形成垂直互連結構的方法和半導體器件技術

本發明專利技術涉及一種形成垂直互連結構的方法和半導體器件。半導體器件具有半導體管芯。密封劑在半導體管芯上形成。導電微通孔陣列在半導體管芯的覆蓋區外部的密封劑上形成。具有臺階穿孔結構的第一穿?？状┻^密封劑形成以露出導電微通孔陣列。在一個實施例中，形成導電微通孔陣列還包括在密封劑和半導體管芯上形成絕緣層，在半導體管芯的覆蓋區外部形成穿過絕緣層的微通孔陣列，以及在絕緣層上形成導電層。在另一實施例中，形成導電微通孔陣列還包括形成導電環。在另一實施例中，在半導體管芯上形成絕緣層以用于結構支撐，堆積互連結構在半導體管芯上形成，以及導電互連結構在第一穿?？字行纬?。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術一般涉及半導體器件，且更具體地涉及一種形成用于三維(3-D)扇出晶片級芯片尺度封裝(F0-WLCSP)的具有導電微通孔陣列的垂直互連結構的方法和半導體器件。
技術介紹
常常在現代電子產品中發現半導體器件。半導體器件在電部件的數目和密度方面變化。分立的半導體器件一般包含一種類型的電部件，例如發光二極管(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體場效應晶體管(M0SFET)。集成半導體器件典型地包含幾百個到數以百萬的電部件。集成半導體器件的示例包括微控制器、微處理器、電荷耦合器件(CXD )、太陽能電池以及數字微鏡器件(DMD )。半導體器件執行各種的功能，諸如信號處理、高速計算、發射和接收電磁信號、控制電子器件、將太陽光轉變為電力以及產生用于電視顯示的視覺投影。在娛樂、通信、功率轉換、網絡、計算機以及消費產品的領域中發現半導體器件。還在軍事應用、航空、汽車、工業控制器和辦公設備中發現半導體器件。半導體器件利用半導體材料的電屬性。半導體材料的原子結構允許通過施加電場或基電流(base current)或通過摻雜工藝而操縱其導電性。摻雜向半導體材料引入雜質以操縱和控制半導體器件的導電性。半導體器件包含有源和無源電結構。包括雙極和場效應晶體管的有源結構控制電流的流動。通過改變摻雜水平和施加電場或基電流，晶體管要么促進要么限制電流的流動。包括電阻器、電容器和電感器的無源結構創建為執行各種電功能所必須的電壓和電流之間的關系。無源和有源結構電連接以形成電路，這使得半導體器件能夠執行高速計算和其他有用功能。半導體器件一般使用兩個復雜的制造工藝來制造，即，前端制造和和后端制造，每一個可能涉及成百個步驟。前端制造涉及在半導體晶片的表面上形成多個管芯。每個半導體管芯典型地是相同的且包含通過電連接有源和無源部件而形成的電路。后端制造涉及從完成的晶片分割(Singulate)各個半導體管芯且封裝管芯以提供結構支撐和環境隔離。如此處使用的術語“半導體管芯”指該措詞的單數以及復數形式，并且因此可以指單個半導體器件以及多個半導體器件二者。半導體制造的一個目的是生產較小的半導體器件。較小的器件典型地消耗較少的功率、具有較高的性能且可以更高效地生產。另外，較小的半導體器件具有較小的覆蓋區(footprint)，這對于較小的終端產品而言是希望的。較小的半導體管芯尺寸可以通過前端工藝中的改進來獲得，該前端工藝中的改進導致半導體管芯具有較小、較高密度的有源和無源部件。后端工藝可以通過電互聯和封裝材料中的改進而導致具有較小覆蓋區的半導體器件封裝。在傳統Fo-WLCSP中，具有接觸焊盤的半導體管芯安裝到載體。密封劑沉積在半導體管芯和載體上。載體被移除并且堆積(build-up)互連結構在密封劑和半導體管芯上形成。通過在Fo-WLCSP內的半導體管芯的前側和背側二者上在堆積互連結構內形成再分配層(RDL)，可以實現含有在多級上的半導體器件的Fo-WLCSP (3-D器件集成)與外部器件之間的電互連。包括在半導體管芯的前側和背側上形成多個RDL會是一種制作用于3-DFo-WLCSP的電互連的緩慢且昂貴的方法，并且會導致更高的制作成本。另外，堆積互連結構的RDL在應力下傾向于開裂和翹曲，該開裂和翹曲會傳播穿過RDL到達半導體管芯和接觸焊盤，造成電互連中的缺陷。導電互連結構可以在Fo-WLCSP內形成并且電連接到RDL以提供用于3-D器件集成的垂直電互連。在Fo-WLCSP內形成的導電互連結構會具有不良的與RDL的電和機械連接。此外，形成導電互連結構的過程會減小用于RDL的結構支撐，特別是當開口在RDL上的封裝中形成時。在Fo-WLCSP內形成堆積互連結構和導電互連結構也會在移除載體之如和之后引起翅曲。
技術實現思路
對于簡單、成本有效且可靠的用于半導體管芯的垂直電互連結構存在需求。因此，在一個實施例中，本專利技術是一種制作半導體器件的方法，該方法包括步驟:提供半導體管芯，在半導體管芯上形成密封劑，在半導體管芯的覆蓋區外的密封劑上形成導電微通孔陣列，以及形成穿過密封劑的具有臺階穿孔(step-through-hole)結構的第一穿?？?through-moId-hoIe)以露出導電微通孔陣列。在另一實施例中，本專利技術是一種制作半導體器件的方法，該方法包括步驟:提供半導體管芯，在半導體管芯上形成密封劑，以及在半導體管芯的覆蓋區外的密封劑上形成導電微通孔陣列。在另一實施例中，本專利技術是一種制作半導體器件的方法，該方法包括步驟:提供半導體管芯，在半導體管芯上形成密封劑，以及形成穿過密封劑的具有臺階穿孔結構的第一穿模孔。在另一實施例中，本專利技術是一種包括半導體管芯的半導體器件。密封劑在半導體管芯上形成。導電微通孔陣列在半導體管芯的覆蓋區外的半導體管芯和密封劑上形成。具有臺階穿孔結構的第一穿模孔穿過密封劑形成以露出導電微通孔陣列。附圖說明圖1說明不同類型的封裝安裝到其表面的印刷電路板； 圖2a_2c說明安裝到印刷電路板的代表性半導體封裝的另外細節； 圖3a_3c說明具有通過鋸道分離的多個半導體管芯的半導體晶片； 圖4a-4w說明形成用于3-D Fo-WLCSP的垂直互連結構的工藝； 圖5說明具有垂直互連結構的3-D Fo-WLCSP ； 圖6a-6h說明形成用于3-D Fo-WLCSP的具有背側保護和平衡層的垂直互連結構的工藝； 圖7說明具有含有背側保護和平衡層的垂直互連結構的3-D Fo-WLCSP ； 圖8a-8g說明形成用于3-D Fo-WLCSP的具有前側和背側保護和平衡層的垂直互連結構的工藝；以及 圖9說明具有含有前側和背側保護和平衡層的垂直互連結構的3-D Fo-WLCSP0具體實施例方式在下面的描述中，參考圖以一個或更多實施例描述本專利技術，在這些圖中相似的標號代表相同或類似的元件。盡管就用于實現本專利技術目的的最佳模式描述本專利技術，但是本領域技術人員應當理解，其旨在覆蓋可以包括在如下面的公開和圖支持的所附權利要求及其等價物限定的本專利技術的精神和范圍內的替換、修改和等價物。半導體器件一般使用兩個復雜制造工藝來制造:前端制造和后端制造。前端制造涉及在半導體晶片的表面上形成多個管芯。晶片上的每個管芯包含有源和無源電部件，它們電連接以形成功能電路。諸如晶體管和二極管的有源電部件具有控制電流流動的能力。諸如電容器、電感器、電阻器和變壓器的無源電部件創建為執行電路功能所必須的電壓和電流之間的關系。通過包括摻雜、沉積、光刻、蝕刻和平坦化的一系列工藝步驟在半導體晶片的表面上形成無源和有源部件。摻雜通過諸如離子注入或熱擴散的技術將雜質引入到半導體材料中。摻雜工藝修改了有源器件中半導體材料的導電性，將半導體材料轉變為絕緣體、導體，或者響應于電場或基電流而動態地改變半導體材料的導電性。晶體管包含不同類型和摻雜程度的區域，其按照需要被布置為使得當施加電場或基電流時晶體管能夠促進或限制電流的流動。由具有不同電屬性的材料層形成有源和無源部件。層可以通過部分由被沉積的材料類型確定的各種沉積技術來形成。例如，薄膜沉積可能涉及化學汽相沉積(CVD)、物理汽相沉積(PVD)、電解鍍覆和化學鍍覆工藝。每一層一般被圖案化以形成有源部件、無源部件或本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種制作半導體器件的方法，包括：提供半導體管芯；在半導體管芯上形成密封劑；以及在半導體管芯的覆蓋區外部的密封劑上形成導電微通孔陣列。

