專(zhuān)利名稱(chēng)：半導(dǎo)體組合件、堆疊式半導(dǎo)體裝置及制造半導(dǎo)體組合件及堆疊式半導(dǎo)體裝置的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及堆疊式半導(dǎo)體裝置及用于制造堆疊式半導(dǎo)體裝置的方法。
背景技術(shù)：
經(jīng)封裝的半導(dǎo)體裝置用于蜂窩式電話、尋呼機(jī)、個(gè)人數(shù)字助理、計(jì)算機(jī)及許多其 它類(lèi)型的消費(fèi)者電子產(chǎn)品或工業(yè)電子產(chǎn)品中。微電子制造商正在研發(fā)具有較小大小的 更精密的裝置。為符合當(dāng)前的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，半導(dǎo)體組件在印刷電路板上日益減小的"占 用面積"(即，所述裝置在印刷電路板上所占的高度及表面積)內(nèi)具有越來(lái)越密集的 輸入/輸出端子陣列。
通常使用同時(shí)處理大量裸片(即，芯片)的方法在半導(dǎo)體晶片或其它類(lèi)型的工件 上制作半導(dǎo)體裝置。微電子裝置通常具有裸片，所述裸片包含具有高密度的極小組件 的集成電路。所述裸片通常包含接合墊陣列或其它外部電端子陣列以用于向及從所述 集成電路傳輸電源電壓、信號(hào)等。所述接合墊通常非常小且組裝成在接合墊之間具有 精細(xì)間距的密集陣列。
一種用于增加給定占用面積內(nèi)微電子裝置的密度的技術(shù)是將一個(gè)微電子裸片堆 疊于另一個(gè)微電子裸片頂部上。舉例來(lái)說(shuō)，貫通襯底互連件可將下部裸片前側(cè)處的接 合墊與所述下部裸片后側(cè)處的觸點(diǎn)電連接，使得頂部裸片的接合墊可電耦合到所述下 部裸片的所述后側(cè)觸點(diǎn)。用于堆疊此類(lèi)裸片的現(xiàn)有工藝包含通過(guò)從晶片的后側(cè)移除材 料來(lái)薄化第一晶片及第二晶片以(1)暴露所述裸片的后側(cè)上的互連接觸點(diǎn)且(2)減 少所述裸片的厚度。通常將所述第二晶片薄化到不小于300微米。在薄化之后，將所 述第二晶片單個(gè)化(即，切割)且將來(lái)自所述第二晶片的分離的裸片堆疊到所述第一 晶片上的裸片上。隨后在個(gè)別第二裸片之間安置囊封劑，且切割所述第一晶片及囊封 劑以分離堆疊式裝置。


圖1是示意性地圖解說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的堆疊式半導(dǎo)體裝置的橫截面圖。 圖2A到2F是示意性地圖解說(shuō)明用于制造半導(dǎo)體組合件的方法的階段的橫截面圖。圖3是如圖2F中所示的堆疊式裝置的一部分的橫截面圖，其圖解說(shuō)明三個(gè)經(jīng)堆 疊的微電子裸片。
圖4是圖解說(shuō)明用于制造堆疊式裸片半導(dǎo)體組合件的方法的流程圖。
圖5是圖解說(shuō)明用于制造堆疊式裸片半導(dǎo)體組合件的另一方法的流程圖。
圖6是并入有堆疊式半導(dǎo)體裝置的系統(tǒng)的示意圖。
具體實(shí)施例方式
下文參照半導(dǎo)體組合件、堆疊式半導(dǎo)體裝置、制造半導(dǎo)體組合件的方法及形成堆 疊式半導(dǎo)體裝置的方法描述本揭示內(nèi)容的數(shù)個(gè)實(shí)施例的具體細(xì)節(jié)。在半導(dǎo)體晶片上制 造所述裝置，所述半導(dǎo)體晶片可包含可在其上及/或其中制作微電子裝置、微機(jī)械裝置、 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)元件、光學(xué)器件、讀取/寫(xiě)入組件及其它特征的襯底。舉例來(lái)說(shuō)，可在半導(dǎo)體 晶片上構(gòu)造SRAM、 DRAM (例如，DDR/SDRAM)、快閃存儲(chǔ)器(例如，NAND/存 儲(chǔ)器)、處理器、成像器及其它類(lèi)型的裝置。盡管下文參照半導(dǎo)體晶片描述所述實(shí)施 例中的許多實(shí)施例，但在其它類(lèi)型的襯底(例如，介電襯底或?qū)щ娨r底)上制造的其 它類(lèi)型的裝置可涵蓋于本發(fā)明的范圍內(nèi)。此外，相比于本章節(jié)中下文所描述的那些實(shí) 施例，本發(fā)明的數(shù)個(gè)其它實(shí)施例可具有不同配置、組件或程序。因此，所屬領(lǐng)域的技 術(shù)人員將相應(yīng)地理解本發(fā)明的其它實(shí)施例可具有額外元件，或又一些實(shí)施例可不具有 下文參照?qǐng)D1到6顯示并描述的特征及元件中的數(shù)者。
