一种半导体堆叠构件及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种半导体堆叠构件及其制备方法，通过分别在第一、第二半导体芯片的四个侧面上分别形成第一、第二突出部，并在每个所述第一半导体芯片的上表面形成第一凹槽，并在所述第一半导体芯片中的每个第一突出部上均形成一第一凸块，并在每个所述第二半导体芯片的上表面形成第二凹槽，并在所述第二半导体芯片中的每个第二突出部上均形成一第一凹腔，进而将第二半导体芯片键合至所述第一半导体芯片，使得每个所述第一半导体芯片中的每个第一凸块嵌入到相应的所述第二半导体芯片中的相应的第一凹腔中，进而在相应的第一、第二半导体芯片之间形成一空气间隙。体芯片之间形成一空气间隙。体芯片之间形成一空气间隙。

【技术实现步骤摘要】
一种半导体堆叠构件及其制备方法


[0001]本专利技术涉及半导体封装领域，特别是涉及一种半导体堆叠构件及其制备方法。

技术介绍

[0002]在现有的半导体堆叠构件中，通常是将多个半导体芯片通过键合材料堆叠在一起，进而利用模塑材料或底部填充材料封装堆叠的半导体芯片，以形成半导体堆叠封装结构。而现有的半导体堆叠封装在实际应用过程中，由于半导体芯片在工作过程中会产生热量，进而相邻的半导体芯片之间会发生热传递，进而会导致相邻的半导体芯片之间相互影响，特别是不同类型的半导体芯片堆叠在一起时，进而会导致半导体芯片的性能不稳定，进而影响其使用寿命。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是克服上述现有技术的不足，提供一种半导体堆叠构件及其制备方法。
[0004]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种半导体堆叠构件的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤（1）：提供第一承载晶圆，在所述第一承载晶圆上固定设置第一半导体晶圆，所述第一半导体晶圆包括多个呈矩阵排列的第一半导体芯片。
[0005]步骤（2）：接着对所述第一半导体晶圆的一部分进行切割处理，以在相邻的所述第一半导体芯片之间形成第一贯穿部，并在每个所述第一半导体芯片的四个侧面上分别形成第一突出部，相邻的所述第一半导体芯片中各自的第一突出部之间相互连接。
[0006]步骤（3）：接着对所述第一半导体晶圆进行封装以形成第一封装层，所述第一封装层仅覆盖各第一半导体芯片的侧面的一部分。
[0007]步骤（4）：接着对所述第一半导体晶圆的上表面进行刻蚀处理，以在每个所述第一半导体芯片的上表面形成第一凹槽，并在所述第一半导体芯片中的每个第一突出部上均形成一第一凸块，接着在所述第一凸块的顶表面上形成一第一凹坑。
[0008]步骤（5）：接着提供第二承载晶圆，在所述第二承载晶圆上固定设置第二半导体晶圆，所述第二半导体晶圆包括多个呈矩阵排列的第二半导体芯片。
[0009]步骤（6）：接着对所述第二半导体晶圆的一部分进行切割处理，以在相邻的所述第二半导体芯片之间形成第二贯穿部，并在每个所述第二半导体芯片的四个侧面上分别形成第二突出部，相邻的所述第二半导体芯片中各自的第二突出部之间相互连接。
[0010]步骤（7）：接着对所述第二半导体晶圆进行封装以形成第二封装层，所述第二封装层仅覆盖各第二半导体芯片的侧面的一部分。
[0011]步骤（8）：接着对所述第二半导体晶圆的上表面进行刻蚀处理，以在每个所述第二半导体芯片的上表面形成第二凹槽，并在所述第二半导体芯片中的每个第二突出部上均形成一第一凹腔。
[0012]步骤（9）：接着在每个所述第一凹腔中设置键合材料，进而将所述第二半导体晶圆键合至所述第一半导体晶圆，使得每个所述第一半导体芯片中的每个第一凸块嵌入到相应的所述第二半导体芯片中的相应的第一凹腔中，进而在相应的第一、第二半导体芯片之间形成一空气间隙。
[0013]步骤（10）：接着形成第三封装层，所述第三封装层包裹所述第一、第二半导体晶圆，接着切割所述第一、第二半导体晶圆，以形成多个分立的半导体堆叠构件。
[0014]在更优选的技术方案中，在所述步骤（2）中，通过激光烧蚀工艺或机械切割工艺形成所述第一贯穿部，所述第一突出部位于相邻的两个所述第一贯穿部之间，所述第一突出部的长度与所述第一半导体芯片的相应的侧边的长度的比值为0.4
‑
0.6。
[0015]在更优选的技术方案中，在所述步骤（3）中，所述第一封装层的材料为有机聚合物，所述有机聚合物包括环氧树脂、硅树脂、丙烯酸树脂、聚酰亚胺、聚乙烯醇、聚甲基丙烯酸甲酯中的一种，在形成所述第一封装层的具体工艺中：在所述第一承载晶圆上施加有机聚合物，所述有机聚合物填满所述第一贯穿部且超出所述第一半导体晶圆，进而通过平坦化工艺以暴露所述第一半导体晶圆的上表面。
[0016]在更优选的技术方案中，在所述步骤（4）中，所述第一凹槽和所述第一凸块在同一制程中形成，且利用掩膜通过湿法刻蚀或干法刻蚀形成所述第一凹槽和所述第一凸块，进而通过激光烧蚀工艺形成所述第一凹坑。
[0017]在更优选的技术方案中，在所述步骤（6）中，通过激光烧蚀工艺或机械切割工艺形成所述第二贯穿部，所述第二突出部位于相邻的两个所述第二贯穿部之间，所述第一半导体芯片的尺寸和所述第二半导体芯片的尺寸相同，所述第一突出部的尺寸与相应的所述第二突出部的尺寸相同。
