半導(dǎo)體器件和方法
【專利說明】
[0001] 本申請要求2014年6月 18 日提交的標題為"SemiconductorDeviceandMethod" 的美國臨時專利申請第62/014, 002號的優(yōu)先權(quán)，其全部內(nèi)容結(jié)合于此作為參考。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明總體涉及半導(dǎo)體領(lǐng)域，更具體地，涉及封裝件及其形成方法。
【背景技術(shù)】
[0003] 由于集成電路（1C)的發(fā)明，半導(dǎo)體工業(yè)由于各種電子部件（即，晶體管、二極管、 電阻器、電容器等）的集成度的持續(xù)改進而經(jīng)歷了快速的發(fā)展。很大程度上，這種集成度的 改進源于最小特征尺寸的重復(fù)減小，這允許更多的部件集成到給定區(qū)域中。
[0004] 這些集成改進本質(zhì)上是二維（2D)的，其中，被集成部件占據(jù)的體積主要位于半導(dǎo) 體晶圓的表面上。盡管光刻的迅速發(fā)展使得2D1C形成發(fā)生顯著的改進，但是對于二維中可 實現(xiàn)的密度存在物理限制。這些限制中的一項是制造這些部件所需要的最小尺寸。此外， 當更多的器件放到一個芯片中時，使用更加復(fù)雜的設(shè)計。
[0005] 在試圖進一步增加電路密度的過程中，研發(fā)了三維（3D) 1C。在3D1C的典型形成 工藝中，兩個管芯被接合到一起，并且在每個管芯和襯底上的接觸焊盤之間形成電連接。例 如，試圖將兩個管芯中的一個接合到另一個上。然后，堆疊的管芯接合至載體襯底，并且引 線接合將每個管芯上的接合焊盤電連接至載體襯底上的接合焊盤。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種器件，包括：第一半導(dǎo)體管芯和第二半導(dǎo)體管 芯；封裝物，封裝第一半導(dǎo)體管芯和第二半導(dǎo)體管芯；以及第一鏈接器件，電連接第一半導(dǎo) 體管芯和第二半導(dǎo)體管芯，其中，鏈接器件在第一半導(dǎo)體管芯、第二半導(dǎo)體管芯和封裝物上 方延伸。
[0007] 優(yōu)選地，該器件還包括：通孔，延伸穿過封裝物并且與第一半導(dǎo)體管芯和第二半導(dǎo) 體管芯橫向隔開。
[0008] 優(yōu)選地，該器件還包括：互連層，在第一半導(dǎo)體管芯、第二半導(dǎo)體管芯和封裝物上 方延伸，其中，互連層將第一鏈接器件與第一半導(dǎo)體管芯和第二半導(dǎo)體管芯電連接。
[0009] 優(yōu)選地，該器件還包括：第一電連接件，與第一鏈接器件橫向隔開并且與互連層電 連接，其中，第一電連接件比第一鏈接器件更遠離互連層延伸；以及支撐襯底，接合至第一 電連接件。
[0010] 優(yōu)選地，該器件還包括：位于第一鏈接器件和支撐襯底之間的支撐件。
[0011] 優(yōu)選地，該器件還包括：互連層，位于封裝物中與第一鏈接器件相對的一側(cè)；以及 第二鏈接器件，將互連層的第一部分與互連層的第二部分電連接。
[0012] 優(yōu)選地，該器件還包括：接合至互連層的第三半導(dǎo)體器件。
[0013] 根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種器件，包括：第一鏈接器件；第一半導(dǎo)體管 芯，電連接至第一鏈接器件；第二半導(dǎo)體管芯，電連接至第一鏈接器件，其中，第一鏈接器件 將第一半導(dǎo)體管芯電連接至第二半導(dǎo)體管芯，并且第二半導(dǎo)體管芯與第一半導(dǎo)體管芯橫向 隔開；以及封裝物，封裝第一半導(dǎo)體管芯和第二半導(dǎo)體管芯。