圖1是示意性地圖解說(shuō)明半導(dǎo)體組合件100的橫截面圖。在此實(shí)施例中，半導(dǎo)體 組合件100包含半導(dǎo)體晶片110,所述半導(dǎo)體晶片具有多個(gè)第一微電子裸片120 (通過(guò) 參考編號(hào)120a及120b個(gè)別地識(shí)別)、以可釋放方式附接到晶片110的作用側(cè)112的 臨時(shí)載體130及多個(gè)經(jīng)單個(gè)化的第二微電子裸片140 (通過(guò)參考編號(hào)140a及140b個(gè) 別地識(shí)別)。個(gè)別第二裸片140a及140b以分別對(duì)應(yīng)于第一裸片120a及120b的布置 的裸片圖案附接到晶片110的后側(cè)114。經(jīng)堆疊的第一/第二裸片120a/140a及120b/140b 分別形成堆疊式微電子裝置150a及150b。晶片110可使用粘合劑層132 (例如，粘合 劑膜、環(huán)氧樹(shù)脂、膠帶、軟膏或在處理期間將晶片110緊固在適當(dāng)位置的其它適合材 料)以可釋放方式附接到臨時(shí)載體130 (例如，載體襯底)。粘合劑132應(yīng)具有適合 的釋放特性以用于從晶片110及域單個(gè)化之后的堆疊式微電子裝置150移除載體130。
在所圖解說(shuō)明的組合件100的實(shí)施例中，第一裸片120位于晶片110的作用側(cè)112 處。個(gè)別第一裸片120可包含第一集成電路122 (示意性地顯示)及電耦合到第一集 成電路122且暴露于晶片110的作用側(cè)112處的多個(gè)第一端子124 (例如，接合墊)。 在所顯示的具體實(shí)施例中，第一端子124與粘合劑層132接觸；然而，在其它布置中， 個(gè)別第一裸片120可包含介于第一端子124與粘合劑層132中間的再分布結(jié)構(gòu)。個(gè)別 第一裸片120進(jìn)一步包含第一貫通裸片互連件125，所述第一貫通裸片互連件將第一 端子124電耦合到對(duì)應(yīng)的第一后側(cè)觸點(diǎn)126。舉例來(lái)說(shuō)，多個(gè)第一裸片120可具有第一導(dǎo)通孔127，所述第一導(dǎo)通孔可與第一端子124的至少一部分對(duì)準(zhǔn)地延伸穿過(guò)晶片 襯底110的最終厚度TV接著，可用導(dǎo)電材料(例如，銅)至少部分地填充第一導(dǎo)通 孔127以形成第一貫通裸片互連件125。從而，第一互連件125可在第一端子124與 第一觸點(diǎn)126之間攜載電信號(hào)及電力。在一些實(shí)施例中，可在將臨時(shí)載體130附接到 晶片110的作用側(cè)112之前個(gè)別地測(cè)試第一裸片120。根據(jù)所述測(cè)試，可確定并標(biāo)記 多個(gè)已知良好第一裸片120a及多個(gè)已知不良第一裸片120b以供參考。
在圖l中所示的實(shí)施例中，可通過(guò)適合的處理步驟(例如，背向研磨、化學(xué)機(jī)械 平面化、拋光等)將晶片110薄化到最終厚度Tp從晶片110的后側(cè)114移除材料可 暴露第一后側(cè)觸點(diǎn)126，且蝕刻或其它進(jìn)一步處理可從晶片110的后側(cè)114移除額外 材料以使得經(jīng)暴露的觸點(diǎn)126越過(guò)晶片110的后側(cè)114凸出。在一些實(shí)施例中，薄化 晶片110可形成大約小于100微米的最終晶片厚度Tp在其它實(shí)施例中，晶片厚度T^ 可大約小于50微米，且在進(jìn)一步的實(shí)施例中，晶片110可具有大約為20微米到150 微米的厚度L。
在圖1中所示的具體實(shí)施例中，第二裸片140可與第一裸片120相同，或第二裸 片140可與第一裸片120不同。個(gè)別的第二裸片140可包含第二作用側(cè)142、第二后 側(cè)144、第二集成電路145及電耦合到第二集成電路145的位于第二作用側(cè)142處的 第二端子146。分離的第二裸片140可進(jìn)一步包含多個(gè)第二貫通裸片互連件147，所述 第二貫通裸片互連件延伸穿過(guò)從位于第二作用側(cè)142處的第二端子146到位于第二后 側(cè)144處的第二后側(cè)觸點(diǎn)148的第二導(dǎo)通孔149。
