3D IC堆叠器件及制造方法技术

本发明专利技术提供了3D?IC堆叠半导体器件及制造方法。在实施例中，两个或多个半导体管芯连接至载体并被封装。露出两个或更多半导体管芯的连接件，并且减薄两个或更多半导体管芯以在相对侧上形成连接件。然后，可以以偏离或悬突位置放置附加半导体管芯。

【技术实现步骤摘要】
3DIC堆叠器件及制造方法本申请要求于2012年6月27日提交的标题为“3DICStackingDeviceandMethodofManufacture”的美国临时专利申请第61/665,123号的优先权，其内容结合于此作为参考。
本专利技术总的来说涉及半导体领域，更具体地，涉及3DIC堆叠器件及制造方法。
技术介绍
自从专利技术了集成电路(IC)，半导体行业就由于各种电子元件(即，晶体管、二极管、电阻器、电容器等)的集成密度的持续改进而经历了快速发展。在很大程度上，集成密度的这种改进源于最小部件尺寸的反复减小，这允许将更多的元件集成到给定面积中。实际上，这些集成改进基本上是二维(2D)的，因为集成元件所占的体积主要在半导体晶圆的表面上。虽然光刻的巨大改进在2DIC形成中引起相当大的改进，但能够二维实现的密度存在物理限制。一个这样的限制是制造这些元件所需的最小尺寸。而且，当将更多的器件置于一个芯片中时，需要更复杂的设计。在进一步增加电路密度的努力中，研究出了三维(3D)IC。在3DIC的典型形成工艺中，两个管芯接合到一起并且在每个管芯和衬底上的接触焊盘之间形成电连接。例如，一种尝试涉及将两个管芯接合到对方的顶部。然后，堆叠的管芯被接合至载体衬底并且导线将每个管芯上的接触焊盘电连接至载体衬底上的接触焊盘。
技术实现思路
根据本专利技术的一个方面，提供了一种形成器件的方法，包括：在第一载体晶圆上放置一个或多个底部管芯；在一个或多个底部管芯之间形成第一模塑料，以露出一个或多个底部管芯上的电接触件；将一个或多个底部管芯和第一模塑料连接至第二载体晶圆；减薄一个或多个底部管芯以露出穿过一个或多个底部管芯形成的通孔；沿着一个或多个底部管芯的背面形成针对通孔的电接触件；以及将一个或多个顶部管芯连接至一个或多个底部管芯。优选地，第一模塑料覆盖一个或多个底部管芯的底面。优选地，形成第一模塑料包括减薄第一模塑料露出一个或多个底部管芯上的电接触件。优选地，该方法还包括在一个或多个底部管芯上方形成再分布层。优选地，再分布层在第一模塑料之上延伸。优选地，该方法还包括形成在一个或多个底部管芯上方的第二模塑料。根据本专利技术的另一方面，提供了一种制造半导体器件的方法，包括：第一半导体管芯连接至载体，第一半导体管芯包括第一外部接触件；将第二半导体管芯连接至载体，第二半导体管芯包括第二外部接触件；用密封剂封装第一半导体管芯和第二半导体管芯；去除部分密封剂以露出第一外部接触件和第二外部接触件；减薄第一半导体管芯和第二半导体管芯以在第一半导体管芯中形成第一衬底通孔以及在第二半导体管芯中形成第二衬底通孔；将第三半导体管芯电连接至第一衬底通孔并将第四半导体管芯电连接至第二衬底通孔。优选地，该方法还包括封装第三半导体管芯和第四半导体管芯。优选地，该方法还包括：在封装第三半导体管芯和第四半导体管芯之后，在第一外部接触件上形成第三外部接触件。优选地，该方法还包括形成与第一外部接触件电连接的再分布层。优选地，在减薄第一半导体管芯和第二半导体管芯之前形成再分布层。优选地，该方法还包括：在将第三半导体管芯电连接至第一衬底通孔之后，形成与再分布层电连接的第三外部接触件。优选地，将第三半导体管芯电连接至第一衬底通孔还包括使第三半导体管芯偏离第一半导体管芯。优选地，在将第三半导体管芯电连接至第一衬底通孔之后，第三半导体管芯悬突于第一半导体管芯上方。根据本专利技术的又一方面，提供了一种半导体器件，包括：第一半导体管芯，被第一密封剂封装；至少一个衬底通孔，延伸穿过第一半导体管芯的至少一部分并且在第一半导体管芯的第一侧上露出；第一外部连接件，位于第一半导体管芯的第二侧上；以及第三半导体管芯，与至少一个衬底通孔电连接，第三半导体管芯在密封剂上方延伸。优选地，该半导体器件还包括：第二半导体管芯，被第一密封剂封装；以及第四半导体管芯，与第二半导体管芯电连接，第四半导体管芯在第一密封剂上方延伸。优选地，通过第二密封剂封装第三半导体管芯与第四半导体管芯。优选地，该半导体器件还包括与第一外部连接件电连接的第一再分布层，第一再分布层在第一密封剂上方延伸。优选地，该半导体器件还包括与至少一个衬底通孔电连接的第二再分布层，第二再分布层在第一密封剂之上延伸。优选地，第三半导体管芯偏离第一半导体管芯。附图说明为了更加完整地理解本专利技术及其优点，现在结合附图作为参考进行以下描述，其中：图1至图10D示出了根据实施例的连接半导体器件的制造工艺；以及图11至图13D示出了根据实施例的连接半导体器件的制造工艺的可选实施例；除非另有说明，否则不同图中的对应数字和符号通常代表对应的部件。各附图清楚地示出实施例的相关方面并且不一定按比例绘制。具体实施方式下面详细描述本专利技术实施例的制造和使用。然而，应该理解，实施例提供许多可在各种具体环境中具体化的可应用的专利技术概念。所讨论的具体实施例仅仅是实施例的制造和使用具体方式的说明，但不限制本专利技术的范围。在详细描述说明性实施例之前，大概描述实施例的各方面及其有利特征。如以下所示，本文公开的实施例提供了改进与顶部管芯外突(overhang，悬突)问题相关问题的方法和结构。例如，(衬底上芯片)上芯片(Co(CoS))会存在低产量和相对较高的成本的问题。衬底上(晶圆上芯片)((CoW)oS)技术对于外突顶部管芯是不实用的。衬底上(芯片上芯片)((CoC)oS)比((CoW)oS)的成本更高且比((CoW)oS)的产量更低。概括来说，所示实施例提供了CoW工艺，其使得顶部管芯悬突或者顶部管芯大于底部管芯(w/TV管芯)。实施例还可以为CoWoS工艺提供解决方案并且可能跳过(skip)衬底以获得较低的组装成本。实施例可可以通过利用BGA技术进一步表现出较低的形状因数。现在参照图1至图10B，提供第一个实施例。图1示出了具有涂覆在其上的第一粘合剂103的第一载体晶圆101。例如，第一载体晶圆101可包括玻璃、氧化硅、氧化铝等，并且可具有大于约12mil的厚度。可选地，第一载体晶圆101可包括合适的载带(carriertape)。如果利用载带，则载带可以是公知的蓝带。第一粘合剂103可用于将第一载体晶圆101粘合至其它器件，诸如第一半导体管芯201和第二半导体管芯203(图1未示出，但以下参照图2示出并讨论)。在实施例中，粘合剂可以是热剥离薄膜。可选地，第一粘合剂103可以是紫外线(UV)胶，当紫外线胶暴露于UV光时失去粘性。可以利用任何合适的粘合剂，并且所有这些粘合剂都完全包括在实施例的范围内。图2示出了第一半导体管芯201(或第一底部管芯)和第二半导体管芯203(或第二底部管芯)利用第一粘合剂接合至第一载体晶圆101。第一半导体管芯201和第二半导体管芯203均可包括衬底205、衬底通孔(TSV)开口207、有源器件209、金属化层211、接触焊盘213、第一钝化层215和第一外部连接件217。然而，虽然示出第一半导体管芯201和第二半导体管芯203具有类似的部件，但这只是说明性的而不用于限制实施例，因为第一半导体管芯201和第二半导体管芯203可具有类似的结构或不同结构以满足第一半导体管芯201和第二半导体管芯203所需的功能性能。此外，虽然图2示出单个第一半导体管芯201和单个第二半本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种形成器件的方法，包括：在第一载体晶圆上放置一个或多个底部管芯；在所述一个或多个底部管芯之间形成第一模塑料，以露出所述一个或多个底部管芯上的电接触件；将所述一个或多个底部管芯和所述第一模塑料连接至第二载体晶圆；减薄所述一个或多个底部管芯以露出穿过所述一个或多个底部管芯形成的通孔；沿着所述一个或多个底部管芯的背面形成针对所述通孔的电接触件；以及将一个或多个顶部管芯连接至所述一个或多个底部管芯。

