用于半导体装置组合件的堆叠半导体裸片制造方法及图纸

公开用于半导体装置组合件的堆叠半导体裸片及相关联方法和系统。在一些实施例中，所述半导体裸片组合件包含衬底，所述衬底具有在所述衬底的内部部分中的第一开口和外部部分中的第二开口。此外，所述半导体裸片组合件可包含附接到所述衬底的前侧的主裸片，其中所述主裸片包含靠近所述第一开口的第一接合垫和靠近所述第二开口的第二接合垫。所述主裸片的所述第一接合垫和所述第二接合垫可使用分别延伸穿过所述第一开口和所述第二开口的第一接合线和第二接合线与所述衬底的与所述前侧相对的背侧上的第一和第二衬底接合垫耦合。相对的背侧上的第一和第二衬底接合垫耦合。相对的背侧上的第一和第二衬底接合垫耦合。

【技术实现步骤摘要】
用于半导体装置组合件的堆叠半导体裸片


[0001]本公开大体上涉及半导体裸片组合件，且更具体地，涉及用于半导体装置组合件的堆叠半导体裸片及相关联系统和方法。

技术介绍

[0002]半导体封装通常包含安装在衬底上且围封在保护性覆盖物中的一或多个半导体裸片(例如存储器芯片、微处理器芯片、成像器芯片)。半导体裸片可包含功能特征，例如存储器单元、处理器电路和成像器装置，以及电连接到所述功能特征的接合垫。接合垫可电连接到衬底的对应导电结构，所述导电结构可耦合到保护性覆盖物外部的端子以使得半导体裸片可连接到较高层级电路。
[0003]市场压力不断促使半导体制造商减小裸片封装的尺寸以适应电子装置的空间约束，同时也促使他们降低与制造裸片封装相关联的成本。在一些半导体封装中，两个或更多个半导体裸片堆叠在彼此之上以减少半导体封装的覆盖面积。在一些情况下，半导体裸片可包含衬底穿通孔(TSV)以便于半导体裸片的堆叠。

