本發(fā)明涉及一種包括堆疊的半導(dǎo)體裸芯塊的半導(dǎo)體裝置及其制造方法。

背景技術(shù)：

便攜式消費(fèi)電子產(chǎn)品需求上的強(qiáng)勁增長(zhǎng)推進(jìn)了高容量存儲(chǔ)裝置的需求。非易失性半導(dǎo)體存儲(chǔ)裝置，例如閃存卡，正廣泛地用于滿足數(shù)字信息存儲(chǔ)和交換上日益增長(zhǎng)的的需求。它們的便攜性、多功能性和堅(jiān)固設(shè)計(jì)，以及它們的高可靠性和大容量使得這樣的存儲(chǔ)裝置理想地用于廣泛種類的電子裝置，包括例如數(shù)碼相機(jī)、數(shù)字音樂播放器、視頻游戲控制臺(tái)、PDA和移動(dòng)電話。

盡管已知各式各樣的封裝配置，但閃存卡通?？芍谱鳛橄到y(tǒng)級(jí)封裝(SIP)或多裸芯模塊(MCM)，其中在小足印(footprint)基板上安裝和互連多個(gè)裸芯。基板可以通常包括堅(jiān)固的、電介質(zhì)基底，其一側(cè)或兩側(cè)蝕刻有導(dǎo)電層。在裸芯和導(dǎo)電層之間形成電連接，而導(dǎo)電層提供電連線結(jié)構(gòu)以連接裸芯至主機(jī)裝置。一旦建立了裸芯和基板之間的電連接，則組件被典型地封裝在模塑料中以提供保護(hù)性封裝。

圖1示出了常規(guī)半導(dǎo)體封裝20的橫截面?zhèn)纫晥D。典型的封裝包括多個(gè)半導(dǎo)體裸芯，例如閃存裸芯22和控制器裸芯24，其被支撐在基板26上?；?6包括過孔30、電跡線32和接觸墊34以在半導(dǎo)體裸芯22、24和該封裝體所位于的主機(jī)裝置之間傳輸信號(hào)。裸芯接合墊(未示出)可以形成在裸芯22、24的表面上，以通過在相對(duì)應(yīng)的裸芯接合墊和接觸墊34之間固定引線鍵合來將半導(dǎo)體裸芯與基板電性耦合。一旦完成所有的電連接，裸芯和引線鍵合可以被密封在模塑料36中以密封該封裝體并保護(hù)裸芯和引線鍵合。

增大存儲(chǔ)容量而且同時(shí)保持或減小半導(dǎo)體封裝體的裝置形狀因數(shù)的需求在不斷增長(zhǎng)。可以通過制造例如更小和更薄的半導(dǎo)體裸芯之類的元件來部分地滿足該需求。然而，如果要在相同或更小的形狀因數(shù)的情況下的更大存儲(chǔ)容量的方面獲得顯著的進(jìn)展，則需要對(duì)常規(guī)半導(dǎo)體封裝體進(jìn)行徹底的重新設(shè)計(jì)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

總的來說，本技術(shù)的示例涉及一種形成半導(dǎo)體裝置的方法，包括：(a)在一個(gè)或多個(gè)半導(dǎo)體晶片上形成多個(gè)半導(dǎo)體裸芯；(b)至少部分地通過隱形激光技術(shù)從該一個(gè)或多個(gè)半導(dǎo)體晶片切片該多個(gè)半導(dǎo)體裸芯，該隱形激光技術(shù)在該一個(gè)或多個(gè)半導(dǎo)體晶片的中間深度形成孔，該晶片被切片而使得該多個(gè)半導(dǎo)體裸芯的切片邊緣具有電接觸；(c)使用堆疊中的相對(duì)應(yīng)的半導(dǎo)體裸芯之間的裸芯貼附膜來將該多個(gè)半導(dǎo)體裸芯上下堆疊以形成塊，該多個(gè)半導(dǎo)體裸芯的邊緣對(duì)準(zhǔn)于該塊的公共邊緣；(d)對(duì)該塊的表面施加壓力以移除氣泡；以及(e)在該塊的公共邊緣上形成導(dǎo)電圖案以使該塊中的該多個(gè)半導(dǎo)體裸芯彼此電性耦合，及與外部電連接器電性耦合。

在其它的示例中，本技術(shù)涉及一種形成半導(dǎo)體裝置的方法，包括：(a)在一個(gè)或多個(gè)半導(dǎo)體晶片上形成多個(gè)半導(dǎo)體裸芯，包括在該多個(gè)半導(dǎo)體裸芯中形成多個(gè)裸芯鍵合墊；(b)至少部分地通過隱形激光技術(shù)從該一個(gè)或多個(gè)半導(dǎo)體晶片切片該多個(gè)半導(dǎo)體裸芯，該隱形激光技術(shù)在該一個(gè)或多個(gè)半導(dǎo)體晶片的中間深度形成孔，所述切片步驟包括切割該多個(gè)半導(dǎo)體裸芯中的多個(gè)接觸墊以使得該多個(gè)接觸墊暴露于該多個(gè)半導(dǎo)體裸芯的邊緣處的步驟；(c)使用堆疊中的多個(gè)第一半導(dǎo)體裸芯中的相對(duì)應(yīng)的半導(dǎo)體裸芯之間的裸芯貼附膜來將多個(gè)第一半導(dǎo)體裸芯在第一方向上下堆疊以形成一維塊，該多個(gè)第一半導(dǎo)體裸芯的邊緣對(duì)準(zhǔn)于該一維塊的公共邊緣；(d)在該公共邊緣上形成導(dǎo)電圖案，其連接至該公共邊緣處的該多個(gè)第一半導(dǎo)體裸芯的邊緣處的多個(gè)接觸墊；以及(e)分離該一維塊為多個(gè)更小的半導(dǎo)體塊。

