成在載體140上，作為臨時的粘合接合膜、蝕刻-停止層或釋放層。使用例如撿拾和放置操作將根據(jù)圖3a-3c的半導(dǎo)體裸片124置于界面層142和載體140上并被安裝到界面層142和載體140上，其中背表面128朝向所述載體。圖5b顯示了被安裝到載體140上的多個半導(dǎo)體裸片124 (可能數(shù)百個裸片)，作為經(jīng)重構(gòu)的晶片144以制造高密度嵌入式晶片級球柵陣列(eWLB)封裝。
[0042]相對于圖2和圖3a_3c，圖6a_6i示出了使用UV固化的導(dǎo)電油墨在半導(dǎo)體裸片上形成RDL或線路跡線的處理。圖6a顯示了與一個半導(dǎo)體裸片124相關(guān)聯(lián)的經(jīng)重構(gòu)的晶片144的一部分。在圖6b中，使用PVD、CVD、層壓、印刷、旋涂、噴涂、燒結(jié)或熱氧化在半導(dǎo)體裸片124的有效表面130和導(dǎo)電層132上形成絕緣或介電層146。所述絕緣層146包括一個或多個二氧化硅(Si02)、氮化硅(Si3N4)、氮氧化硅(SiON)、五氧化二鉭(Ta205)、氧化鋁(A1203)、二氧化鉿(Η--2)、苯并環(huán)丁烯(BCB)、聚酰亞胺(PI)、聚苯并噁唑(PBO)或具有相似的結(jié)構(gòu)和絕緣性質(zhì)的其他材料的層。所述絕緣層146可以是有機的或無機的基材料。在180-200°C下將所述絕緣層146固化1.5-2.0小時。
[0043]在圖6c中，使用紅外(IR)或紫外(UV)激光器148通過激光直接燒蝕(LDA)將絕緣層146的一部分去除以暴露導(dǎo)電層132并將圖案空穴或溝槽150限定到所述絕緣層中用于稍后形成的RDL?？商娲?，通過圖案化的光致抗蝕層由蝕刻工藝將絕緣層146的一部分去除以暴露導(dǎo)電層132并將圖案或路徑150限定到所述絕緣層中，用于稍后的RDL形成。
[0044]在圖6d中，絲網(wǎng)或模版152被布置在絕緣層146之上，其中所述模版中的一個或多個開口與圖案化的溝槽150對齊。在印刷過程中，將一定量的導(dǎo)電油墨154沉積在模版152和絕緣層146上。在一個實施例中，導(dǎo)電油墨154包含作為圖案化的溝槽150中的薄層而被施用的粉末狀的或片狀的銀或碳導(dǎo)電材料。導(dǎo)電油墨分布工具或刮板156將導(dǎo)電油墨154跨越模版152分布并將導(dǎo)電油墨154分布到圖案化的溝槽150中。在所述印刷操作期間，導(dǎo)電油墨分布工具156如由箭頭158所顯示的跨越模版152從左到右移動以按壓導(dǎo)電油墨154穿過所述模版中的開口進入到絕緣層146中的圖案化的溝槽150中。
[0045]在另一實施例中，使用分發(fā)噴嘴或噴頭160將一定量的導(dǎo)電油墨154直接沉積到絕緣層146中的圖案化的溝槽150中，如在圖6e中所顯示的。在噴射操作期間，導(dǎo)電油墨154作為小液滴或穩(wěn)定的射流以適當(dāng)?shù)牧繌姆职l(fā)噴嘴160流出以填充圖案化的溝槽150。根據(jù)圖案化的溝槽150的空間需求來測量導(dǎo)電油墨154的量。
[0046]圖6f顯不了通過導(dǎo)電油墨分布工具156、分發(fā)噴嘴160或用于分發(fā)或分布所述導(dǎo)電油墨的其他適當(dāng)?shù)氖┓牌鞯牟僮鞫怀练e到絕緣層146中的圖案化的溝槽150中的導(dǎo)電油墨154。導(dǎo)電油墨154被均勻地分發(fā)以及被一致地分布在絕緣層146中的圖案化的溝槽150內(nèi)。過量的導(dǎo)電油墨154可以通過絕緣層146上的平坦化操作而被去除以使得所述導(dǎo)電油墨與所述絕緣層齊平。
[0047]紫外(UV)光源162在室溫(15_25°C)下將UV光164輻射到導(dǎo)電油墨154上，導(dǎo)致化學(xué)交聯(lián)反應(yīng)以固化所述導(dǎo)電油墨。導(dǎo)電油墨154的UV固化不需要升高的溫度。