技术实现思路

[0004]根据本申请的方面，提供一种半导体裸片组合件。所述半导体裸片组合件包括：衬底，其包含前侧和与所述前侧相对的背侧，其中所述衬底包含所述衬底的内部部分中的第一开口和所述衬底的外部部分中的第二开口；主裸片，其附接到所述衬底的所述前侧，其中所述主裸片包含朝向所述衬底的所述前侧的第一侧，所述主裸片的所述第一侧包含靠近所述第一开口的第一接合垫和靠近所述第二开口的第二接合垫；第一接合线，其穿过所述第一开口将所述主裸片的所述第一接合垫与所述衬底的所述背侧上的第一衬底接合垫耦合；以及第二接合线，其穿过所述第二开口将所述主裸片的所述第二接合垫与所述衬底的所述背侧上的第二衬底接合垫耦合。
[0005]根据本申请的另一方面，提供一种半导体裸片组合件。所述半导体裸片组合件包括：封装衬底，其包含前侧和与所述前侧相对的背侧，其中所述封装衬底包含所述封装衬底的中间部分中的第一开口和所述封装衬底的周边部分中的第二开口；第一半导体裸片，其附接到所述封装衬底的所述前侧，其中所述第一半导体裸片包含朝向所述封装衬底的所述前侧的第一侧，所述第一半导体裸片的所述第一侧包含靠近所述第一开口的第一接合垫和靠近所述第二开口的第二接合垫；第一接合线，其穿过所述第一开口将所述第一半导体裸片的所述第一接合垫与所述衬底的所述背侧上的第一衬底接合垫耦合；以及第二接合线，其穿过所述第二开口将所述第一半导体裸片的所述第二接合垫与所述衬底的所述背侧上的第二衬底接合垫耦合。
[0006]根据本申请的又一方面，提供一种方法。所述方法包括：在包含前侧和与所述前侧相对的背侧的衬底中形成第一和第二开口，所述第一开口位于所述衬底的内部部分中，并且所述第二开口位于所述衬底的外部部分中；将主裸片附接到所述衬底的所述前侧，其中
所述主裸片包含朝向所述衬底的所述前侧的第一侧，所述主裸片的所述第一侧包含靠近所述第一开口的第一接合垫和靠近所述第二开口的第二接合垫；形成穿过所述第一开口将所述主裸片的所述第一接合垫与所述衬底的所述背侧上的第一衬底接合垫耦合的第一接合线；以及形成穿过所述第二开口将所述主裸片的所述第二接合垫与所述衬底的所述背侧上的第二衬底接合垫耦合的第二接合线。
附图说明
[0007]参照附图可以更好地理解本专利技术技术的许多方面。附图中的组件不一定按比例。实际上，重点在于清楚地说明本专利技术技术的总特征和原理。
[0008]图1是半导体裸片组合件的横截面图。
[0009]图2是根据本专利技术技术的实施例配置的半导体裸片组合件的横截面图。
[0010]图3是示意性地说明包含根据本专利技术技术的实施例配置的半导体裸片组合件的系统的框图。
[0011]图4是形成根据本专利技术技术的实施例配置的半导体裸片组合件的方法的流程图。
具体实施方式
[0012]下文描述用于半导体装置组合件的堆叠半导体裸片的若干实施例的特定细节以及相关联系统和方法。术语“半导体装置或裸片”一般指包含一或多种半导体材料的固态装置。半导体装置(或裸片)的实例包含逻辑装置、存储器装置、控制器或微处理器(例如，中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU))，以及其它装置。此类半导体装置可包含集成电路或组件、数据存储元件、处理组件和/或在半导体衬底上制造的其它特征。
[0013]在某些半导体封装中，封装衬底(也可称为支撑衬底、衬底等)可承载第一半导体裸片，在其上布置一或多个第二半导体裸片。在一些情况下，第一半导体裸片不同于第二半导体裸片，例如，第一半导体裸片是存储器控制器裸片，并且一或多个第二半导体裸片是存储器裸片。在其它情况下，第一半导体裸片在结构上与第二半导体裸片相同。例如，第一半导体裸片和一或多个第二半导体裸片是相同类型的存储器裸片，例如，动态随机存取存储器(DRAM)裸片的堆叠。在此类情况下，堆叠的最底部的裸片(例如，附接到衬底的DRAM裸片，第一半导体裸片)可以用作堆叠的剩余半导体裸片的主裸片，所述剩余半导体裸片可以被称为从裸片(例如，堆叠的剩余DRAM裸片)。
[0014]小外观尺寸封装对在衬底上方容纳半导体裸片(例如DRAM裸片)的堆叠提出了挑战。在一些实施例中，半导体裸片可具有TSV，其便于半导体裸片的线内堆叠以减少堆叠的覆盖面积。然而，形成TSV往往会增加半导体装置组合件的成本。在一些实施例中，主裸片可翻转(例如，其具有导电柱的有源表面朝向衬底)并直接连接到衬底(例如，衬底的导电垫电连接到主裸片的导电柱)，其可称为倒装芯片或直接芯片附接(DCA)方案。产生导电柱(和有助于导电柱连接到主裸片的接触垫的其它结构)并将导电柱连接到衬底的对应导电垫的工艺步骤可称为凸块工艺。通常，例如考虑到涉及的许多工艺模块(例如，薄膜沉积、光刻、蚀刻、清洁)以及与凸块工艺相关联的各种产量和/或可靠性问题，凸块工艺往往是用于形成半导体装置组合件的成本高昂的工艺。