在另一個(gè)示例中，本技術(shù)涉及一種形成半導(dǎo)體裝置的方法，包括：(a)在一個(gè)或多個(gè)半導(dǎo)體晶片上形成多個(gè)半導(dǎo)體裸芯，包括在該多個(gè)半導(dǎo)體裸芯上形成多個(gè)電接觸；(b)至少部分地通過隱形激光技術(shù)從該一個(gè)或多個(gè)半導(dǎo)體晶片切片該多個(gè)半導(dǎo)體裸芯，該隱形激光在該一個(gè)或多個(gè)晶片的中間深度形成孔，對(duì)該多個(gè)半導(dǎo)體裸芯的切片使得該多個(gè)電接觸暴露于該多個(gè)半導(dǎo)體裸芯的邊緣；(c)沿第一方向上疊置且正交于該第一方向的第二方向并排設(shè)置該多個(gè)半導(dǎo)體裸芯以形成二維塊，該二維塊中的多個(gè)半導(dǎo)體裸芯的邊緣對(duì)準(zhǔn)于該二維塊的公共邊緣；(d)施加等靜壓于該二維塊的表面以移除氣泡；(e)在該二維塊的公共邊緣上形成導(dǎo)電圖案以使該二維塊中的多個(gè)半導(dǎo)體裸芯中的至少一些電接觸彼此電性耦合；以及(f)分離該二維模塊為更小的單元， 每個(gè)單元包括兩個(gè)或更多的半導(dǎo)體裸芯。

附圖說明

圖1是包括安裝在基板上的半導(dǎo)體裸芯的常規(guī)半導(dǎo)體裝置的現(xiàn)有技術(shù)的邊視圖。

圖2是包括安裝在基板上的半導(dǎo)體裸芯的常規(guī)半導(dǎo)體裝置的現(xiàn)有技術(shù)的俯視圖。

圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的形成半導(dǎo)體裸芯的流程圖。

圖4是半導(dǎo)體晶片的前視圖，其示出了晶片的第一主表面。

圖5是半導(dǎo)體晶片的后視圖，其示出了晶片的第二主表面。.

圖6來自晶片的單一半導(dǎo)體裸芯256的透視圖。

圖7是經(jīng)受隱形激光工藝的晶片250的一部分的放大透視圖

圖8和圖9是來自經(jīng)受隱形激光工藝的晶片的單一半導(dǎo)體裸芯256的透視圖。

圖10是來自背面研磨工藝期間的晶片的單一半導(dǎo)體裸芯256的透視圖。

圖11是切割后的分離開的一部分晶片的俯視圖。

圖12是根據(jù)本技術(shù)的實(shí)施例的半導(dǎo)體裸芯的堆疊塊的透視圖。

圖13是示出了圖3的流程圖的步驟220的進(jìn)一步細(xì)節(jié)的流程圖。

圖14-16示出了根據(jù)本技術(shù)的實(shí)施例的形成堆疊半導(dǎo)體塊的不同步驟中的半導(dǎo)體裝置。

圖17是根據(jù)本技術(shù)的進(jìn)一步的實(shí)施例的形成堆疊半導(dǎo)體塊陣列的流程圖。

圖18-22示出了根據(jù)本技術(shù)的實(shí)施例的形成堆疊半導(dǎo)體塊陣列的不同步驟中的半導(dǎo)體裝置。

圖23-25示出了根據(jù)本技術(shù)的進(jìn)一步的實(shí)施例的形成堆疊半導(dǎo)體塊陣列的不同步驟中的半導(dǎo)體裝置

具體實(shí)施方式

現(xiàn)在將參考附圖來描述本技術(shù)，其中的實(shí)施例涉及一種半導(dǎo)體裝置，其包括在精確制造工藝中形成的半導(dǎo)體裸芯塊。該半導(dǎo)體裸芯塊形成有精確的邊緣，并以去除氣泡的方式形成以使得裸芯可以緊密地和均勻地堆疊在彼此 的頂部和/或旁邊。

應(yīng)該理解，本發(fā)明可以通過很多不同形式來實(shí)施，而不應(yīng)被解釋為限于本文所闡述的實(shí)施例。相反，提供這些實(shí)施例是為了使本公開全面完整，并向本領(lǐng)域技術(shù)人員充分傳達(dá)本發(fā)明。實(shí)際上，本發(fā)明旨在覆蓋這些實(shí)施例的替代、修改和等同物，其包括在如所述權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的范圍和精神之內(nèi)。此外，在關(guān)于本發(fā)明的以下詳細(xì)描述中，闡述了眾多具體細(xì)節(jié)以便提供對(duì)本發(fā)明的透徹理解。然而，對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)該清楚的是，本發(fā)明可以無需這些具體細(xì)節(jié)來實(shí)施。

