半导体器件制造技术

本实用新型专利技术涉及半导体器件。提供一种半导体器件，包括：第一晶圆区段，所述第一晶圆区段包括第一半导体管芯；以及第二晶圆区段，所述第二晶圆区段包括第二半导体管芯，其中所述第一晶圆区段与所述第二晶圆区段对准。本实用新型专利技术解决的一个技术问题是使晶圆上的半导体管芯对准。本实用新型专利技术实现的一个技术效果是提供对准的半导体器件。

【技术实现步骤摘要】
半导体器件要求本国优先权本申请要求由FrancisJ.CARNEY和MichaelJ.SEDDON专利技术的、提交于2015年9月17日的名称为“SEMICONDUCTORPACKAGESANDMETHODS”(半导体封装件及制造方法)的美国临时申请No.62/219,666的权益，该申请以引用方式并入本文，并且据此要求该申请的共同主题的优先权。
本技术总体涉及半导体器件，更具体地讲涉及对准的半导体器件。
技术介绍
半导体器件在现代电子产品中很常见。半导体器件在电子部件的数量和密度方面各有不同。半导体器件可执行各种各样的功能，诸如模拟和数字信号处理、传感器、电磁信号的传输和接收、电子器件控制、功率管理以及视频/音频信号处理。分立半导体器件通常包含某一类型的电子部件，例如，发光二极管(LED)、小信号晶体管、电阻器、电容器、电感器、二极管、整流器、晶闸管以及功率金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)。集成半导体器件通常包含数百至数百万电子部件。集成半导体器件的例子包括微控制器、专用集成电路(ASIC)、标准逻辑、放大器、时钟管理、存储器、接口电路以及其他信号处理电路。半导体封装件可包括多个堆叠半导体管芯。可将半导体管芯在仍处于晶圆形式时加以堆叠，即上部晶圆中的一个管芯位于下部晶圆中对应管芯的上方。图1a示出位于半导体晶圆52上方的半导体晶圆50。晶圆50上的半导体管芯54必须与晶圆52上的半导体管芯56对准。晶圆50和晶圆52上的所有半导体管芯全都需要这样对准。图1b示出接合至半导体管芯晶圆52的半导体晶圆50，其中半导体管芯54与半导体管芯56对准。由于断裂、热胀系数(CTE)不同、工艺对准公差、间距公差以及接合和固化期间维持对准等因素，在晶圆接合期间使晶圆50和晶圆52上所有半导体管芯之间对准是困难的工艺，对于薄薄的晶圆和不同技术的晶圆来说尤其如此。从整个半导体晶圆的一个边缘至相对边缘的物理特征的差异使对准公差减小，往往会造成诸多缺陷并导致产量降低。对准两个以上半导体晶圆尤其是个问题。一种解决方案涉及使用光学传感器和光学透镜的主动对准。晶圆的相对位置受到光学监控，并且将反馈提供给对准设备。就制造来说，主动对准速度慢而且成本高。
技术实现思路
本技术解决的一个技术问题是使晶圆上的半导体管芯对准。根据本技术的一个方面，提供一种半导体器件，包括：第一晶圆区段，所述第一晶圆区段包括第一半导体管芯；以及第二晶圆区段，所述第二晶圆区段包括第二半导体管芯，其中所述第一晶圆区段与所述第二晶圆区段对准。在一个实施例中，所述第一晶圆区段包括多个所述第一半导体管芯。在一个实施例中，所述第一晶圆区段是第一半导体晶圆的片段部分。在一个实施例中，所述第二晶圆区段是整个第二半导体晶圆。在一个实施例中，所述半导体器件还包括：穿过所述第一晶圆区段和所述第二晶圆区段形成的对准开口。在一个实施例中，所述半导体器件还包括：围绕所述第一晶圆区段形成的边缘支撑结构。在一个实施例中，所述第二晶圆区段部分地位于由所述第一晶圆区段的所述边缘支撑结构形成的凹槽内。在一个实施例中，所述第二晶圆区段的厚度大于所述第一晶圆区段厚度。在一个实施例中，所述第一半导体管芯是第一类型半导体器件，所述第二半导体管芯是第二类型半导体器件。在一个实施例中，所述半导体器件还包括：设置在所述第二晶圆区段上方的多个第一晶圆区段。本技术实现的一个技术效果是提供对准的半导体器件。附图说明图1a-1b示出常见的晶圆-晶圆接合；图2a-2d示出具有由锯道分开的多个半导体管芯的半导体晶圆；图3a-3f示出一种通过将第一晶圆的片段部分与第二晶圆对准并接合来形成堆叠半导体管芯的工艺；图4a-4c示出一种通过将第一晶圆的片段部分与第二晶圆的片段部分对准并接合来形成堆叠半导体管芯的工艺；图5a-5b示出另一种通过将第一晶圆的片段部分与第二晶圆对准并接合来形成堆叠半导体管芯的工艺；图6a-6b示出一种将第一类型半导体管芯与包含第二类型管芯的晶圆的片段部分对准并接合的工艺；图7a-7b示出一种将第一类型管芯和第二类型管芯与包含第三类型管芯的晶圆的片段部分对准并接合的工艺；图8a-8b示出一种将第一类型半导体晶圆与第二类型半导体晶圆对准并接合的工艺；以及图9a-9b示出一种利用传感器检测穿过开口的光来将第一类型晶圆与第二类型晶圆对准并接合的工艺。