【技术特征摘要】
2012.06.27 US 61/665,123;2012.09.14 US 13/619,8771.一种形成器件的方法，包括：在第一载体晶圆上放置一个或多个底部管芯；在所述一个或多个底部管芯之间形成第一模塑料，以露出所述一个或多个底部管芯上的电接触件；利用粘合剂将所述一个或多个底部管芯和所述第一模塑料连接至第二载体晶圆，其中，所述粘合剂与所述电接触件直接接触；减薄所述一个或多个底部管芯以露出穿过所述一个或多个底部管芯形成的通孔；沿着所述一个或多个底部管芯的背面形成针对所述通孔的电接触件；以及将一个或多个顶部管芯连接至所述一个或多个底部管芯。2.根据权利要求1所述的形成器件的方法，其中，所述第一模塑料覆盖所述一个或多个底部管芯的底面。3.根据权利要求1所述的形成器件的方法，其中，形成所述第一模塑料包括减薄所述第一模塑料露出所述一个或多个底部管芯上的所述电接触件。4.根据权利要求1所述的形成器件的方法，还包括在所述一个或多个底部管芯上方形成再分布层。5.根据权利要求4所述的形成器件的方法，其中，所述再分布层在所述第一模塑料之上延伸。6.根据权利要求1所述的形成器件的方法，还包括形成在所述一个或多个底部管芯上方的第二模塑料。7.一种制造半导体器件的方法，所述方法包括：将第一半导体管芯连接至载体，所述第一半导体管芯包括第一外部接触件；将第二半导体管芯连接至所述载体，所述第二半导体管芯包括第二外部接触件；用密封剂封装所述第一半导体管芯和所述第二半导体管芯；去除部分所述密封剂以露出所述第一外部接触件和所述第二外部接触件；利用粘合剂将所述第一半导体管芯和所述第二半导体管芯以及所述密封剂连接至载体晶圆，其中，所述粘合剂与所述第一外部接触件以及所述第二外部接触件直接接触；减薄所述第一半导体管芯和所述第二半导体管芯以露出所述第一半导体管芯中的第一衬底通孔以及所述第二半导体管芯中的第二衬底通孔；将第三半导体管芯电连接至所述第一衬底通孔并将第四半导体管芯电连接至所述第二衬底通孔。8.根据权利要求7所述的制造半导体器件的方法，还包括封装所述第三半导体管芯和所述第四半导体管芯。9.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：林俊成，余振华，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：