本文中可能使用的術(shù)語“頂部”和“底部”、“上”和“下”以及“垂直”和“水平”僅是為了方便和示例說明的目的，而并非要限制本發(fā)明的描述，因?yàn)樗复奈锲房赡馨l(fā)生位置和方向上的交換。同樣，如本文中使用的術(shù)語“基本”和/或“大約”意味著對(duì)于給定的應(yīng)用，特定尺寸或參數(shù)可以在可接受的制造容限內(nèi)變化。在一個(gè)實(shí)施例中，可接受的制造公差為±0.25％。

現(xiàn)在將參考圖3、圖13和圖17的流程圖，以及圖4-12、圖14-16和圖18-15的視圖來解釋本發(fā)明的實(shí)施例。首先，參考圖3的流程圖和圖4-11的視圖，半導(dǎo)體晶片250在開始可以是可在步驟200中形成的晶片材料錠。在一個(gè)示例中，晶片250由其形成的錠可以是由根據(jù)直拉(CZ)法或浮區(qū)(FZ)法工藝生長(zhǎng)的單晶硅來形成。然而，在其它的實(shí)施例中也可以使用其它的材料和工藝來形成晶片250。

在步驟204中，可以從錠切割下半導(dǎo)體晶片250并將其第一主表面252(圖4)和與表面252相對(duì)的第二主表面254(圖5)都拋光，以提供光滑的表面。在步驟206中，第一主表面252可以經(jīng)受多種工藝步驟以將晶片250分割為各個(gè)半導(dǎo)體裸芯256(其中一個(gè)在圖4中示出)，并在第一主表面252上和其中形成各個(gè)半導(dǎo)體裸芯256的集成電路。這些多個(gè)工藝可以包括在集成電路中沉積金屬層的金屬化步驟，金屬層包括多個(gè)金屬接觸，其向和從集成電路傳輸信號(hào)。電接觸可以包括裸芯鍵合墊258(其中一個(gè)分別在圖4和圖6中被編號(hào))，其暴露于第一主表面252。在實(shí)施例中，裸芯鍵合墊258可以由鋁或其合金形成，但在其它的實(shí)施例中墊258也可以由其它材料形成。在實(shí)施例中，集成電路可以作為NAND閃存存儲(chǔ)半導(dǎo)體裸芯，但是也可以設(shè)想為其它類型的集成電路。

根據(jù)本技術(shù)的一些方面，在如下文所解釋的切片后，多個(gè)堆疊的半導(dǎo)體裸芯256可以被堆疊，并沿半導(dǎo)體裸芯256的至少一個(gè)邊緣(圖6)彼此電連接。相應(yīng)地，在一個(gè)實(shí)施例中，裸芯鍵合墊258可以延伸至晶片250中的每個(gè)半導(dǎo)體裸芯的邊緣260并在此終止。在圖6示出的實(shí)施例中，電性連接可以進(jìn)一步包括低輪廓的系桿，在本文中一般指引線262。引線262可以鍵合至每個(gè)裸芯鍵合墊258，并彎曲以延伸至邊緣260。圖6示出了如下文所解釋的切片后的裸芯256。引線262可以例如由金形成，但在其它的示例中也可以由其它材料形成。在另外的實(shí)施例中，再分配墊(未示出)可以形成在邊緣260并以已知的方式電性連接至裸芯鍵合墊258。圖6示出了形成在半導(dǎo)體裸芯256的單一邊緣260上的裸芯鍵合墊258和引線262。然而，應(yīng)當(dāng)理解的是，裸芯鍵合墊258和/或引線262可以形成在半導(dǎo)體裸芯256的兩個(gè)、三個(gè)或四個(gè)邊緣周圍。

根據(jù)本技術(shù)的一些方面，可以省略系桿引線262(如圖3中步驟208周圍的虛線所表示的)，而通過隱形激光工藝方式切割晶片，使得裸芯鍵合墊258暴露于邊緣260。在步驟212中，隱形激光工藝可以與晶片250的背面研磨和/或如下文所解釋的帶拉伸結(jié)合使用，以非常干凈和精確的將晶片250切片為獨(dú)立的半導(dǎo)體裸芯256，并使裸芯鍵合墊的一部分暴露于對(duì)應(yīng)的半導(dǎo)體裸芯的邊緣。

現(xiàn)在參考圖7，晶片250可以通過夾具或其它支撐表面(未示出)來支撐，并使第一主表面252上的集成電路面對(duì)支撐表面，而第二主表面254背離支撐表面。隨后激光器264可發(fā)射一定波長(zhǎng)(例如是紅外或近紅外波長(zhǎng))的脈沖激光束266，該激光束傳輸通過晶片250的第二主表面。該脈沖激光束可以通過光學(xué)系統(tǒng)聚焦于晶片的表面254下的一點(diǎn)，光學(xué)系統(tǒng)例如包括一個(gè)或多個(gè)準(zhǔn)直透鏡268。當(dāng)該激光束在焦點(diǎn)上達(dá)到峰值功率密度時(shí)，晶片吸收能量，并制造出細(xì)小孔270。

