晶片级堆叠裸片结构以及相关联系统和方法技术方案

本申请涉及晶片级堆叠裸片结构以及相关联系统和方法。一种用于半导体装置的堆叠裸片结构大体上包含具有形成于晶片中的第一裸片的初级以及具有耦合到所述第一裸片的第二裸片的第二级。第三级包含耦合到所述第二裸片的第三裸片。所述级分别具有从所述裸片的作用侧延伸的导电第一、第二和第三互连件，且可在堆叠所述裸片之前接合。所述裸片可相对于彼此堆叠在偏移或旋转位置中，使得所述互连件延伸超过其它裸片中的每一者以接触重布层，所述重布层形成与外部部件的电连接。在一些配置中，具有第四裸片和导电第四互连件的第四级耦合到所述第三裸片且定位成从所述第三裸片横向偏移，使得所述第三互连件延伸超过所述第四裸片。

【技术实现步骤摘要】
晶片级堆叠裸片结构以及相关联系统和方法
本公开大体上涉及半导体装置，且在若干实施例中，更具体地说，涉及晶片级堆叠裸片结构。
技术介绍
微电子装置，例如存储器装置、微处理器和发光二极管，通常包含安装到衬底且包覆在保护性覆盖物中的一或多个半导体裸片。半导体裸片包含功能特征，例如存储器单元、处理器电路、互连电路系统等。为减少半导体裸片所占的体积、同时增大所得经包封组件的容量和/或速度，半导体裸片制造商承受着越来越大的压力。为满足这些和其它需求，半导体裸片制造商通常竖直叠加地堆叠多个半导体裸片，以增大半导体裸片所安装到的电路板或其它元件上的有限容积内的微电子装置的容量或性能。个别的或堆叠的半导体裸片可使用金线环电耦合到衬底。常规半导体装置配置具有半导体衬底，所述半导体衬底使用一或多个焊球电耦合到例如印刷电路板(PCB)的部件。衬底承载通过多片裸片附接膜彼此附接的半导体裸片以形成半导体装置。一些常规半导体装置具有第一初级裸片和第二初级裸片，其使用初级线环(例如焊线)电耦合到半导体衬底。另外，半导体装置还可包含第一次级裸片和第二次级裸片，其使用次级线环电耦合到衬底。基于初级和/或次级线环的高度限制，半导体裸片堆叠的高度通常受限。
技术实现思路
本公开的一个方面涉及一种半导体装置，其包括：初级，其具有包含背侧和与所述背侧相对的作用侧的第一裸片，和从所述作用侧延伸的导电第一互连件；以及第二级，其具有包含背侧和与所述背侧相对的作用侧的第二裸片，和在所述第一互连件的方向上从所述第二裸片的所述作用侧延伸的导电第二互连件，且所述第二裸片的所述背侧安装到所述第一裸片的所述作用侧，其中所述第二裸片在横向方向上沿着所述第一裸片的所述作用侧从所述第一裸片偏移，使得所述第一互连件延伸超过安装的所述第二裸片的所述作用侧。本公开的另一方面涉及一种呈堆叠配置的半导体裸片组件，所述组件包括：初级，其具有包含背侧和与所述背侧相对的作用侧的第一裸片，所述第一裸片形成于晶片中，且所述初级具有从所述作用侧延伸的导电第一互连件；第二级，其具有包含背侧和与所述背侧相对的作用侧的第二裸片以及在所述第一互连件的方向上从所述第二裸片的所述作用侧延伸的导电第二互连件，且所述第二裸片的所述背侧横向偏移安装到所述第一裸片的所述作用侧，使得所述第二裸片的一部分安装到所述晶片且所述第二裸片的另一部分安装到所述第一裸片的所述作用侧，且使得所述第一互连件延伸超过所述第二裸片的所述作用侧；模制材料，其至少部分地包围所述第二裸片和所述第一和第二互连件，所述模制材料具有表面，所述第一和第二互连件在所述表面上部分暴露；以及重布层，其与所述第一和第二互连件电连通。本公开的又一方面涉及一种组装半导体装置的方法，所述方法包括：在半导体晶片中形成第一裸片，所述第一裸片具有背侧和与所述背侧相对的作用侧；将导电第一互连件连接到所述第一裸片的所述作用侧；将导电第二互连件连接到第二裸片的作用侧，其中所述第二裸片具有与所述第二裸片的所述作用侧相对的背侧；以及在将所述第一和第二互连件分别连接到所述第一和第二裸片之后将所述第二裸片的所述背侧安装到所述第一裸片的所述作用侧，使得所述第一互连件延伸超过所述第二裸片的所述作用侧，其中所述第二互连件在所述第一互连件的方向上延伸。附图说明图1A是放大横截面前正视图且图1B是放大横截面平面图，展示根据本专利技术技术的形成堆叠裸片结构的初级阶段。图2A是放大横截面前正视图且图2B是放大横截面平面图，展示根据本专利技术技术的形成堆叠裸片结构的第二级阶段。图3A是放大横截面前正视图且图3B是放大横截面平面图，展示根据本专利技术技术的形成堆叠裸片结构的第三阶段。图4A是放大横截面前正视图且图4B是放大横截面平面图，是根据本专利技术技术的形成堆叠裸片结构的第四阶段。