多個(gè)第二裸片140具有最終裸片厚度T2。如所圖解說(shuō)明，個(gè)別第二裸片140的最 終裸片厚度T2是均勻的。此外，第二貫通裸片互連件147的導(dǎo)電材料延伸越過(guò)厚度 T2以在第二裸片140的第二后側(cè)144處提供螺柱形第二觸點(diǎn)148。第二裸片厚度K可 以是大約小于100微米。然而，在其它實(shí)施例中，最終第二裸片厚度T2可以是大約小 于50微米，且在進(jìn)一步的實(shí)施例中，多個(gè)第二裸片140可具有大約為20微米到150 微米的最終厚度T2。
第二裸片140附接到對(duì)應(yīng)的第一裸片120以使得第二端子146電耦合到位于晶片 110的后側(cè)114處的第一觸點(diǎn)126。在安裝第二裸片140之前，可通過(guò)凸塊底部冶金 (UBM)處理鍍敷軟性可鍛造金屬(例如，鎳與鋁)以在第二裸片140的第二作用側(cè) 142處形成經(jīng)電鍍墊152。 UBM鋁經(jīng)電鍍墊152可與用于形成第一及第二貫通裸片互 連件125、 147的銅及其它導(dǎo)電材料形成適合的電連接。UBM經(jīng)電鍍墊152結(jié)合螺柱 形第一觸點(diǎn)126將第二裸片140與晶片110的后側(cè)114間隔開(kāi)基準(zhǔn)距高度?？稍诰?110的后側(cè)114與多個(gè)經(jīng)堆疊的第二裸片140之間安置底填充材料154以填充所述基 準(zhǔn)距間隔且為經(jīng)堆疊的第二裸片140提供支撐。
在將第二裸片140堆疊到第一裸片120上之前，還可個(gè)別地測(cè)試第二裸片140以 確定已知良好第二裸片140a及已知不良第二裸片140b。如圖1中所示，將已知良好 第二裸片140a安裝到對(duì)應(yīng)的已知良好第一裸片120a以形成多個(gè)已知良好堆疊式裝置150a。同樣地，將已知不良第二裸片140b安裝到對(duì)應(yīng)的已知不良第一裸片120b以形 成已知不良堆疊式裝置150b。
將經(jīng)單個(gè)化的第二裸片140彼此間隔開(kāi)，從而形成多個(gè)間隙156。在所圖解說(shuō)明 的實(shí)施例中，在第二裸片140之間的間隙156中安置囊封劑材料158 (例如，環(huán)氧樹(shù) 脂)?？赏ㄟ^(guò)沿線A-A切穿中間間隙156中的囊封劑材料158且切穿晶片110來(lái)將個(gè) 別堆疊式微電子裝置150彼此分離開(kāi)。在單個(gè)化之后，可丟棄已知不良堆疊式裝置 150b。
圖1中所圖解說(shuō)明的堆疊式裝置150的實(shí)施例具有通過(guò)個(gè)別經(jīng)堆疊的裸片120及 140兩者的薄的最終厚度T^及T2實(shí)現(xiàn)的超薄輪廓。如先前所描述，半導(dǎo)體制造商中存 在減少半導(dǎo)體組件的"占用面積"及高度的持續(xù)動(dòng)力。在常規(guī)裝置中，使用臨時(shí)載體 以在背向研磨及其它薄化技術(shù)期間供應(yīng)結(jié)構(gòu)支撐來(lái)將第一及第二裸片兩者完全薄化到 其在晶片級(jí)下的最終厚度。在常規(guī)裝置中，將完全經(jīng)薄化的第二裸片相應(yīng)地單個(gè)化且 以其最終厚度堆疊在對(duì)應(yīng)的第一裸片上。本發(fā)明者認(rèn)識(shí)到處置薄化及單個(gè)化之后的第 二裸片富有挑戰(zhàn)性，因?yàn)榻?jīng)薄化的個(gè)別第二裸片是脆弱的且易遭受碎裂。因此，不將 常規(guī)第二裸片或頂部裸片薄化到小于300微米的最終厚度。隨著發(fā)現(xiàn)本問(wèn)題及常規(guī)技 術(shù)的限制，本發(fā)明者研發(fā)了用于形成具有大致小于300微米厚的頂部裸片的堆疊式裸 片組合件100的新工藝。