激光可以沿晶片的水平平面中的行和列移動(dòng)，并在多個(gè)點(diǎn)上激活以使得多個(gè)緊密設(shè)置的細(xì)小孔270形成在晶片的中間深度(在晶片的第一表面252和第二表面254之間)。細(xì)小孔270的行和列限定出由晶片250切割的每個(gè)半導(dǎo)體裸芯256的最終形狀。激光可以形成單一層的細(xì)小孔270(在單一的深度)，如圖8所表示。可替代地，激光可以形成多個(gè)(兩個(gè)或更多)層的細(xì)小孔270于多個(gè)深度，如圖9所表示。雖然圖8和圖9好像是示出了切割 后的半導(dǎo)體裸芯256，但在執(zhí)行隱形激光工藝時(shí)，裸芯256可以仍然是晶片250的一部分。

此晶片切片的方法提供了較傳統(tǒng)的刀片切片和激光表面燒蝕切片的優(yōu)點(diǎn)。后兩者的切片技術(shù)會(huì)造成沿切割線的碎片、剝落和晶片污染，從而導(dǎo)致具有粗糙邊緣的半導(dǎo)體裸芯。如下文所解釋的，根據(jù)本技術(shù)的半導(dǎo)體裸芯可以在半導(dǎo)體裸芯256的堆疊體中使其邊緣260彼此對(duì)準(zhǔn)，而任何此種粗糙的邊緣會(huì)妨礙相鄰的半導(dǎo)體裸芯之間的光滑、干凈和緊密的界面。上文所述的晶片切片方法允許多個(gè)裸芯256堆疊，使得邊緣260在一起形成堆疊的半導(dǎo)體塊的非常光滑的表面，而沒有裂紋或芯片缺陷。另外地，刀片和激光表面燒蝕切片會(huì)沿切割線粉碎晶片材料，導(dǎo)致相對(duì)大的切口寬度。如圖7-11所示的隱形激光具有非常窄的切口，在晶片上為半導(dǎo)體裸芯256提供更多的空間，以及更高的生產(chǎn)良率。

在隱形激光步驟212后，晶片250可以仍然為單一的片。晶片可隨后在步驟214中薄化，使用研磨輪(未示出)施加在第二主表面254上以背部研磨晶片從例如780μm到280μm，但該些厚度僅為示例目的，且可在不同的實(shí)施例中變化。

參考圖10，除了薄化晶片250，來自背部研磨步驟的振動(dòng)可能造成裂紋272，其自細(xì)小孔270處向晶片250的第一主表面252和第二主表面254傳播，以完成晶片250的切片。在另外的實(shí)施例中，晶片250可以在背部研磨步驟214后保持為單一的片。這可能是由于背部研磨工藝不會(huì)造成自細(xì)小孔傳播的裂紋。這還可能是由于，在實(shí)施例中，背部研磨步驟214可以在隱形激光步驟212之前執(zhí)行。

在隱形激光和背部研磨步驟后，在晶片保持為單一的片的情況下，晶片可以被翻轉(zhuǎn)過來，并將第二主表面固定在帶274上(圖11示出了帶274的一部分)。該帶可以隨后在步驟216中沿垂直軸拉伸。這在晶片中產(chǎn)生應(yīng)力，其造成自細(xì)小孔270處向晶片250的第一主表面252和第二主表面254傳播的裂紋以完成晶片250的切片。該拉伸還分開帶上的切片后的半導(dǎo)體裸芯256，如圖11中所示。在晶片在背部研磨步驟后被切片之后的實(shí)施例中，取放機(jī)器人可以傳輸切片后的半導(dǎo)體裸芯256至支撐表面，例如圖8所示的帶274，以繼續(xù)如下文所解釋的進(jìn)一步的工藝。

根據(jù)本技術(shù)的一個(gè)方面，隱形激光和后續(xù)的裂紋272的傳播可以造成晶 片沿通過裸芯鍵合墊258的線的切片。當(dāng)裂紋272傳播時(shí)，裸芯鍵合墊258被切斷。因此，如圖11中的部分俯視圖所示，裸芯鍵合墊258的有源部分258a暴露于相對(duì)應(yīng)的半導(dǎo)體裸芯256的邊緣260。裸芯鍵合墊258的剩余部分258b保持在下一個(gè)鄰近的半導(dǎo)體裸芯256的邊緣276中(下一個(gè)鄰近的半導(dǎo)體裸芯256也具有與邊緣276相對(duì)的邊緣260中的有源部分258a)。裸芯256中至裸芯鍵合墊258的電連接建立至有源部分258a。每個(gè)半導(dǎo)體裸芯256中的剩余部分258b保持電性隔離。