具体实施方式以下参考附图描述一个或多个实施方案，其中同样的数字代表相同或类似的元件。虽然按照实现某些目标的最佳模式描述了附图，但描述旨在涵盖可包括在本公开的精神和范围内的替代形式、修改形式和等同形式。如本文使用的术语“半导体管芯”兼指该词语的单数形式和复数形式，并且相应地，可同时涉及单个半导体器件和多个半导体器件。半导体器件一般采用两种复杂的制造工艺制造：前端制造和后端制造。前端制造涉及在半导体晶圆的表面上形成多个管芯。晶圆上的每个管芯可包含有源电子部件、无源电子部件以及光学器件，它们电连接以形成功能电路。有源电子部件诸如晶体管和二极管具有控制电流流动的能力。无源电子部件诸如电容器、电感器和电阻器形成执行电路功能所必需的电压与电流之间的关系。光学器件通过将光波或电磁辐射的可变衰减转换成电信号来检测和记录图像。后端制造是指将成品晶圆分割或切割成单独的半导体管芯，并封装半导体管芯以实现结构支撑、电互连和环境隔离。使用等离子蚀刻、激光切割工具或锯片沿晶圆的非功能区(称为锯道(sawstreet)或锯痕)对晶圆进行切割。在切割后，单独半导体管芯被安装至封装衬底，该封装衬底包括用于与其他系统部件互连的引脚或接触焊盘。然后将形成在半导体管芯上方的接触焊盘连接至封装件内的接触焊盘。电连接可利用导电层、凸块、柱状凸块、导电膏或焊丝形成。将密封剂或其他模制材料沉积在封装件上方，以提供物理支撑和电绝缘隔离。然后，将成品封装件插入到电系统中，半导体器件的功能便可提供给其他系统部件使用。图2a示出具有基极衬底材料102(诸如硅、锗、磷化铝、砷化铝、砷化镓、氮化镓、磷化铟、碳化硅或其他基体半导体材料)以提供结构支撑的半导体晶圆100。如上所述，多个半导体管芯104形成在晶圆100上，通过非有源的管芯间晶圆区域或者说锯道106分开。锯道106提供用以将半导体晶圆100切割成单独半导体管芯104的切割区域。在一个实施方案中，半导体晶圆100的宽度或直径为100-450毫米(mm)，厚度为50-100微米(μm)或15-250μm。图2b示出半导体晶圆100的一部分的剖面图。每个半导体管芯104具有背面或者说非有源表面108以及有源表面或区域110，该有源表面或区域包含模拟或数字电路，该模拟或数字电路实施为形成在管芯内并根据管芯的电学设计和功能电互连的有源器件、无源器件、导电层以及介电层。例如，电路可包括一个或多个晶体管、二极管以及其他电路元件，这些元件形成在有源表面或区域110内以实现模拟电路或数字电路，诸如数字信号处理器(DSP)、微控制器、ASIC、标准逻辑、放大器、时钟管理、存储器、接口电路以及其他信号处理电路。半导体管芯104还可包含用于RF信号处理的集成无源器件(IPD)，诸如电感器、电容器和电阻器。有源表面110可包含图像传感器区域，该图像传感本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体器件，其特征在于包括：第一晶圆区段，所述第一晶圆区段包括第一半导体管芯；以及第二晶圆区段，所述第二晶圆区段包括第二半导体管芯，其中所述第一晶圆区段与所述第二晶圆区段对准。

【技术特征摘要】
2015.09.17 US 62/219,666;2016.07.25 US 15/218,8481.一种半导体器件，其特征在于包括：第一晶圆区段，所述第一晶圆区段包括第一半导体管芯；以及第二晶圆区段，所述第二晶圆区段包括第二半导体管芯，其中所述第一晶圆区段与所述第二晶圆区段对准。2.根据权利要求1所述的半导体器件，其特征在于所述第一晶圆区段包括多个所述第一半导体管芯。3.根据权利要求1所述的半导体器件，其特征在于所述第一晶圆区段是第一半导体晶圆的片段部分。4.根据权利要求3所述的半导体器件，其特征在于所述第二晶圆区段是整个第二半导体晶圆。...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·J·塞登，F·J·卡尔尼，
申请(专利权)人：半导体元件工业有限责任公司，
类型：新型
国别省市：美国,US