[0014] 優(yōu)選地，該器件還包括：通孔，延伸穿過封裝物并且與第一半導(dǎo)體管芯和第二半導(dǎo) 體管芯隔開。
[0015] 優(yōu)選地，該器件還包括：互連層，位于第一鏈接器件和第一半導(dǎo)體管芯支架，其中， 互連層將第一鏈接器件與第一半導(dǎo)體管芯和第二半導(dǎo)體管芯電互連。
[0016] 優(yōu)選地，該器件還包括：外部連接件，接合至互連層，其中，外部連接件的厚度大于 第一鏈接器件的厚度；以及襯底，位于第一鏈接器件上方并接合至外部連接件。
[0017] 優(yōu)選地，該器件還包括：在第一鏈接器件和襯底之間延伸的支撐結(jié)構(gòu)。
[0018] 優(yōu)選地，第一鏈接器件為集成無源器件。
[0019] 優(yōu)選地，第一鏈接器件嵌入到互連層中。
[0020] 根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種制造半導(dǎo)體器件的方法，該方法包括：利用封 裝物來封裝第一半導(dǎo)體管芯和第二半導(dǎo)體管芯；以及在第一半導(dǎo)體管芯、第二半導(dǎo)體管芯 以及至少一部分封裝物上方放置第一鏈接器件，其中，鏈接器件電連接至第一半導(dǎo)體管芯 和第二半導(dǎo)體管芯。
[0021] 優(yōu)選地，封裝第一半導(dǎo)體管芯和第二半導(dǎo)體管芯還包括封裝通孔。
[0022] 優(yōu)選地，該方法還包括：在第一半導(dǎo)體管芯、第二半導(dǎo)體管芯、通孔和封裝物上方 形成互連層，其中，互連層將鏈接器件與第一半導(dǎo)體管芯和第二半導(dǎo)體管芯電互連。
[0023] 優(yōu)選地，該方法還包括：利用外部連接件將互連層接合至支撐襯底，其中，支撐襯 底位于鏈接器件的與互連層相對的一側(cè)上。
[0024] 優(yōu)選地，該方法還包括：在鏈接器件和支撐襯底之間放置支撐結(jié)構(gòu)。優(yōu)選地，該方 法還包括：在封裝物的與互連層相對的一側(cè)上形成金屬化層；以及通過第二鏈接器件將金 屬化層的第一部分與金屬化層的第二部分鏈接。
【附圖說明】
[0025] 當閱讀附圖時，根據(jù)以下詳細的描述來理解本發(fā)明的各個方面。注意，根據(jù)行業(yè)的 標準實踐，各個部件沒有按比例繪制。事實上，為了討論的清楚，各個部件的尺寸可以任意 增加或減小。
[0026] 圖1示出了根據(jù)一些實施例的集成扇出封裝件。
[0027] 圖2示出了根據(jù)一些實施例的接合至集成扇出封裝件的第一鏈接器件。
[0028] 圖3示出了根據(jù)一些實施例的利用支撐結(jié)構(gòu)的實施例。
[0029] 圖4示出了根據(jù)一些實施例的接合至集成扇出封裝件的第二鏈接器件。
[0030] 圖5示出了根據(jù)一些實施例的不具有封裝通孔的實施例。
[0031] 圖6示出了根據(jù)一些實施例的嵌入第一互連層的第一鏈接器件。
【具體實施方式】
[0032] 以下公開提供了許多不同的用于實施本發(fā)明主題的不同特征的實施例或?qū)嵗Ｒ?下描述部件或配置的具體實例以簡化本發(fā)明。當然，這些僅僅是實例而不用于限制。例如， 在以下的描述中，在第二部件上方或之上形成第一部件可以包括第一部件和第二部件被形 成為直接接觸的實施例，并且也可以包括可以在第一部件和第二部件形成附件部件使得第 一部件和第二部分沒有直接接觸的實施例。此外，本發(fā)明可以在各個實例中重復(fù)參考標號 和/或字母。這些重復(fù)是為了簡化和清楚，其本身并不表示所討論的各個實施例和/或結(jié) 構(gòu)之間的關(guān)系。