圖2A到2F圖解說(shuō)明用于制造半導(dǎo)體組合件100的方法的具體實(shí)施例的階段。圖 2A圖解說(shuō)明所述方法的其中通過(guò)粘合劑層132將晶片110的前側(cè)112以可釋放方式附 接到臨時(shí)載體130的階段。在此時(shí)，晶片110在前側(cè)112與后惻114之間具有初始厚 度Ti。晶片110的初始厚度Ti可以是大約500微米到1000微米(例如，在任何薄化 之前的全厚度)。在其它實(shí)施例中，可在將晶片110附接到載體襯底130之前部分地 薄化所述晶片(例如，大約300微米到700微米的1\)。在此處理階段，可在中間深 度Di處將用于貫通裸片互連件125的導(dǎo)電材料嵌入于晶片110的襯底內(nèi)。
圖2B圖解說(shuō)明已將晶片llO從初始厚度Ti薄化到所需厚度T,之后的階段。舉例 來(lái)說(shuō)，可使用其中將臨時(shí)載體130及晶片110安裝在研磨機(jī)器中的適合的背向研磨工 藝從晶片110的后側(cè)114移除材料。在圖2B中所示的實(shí)施例中，已從晶片110的后 側(cè)114移除材料達(dá)到至少中間深度Di處以暴露第一貫通裸片互連件125的第一后側(cè)觸 點(diǎn)126。如上文參照?qǐng)Dl所描述，厚度1\可小于大約150微米、IOO微米甚或小于大 約50微米。舉例來(lái)說(shuō)，厚度T,可以是約20微米到150微米。進(jìn)一步的處理(例如蝕 刻)可從晶片110的后側(cè)114移除額外材料以使得第一觸點(diǎn)126越過(guò)所述襯底的表面 凸出且具有升高的螺柱形狀。在一些實(shí)施例中，第一觸點(diǎn)126可越過(guò)晶片110的后側(cè) 114的表面凸出5微米到10微米。
接下來(lái)參照?qǐng)D2C，在晶片110的后側(cè)114上堆疊多個(gè)經(jīng)單個(gè)化的第二裸片140 且彼此間隔開(kāi)中間間隙156，使得將第二裸片140布置成第一裸片120的所述裸片圖 案。在此階段，個(gè)別第二裸片140在第一側(cè)142 (例如，圖1的第二作用側(cè)142)與和第一側(cè)142相對(duì)的第二側(cè)144 (例如，圖1的第二后側(cè)144)之間具有處置厚度Th。 第二裸片140在附接到晶片110時(shí)可以是全厚度；然而，在一些布置中，第二裸片140 在附接到晶片110時(shí)可經(jīng)部分地薄化。舉例來(lái)說(shuō)，處置厚度Th可大約大于300微米。 在其它實(shí)施例中，處置厚度Th可以是大約500微米到1000微米。第二裸片140的處 置厚度Th大體如此，使得第二貫通裸片互連件147的第二觸點(diǎn)148位于中間深度D2 處，在此深度處所述第二觸點(diǎn)在第二裸片140堆疊在第一裸片120上時(shí)不暴露在第二 側(cè)144上。
可通過(guò)使第二端子146與上覆經(jīng)電鍍墊152和對(duì)應(yīng)的第一觸點(diǎn)126接觸且使用回 流工藝或其它加熱工藝將第二裸片140以電方式及物理方式耦合到對(duì)應(yīng)的第一裸片 120來(lái)將第二裸片140附接到對(duì)應(yīng)的第一裸片120。如先前所提及，可個(gè)別地測(cè)試第二 裸片140以確保將已知良好第二裸片140a附接到已知良好第一裸片120a以形成已知 良好堆疊式裝置150a，且確保將已知不良第二裸片140b附接到已知不良第一裸片120b 以形成已知不良堆疊式裝置150b。
圖2D圖解說(shuō)明所述方法的其中已在經(jīng)薄化的晶片110與多個(gè)經(jīng)堆疊的第二裸片 140之間分配底填充材料154的后續(xù)階段。接下來(lái)參照?qǐng)D2E，在經(jīng)堆疊的第二裸片140 之間的間隙156中沉積囊封劑材料158以至少部分地囊封堆疊式微電子裝置150。可 使用針狀分配器、鏤花涂裝、模制、水滴型分配工藝或其它適合的技術(shù)在間隙156中 沉積囊封劑材料158。囊封劑材料158通常是聚合物或保護(hù)堆疊式裝置150的其它適 合材料。囊封劑材料158可將間隙156填充到以下程度囊封劑材料158與第二裸片 140的第二側(cè)144大體共面或低于所述第二裸片140的第二側(cè)144。然而，只要囊封劑 材料158不干擾后續(xù)背向研磨/薄化工藝，囊封劑材料158的上表面便可凸出而高于第 二側(cè)144。