[0048]圖6g顯示了作為RDLs而被沉積到絕緣層146中的圖案化的溝槽150中的導(dǎo)電油墨154的平面視圖。所述輻射可固化的導(dǎo)電油墨154可以在晶片級被施用，即，在圖4a(半導(dǎo)體晶片)或圖5b (經(jīng)重構(gòu)的晶片)的制造步驟處。通過絲網(wǎng)印刷、油墨噴射、或其他適當(dāng)?shù)姆职l(fā)工藝將導(dǎo)電油墨154沉積在絕緣層146的圖案化的溝槽150中并隨后在室溫下通過UV光而被固化。
[0049] 在圖6h中，使用PVD、CVD、層壓、印刷、旋涂、噴涂、燒結(jié)或熱氧化在絕緣層146和導(dǎo)電油墨154上形成絕緣或鈍化層170。所述絕緣層170包括一個或多個Si02、Si3N4、Si0N、Ta205、A1203、Hf02、或具有相似的結(jié)構(gòu)和絕緣性質(zhì)的其他材料的層。使用激光器172通過LDA將絕緣層170的一部分去除以暴露導(dǎo)電油墨154。可替代地，通過圖案化的光致抗蝕層由蝕刻工藝將絕緣層170的一部分去除以暴露導(dǎo)電油墨154。
[0050]在圖6i中，使用蒸鍍、電解電鍍、無電電鍍、球滴或絲網(wǎng)印刷工藝將導(dǎo)電凸起材料沉積在導(dǎo)電油墨154上。在可選擇的助熔劑方案的情況下，所述凸起材料可以是Al、Sn、N1、八1148、鉛(？13)、8;[、(:11、焊料、以及其組合。例如，所述凸起材料可以是共晶Sn/Pb、高-鉛焊料或無鉛焊料。使用適當(dāng)?shù)母浇踊蚪Y(jié)合工藝將所述凸起材料結(jié)合到導(dǎo)電油墨154。在一個實施例中，通過將所述材料加熱到其熔點以上而使所述凸起材料重熔以形成球或凸起174。在一些應(yīng)用中，凸起174被第二次重熔以改善到導(dǎo)電油墨154的電接觸。在一個實施例中，凸起174被形成在具有潤濕層、阻障層和粘合層的UBM上。也可以將所述凸起壓縮結(jié)合或熱壓縮結(jié)合到導(dǎo)電油墨154。凸起174表不可以被形成在導(dǎo)電油墨154上的一種類型的互連結(jié)構(gòu)。所述互連結(jié)構(gòu)也可以使用接合線、導(dǎo)電膠、釘柱凸起、微凸起或其他電互連。
[0051]通過化學(xué)蝕刻、機械剝離、化學(xué)機械平坦化(CMP)、機械研磨、熱烘烤、UV光、激光掃描或濕式剝離將載體140和界面層142去除。
[0052]圖6a_6i的描述是簡單的、快速的、低成本的，并且施用到半導(dǎo)體晶片120或經(jīng)重構(gòu)的晶片144的一部分，或者所述半導(dǎo)體晶片或經(jīng)重構(gòu)的晶片的大的面積(例如，全部)。所述固化的導(dǎo)電油墨154提供了 RDL或線路跡線以將半導(dǎo)體裸片124的有效表面130內(nèi)的電子電路以及外部器件電連接。在一個實施例中，所述固化的RDL154具有10-3歐姆厘米(Qcm)的電阻率。
[0053]圖7a_7b示出了包括用用于eWLB180的導(dǎo)電油墨形成的RDL的實施例，其被顯示為與一個半導(dǎo)體裸片124相關(guān)聯(lián)的經(jīng)重構(gòu)的晶片144的一部分。在圖7a中，使用膠印刷、壓縮成型、轉(zhuǎn)移成型、流體密封劑成型、真空層壓、旋涂或其他適當(dāng)?shù)氖┯闷鲗⒚芊鈩┗虺尚突衔?82沉積到載體140之上的半導(dǎo)體裸片124的周圍。密封劑182可以是聚合物復(fù)合材料，諸如具有填充物的環(huán)氧樹脂、具有填充物的環(huán)氧丙烯酸酯、或者具有適當(dāng)?shù)奶畛湮锏木酆衔?。密封?82是不導(dǎo)電的并且在環(huán)境上保護所述半導(dǎo)體器件免于外部元件和污染物。
[0054]使用PVD、CVD、層壓、印刷、旋涂、噴涂、燒結(jié)或熱氧化在半導(dǎo)體裸片124的有效表面130和導(dǎo)電層132上形成絕緣或介電層186。所述絕緣層186包括一個或多個Si02、Si3N4、Si0N、Ta205、A1203、Hf02、BCB、P1、PB0或具有相似的結(jié)構(gòu)和絕緣性質(zhì)的其他材料的層。所述絕緣層186可以是有機的或無機的基材料。在180-200°C下將所述絕緣層186固化1.5-2.0小時。