可以根據(jù)如上文所解釋的步驟200-216制造多個(gè)半導(dǎo)體晶片250。在這之后，在步驟218中，如圖12所示，取放機(jī)器人可以拿取來自相同或不同晶片的半導(dǎo)體裸芯256，并將其堆疊為半導(dǎo)體裸芯256的堆疊塊280。在本文中堆疊塊280可以稱為半導(dǎo)體裝置280。包括裸芯鍵合墊258的有源部分258a的邊緣260可以沿公共側(cè)面對(duì)準(zhǔn)以形成堆疊塊280的邊緣282。

半導(dǎo)體裸芯256可以被堆疊，并使用在相對(duì)應(yīng)的半導(dǎo)體裸芯256之間的裸芯貼附膜(DAF)層使其在堆疊半導(dǎo)體280中相互固定。單一堆疊塊280中的半導(dǎo)體裸芯的數(shù)量可以在實(shí)施例中變化，從2到32(或者更多)個(gè)半導(dǎo)體裸芯256，包括例如4、8或16個(gè)半導(dǎo)體裸芯。

在步驟220中，電跡線的導(dǎo)電圖案可以形成于堆疊半導(dǎo)體塊280的邊緣282上。圖13的流程圖和圖14-16的視圖示出了步驟220的進(jìn)一步的細(xì)節(jié)。圖15的視圖示出了形成在堆疊塊280的單一邊緣282上的導(dǎo)電圖案288。然后，應(yīng)當(dāng)理解的是，可以形成導(dǎo)電圖案288于堆疊塊280的兩個(gè)、三個(gè)、四個(gè)、五個(gè)、或六個(gè)側(cè)面周圍。

如上文所述，裸芯鍵合墊258，其中之一在圖14中被編號(hào)，暴露于邊緣282。在步驟350中，邊緣282可以容納電絕緣層以防止形成在其上的導(dǎo)電圖案與塊280中的半導(dǎo)體裸芯256之間短路。舉例來說，在步驟350中，電絕緣層284，例如是硅氧化物或硅氮化物，可以噴濺在邊緣282上。在其它的實(shí)施例中，絕緣層284也可以由其它電絕緣體構(gòu)成，也可以由其它薄膜沉積技術(shù)來施加。絕緣層284可以小于1μm，但在其它的實(shí)施例中也可以更厚。

在步驟354中，電絕緣層284可以被處理為使裸芯鍵合墊258的端部暴露于邊緣282，如圖14中所示。在形成有系桿引線262的實(shí)施例中，引線262的端部可以暴露于邊緣282。層284可以例如被激光或化學(xué)蝕刻被處理為暴露墊258(或引線262)的端部。

在步驟358中，可以在絕緣層284上施加導(dǎo)電層。該導(dǎo)電層可以例如是由噴濺在絕緣層284上的鈦、鎳、銅或不銹鋼形成。在其它的實(shí)施例中，導(dǎo)電層也可以由其它導(dǎo)電體構(gòu)成，也可以由其它薄膜沉積技術(shù)來施加。該導(dǎo)電層可以具有2-5μm的厚度，但在其它的實(shí)施例中也可以比此更厚或更薄。退火加熱被可選擇地執(zhí)行以清除導(dǎo)電層中的金屬晶粒狀態(tài)。

在步驟360中，導(dǎo)電層可以被處理為移除該層的一部分并留下導(dǎo)電圖案288(圖15)。導(dǎo)電圖案可以使不同半導(dǎo)體裸芯256的選擇的墊的端部彼此連接，并與外部電連接器例如是下文所解釋的焊球連接。舉例來說，已知的光刻法工藝可以被執(zhí)行以施加光刻膠層于導(dǎo)電層上，通過具有最終金屬跡線的圖案的掩膜，曝光和顯影該光刻膠，蝕刻掉未曝光的部分以留下具有導(dǎo)電圖案288的金屬跡線，隨后移除金屬跡線上的光刻膠。在其它的實(shí)施例中，導(dǎo)電圖案288可以由其它光刻法或非光刻法工藝形成。一個(gè)另外的技術(shù)是具有導(dǎo)電圖案288形狀的導(dǎo)電跡線的絲網(wǎng)印刷術(shù)。

圖15中示出的特定導(dǎo)電圖案僅為示例目的，且在另外的實(shí)施例中變化。如所述的，在其它的實(shí)施例中，如圖案288的導(dǎo)電圖案可以形成在兩個(gè)或多個(gè)側(cè)邊周圍(無論這些側(cè)邊是否具有墊258)。另外地，電跡線290可以形成在半導(dǎo)體裝置280的上表面和/或下表面上，例如，與側(cè)邊上的導(dǎo)電圖案連接，或者與集成電路292連接。跡線290可以通過光刻法、絲網(wǎng)印刷術(shù)、或其它工藝形成。如上文所述，在邊緣表面282上的裸芯256的非常光滑和高對(duì)準(zhǔn)的邊緣允許形成跡線290而不會(huì)使跡線有任何中斷或其它問題。

再次參考圖3的流程圖，在步驟226中，限定外部電連接器296(其中之一在圖16的仰視圖中被編號(hào))以形成完整的堆疊半導(dǎo)體塊280。舉例來說，在半導(dǎo)體裝置280作為BGA封裝被焊接到主機(jī)裝置的主板上，外部電連接器可以是固定半導(dǎo)體裝置280的底部表面上的再分配墊(或其它接觸墊)的焊料球。外部電連接器也可以可替代的為半導(dǎo)體裝置280的底部表面上的接觸指。對(duì)于細(xì)間距(例如，小于350μm的間距)連接器，電連接器296可以是由例如濕化學(xué)鍍法形成的凸塊。

