具有多层囊封剂的半导体装置及相关联系统、装置与方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种半导体装置，所述半导体装置包含：衬底，其包含迹线，其中所述迹线突出在所述衬底的顶表面上方；预填充材料，其在所述衬底上方且在所述迹线之间，其中所述预填充材料直接接触所述迹线的外围表面；裸片，其经附接在所述衬底上方；及晶片级底部填充物，其在所述预填充材料与所述裸片之间。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有多层囊封剂的半导体装置及相关联系统、装置与方法
本技术涉及半导体装置囊封剂，例如接触金属迹线的底部填充物。
技术介绍
半导体装置裸片，其包含存储器芯片、微处理器芯片及成像器芯片，通常包含安装在衬底上且包装在塑料保护罩中的半导体裸片。所述裸片包含例如存储器单元、处理器电路及成像器装置的功能特征，以及电连接到功能特征的接合焊盘。接合焊盘可电连接到保护罩外部的端子以将裸片连接到更高级电路。形成半导体装置可包含形成衬底102，其中迹线104经暴露在衬底102上。如图1中所说明，可基于移除焊料掩模开口区域中的焊料掩模106来暴露迹线104，由此也暴露衬底顶部的顶表面及迹线104的外围表面。如图1中进一步说明，单独组装结构可经对准且经附接到衬底102及迹线104，所述单独组装结构包含具有支柱112的裸片110以及囊封支柱112及裸片110上的表面的晶片级底部填充物130。附接工艺可包含使晶片级底部填充物130重整或回流(举例来说，例如通过控制其温度以改变其粘度水平)，晶片级底部填充物130如图1中所说明那样向下行进以填充裸片110与衬底102之间的空间。如图2中进一步说明，所得半导体装置202(例如，在使晶片级底部填充物130回流且固化晶片级底部填充物130以形成囊封剂之后)可包含填充裸片110与衬底102之间的空间的晶片级底部填充物130。晶片级底部填充物130可进一步囊封迹线104。然而，由于各种因素(例如，晶片级底部填充物130的粘度水平、陷留空气/气体、晶片级底部填充物130的不均匀流动、所述迹线之间的空间)，因此回流工艺可能直接邻近于一些迹线104留下空隙204(例如，其中迹线104的部分未能直接接触晶片级底部填充物130)。迹线104之间的空隙204可能致使迹线104之间的短接及泄漏，从而致使半导体装置202的电故障。附图说明图1是根据现存技术的在制造方法中的选定阶段的半导体装置的横截面图。图2是根据现存技术配置的半导体装置的横截面图。图3是根据本技术的实施例配置的半导体装置的横截面图。图4到7是说明根据本技术的实施例的在制造方法中的选定阶段的半导体装置的横截面图。图8到11是说明根据本技术的实施例的在进一步制造方法中的选定阶段的半导体装置的横截面图。图12到14是说明根据本技术的实施例的在进一步制造方法中的选定阶段的半导体装置的横截面图。图15是说明根据本技术的实施例的制造半导体装置的实例方法的流程图。图16是说明根据本技术的实施例的并入半导体装置的系统的框图。具体实施方式本文中所揭示的技术涉及半导体装置、具有半导体装置的系统及用于制造半导体装置的相关方法。术语“半导体装置”通常是指包含一或多种半导体材料的固态装置。半导体装置的实例包含逻辑装置、存储器装置及二极管等等。此外，术语“半导体装置”可指成品装置或指在变为成品装置之前的各个处理阶段的组合件或其它结构。取决于使用半导体装置的上下文，术语“衬底”可指支撑电子组件(例如，裸片)的结构(例如晶片级衬底)或指单片化、晶片级衬底，或用于裸片堆叠应用的另一裸片。所属领域的一般技术人员将认识到，本文中所描述的方法的合适步骤可以晶片级或以裸片级执行。此外，除非上下文另有指示，否则可使用常规半导体制造技术来形成本文中所揭示的结构。可例如使用化学气相沉积、物理气相沉积、原子层沉积、旋涂、镀覆及/或其它合适技术来沉积材料。类似地，可例如使用等离子体蚀刻、湿法蚀刻、化学机械平坦化或其它合适技术来移除材料。下文在囊封半导体装置或其部分的上下文中描述本技术的许多实施例，例如用于晶片级底部填充物。在制造半导体装置(例如，硅通孔(TSV)裸片封装)时，可将裸片结构(例如，包含具有晶片级底部填充物的TSV裸片，所述晶片级底部填充物囊封TSV裸片的部分及其上的金属支柱)附接到衬底(例如，裸片堆叠应用中的另一裸片、印刷电路板、裸片级或晶片级衬底等)。在附接工艺之前(例如，包含使用焊料连接金属支柱与衬底上的迹线及使晶片级底部填充物回流或重整)，可将预填充材料(例如，具有低于晶片级底部填充物的粘度水平的非导电材料，例如非导电液体囊封剂或非导电膏(NCP))形成为(举例来说，例如通过沉积工艺、喷射工艺、施配工艺、移除工艺等)直接接触衬底的部分及迹线的外围侧。因而，预填充材料可在附接工艺期间直接接触且附接到晶片级底部填充物，其中组合材料填充裸片与衬底之间的空间。通过在附接工艺之前在衬底上形成预填充材料，制造工艺可减少陷留空隙(例如，迹线的部分及/或不与晶片级底部填充物直接接触的衬底)在金属迹线之间的形成且增加半导体装置的可靠性。如本文中所使用，鉴于图中所展示的定向，术语“垂直”、“横向”、“上”及“下”可指半导体裸片组合件中的特征的相对方向或位置。例如，“上”或“最上”可指比另一特征更靠近页面顶部定位的特征。然而，这些术语应广义地被解释为包含具有其它定向的半导体装置，例如倒置或倾斜定向，其中可取决于所述定向互换顶部/底部、上面/下面、上方/下方、上/下及左/右。图3是根据本技术的实施例的半导体装置300的横截面图。半导体装置300(例如，半导体裸片组合件，包含TSV裸片封装)包含其上具有金属或导电迹线304(“迹线304”)的衬底302，及安装到衬底302的半导体裸片310(“裸片310”)。半导体裸片310上的导电或金属支柱312(“支柱312”)可通过焊料316连接到迹线304以在裸片310与衬底302之间提供电连接件。已至少部分地移除在衬底302上可定位焊料掩模306(例如，阻焊层或涂层)的电连接件以形成掩模开口区域308且从焊料掩模304暴露迹线304的顶表面326(“迹线顶表面326”)。例如，焊料掩模306可具有的掩模开口区域308外部的部分的外部高度大于掩模开口区域308内部的部分的内部高度，其中内部高度等于或小于迹线324的高度。而且例如，焊料掩模306可在掩模开口区域308中完全移除且暴露衬底302的顶表面322(“衬底顶表面322”)及迹线304的外围表面324(“迹线外围表面324”)。半导体装置300进一步包含裸片310与衬底302之间的空间中的晶片级底部填充物330(举例来说，例如在晶片级工艺期间施加到裸片310的电绝缘囊封剂或粘合剂材料)及预填充材料332(例如，在处理步骤(例如在特定温度下或基于不同固化剂)具有低于晶片级底部填充物的粘度水平的电绝缘材料，例如非导电液体囊封剂或非导电膏(NCP))。如图3中所说明，晶片级底部填充物330可在预填充材料332上方，其中晶片级底部填充物330直接接触支柱312，且预填充材料332可直接接触迹线304(举例来说，例如在迹线外围表面324上)。此外，晶片级底部填充物330可直接接触裸片310的底表面，且预填充材料332可直接接触衬底顶表面322。而且，晶片级底部填充物330可直接接触预填充材料332，例如其中底部填充物底表面334直接接触预填充物顶表面336。在制造半导体装置300时，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体装置，其包括：/n衬底，其包含迹线，其中所述迹线突出在所述衬底的顶表面上方；/n预填充材料，其在所述衬底上方且在所述迹线之间，其中所述预填充材料直接接触所述迹线的外围表面；/n裸片，其经附接在所述衬底上方；及/n晶片级底部填充物，其在所述预填充材料与所述裸片之间。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171117 US 15/817,0001.一种半导体装置，其包括：
衬底，其包含迹线，其中所述迹线突出在所述衬底的顶表面上方；
预填充材料，其在所述衬底上方且在所述迹线之间，其中所述预填充材料直接接触所述迹线的外围表面；
裸片，其经附接在所述衬底上方；及
晶片级底部填充物，其在所述预填充材料与所述裸片之间。


