半导体装置和半导体制造工艺制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种半导体装置，其包含第一半导体管芯、第二半导体管芯以及多个支撐结构。所述第一半导体管芯包含邻近于其第一主动表面安置的多个第一凸块。所述第二半导体管芯包含邻近于其第二主动表面安置的多个第二凸块。所述第二凸块接合到所述第一凸块。所述支撐结构安置于所述第一半导体管芯的所述第一主动表面与所述第二半导体管芯的所述第二主动表面之间。所述支撐结构为电隔离且邻近于所述第二半导体管芯的所述第二主动表面的外围区安置。

【技术实现步骤摘要】
半导体装置和半导体制造工艺
本专利技术涉及半导体装置和用于制造其的半导体制造工艺，且更确切地说涉及包含多个支撐结构以防止翘曲的半导体装置和用于制造其的方法。
技术介绍
半导体装置可包含母管芯(motherdie)和安置于母管芯上且电连接到母管芯的子管芯(daughterdie)(例如，存储器管芯)。对于子管芯，主动表面上的电路层的金属材料的热膨胀系数(CTE)可不同于主动表面上的钝化层(passivationlayer)的聚合物材料的热膨胀系数(CTE)和子管芯的主体的半导体材料的热膨胀系数(CTE)。因此，在半导体装置的回焊工艺期间，会发生子管芯的翘曲(warpage)，其可导致子管芯的凸块(bump)与母管芯的凸块之间的未对准(misalignment)和无接合(non-jointformation)，此会不利地影响半导体装置的可靠度(reliability)。
技术实现思路
在根据一些实施例的方面中，半导体装置包含第一半导体管芯(semiconductordie)、第二半导体管芯和多个支撐结构。第一半导体管芯包含第一主动表面和邻近于所述第一主动表面安置的多个第一凸块。第二半导体管芯包含第二主动表面和邻近于第二主动表面安置的多个第二凸块，其中第二凸块接合到第一凸块中的相应者。支撐结构安置于所述第一半导体管芯的所述第一主动表面与所述第二半导体管芯的所述第二主动表面之间。所述支撐结构与所述第二半导体管芯的所述第二主动表面的外围区(peripheralregion)电隔离(electricallyisolated)且邻近于所述第二半导体管芯的所述第二主动表面的外围区安置。在根据一些实施例的方面中，半导体装置包含第一半导体管芯、第二半导体管芯、多个连接结构和多个支撐结构。第一半导体管芯包含第一主动表面和邻近于所述第一主动表面安置的多个第一凸块。第二半导体管芯包含第二主动表面和邻近于所述第二主动表面安置的多个第二凸块。连接结构连接第一凸块和第二凸块中的相应者。支撐结构安置于所述第一半导体管芯的所述第一主动表面与所述第二半导体管芯的所述第二主动表面之间。支撐结构由支撐材料固化而成，且支撐材料的胶凝点温度(gel-pointtemperature)大于连接结构的材料的熔融温度。在根据一些实施例的方面中，半导体制造工艺包含：(a)提供第一半导体管芯，其包含第一主动表面和邻近于第一主动表面安置的第一凸块；(b)将支撐材料安置于第一半导体管芯的第一主动表面上；(c)将第二半导体管芯附接到第一半导体管芯，其中第二半导体管芯具有第二主动表面、第二凸块和连接结构，第二凸块邻近于第二主动表面安置且连接结构安置于第二凸块与第一凸块之间；以及(d)进行回焊工艺，其中支撐材料在连接结构经熔融时处于半固化状态(B-stagestate)中。附图说明图1说明根据本专利技术的一些实施例的半导体装置的俯视图。图2说明沿着图1的线2-2获取的图1中所展示的半导体装置的横截面图。图3说明根据本专利技术的一些实施例的图2中所展示的半导体装置的区A的放大视图。图4说明根据本专利技术的一些实施例的图2中所展示的半导体装置的区B的放大视图。图5说明根据本专利技术的一些实施例的半导体装置的俯视图。图6说明沿着图5的线6-6获取的图5中所展示的半导体装置的横截面图。图7说明根据本专利技术的一些实施例的图6中所展示的半导体装置的区C的放大视图。图8说明根据本专利技术的一些实施例的支撐材料的粘度与温度之间的关系。图9说明根据本专利技术的比较实施例的不具有支撐结构的半导体装置的第二半导体管芯的最大翘曲与温度之间的关系。图10说明根据本专利技术的一些实施例的半导体装置的俯视图。图11说明根据本专利技术的一些实施例的半导体装置的横截面图。图12、图13和图14说明根据本专利技术的一些实施例的半导体制造工艺。具体实施方式本专利技术的一些实施例提供改进型半导体装置，其包含多个虚设支撐结构(dummysupportingstructure)以支撑子管芯从而用于减小子管芯的翘曲。子管芯的凸块可通过焊料接合到母管芯的凸块以便提供母管芯与子管芯之间的电连接而且提供对子管芯的支撑。然而，子管芯可为薄管芯(例如，其厚度可小于约75μm)，子管芯的凸块之间的间距(pitch)可为细间距(例如，间距可小于约40μm)且子管芯的凸块可经安置以便集中在子管芯的中心区域或中心范围中(即，子管芯的凸块在子管芯的整个主动表面上可不均匀分布)。举例来说，凸块区域可为约子管芯的总面积的15％或小于15％。因此，子管芯存在相对较大的外围区域或范围，其未经子管芯的凸块和母管芯的凸块支撑，且呈悬置而无支撑，导致子管芯归因于重力而发生凸出翘曲(convexwarpage)。另外，归因于电路层的金属材料、钝化层的聚合物材料以及子管芯的主体的半导体材料之间的热膨胀系数(CTE)不匹配，子管芯的翘曲在温度升高期间可在大约210℃时从凸出翘曲转变成凹入翘曲(concavewarpage)。另外，子管芯的翘曲在温度降低期间可在大约230℃时从凹入翘曲转变回到凸出翘曲。子管芯的翘曲的此类变化可导致子管芯的凸块与母管芯的凸块之间的未对准和无接合，此会不利地影响半导体装置的可靠度。另外，当凸出翘曲出现时，子管芯的拐角(corner)与母管芯的主动表面之间的间隙可极小或甚至为零(即，子管芯的拐角与母管芯的主动表面接触)，此可使得底胶(underfill)难以进入母管芯与子管芯之间的空间以覆盖和保护子管芯的凸块和母管芯的凸块。为了解决上述问题，一种改进型结构被提出以提供虚设支撐结构以支撑子管芯的外围区。所描述技术可有助于减小在回焊工艺期间子管芯的翘曲。在一些实施例中，支撐结构可为接合到母管芯的额外虚设凸块的子管芯的额外虚设凸块。在一些实施例中，支撐结构可由粘附材料形成，所述粘附材料在连接子管芯的凸块和母管芯的凸块的焊料的熔融温度下呈半固化(半熔融或半软)状态。因此，所述粘附材料在回焊温度下可粘附到子管芯和母管芯两者。子管芯的翘曲可由于在子管芯的外围区处提供机械支撑和物理支撑而减小；因此，可避免子管芯的拐角与母管芯的主动表面之间的窄间隙，且可改进子管芯的凸块与母管芯的凸块之间的对准(alignment)和接合(jointformation)。图1说明根据本专利技术的一些实施例的半导体装置1的俯视图。图2说明沿着图1的线2-2获取的半导体装置1的横截面图。半导体装置1包含第一半导体管芯2、第二半导体管芯3、多个支撐结构12、多个连接结构16和底胶14。第一半导体管芯2可为母管芯，且包含第一主动表面21和邻近于第一主动表面21安置的多个第一凸块22。在一些实施例中，第一半导体管芯2的厚度可小于约75μm。第二半导体管芯3可为子管芯，且包含第二主动表面31和邻近于第二主动表面31安置的多个第二凸块32。在一些实施例中，第二半导体管芯3的厚度可小于约75μm。第二半导体管芯3的第二主动表面31面向第一半导体管芯2的第一主动表面21，且第二凸块32通过连接结构16(其可包含焊料)接合到相应第一凸块22。即，第二半导体管芯3通过倒装芯片接合(flipchipbonding)附接到第一半导体管芯2。支撐结构12安置于第一半导体管芯2的第一主动表面21与第二半导体管芯3的第二主动表面本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体装置，其包括：第一半导体管芯，其包含第一主动表面和邻近于所述第一主动表面安置的多个第一凸块；第二半导体管芯，其包含第二主动表面和邻近于所述第二主动表面安置的多个第二凸块，其中所述第二凸块接合到所述第一凸块中的相应者；以及多个支撐结构，其安置于所述第一半导体管芯的所述第一主动表面与所述第二半导体管芯的所述第二主动表面之间，其中所述支撐结构为电隔离且邻近于所述第二半导体管芯的所述第二主动表面的外围区安置。