圖2F圖解說(shuō)明所述方法的已將第二裸片140從處置厚度Th薄化到所需厚度T2 之后的階段?？蓪雽?dǎo)體組合件IOO安裝在研磨機(jī)器中且可使用背向研磨、化學(xué)機(jī)械 平面化或其它適合工藝將第二裸片140的第二側(cè)144同時(shí)薄化到所需厚度T2。因此， 在已將第二裸片140安裝到第一裸片120之后，薄化第二裸片140。通過(guò)背向研磨工 藝從第二裸片140的第二側(cè)144移除材料可跨越多個(gè)第二裸片140產(chǎn)生均勻厚度T2， 且底填充物154及囊封劑材料158可在所述研磨工藝期間支撐經(jīng)堆疊的第一及第二裸 片120、 140且保護(hù)其免受向下壓力影響。
如圖所示，將第二裸片140薄化到至少深度D2以暴露第二貫通裸片互連件147 的第二觸點(diǎn)148。如上文參照?qǐng)Dl所描述，厚度T2可小于大約150微米、100微米或 在一些實(shí)施例中小于大約50微米。舉例來(lái)說(shuō)，厚度T2可以是約20微米到150微米。
在形成半導(dǎo)體組合件100之后，可將臨時(shí)載體130從晶片110的作用側(cè)112移除 且可通過(guò)沿線A-A切穿囊封劑材料158并切穿晶片110來(lái)將堆疊式微電子裝置150彼 此分離開(kāi)?；蛘?，也可沿線A-A切割臨時(shí)載體B0且在分離堆疊式裝置150之后將所 述臨時(shí)載體從堆疊式裝置150移除。此外，可在所述分離工藝之后丟棄己知不良堆疊
11式裝置150b。
第二觸點(diǎn)148還可為額外經(jīng)堆疊的裸片提供電連接以使得可在第二裸片140上安 裝額外多個(gè)裸片(未顯示)，隨后進(jìn)行如上文所述的同時(shí)薄化工藝。舉例來(lái)說(shuō)，圖3 圖解說(shuō)明具有附接到第二裸片140的第二側(cè)144的第三裸片302的半導(dǎo)體組合件100 一的部分(在圖2F中以虛線指示)。圖3顯示第一貫通裸片互連件125的擴(kuò)大部分， 所述第一貫通裸片互連件延伸穿過(guò)晶片110到達(dá)接合到經(jīng)電鍍墊152的第一觸點(diǎn)126。 接著，可通過(guò)第二端子146及第二貫通裸片互連件147將電力及信號(hào)路由到第二觸點(diǎn) 148。接著，可將第二觸點(diǎn)148接合到第二經(jīng)電鍍墊304，所述第二經(jīng)電鍍墊電連接到 第三端子306及第三貫通裸片互連件308。
在所圖解說(shuō)明的實(shí)施例中，第三貫通裸片互連件308從第三裸片302的前側(cè)310 延伸到第三裸片302的后側(cè)312且在第三裸片302的后側(cè)312上的第三觸點(diǎn)314中終 止。可在第二與第三裸片140、 302之間分散額外的底填充材料316。此外，第三裸片 302可具有初始厚度(未顯示)，所述初始厚度可在已將第三裸片302附接到第二裸 片140之后通過(guò)背向研磨工藝薄化到所需厚度T3。在一個(gè)實(shí)施例中，所需厚度丁3小于 大約150微米、100微米或50微米。厚度T3可相應(yīng)地為約20微米到150微米。
圖4是用于制造堆疊式半導(dǎo)體組合件的方法400的實(shí)施例的流程圖。方法400可 包含將半導(dǎo)體晶片安裝到臨時(shí)載體(框410)。所述晶片可具有在所述晶片上布置成 裸片圖案的多個(gè)第一裸片。方法400可進(jìn)一步包含薄化所述晶片(框420)。另外， 方法400可包含將多個(gè)經(jīng)單個(gè)化的第二裸片附接到對(duì)應(yīng)的第一裸片，其中將所述第二 裸片布置成所述裸片圖案且所述第二裸片彼此間隔開(kāi)間隙(框430)。在將所述第二 裸片附接到所述第一裸片之后，方法400可進(jìn)一步包含在所述第二裸片之間的所述間 隙中安置囊封劑材料(框440)及薄化所述第二裸片(框450)。
圖5是用于制造堆疊式半導(dǎo)體組合件的方法500的另一實(shí)施例的流程圖。方法500 可包含測(cè)試多個(gè)第一裸片以確定已知良好第一裸片及已知不良第一裸片(框510)。 方法500還可包含測(cè)試多個(gè)第二裸片以確定已知良好第二裸片及已知不良第二裸片 (框520)。另外，方法500可包含將已知良好第二裸片附接到已知良好第一裸片以 形成多個(gè)良好堆疊式裝置(框530)。此外，方法500可包含將已知不良第二裸片附 接到已知不良第一裸片以形成多個(gè)不良堆疊式裝置(框540)。