2.根据权利要求1所述的半导体装置，其中在一定制造条件下所述预填充材料对应于第一粘度水平，其中在所述制造条件下所述第一粘度水平低于所述晶片级底部填充物的第二粘度水平。


3.根据权利要求2所述的半导体装置，其中所述预填充材料包含非导电膏NCP。


4.根据权利要求3所述的半导体装置，其中所述NCP包含助熔功能或特性。


5.根据权利要求3所述的半导体装置，其中所述NCP具有与所述迹线的一或多个顶表面共面或在其上方的顶表面。


6.根据权利要求2所述的半导体装置，其中所述预填充材料包含非导电液体囊封剂。


7.根据权利要求6所述的半导体装置，其中所述非导电液体囊封剂具有与所述迹线的一或多个顶表面共面或在其下方的顶表面。


8.根据权利要求2所述的半导体装置，其中所述预填充材料包含焊料掩模，所述焊料掩模的顶表面与所述迹线的一或多个顶表面共面或在其下方。


9.根据权利要求1所述的半导体装置，其中所述预填充材料直接接触所述晶片级底部填充物。


10.根据权利要求1所述的半导体装置，其中：
所述预填充材料直接接触所述衬底的所述顶表面；
所述裸片包含底表面及从所述裸片突出的支柱，其中所述支柱电耦合到所述迹线；且
所述晶片级底部填充物直接接触所述裸片的所述底表面及所述支柱。


11.一种制造半导体装置的方法，其包括：
提供包含迹线的衬底，其中所述迹线突出在所述衬底的顶表面上方；
在所述衬底上方且在所述迹线之间形成预填充材料，其中所述预填充材料直接接触所述迹线的外围表面；及
在所述预填充材料上方将临时结构附接到所述衬底，其中所述临时结构包含裸片及在所述裸片与所述预填充材料之间的晶片级底部填充物。


12.根据权利要求11所述的方法，其中形成所述预填充材料包含在所述迹线之间施加非导电膏NCP。


13.根据权利要求12所述的方法，其中施加所述NCP包含施加包含助熔功能或特性的所述NCP。

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【专利技术属性】
技术研发人员：罗时剑，J·S·哈克，
申请(专利权)人：美光科技公司，
类型：发明
国别省市：美国;US