[0055]與圖6c相似，通過LDA將密封劑182和絕緣層186的一部分去除以暴露導(dǎo)電層132并且將所述圖案化的溝槽限定到所述絕緣層中用于稍后形成的RDL。可替代地，通過圖案化的光致抗蝕層由蝕刻工藝將密封劑182和絕緣層186的一部分去除以暴露導(dǎo)電層132并且將圖案或路徑限定到所述絕緣層中，用于稍后的RDL形成。
[0056]使用類似于圖6d和6e的印刷或噴射工藝或其他適當(dāng)?shù)氖┯霉に噷⒁欢康膶?dǎo)電油墨188沉積到密封劑182和絕緣層186中的所述圖案化的溝槽中。在一個實施例中，導(dǎo)電油墨188包含作為所述圖案化的溝槽中的薄層而被施用的粉末狀的或片狀的銀或碳導(dǎo)電材料。根據(jù)所述圖案化的溝槽的空間需求來測量導(dǎo)電油墨188的量。所述輻射可固化的導(dǎo)電油墨188可以在晶片級被施用。過量的導(dǎo)電油墨188可以通過密封劑182和絕緣層186上的平坦化操作而被去除以使得所述導(dǎo)電油墨與所述密封劑和絕緣層齊平。在室溫下用UV光輻射導(dǎo)電油墨188導(dǎo)致化學(xué)交聯(lián)反應(yīng)，以將所述導(dǎo)電油墨固化為RDL。導(dǎo)電油墨188的所述UV固化不需要升高的溫度。[0057]使用PVD、CVD、層壓、印刷、旋涂、噴涂、燒結(jié)或熱氧化在密封劑182、絕緣層186和導(dǎo)電油墨188上形成絕緣或鈍化層190。所述絕緣層190包括一個或多個Si02、Si3N4、SiON、Ta205、A1203、HfO2、或具有相似的結(jié)構(gòu)和絕緣性質(zhì)的其他材料的層。通過LDA將絕緣層190的一部分去除以暴露導(dǎo)電油墨188。可替代地，通過圖案化的光致抗蝕層由蝕刻工藝將絕緣層190的一部分去除以暴露導(dǎo)電油墨188。
[0058]使用蒸鍍、電解電鍍、無電電鍍、球滴或絲網(wǎng)印刷工藝將導(dǎo)電凸起材料沉積在導(dǎo)電油墨188之上。在可選擇的助熔劑方案的情況下，所述凸起材料可以是Al、Sn、N1、Au、Ag、Pb、B1、Cu、焊料、以及其組合。例如,所述凸起材料可以是共晶Sn/Pb、高-鉛焊料或無鉛焊料。使用適當(dāng)?shù)母浇踊蚪Y(jié)合工藝將所述凸起材料結(jié)合到導(dǎo)電油墨188。在一個實施例中，通過將所述材料加熱到其熔點以上而使所述凸起材料重熔以形成球或凸起192。在一些應(yīng)用中，凸起192被第二次重熔以改善到導(dǎo)電油墨188的電接觸。在一個實施例中，凸起192被形成在具有潤濕層、阻障層和粘合層的UBM之上。也可以將所述凸起壓縮結(jié)合或熱壓縮結(jié)合到導(dǎo)電油墨188。凸起192表示可以被形成在導(dǎo)電油墨188上的一種類型的互連結(jié)構(gòu)。所述互連結(jié)構(gòu)也可以使用接合線、導(dǎo)電膠、釘柱凸起、微凸起或其他電互連。
[0059]在圖7b中，通過化學(xué)蝕刻、機械剝離、化學(xué)機械平坦化(CMP)、機械研磨、熱烘烤、UV光、激光掃描或濕式剝離將載體140和界面層142去除。
[0060]使用導(dǎo)電油墨188來形成RDL是簡單的、快速的、低成本的，并且施用到經(jīng)重構(gòu)的晶片144的一部分或所述經(jīng)重構(gòu)的晶片的大的面積(例如，全部)。所述固化的導(dǎo)電油墨188提供了 RDL或線路跡線以將半導(dǎo)體裸片124的有效表面130內(nèi)的電子電路以及外部器件電連接。