【技術特征摘要】
2011.12.14 US 13/326,1281.一種制作半導體器件的方法，包括: 提供半導體管芯； 在半導體管芯上形成密封劑；以及 在半導體管芯的覆蓋區外部的密封劑上形成導電微通孔陣列。2.權利要求1的方法，還包括形成穿過密封劑的具有臺階穿孔結構的第一穿?？?TMH)以露出導電微通孔陣列。3.權利要求2的方法，還包括在第一TMH中形成導電互連結構。4.權利要求1的方法，其中形成導電微通孔陣列還包括: 在密封劑和半導體管芯上形成絕緣層； 在半導體管芯的覆蓋區外部形成穿過絕緣層的微通孔陣列；以及 在絕緣層上形成導電層。5.權利要求1，其中形成導電微通孔陣列還包括形成導電環。6.一種制作半導體器件的方法，包括: 提供半導體管芯； 在半導體管芯上形成密封劑；以及 形成穿過密封劑的具有臺階穿孔結構的第一穿?？?TMH)。7.權利要求6的方法，還包括在半導體管芯的覆蓋區外部的密封劑上形成導電微通孔陣列。8.權利要求7的方法，其中形成第一TMH還包括: 形成部分...

【專利技術屬性】
技術研發人員：林耀劍，陳康，
申請(專利權)人：新科金朋有限公司，
類型：發明
國別省市：