图5A到5G是根据本专利技术技术的使用图4A和4B的堆叠裸片结构形成半导体装置的各阶段的放大横截面前正视图。图6是根据本专利技术技术的半导体装置的放大横截面前正视图。图7是包含根据本专利技术技术的实施例配置的半导体装置的系统的示意图。具体实施方式本文公开的技术涉及半导体装置、具有半导体装置的系统，以及用于制造半导体装置的相关方法。术语“半导体装置”一般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、存储器装置和二极管等等。此外，术语“半导体装置”可指成品装置或成为成品装置之前的各个处理阶段时的组件或其它结构。取决于其使用的上下文，术语“衬底”可指支撑电子部件(例如，裸片)的结构，例如晶片级衬底，或指经单分裸片级衬底，或用于裸片堆叠应用的另一裸片。相关领域的普通技术人员应认识到，可在晶片级或在裸片级执行本文所描述的方法的合适步骤。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公开的结构。举例来说，材料可使用化学气相沉积、物理气相沉积、原子层沉积、旋涂、电镀及/或其它合适的技术沉积。类似地，例如，可使用等离子蚀刻、湿式蚀刻、化学机械平坦化或其它合适的技术来移除材料。本专利技术技术包含堆叠裸片结构封装配置。本文的图式和描述涉及堆叠裸片结构的晶片级封装，例如叠层封装(PoP)，但本专利技术技术适合与其它封装级一起使用。相比于本专利技术技术，使用线环电连接的常规半导体裸片堆叠基于形成线环的金质材料的长度限制而具有受限配置。金线环通常不能实现衬底与具有多于两个裸片的裸片堆叠中的上部裸片之间的可靠电连接。在常规配置中，金线环的使用还可能限制制造过程选项，且可能需要额外时间和专用工具以用于处理。当半导体封装的大小和间隔变得更小和更紧密，本专利技术技术的实施例允许在更高堆叠配置中更紧密的封装间隔和更大的裸片密度。根据本专利技术技术形成的半导体装置可大体上包含初级，其具有第一裸片和导电的第一互连件。第一裸片具有背侧和与背侧相对的作用侧，且第一互连件从第一裸片的作用侧延伸。半导体装置还具有第二级，其具有第二裸片和导电的第二互连件。第二裸片具有作用侧和背侧，且第二互连件从第二裸片的作用侧延伸。第二裸片的背侧安装到第一裸片的作用侧，使得第二互连件在与第一互连件相同的方向上延伸。第二裸片可在横向方向上沿着第一裸片的作用侧从第一裸片偏移，使得第一互连件延伸超过安装的第二裸片的作用侧。可通过在晶片中形成初级的第一裸片且将第一互连件连接到第一裸片以使得第一互连件从第一裸片的作用侧延伸来组装半导体装置。第二裸片可单独地形成，且第二互连件连接到第二裸片的作用侧。在将第一和第二互连件连接到其相应裸片之后，第二裸片的背侧安装于第一裸片的作用侧，使得第一互连件延伸超过第二裸片的作用侧。在已组装配置中，第二导电互连件在与第一导电互连件相同的方向上延伸。在互连件已连接到裸片的情况下操控和堆叠裸片可对不具有互连件的裸片的真空接合尖(bondtip)和/或抓握边缘的需求更少。本专利技术技术的配置适合与多种半导体裸片封装一起使用，包含静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、“与非”门(NAND)快闪存储器、专用集成电路(ASI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初级，其具有包含背侧和与所述背侧相对的作用侧的第一裸片，和从所述作用侧延伸的导电第一互连件；以及/n第二级，其具有包含背侧和与所述背侧相对的作用侧的第二裸片，和在所述第一互连件的方向上从所述第二裸片的所述作用侧延伸的导电第二互连件，且所述第二裸片的所述背侧安装到所述第一裸片的所述作用侧，/n其中所述第二裸片在横向方向上沿着所述第一裸片的所述作用侧从所述第一裸片偏移，使得所述第一互连件延伸超过安装的所述第二裸片的所述作用侧。/n

【技术特征摘要】
20191219 US 16/721,6701.一种半导体装置，其包括：
初级，其具有包含背侧和与所述背侧相对的作用侧的第一裸片，和从所述作用侧延伸的导电第一互连件；以及
第二级，其具有包含背侧和与所述背侧相对的作用侧的第二裸片，和在所述第一互连件的方向上从所述第二裸片的所述作用侧延伸的导电第二互连件，且所述第二裸片的所述背侧安装到所述第一裸片的所述作用侧，
其中所述第二裸片在横向方向上沿着所述第一裸片的所述作用侧从所述第一裸片偏移，使得所述第一互连件延伸超过安装的所述第二裸片的所述作用侧。