【技术特征摘要】
2016.10.26 US 15/335,3511.一种半导体装置，其包括：第一半导体管芯，其包含第一主动表面和邻近于所述第一主动表面安置的多个第一凸块；第二半导体管芯，其包含第二主动表面和邻近于所述第二主动表面安置的多个第二凸块，其中所述第二凸块接合到所述第一凸块中的相应者；以及多个支撐结构，其安置于所述第一半导体管芯的所述第一主动表面与所述第二半导体管芯的所述第二主动表面之间，其中所述支撐结构为电隔离且邻近于所述第二半导体管芯的所述第二主动表面的外围区安置。2.根据权利要求1所述的半导体装置，其中所述支撐结构中的每一者包含第一虚设凸块和接合到所述第一虚设凸块的第二虚设凸块。3.根据权利要求1所述的半导体装置，其进一步包括底胶，其安置于所述第一半导体管芯的所述第一主动表面与所述第二半导体管芯的所述第二主动表面之间以覆盖所述第一凸块、所述第二凸块以及所述支撐结构，其中所述支撐结构中的每一者包含第一填料，所述底胶包含第二填料，且所述底胶中的所述第二填料的浓度至少为所述支撐结构中的所述第一填料的浓度的五倍。4.根据权利要求3所述的半导体装置，其中所述支撐结构中的每一者粘附到所述第二半导体管芯的所述第二主动表面和所述第一半导体管芯的所述第一主动表面两者。5.根据权利要求3所述的半导体装置，其中所述支撐结构中的至少一者具有向内弯曲的侧向轮廓。6.根据权利要求1所述的半导体装置，其中所述第二凸块安置在凸块区域内，且所述凸块区域的大小小于所述第二半导体管芯的所述第二主动表面的总面积的80％。7.根据权利要求1所述的半导体装置，其中所述第二凸块中的最外一者与所述第二半导体管芯的侧表面之间的距离大于所述第二半导体管芯的宽度的四分之一。8.根据权利要求1所述的半导体装置，其中所述第二半导体管芯的侧表面与所述支撐结构中的至少一者的侧壁之间的距离为等于或大于0.05mm。9.一种半导体装置，其包括：第一半导体管芯，其包含第一主动表面和邻近于所述第一主动表面安置的多个第一凸块；第二半导体管芯，其包含第...

【专利技术属性】
技术研发人员：庄淳钧，戴暐航，庄滨豪，
申请(专利权)人：日月光半导体制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71