圖17的流程圖和圖18-25的視圖示出了本技術(shù)的另外的實(shí)施例，其形成如下文所解釋的半導(dǎo)體塊380的2D陣列或半導(dǎo)體塊480的3D陣列。在本文中，2D和3D的半導(dǎo)體塊共同地被稱為多維塊。在步驟200-316中，如上文所解釋的。由晶片形成半導(dǎo)體裸芯并將其堆疊。舉例來說，步驟300- 步驟316可以是和上文所述的步驟200-216相對(duì)應(yīng)的相同步驟。

在步驟330中，半導(dǎo)體裸芯可以被堆疊為2D或3D陣列。例如，如圖18所示的，單獨(dú)的半導(dǎo)體裸芯256可以垂直地(y-方向)和/或水平地(x-方向)堆疊在支撐板278上以形成半導(dǎo)體裸芯380的2D陣列。在本文中，半導(dǎo)體裸芯256的2D陣列也可以被稱為半導(dǎo)體裝置380。替代單獨(dú)的半導(dǎo)體裸芯的是，半導(dǎo)體裝置380可以由堆疊的半導(dǎo)體塊280(例如圖12中所形成和示出的，在跡線288形成之前)垂直地和/或水平地堆疊在支撐板278上來形成，如圖19所示。

當(dāng)在兩個(gè)維度(在彼此的頂部和并排)堆疊半導(dǎo)體裸芯時(shí)，應(yīng)當(dāng)理解的是，支撐板278可以在多個(gè)方向支撐半導(dǎo)體裸芯。支撐板278可以從底部表面支撐半導(dǎo)體裸芯380的陣列(如圖18所示)。支撐板278可以替代的為水平板，其從位于圖18的x-y平面的表面(即，由圖18的視圖不可見的背部表面，其與包括墊258的表面相對(duì))支撐半導(dǎo)體裸芯陣列。支撐板278可以替代的為水平板，其從垂直于圖18的x-方向的表面(即，進(jìn)出頁面，在圖18的視圖右側(cè)的表面)。除了支撐板278，可以提供在支撐板287上垂直向上延伸的第二導(dǎo)板(未示出)，以在半導(dǎo)體裸芯256被堆疊為陣列302時(shí)幫助其進(jìn)一步的對(duì)準(zhǔn)。

在定位y-方向上下疊置且在x-方向彼此并排的半導(dǎo)體裸芯256時(shí)，可以在相鄰的半導(dǎo)體裸芯256之間使用DAF。如下文所解釋的，一旦電跡線形成在半導(dǎo)體裸芯的2D陣列的一個(gè)或多個(gè)邊緣表面上，該陣列可以被分離為分別的堆疊半導(dǎo)體塊280(例如圖15中所示)。相應(yīng)地，可以使用兩個(gè)不同的DAF層。第一DAF層302(其中一些在圖18和圖19中被編號(hào))可以用于半導(dǎo)體裸芯256之間，在塊280從2D塊380中分離后，這些半導(dǎo)體裸芯256仍然在各個(gè)堆疊半導(dǎo)體塊280中保持彼此粘合。第二DAF層304(其中一些在圖18和圖19中被編號(hào))可以用于半導(dǎo)體裸芯之間，在在塊280從2D塊380中分離后，這些裸芯將會(huì)彼此分離。第一DAF層302和第二DAF層304之間的區(qū)別將在下文中解釋。

圖18和圖19中的特定構(gòu)型僅為示例目的，而2D半導(dǎo)體塊380可以在x-方向和/或y-方向上具有更少或更多的半導(dǎo)體裸芯或堆疊的塊280。在形成如圖19所示的堆疊塊280的情況下，堆疊塊280可以具有比圖19所示的更少或更多的半導(dǎo)體裸芯256。

為了沿x-方向彼此并排堆疊半導(dǎo)體裸芯256(無論是單獨(dú)的或成塊的)重要的是使得相對(duì)應(yīng)的半導(dǎo)體裸芯256的邊緣表面彼此緊密干凈地配合。本技術(shù)通過多種方式實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。第一，如上文所解釋的，使用隱形激光工藝來切片單獨(dú)的半導(dǎo)體裸芯保證了半導(dǎo)體裸芯256光滑、精確的邊緣，并允許單一堆疊半導(dǎo)體塊280中的相對(duì)應(yīng)的半導(dǎo)體裸芯256精確的彼此對(duì)準(zhǔn)。類似地，對(duì)準(zhǔn)的邊緣允許2D半導(dǎo)體塊380中的堆疊半導(dǎo)體塊彼此緊密和精確的對(duì)準(zhǔn)。