2.根据权利要求1所述的半导体装置，其中所述第一互连件定位在所述半导体装置的第一边缘附近，且所述第二互连件定位在所述半导体装置的与所述第一边缘相对的第二边缘附近。


3.根据权利要求2所述的半导体装置，其进一步包括第三级，所述第三级具有包含背侧和与所述背侧相对的作用侧的第三裸片以及导电第三互连件，所述第三互连件在所述第一和第二互连件的方向上从所述第三裸片的所述作用侧延伸，且所述第三裸片的所述背侧安装到所述第二裸片的所述作用侧，
其中所述第三裸片具有一定宽度，使得所述第一和第二互连件延伸超过安装的所述第三裸片的所述作用侧。


4.根据权利要求3所述的半导体装置，其中所述第三互连件定位在所述第一边缘与所述第二边缘之间在所述半导体装置的第三边缘附近。


5.根据权利要求4所述的半导体装置，其进一步包括第四级，所述第四级具有包含背侧和与所述背侧相对的作用侧的第四裸片，所述第四裸片具有导电第四互连件，所述第四互连件在所述第一、第二和第三互连件的方向上从所述第四裸片的所述作用侧延伸，且所述第四裸片的所述背侧安装到所述第三裸片的所述作用侧，
其中所述第四裸片具有一定宽度，使得所述第一和第二互连件延伸超过安装的所述第四裸片的所述作用侧。


6.根据权利要求5所述的半导体装置，其中所述第四裸片在横向方向上沿着所述第三裸片的所述作用侧从所述第三裸片偏移，使得所述第三互连件延伸超过安装的所述第四裸片的所述作用侧。


7.根据权利要求6所述的半导体装置，其中所述第四导电互连件定位在所述第一和第二边缘之间且与所述第三边缘相对的所述半导体装置的第四边缘附近。


8.根据权利要求5所述的半导体装置，其中所述第四裸片具有从所述第一裸片和所述第二裸片的取向旋转约90°且从所述第三裸片的取向旋转约180°的取向。


9.根据权利要求3所述的半导体装置，其进一步包括模制材料，所述模制材料至少部分地包围所述第二和第三裸片以及所述第一、第二和第三互连件，
其中所述模制材料经切割以限定修整表面且使所述第一、第二和第三互连件在所述修整表面上以与所述第一裸片的所述背侧相同的距离部分地暴露，以及
其中所述第一裸片的所述背侧限定所述半导体装置的外部表面。


10.根据权利要求9所述的半导体装置，其进一步包括重布层，所述重布层耦合到所述修整表面且与所述第一、第二和第三互连件电连通。


11.根据权利要求10所述的半导体装置，其进一步包括焊球，所述焊球耦合到所述重布层且与所述第一、第二和第三互连件中的至少一个电连通。


12.根据权利要求3所述的半导体装置，其中所述第二裸片通过裸片附接膜安装到所述第一裸片的所述作用侧，且其中所述第三裸片通过裸片附接膜安装到所述第二裸片的所述作用侧。


13.根据权利要求1所述的半导体装置，其中所述第一裸片进一步包括晶片材料，所述晶片材料从所述第一裸片的边缘横向延伸以支撑安装的所述第二裸片的一部分。


14.一种呈堆叠配置的半导体裸片组件，所述组件包括：
初级，其具有包含背侧和与所述背侧相对的作用侧的第一裸片，所述第一裸片形成于晶片中，且所述初级具有从所述作用侧延伸的导电第一互连件；
第二级，其具有包含背侧和与所述背侧相对的作用侧的第二裸片以及在所述第一互连件的方向上从所述第二裸片的所述作用侧延伸的导电第二互连件，且所述第二裸片的所述背侧横向偏移安装到所述第一裸片的所述作用侧，使得所述第二裸片的一部分安装到所述晶片且所述第二裸片的另一部分安装到所述第一裸片的所述作用侧，且使得所述第一互连件延伸超过所述第二裸片的所述作用侧；
模制材料，其至少部分地包围所述第二裸片和所述第一和第二互连件，所述模制材料具有表面，所述第一和第二互连件在所述表面上部分暴露；以及
重布层，其与所述第一和第二互连件电连通。


15.根据权利要求14所述的组件，其中所述第一互连件定位在所述组件的第一边缘附近，且所述第二互连件定位在所述组件的与所述第一边缘相对的...

【专利技术属性】
技术研发人员：张吉远，
申请(专利权)人：美光科技公司，
类型：发明
国别省市：美国;US