可將所圖解說(shuō)明的經(jīng)堆疊的第一及第二裸片120、 140的實(shí)施例薄化到比使用常 規(guī)裸片堆疊技術(shù)制造的裝置大的程度。舉例來(lái)說(shuō)，通過(guò)將第二裸片、40堆疊到第一裸 片120上同時(shí)第二裸片140是充分厚以經(jīng)受處置而不碎裂，且接著，隨后薄化第二裸 片140，可在最終裝置中將第一及第二裸片120、 140兩者薄化到小于300微米(例如， 20微米到150微米)。此外，在一些布置中，可添加處于強(qiáng)健厚度的數(shù)個(gè)裸片層且接 著將其薄化。由于所述經(jīng)堆疊裸片極薄，因此可堆疊數(shù)個(gè)裸片層(例如，三個(gè)、四個(gè)、 五個(gè)等等)以在低輪廓封裝中形成若干多層堆疊式微電子裝置。
還可在堆疊所述裸片之前測(cè)試個(gè)別第一及第二裸片120、 140?？蓹z測(cè)有缺陷的裸片(已知不良裸片)且將其堆疊在一起以使得可丟棄整個(gè)有缺陷的堆疊式裝置150b。 此外，通過(guò)將經(jīng)單個(gè)化的己知不良第二裸片140b堆疊到已知不良第一裸片120b上， 第二已知不良裸片140b可支撐拋光墊或研磨墊以使得能夠在將第二裸片140堆疊到第 一裸片120上之后實(shí)現(xiàn)晶片級(jí)薄化。因此，由于個(gè)別已知良好裸片將僅組裝其它已知 良好裸片，因此良好堆疊式裝置150a的生產(chǎn)量可增加。
所圖解說(shuō)明的微電子裝置150的實(shí)施例還實(shí)現(xiàn)制造過(guò)程期間可使用的廣范的安裝 參數(shù)，包含各種各樣的適合的底填充材料154。與由堆疊經(jīng)預(yù)薄化的第二裸片形成的 連接相比，第一觸點(diǎn)126與經(jīng)電鍍墊152之間的電連接可增強(qiáng)。舉例來(lái)說(shuō)，由于處置 厚度Th大，因此第二裸片140相當(dāng)堅(jiān)固且在將厚的第二裸片140安裝到對(duì)應(yīng)的第一裸 片120吋可承受高下壓力。此外，在第二裸片140的所述薄化期間施加的下壓力還將 第二裸片140按壓在第一裸片120上。高下壓力產(chǎn)生較好的連接以避免不期望的連接 斷開(kāi)。
圖6圖解說(shuō)明包含如上文參照?qǐng)D1到5描述的堆疊式半導(dǎo)體裝置的系統(tǒng)600。更 具體來(lái)說(shuō)，如上文參照?qǐng)D1到5描述的堆疊式半導(dǎo)體裝置可并入到無(wú)數(shù)更大及/或更復(fù) 雜的系統(tǒng)中的任一者中，且系統(tǒng)600僅是此類(lèi)系統(tǒng)的代表性樣本。系統(tǒng)600可包含處 理器601、存儲(chǔ)器602 (例如，SRAM、 DRAM、快閃或其它存儲(chǔ)器裝置)、輸入/輸 出裝置603及/或子系統(tǒng)及其它組件604。所述堆疊式半導(dǎo)體裝置可包含于圖6中所示 的組件中的任一者中。所得的系統(tǒng)600可執(zhí)行各種各樣的計(jì)算處理、存儲(chǔ)、感測(cè)、成 像及/或其它功能中的任一者。因此，無(wú)限制地，系統(tǒng)600可以是計(jì)算機(jī)及/或其它數(shù)據(jù) 處理器，例如，桌上型計(jì)算機(jī)、膝上型計(jì)算機(jī)、因特網(wǎng)器具、手持裝置、多處理器系 統(tǒng)、基于處理器的或可編程的消費(fèi)者電子器件、網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)及/或小型計(jì)算機(jī)。用于所 述系統(tǒng)的適合的手持裝置可包含掌上型計(jì)算機(jī)、可穿戴計(jì)算機(jī)、蜂窩式電話或移動(dòng)電 話、個(gè)人數(shù)字助理等。系統(tǒng)600可進(jìn)一步是相機(jī)、光或其它輻射傳感器、服務(wù)器及相 關(guān)聯(lián)的服務(wù)器子系統(tǒng)及/或任一顯示裝置。在此類(lèi)系統(tǒng)中，個(gè)別裸片可包含成像器陣列， 例如CMOS成像器。系統(tǒng)600的組件可容納在單個(gè)單元中或分布在多個(gè)互連式單元上 方(例如，通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò))。因此，系統(tǒng)600的組件可包含本地及/或遠(yuǎn)程存儲(chǔ)器存儲(chǔ) 裝置及各種各樣的計(jì)算機(jī)可讀媒體中的任一者。