[0015]本专利技术技术的各个方面有助于提供成本较低的替代品，以产生具有半导体裸片堆
叠的半导体裸片组合件，例如，无需使用TSV和/或凸块工艺。如本文更详细描述的，主裸片可翻转以使其有源表面朝向衬底。以这种方式，信号完整性(例如，传播延迟)可以保持与采用凸块工艺的半导体组合件相当。此外，衬底可包含衬底中的开口，其从衬底的前表面延伸到背表面。衬底还包含背表面上的衬底接合垫，使得可以形成接合线，以代替凸块工艺而通过开口将主裸片的接合垫电耦合到背表面上的衬底接合垫。
[0016]此外，从裸片可放置在主裸片上方，以使其有源表面背对衬底。以这种方式，可以形成接合线以将从裸片的接合垫与衬底前表面上的衬底接合垫电耦合。因而，主裸片和从裸片都建立到衬底的电连接，这可配置成例如通过衬底中的导电迹线操作地将主裸片与从裸片耦合。因此，主裸片和从裸片可通过衬底中的导电迹线而不是TSV在它们之间建立电连接。
[0017]如本文中所使用，术语“前”、“后”、“竖直”、“横向”、“向下”、“向上”、“上部”和“下部”可指半导体装置组合件中的特征鉴于图中展示的定向的相对方向或位置。例如，“上部”或“本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半导体裸片组合件，其包括：衬底，其包含前侧和与所述前侧相对的背侧，其中所述衬底包含所述衬底的内部部分中的第一开口和所述衬底的外部部分中的第二开口；主裸片，其附接到所述衬底的所述前侧，其中所述主裸片包含朝向所述衬底的所述前侧的第一侧，所述主裸片的所述第一侧包含靠近所述第一开口的第一接合垫和靠近所述第二开口的第二接合垫；第一接合线，其穿过所述第一开口将所述主裸片的所述第一接合垫与所述衬底的所述背侧上的第一衬底接合垫耦合；以及第二接合线，其穿过所述第二开口将所述主裸片的所述第二接合垫与所述衬底的所述背侧上的第二衬底接合垫耦合。2.根据权利要求1所述的半导体裸片组合件，其进一步包括：一或多个从裸片，其安置在所述主裸片上方，其中：所述一或多个从裸片中的每一者包含暴露部分，所述暴露部分包含第三接合垫；以及一或多个第三接合线，其将所述一或多个从裸片的一或多个第三接合垫与所述衬底的所述前侧上的第三衬底接合垫耦合。3.根据权利要求2所述的半导体裸片组合件，其中所述主裸片通过所述一或多个第三接合线结合所述第一接合线、所述第二接合线或两者与所述一或多个从裸片操作地耦合。4.根据权利要求2所述的半导体裸片组合件，其中所述第三衬底接合垫耦合到所述半导体裸片组合件的接地节点。5.根据权利要求2所述的半导体裸片组合件，其进一步包括：第一模塑件，其在所述衬底的所述前侧上，所述第一模塑件包封所述主裸片和所述一或多个从裸片；以及第二模塑件，其在所述衬底的所述背侧上，所述第二模塑件延伸至所述第一开口、所述第二开口或两者，并包封所述第一接合线、所述第二接合线或两者。6.根据权利要求2所述的半导体裸片组合件，其中所述主裸片在结构上与所述一或多个从裸片相同。7.根据权利要求2所述的半导体裸片组合件，其中：所述一或多个从裸片中的每一者包含有源侧和与所述有源侧相对的无源侧，并且所述一或多个从裸片的所述有源侧背对所述衬底的所述前侧。8.根据权利要求7所述的半导体裸片组合件，其进一步包括：粘合层，其在所述主裸片的与所述第一侧相对的第二侧与所述一或多个从裸片中的最底部的从裸片的所述无源侧之间。9.根据权利要求1所述的半导体裸片组合件，其进一步包括在所述衬底的所述背侧上的模塑件，其中：所述模塑件延伸至所述第一开口、所述第二开口或两者；并且所述模塑件包封所述第一接合线、所述第二接合线或两者。10.根据权利要求1所述的半导体裸片组合件，其中所述第一开口和所述第二开口从所述第一侧延伸到所述第二侧。11.一种半导体裸片组合件，其包括：
封装衬底，其包含前侧和与所述前侧相对的背侧，其中所述封装衬底包含所述封装衬底的中间部分中的第一开口和所述封装衬底的周边部分中的第二开口；第一半导体裸片，其附接到所述封装衬底的所述前侧，其中所述第一半导体裸片包含朝向所述封装衬底的所述前侧的第一侧，所述第一半导体裸片的所述第一侧包含靠近所述第一开口的第一接合垫和...

【专利技术属性】
技术研发人员：高荣范，权荣熤，白宗植，李仲培，
申请(专利权)人：美光科技公司，
类型：发明
国别省市：