[0061 ] 相對于圖2和圖3a_3c，圖8a_8d示出了使用UV固化的導(dǎo)電油墨在襯底上形成RDL或線路跡線的處理。圖8a顯示了包括互連結(jié)構(gòu)202的襯底200,所述互連結(jié)構(gòu)202包括一個或多個Al、Cu、Sn、N1、Au、Ag或能夠穿過所述襯底垂直和橫向?qū)щ姷钠渌m當(dāng)?shù)膶?dǎo)電材料的層。在另一實施例中，襯底200具有后表面204和有效表面206，所述有效表面206包含被實現(xiàn)為在所述裸片內(nèi)形成并且根據(jù)所述裸片的電氣設(shè)計和功能而被電互連的有源器件、無源器件、導(dǎo)電層以及介電層的模擬或數(shù)字電路。例如，所述電路可以包括一個或多個晶體管、二極管和被形成在有效表面206內(nèi)的其他電路元件以實現(xiàn)模擬電路或數(shù)字電路，諸如DSP、ASIC、存儲器或其他信號處理電路。襯底200也可以包含IPDs，諸如電感器、電容器和電阻器，用于RF信號處理。
[0062]使用PVD、CVD、電解電鍍、無電電鍍工藝或其他適當(dāng)?shù)慕饘俪练e工藝將導(dǎo)電層208形成在襯底200上。導(dǎo)電層208可以是一個或多個Al、Cu、Sn、N1、Au、Ag或其他適當(dāng)?shù)膶?dǎo)電材料的層。導(dǎo)電層208用作被電連接到互連結(jié)構(gòu)202和/或有效表面206上的電路的接觸盤。
[0063]絲網(wǎng)或模版210被布置在襯底200上，其中所述模版中有開口 212。在印刷工藝中將一定量的導(dǎo)電油墨214沉積在模版210上。在一個實施例中，導(dǎo)電油墨214包含作為薄層而被施用的粉末狀的或片狀的銀或碳導(dǎo)電材料。導(dǎo)電油墨分布工具或刮板216將導(dǎo)電油墨214跨越模版210分布并且將所述導(dǎo)電油墨214分布到開口 212中。在印刷操作期間，如由箭頭218所顯示的，導(dǎo)電油墨分布工具216跨越模版210從左到右移動以按壓導(dǎo)電油墨214穿過所述模版中的開口 212以接觸導(dǎo)電層208。如在圖8b中所顯示的，導(dǎo)電油墨214被均勻地分發(fā)并且被一致地分布在開口 212內(nèi)。過量的導(dǎo)電油墨214可以被去除以平坦化所述導(dǎo)電油墨。模版210被去除。
[0064]在另一實施例中，如在圖8c中所顯示的，使用分發(fā)噴嘴或噴頭218將一定量的導(dǎo)電油墨214直接沉積到開口 212中。在所述噴射操作期間，導(dǎo)電油墨214作為小滴或穩(wěn)定射流從分發(fā)噴嘴218流出到導(dǎo)電層208上。
[0065]圖8d顯示了通過導(dǎo)電油墨分布工具216、分發(fā)噴嘴218或用于分發(fā)或分布所述導(dǎo)電油墨的其他適當(dāng)?shù)氖┯闷鞯牟僮鞫怀练e在導(dǎo)電層208上的導(dǎo)電油墨214。導(dǎo)電油墨214被均勻地分發(fā)并且被一致地分布在導(dǎo)電層208上。
[0066]UV光源220在室溫(15_25°C )下將UV光222輻射到導(dǎo)電油墨214上，導(dǎo)致化學(xué)交聯(lián)反應(yīng)以固化所述導(dǎo)電油墨。所述UV固化不需要升高的溫度。所述輻射可固化的導(dǎo)電油墨214可以在晶片級被施用以在襯底200上形成線路跡線或RDL。使用導(dǎo)電油墨214來形成線路跡線或RDL是簡單的、快速的、低成本的，并且施用到襯底200的一部分或所述襯底的大的面積(例如，全部)。
[0067]盡管已經(jīng)詳細(xì)地示出了本發(fā)明的一個或多個實施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解:可以進行對那些實施例的修改和改造而不背離如在下面的權(quán)利要求中所提出的本發(fā)明的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種半導(dǎo)體器件，包括:半導(dǎo)體裸片；被形成在所述半導(dǎo)體裸片上的第一絕緣層；被形成在所述第一絕緣層中的圖案化的溝槽；被沉積在所述圖案化的溝槽中并且由紫外光固化的導(dǎo)電油墨；被形成在所述第一絕緣層和導(dǎo)電油墨上的第二絕緣層；以及被形成在所述導(dǎo)電油墨上的互連結(jié)構(gòu)。