另一方式，對(duì)應(yīng)的半導(dǎo)體塊280可以精確的對(duì)準(zhǔn)以保證2D半導(dǎo)體塊380中的x-方向和y-方向的相對(duì)應(yīng)的裸芯256之間的DAF層中沒有氣泡。否則這些氣泡可能會(huì)導(dǎo)致2D半導(dǎo)體塊380中的半導(dǎo)體裸芯256的分離。根據(jù)本技術(shù)的一些方面，可以移除氣泡，例如在步驟334中對(duì)2D半導(dǎo)體塊380施加等靜壓。舉例來說，在裸芯之間的DAF層處于b階段時(shí)，可以將2D半導(dǎo)體塊380浸沒在等靜壓的液體中(未示出)。此工藝同時(shí)對(duì)2D半導(dǎo)體塊的所有表面施加壓力(如圖20中的對(duì)應(yīng)的表面上的箭頭所表示的)以擠出氣泡以保證相對(duì)應(yīng)的堆疊半導(dǎo)體塊280緊密的接合在一起?？梢栽谝瞥龓?74后如圖9所示的同樣的方式對(duì)堆疊半導(dǎo)體塊280施加壓力。

在示例中，通過等靜壓施加的壓強(qiáng)可以在2Mpa和10Mpa之間，溫度可以在80℃和180℃之間，時(shí)間為幾秒至大約1分鐘。應(yīng)當(dāng)理解的是，這些參數(shù)僅是為示例目的，且在其它的實(shí)施例中每個(gè)參數(shù)都可以變化為高于或低于這些范圍。等靜壓的工作流體可以是水，但在其它的實(shí)施例中其也可以是其它流體。DAF層302(不是304)可以在等靜壓工藝或隨后的回流工藝中固化為c-階段。

在實(shí)施例中，2D塊380中的半導(dǎo)體裸芯256可以在2D半導(dǎo)體塊380中在同一取向上對(duì)準(zhǔn)。由此，舉例來說，在裸芯鍵合墊258在堆疊半導(dǎo)體塊280的單一邊緣終止的情況下，墊258可以都暴露于2D半導(dǎo)體塊380的同一邊緣382，如圖20所示?？梢栽O(shè)想的是，在其它的實(shí)施例中，一些墊258朝向一邊，而其它墊258朝向另一邊。

如圖21所示，可以隨后在步驟340中在邊緣382上形成在導(dǎo)電圖案288。形成導(dǎo)電圖案288的細(xì)節(jié)可以如在上文的圖13的步驟中所描述的。圖21中示出的特定導(dǎo)電圖案288僅為示例目的，并可在其它的實(shí)施例中變化?？梢栽诿總€(gè)堆疊半導(dǎo)體塊280上重復(fù)導(dǎo)電圖案288。然而，半導(dǎo)體圖案288的給 定跡線可以跨越并電連接來自半導(dǎo)體裝置380中的兩個(gè)或多個(gè)堆疊半導(dǎo)體塊280的裸芯鍵合墊258。

在其它的實(shí)施例中，如圖案288的導(dǎo)電圖案可以形成在兩個(gè)或多個(gè)側(cè)邊周圍(無論這些側(cè)邊是否具有暴露于其上的裸芯鍵合墊258)。另外地，電跡線290可以形成在半導(dǎo)體裝置380的上表面和/或下表面，例如連接側(cè)邊的導(dǎo)電圖案，或連接集成電路292。跡線290可以通過光刻法、絲網(wǎng)印刷術(shù)、或其它工藝形成。

在步驟344中，半導(dǎo)體裝置380可以被分離為堆疊半導(dǎo)體塊，如圖15中所示的堆疊半導(dǎo)體塊280。在步驟344之前的某些時(shí)候，DAF層302可以硬化至c-階段，以使得給定堆疊半導(dǎo)體塊280中的裸芯可以緊密地安裝在一起。在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)DAF層硬化后，DAF層304保持為b-階段粘合劑。因此，在步驟344中，DAF層304可以被處理為移除DAF層304，減少DAF層304的粘合性能，或者克服DAF層將半導(dǎo)體塊280保持在一起的力，以使得塊280可以由2D塊380中分離。

DAF層302和304的性能可以被選擇為已知的方式，以使得DAF層302可以硬化的同時(shí)DAF層304不會(huì)。另外地，DAF層302和304可以已知的方式被選擇，以使得當(dāng)在步驟344中DAF層304被處理以將相對(duì)應(yīng)的塊280彼此分離時(shí)，DAF層302保持不受影響。DAF層302和304可以是多種材料，包括例如聚酯樹脂(polyester resin)、乙烯基酯樹脂(vinyl ester resin)、或者其他樹脂，環(huán)氧樹脂、酚類化合物、或者聚氨酯化合物。DAF層302和304可以進(jìn)一步的是雙馬來酰亞胺(bismaleimides)、PEAM基粘合劑、以及這些化學(xué)成分的混合物。也可以設(shè)想其他的材料。在一個(gè)實(shí)施例中，DAF層304可以是雙面膠帶，其中粘合劑在紫外照射和/或施加熱的情況下分解。DAF層302和304可以來自Henkel，其在美國加利福尼亞州多明戈斯農(nóng)場(chǎng)(Rancho Dominguez,California,USA)具有營業(yè)所。