[0033] 現(xiàn)在參照附圖，示出了用于提供集成扇出（InFO)封裝件的高密度互連結(jié)構(gòu)的實 施例。然而，也可以在其他封裝件中使用實施例。
[0034] 圖1示出了在形成例如第一封裝件100 (諸如，集成扇出（InFO)封裝件）的過程 中的中間產(chǎn)品。如圖1所示，中間結(jié)構(gòu)包括載體襯底101、粘合層102、聚合物層103、晶種層 107、通孔109、第一半導(dǎo)體器件111、第二半導(dǎo)體器件113、第一密封物115、第一互連層117、 第一接觸焊盤119、第一鈍化層121以及UBM124。例如，載體襯底101包括基于硅的材料 (諸如，玻璃或氧化硅）或者其他材料（諸如，氧化鋁）、任何這些材料的組合等。載體襯底 101是平坦的，以接受諸如第一半導(dǎo)體器件111和第二半導(dǎo)體器件113的半導(dǎo)體器件的附 接。
[0035] 粘合層102置于載體襯底101上以輔助上面的結(jié)構(gòu)（例如，聚合物層103)的粘 合。在一個實施例中，粘合層102可包括紫外線膠，該紫外線膠在暴露于紫外線光時失去其 粘性。然而，還可以使用其他類型的粘合劑，諸如，壓敏粘合劑、輻射可固化粘合劑、環(huán)氧樹 月旨、它們的組合等。粘合層102可以半液體或凝膠的形式置于載體襯底101上，這樣粘合層 102在壓力下容易變形。
[0036] 聚合物層103置于粘合層102上方并且用于在一旦附接第一半導(dǎo)體器件111和第 二半導(dǎo)體器件113時向例如第一半導(dǎo)體器件111和第二半導(dǎo)體器件113提供保護。在一個 實施例中，聚合物層103可以為聚苯并唑（ΡΒ0)，盡管還可選擇使用任何適當?shù)牟牧希T如， 聚酰亞胺或聚酰亞胺衍生物。可使用旋涂工藝將聚合物層103設(shè)置為約2μπι至約15μL? 之間的厚度（諸如約5μm)，盡管還可選擇使用任何適當?shù)姆椒ê秃穸取?br>[0037] 晶種層107是薄導(dǎo)電材料層，其在后續(xù)的處理步驟期間幫助形成較厚的層。晶種 層107可包括約1〇〇〇A厚的鈦層以及約5000A厚的銅層。根據(jù)期望的材料，晶種層1〇7 可使用諸如濺射、蒸發(fā)或PECVD工藝的工藝來制造。晶種層107可形成為具有約0. 3μm至 約1μπι之間（諸如，0· 5μπι)的厚度。
[0038] -旦形成晶種層107,就可以在晶種層107上方設(shè)置和圖案化第一光刻膠（圖1未 示出）。在一個實施例中，第一光刻膠可使用例如旋涂技術(shù)在晶種層107上設(shè)置為約50 μm 和約250 μ m之間（諸如，約120 μ m)的高度。一旦設(shè)置到位，就可通過將第一光刻膠暴露 于圖案化能量源（例如，圖案化光源）來引起化學(xué)反應(yīng)而圖案化第一光刻膠，從而引起第一 光刻膠中暴露于圖案化光源的部分發(fā)生物理變化。然后，將顯影劑應(yīng)用于經(jīng)過曝光的第一 光刻膠以利用物理變化并且根據(jù)期望的圖案，選擇性地去除第一光刻膠中的暴露部分或者 第一光刻膠中的未暴露部分。
[0039] 在一個實施例中，形成在第一光刻膠中的圖案是用于通孔109的圖案。在位于隨