[0018]在更优选的技术方案中，在所述步骤（7）中，所述第二封装层的材料为有机聚合物，所述有机聚合物包括环氧树脂、硅树脂、丙烯酸树脂、聚酰亚胺、聚乙烯醇、聚甲基丙烯酸甲酯中的一种，在形成所述第二封装层的具体工艺中：在所述第二承载晶圆上施加有机聚合物，所述有机聚合物填满所述第二贯穿部且超出所述第二半导体晶圆，进而通过平坦化工艺以暴露所述第二半导体晶圆的上表面。
[0019]在更优选的技术方案中，在所述步骤（8）中，所述第二凹槽和所述第一凹腔在同一制程中形成，且利用掩膜通过湿法刻蚀或干法刻蚀形成所述第二凹槽和所述第一凹腔。
[0020]在更优选的技术方案中，在所述步骤（9）中，所述键合材料为有机粘合材料。
[0021]在更优选的技术方案中，一种半导体堆叠构件，其采用上述方法制备形成的。
[0022]相较于现有技术，本专利技术的半导体堆叠构件及其制备方法有如下的有益效果：通过对所述第一半导体晶圆的一部分进行切割处理，以在相邻的所述第一半导体芯片之间形成第一贯穿部，并在每个所述第一半导体芯片的四个侧面上分别形成第一突出部，相邻的所述第一半导体芯片中各自的第一突出部之间相互连接，进而在每个所述第一半导体芯片的上表面形成第一凹槽，并在所述第一半导体芯片中的每个第一突出部上均形成一第一凸块，接着在所述第一凸块的顶表面上形成一第一凹坑；并对所述第二半导体晶圆的一部分进行切割处理，以在相邻的所述第二半导体芯片之间形成第二贯穿部，并在每个所述第二半导体芯片的四个侧面上分别形成第二突出部，相邻的所述第二半导体芯片中各自的第二突出部之间相互连接，进而在每个所述第二半导体芯片的上表面形成第二凹
槽，并在所述第二半导体芯片中的每个第二突出部上均形成一第一凹腔；接着在每个所述第一凹腔中设置键合材料，进而将所述第二半导体晶圆键合至所述第一半导体晶圆，使得每个所述第一半导体芯片中的每个第一凸块嵌入到相应的所述第二半导体芯片中的相应的第一凹腔中，进而在相应的第一、第二半导体芯片之间形成一空气间隙，上述结构的设置，一方面可以确保第一半导体芯片和第二半导体芯片之间具有足够的键合强度，进而可以避免半导体堆叠构件发生剥离，另一方面则是由于空气间隙的形成避免热传导，进而消除相邻半导体芯片之间的热影响。
附图说明
[0023]图1为本专利技术的半导体堆叠构件的制备过程中步骤（1）的结构示意图；图2为本专利技术的半导体堆叠构件的制备过程中步骤（2）的结构示意图；图3为本专利技术的半导体堆叠构件的制备过程中步骤（3）的结构示意图；图4为本发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半导体堆叠构件的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤（1）：提供第一承载晶圆，在所述第一承载晶圆上固定设置第一半导体晶圆，所述第一半导体晶圆包括多个呈矩阵排列的第一半导体芯片；步骤（2）：接着对所述第一半导体晶圆的一部分进行切割处理，以在相邻的所述第一半导体芯片之间形成第一贯穿部，并在每个所述第一半导体芯片的四个侧面上分别形成第一突出部，相邻的所述第一半导体芯片中各自的第一突出部之间相互连接；步骤（3）：接着对所述第一半导体晶圆进行封装以形成第一封装层，所述第一封装层仅覆盖各第一半导体芯片的侧面的一部分；步骤（4）：接着对所述第一半导体晶圆的上表面进行刻蚀处理，以在每个所述第一半导体芯片的上表面形成第一凹槽，并在所述第一半导体芯片中的每个第一突出部上均形成一第一凸块，接着在所述第一凸块的顶表面上形成一第一凹坑；步骤（5）：接着提供第二承载晶圆，在所述第二承载晶圆上固定设置第二半导体晶圆，所述第二半导体晶圆包括多个呈矩阵排列的第二半导体芯片；步骤（6）：接着对所述第二半导体晶圆的一部分进行切割处理，以在相邻的所述第二半导体芯片之间形成第二贯穿部，并在每个所述第二半导体芯片的四个侧面上分别形成第二突出部，相邻的所述第二半导体芯片中各自的第二突出部之间相互连接；步骤（7）：接着对所述第二半导体晶圆进行封装以形成第二封装层，所述第二封装层仅覆盖各第二半导体芯片的侧面的一部分；步骤（8）：接着对所述第二半导体晶圆的上表面进行刻蚀处理，以在每个所述第二半导体芯片的上表面形成第二凹槽，并在所述第二半导体芯片中的每个第二突出部上均形成一第一凹腔；步骤（9）：接着在每个所述第一凹腔中设置键合材料，进而将所述第二半导体晶圆键合至所述第一半导体晶圆，使得每个所述第一半导体芯片中的每个第一凸块嵌入到相应的所述第二半导体芯片中的相应的第一凹腔中，进而在相应的第一、第二半导体芯片之间形成一空气间隙；步骤（10）：接着形成第三封装层，所述第三封装层包裹所述第一、第二半导体晶圆，接着切割所述第一、第二半导体晶圆，以形成多个分立的半导体堆叠构件。2.根据权利要求1所述的半导体堆叠构件的制备方法，其特征在于：在所述步骤（2）中，通过激光烧蚀工艺或机械切割工艺形成所述第一贯穿部，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋小波，石明华，蔡成俊，陈健，
申请(专利权)人：南通汇丰电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：