依據(jù)前文所述，將了解，本文中已出于圖解說(shuō)明目的描述了本發(fā)明的具體實(shí)施例， 但可在不背離本發(fā)明的精神及范圍的前提下做出各種修改。舉例來(lái)說(shuō)，前述實(shí)施例中 的任一者的具體元件可組合或替代其它實(shí)施例中的元件。因此，本發(fā)明不受除以上權(quán) 利要求書(shū)之外的任何限制。
1權(quán)利要求
1、一種制造堆疊式半導(dǎo)體組合件的方法，其包括將半導(dǎo)體晶片安裝到臨時(shí)載體，其中所述晶片具有在所述晶片上布置成裸片圖案的多個(gè)第一裸片；薄化所述晶片；將多個(gè)經(jīng)單個(gè)化的第二裸片附接到對(duì)應(yīng)的第一裸片，其中所述第二裸片布置成所述裸片圖案且彼此間隔開(kāi)間隙；在所述第二裸片之間的所述間隙中安置囊封材料；及在將所述第二裸片附接到所述第一裸片之后薄化所述第二裸片。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中薄化所述第二裸片包含研磨所述第二裸 片的后側(cè)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其進(jìn)一步包括切穿所述間隙中的所述囊封材 料且切割所述晶片以單個(gè)化具有第一裸片及對(duì)應(yīng)的第二裸片的堆疊式微電子裝置。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中個(gè)別第一裸片及第二裸片包含集成電路及電耦合到所述集成電路的端子；且 在將所述晶片安裝到所述臨時(shí)載體之前，所述方法進(jìn)一步包括在所述個(gè)別第一裸片的至少一部分中形成與所述端子電接觸的互連件；薄化所述晶片包括同時(shí)暴露位于所述晶片的后側(cè)處的界定外部觸點(diǎn)的多個(gè)第一裸片互連件；且將所述第二裸片附接到所述第一裸片進(jìn)一步包括將所述第二裸片的前側(cè)端子 電耦合到所述晶片的所述后側(cè)處的對(duì)應(yīng)的外部觸點(diǎn)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中在將所述多個(gè)第二裸片附接到對(duì)應(yīng)的第一裸片之前，所述方法進(jìn)一步包括測(cè) 試個(gè)別第一裸片及個(gè)別第二裸片以確定已知良好第一裸片及第二裸片以及已知不 良第一裸片及第二裸片；且將所述第二裸片附接到對(duì)應(yīng)的第一裸片包括將已知良好第二裸片附接到已知良好第一裸片及將已知不良第二裸片附接到已知不良第一裸片以形成多個(gè)已知良 好堆疊式裝置及多個(gè)已知不良堆疊式裝置。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其進(jìn)一步包括將經(jīng)單個(gè)化的第三裸片附接到對(duì)應(yīng)的第二裸片以使得所述第三裸片彼此間隔 開(kāi)間隙；在所述第三裸片之間的所述間隙中安置額外的囊封劑材料；及 在于所述第三裸片之間的所述間隙中安置所述囊封劑材料之后從所述第三裸片的后側(cè)移除材料。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中當(dāng)將所述第二裸片附接到所述第一裸片 時(shí)，所述個(gè)別第二裸片具有處置厚度，且薄化所述第二裸片包括將所述第二裸片的所述厚度減少到約20微米到150微米。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中當(dāng)將所述第二裸片附接到所述第一裸片 時(shí)，所述個(gè)別第二裸片具有處置厚度，且薄化所述第二裸片包括將所述第二裸片 的所述厚度減少到小于100微米。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述晶片在薄化之前具有大約700微米 到1000微米的初始厚度，且薄化所述晶片包括將所述厚度減少到大約小于50微 米，其中當(dāng)所述第二裸片附接到所述第一裸片時(shí)，所述個(gè)別第二裸片具有大于150 微米的處置厚度，且薄化所述第二裸片包括將所述第二裸片的所述厚度減少到約 20微米到150微米。