2.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，其中所述導(dǎo)電油墨在室溫下被固化。
3.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，進一步包括被布置在所述第一絕緣層上的模版，其中所述導(dǎo)電油墨通過所述模版而被沉積到所述溝槽中。
4.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，進一步包括被沉積在所述半導(dǎo)體裸片上的密封劑，其中所述圖案化的溝槽被形成在所述密封劑中并且所述導(dǎo)電油墨被沉積在所述密封劑中的所述圖案化的溝槽中。
5.一種半導(dǎo)體器件，包括:襯底；被形成在所述襯底上的第一絕緣層；被形成在所述第一絕緣層中的溝槽；被沉積在所述溝槽中的導(dǎo)電油墨；以及被沉積在所述襯底上的密封劑，其中所述溝槽被形成在所述密封劑中并且所述導(dǎo)電油墨被沉積在所述密封劑中的所述溝槽中。
6.如權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，其中所述導(dǎo)電油墨被紫外光固化。
7.如權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，其中所述導(dǎo)電油墨在室溫下被固化。
8.如權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，進一步包括:被形成在所述第一絕緣層和導(dǎo)電油墨上的第二絕緣層；以及被形成在所述導(dǎo)電油墨上的互連結(jié)構(gòu)。
9.如權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，進一步包括被布置在所述第一絕緣層上的模版，其中所述導(dǎo)電油墨通過所述模版而被沉積到所述溝槽中。
10.如權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，進一步包括噴嘴，其中所述導(dǎo)電油墨通過所述噴嘴而被沉積到所述溝槽中。
11.一種半導(dǎo)體器件，包括:襯底；被形成在所述襯底上的第一絕緣層；被形成在所述第一絕緣層中的溝槽；以及被沉積在所述溝槽中并且由紫外光固化的導(dǎo)電油墨。
12.如權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，其中所述導(dǎo)電油墨在室溫下被固化。
13.如權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，進一步包括被布置在所述第一絕緣層上的模版，其中所述導(dǎo)電油墨通過所述模版而被沉積到所述溝槽中。
14.如權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，進一步包括:被形成在所述第一絕緣層和導(dǎo)電油墨上的第二絕緣層；以及被形成在所述導(dǎo)電油墨上的互連結(jié)構(gòu)。
15.如權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，進一步包括被沉積在所述襯底上的密封劑，其中所述溝槽被形成在所述密封劑中并且所述導(dǎo)電油墨被沉積在所述密封劑中的所述溝槽中。`
【文檔編號】H01L23/31GK203481192SQ201320259327
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年5月14日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月21日
【發(fā)明者】沈一權(quán), 俊謨具 申請人:新科金朋有限公司, 星科金朋（上海）有限公司