應(yīng)當(dāng)理解的是，除了使用具有不同粘合性質(zhì)的兩種不同DAF層之外，還可以使用其它的方法使相對(duì)應(yīng)的堆疊半導(dǎo)體塊280從2D塊380中分離。舉例來說，可以使用單一類型的DAF，但是當(dāng)塊280被分離時(shí)要彼此分開的裸芯之間的DAF層可以被選擇地處理，以分解或者減少此部分的DAF的粘合性質(zhì)。在其它的實(shí)施例中，可以使用單一類型的DAF，而相對(duì)應(yīng)的堆疊半導(dǎo)體塊可以通過切割來分離，例如是使用鋸片。

在步驟346中，外部電連接器296(其中之一在圖22的視圖中被編號(hào))可以固定于如上文所述的相對(duì)應(yīng)的堆疊半導(dǎo)體塊280的表面，以完成堆疊半導(dǎo)體塊280。

圖17的流程圖的步驟也可以用于形成圖23-25示出的3D半導(dǎo)體塊480。在本文中，3D半導(dǎo)體塊480也被稱為半導(dǎo)體裝置480。為形成3D半導(dǎo)體塊480，多個(gè)形成的堆疊半導(dǎo)體塊280可以在y-方向垂直地堆疊，在x-方向水平地對(duì)準(zhǔn)，并進(jìn)一步在正交于y-方向和x-方向的z-方向?qū)?zhǔn)。在示出的特定構(gòu)型中，半導(dǎo)體裝置480在y-方向的高度為三個(gè)堆疊塊280，在x-方向的寬度為三個(gè)堆疊塊，以及在z-方向的深度為兩個(gè)堆疊塊。然而，應(yīng)當(dāng)理解的是，可以在x-方向、y-方向和z-方向中的至少一個(gè)堆疊/對(duì)準(zhǔn)更多或更少的堆疊塊。3D半導(dǎo)體塊480可以通過在x-方向、y-方向和z-方向堆疊獨(dú)立的半導(dǎo)體裸芯256來形成。

圖23可以是3D半導(dǎo)體塊480的前視圖，其示出了上文所述的邊緣382。相對(duì)的邊緣384在圖23的前視圖中不可見。圖24是3D半導(dǎo)體塊480的后視圖，其中邊緣384可見，而相對(duì)的邊緣382不可見。在一些實(shí)施例中，沿y-方向的相對(duì)應(yīng)的堆疊塊280之間可以存在界面388。沿該界面388的堆疊塊280可以使用如上文所解釋的DAF層彼此固定，而任何氣泡可以由界面388中被擠出，例如在上文所解釋的等靜壓工藝中。在一些實(shí)施例中，堆疊半導(dǎo)體塊280的邊緣在界面388處可以沒有導(dǎo)電圖案。然而，在其它的實(shí)施例中，在界面388處的一個(gè)或多個(gè)邊緣上可以有導(dǎo)電圖案，該導(dǎo)電圖案可以埋設(shè)于界面388處的相鄰的堆疊塊之間的DAF層中。

圖23和圖24中示出的邊緣382和384上的特定半導(dǎo)體圖案288僅是為示例目的，且在其它的實(shí)施例中可以變化。在其它的實(shí)施例中，如圖案288的導(dǎo)電圖案可以形成在一個(gè)邊緣上或者三個(gè)或更多的側(cè)邊的周圍(無論這些側(cè)邊是否具有裸芯鍵合墊258于其上)。另外地，電跡線290可以形成在半導(dǎo)體裝置480的頂部和/或底部表面上，例如連接側(cè)邊的導(dǎo)電圖案，或者連接集成電路292。跡線290可以通過光刻法、絲網(wǎng)印刷術(shù)、或其它工藝形成。

在跡線形成在3D半導(dǎo)體塊480的一個(gè)或多個(gè)邊緣表面上后，塊480可以被分離為獨(dú)立的堆疊半導(dǎo)體塊280，而電連接器296可以固定于相對(duì)應(yīng)的堆疊半導(dǎo)體塊280的表面上，如圖25中所示。

根據(jù)任何上文所述實(shí)施例中的半導(dǎo)體裝置提供高效的空間利用，其中該 半導(dǎo)體裝置幾乎完全包括半導(dǎo)體裸芯。根據(jù)本技術(shù)，省略了在常規(guī)半導(dǎo)體裝置中占據(jù)空間的基板和引線鍵合。另外地，該半導(dǎo)體裝置中的半導(dǎo)體裸芯的精確邊緣和輪廓允許該裝置中的半導(dǎo)體裸芯精確配合。

為了說明和示例的目的，呈現(xiàn)了本發(fā)明的前述具體描述。這不旨在窮舉或?qū)⒈景l(fā)明限制到所公開的精確形式。根據(jù)上面的教導(dǎo)很多修改和變化是可能的。所描述的實(shí)施例選擇為最好地解釋本發(fā)明的原理及其實(shí)際應(yīng)用，因此使本領(lǐng)域技術(shù)人員在不同實(shí)施例中能最好地利用本發(fā)明，且進(jìn)行適用于所設(shè)想的特定用途的各種修改例。本發(fā)明的范圍由所附的權(quán)利要求限定。