10、 一種制造半導(dǎo)體工件的方法，其包括減少半導(dǎo)體晶片的介于所述晶片的前側(cè)與所述晶片的后側(cè)之間的初始厚度， 其中所述晶片具有多個(gè)第一裸片及第一互連件；以堆疊式配置將多個(gè)經(jīng)分離的第二裸片安裝到對(duì)應(yīng)的第一裸片以形成多個(gè)堆 疊式微電子裝置，其中個(gè)別第二裸片具有第二互連件，所述第二互連件連接到所 述第二裸片的第一側(cè)上的端子且延伸到中間水平以使得所述第二互連件不暴露在所述第二裸片的與所述第一側(cè)相對(duì)的第二側(cè)上； 至少部分地囊封所述堆疊式裝置；及在至少部分地囊封所述堆疊式裝置之后薄化所述第二裸片且在所述第二側(cè)上 暴露所述第二互連件。
11、 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的方法，其中減少所述半導(dǎo)體晶片的所述初始厚度 包括將所述前側(cè)與所述后側(cè)之間的所述初始厚度減少到大約小于100微米，且其 中薄化所述第二裸片包括將所述第一側(cè)與第二側(cè)之間的第二裸片厚度減少到小于 300微米。
12、 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的方法，其中在將所述多個(gè)第二裸片安裝到對(duì)應(yīng)的第一裸片之前，所述方法進(jìn)一步包括測(cè) 試個(gè)別第一裸片及個(gè)別第二裸片以確定已知良好第一裸片及第二裸片以及已知不 良第一裸片及第二裸片；且將所述第二裸片安裝到對(duì)應(yīng)的第一裸片包括將已知良好第二裸片安裝到布置 成堆疊式配置的已知良好第一裸片及將已知不良第二裸片安裝到布置成堆疊式配 置的已知不良第一裸片以形成多個(gè)已知良好堆疊式裝置及已知不良堆疊式裝置。
13、 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的方法，其中薄化所述第二裸片包括將所述第二裸 片同時(shí)薄化到所述第一側(cè)與第二側(cè)之間的大約小于300微米的厚度。
14、 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中在囊封所述堆疊式裝置之前，所述方法進(jìn)一步包括在所述第二裸片與所述晶 片之間分配底填充材料；且薄化所述第二裸片包含在處于堆疊式配置時(shí)研磨所述第二裸片的所述第二側(cè)。
15、 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中所述半導(dǎo)體晶片的所述初始厚度為大 約500微米到1000微米且所述第二裸片在所述安裝階段之后但在所述薄化階段之 前具有大約500微米到1000微米的厚度。
16、 一種制造半導(dǎo)體組合件的方法，所述方法包括形成第一半導(dǎo)體晶片及第二半導(dǎo)體晶片，其均具有前側(cè)及與所述前側(cè)相對(duì)的 后側(cè)以及在所述前側(cè)處布置成裸片圖案的裸片陣列，所述個(gè)別裸片包含集成電路 及電耦合到所述集成電路的端子；形成與所述第一晶片及第二晶片上的所述裸片端子電接觸的多個(gè)互連件；將載體襯底附接到所述第一 晶片的所述前側(cè)；處理所述第一晶片的所述后側(cè)以形成具有經(jīng)暴露的互連螺柱的經(jīng)薄化的基底曰曰曰斤5分割所述第二晶片以形成經(jīng)單個(gè)化的第二裸片；組裝所述第一裸片與經(jīng)單個(gè)化的第二裸片以形成呈所述裸片圖案的堆疊式半 導(dǎo)體裝置陣列，其中所述第二裸片的所述前側(cè)上的所述端子與所述第一裸片的對(duì) 應(yīng)的互連螺柱電耦合；至少部分地囊封所述堆疊式裝置；及在囊封所述堆疊式裝置之后研磨所述第二裸片的所述后側(cè)。
17、 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中在組裝所述第一裸片與所述第二裸片之前，所述方法進(jìn)一步包括測(cè)試個(gè)別第 一裸片及第二裸片以確定已知良好第一裸片及第二裸片以及已知不良第一裸片及 第二裸片；且組裝所述第一裸片與第二裸片包括將已知良好第二裸片附接到布置成堆疊式 配置的已知良好第一裸片及將已知不良第二裸片附接到布置成堆疊式配置的已知 不良第一裸片以形成多個(gè)已知良好堆疊式裝置及已知不良堆疊式裝置。
18、 一種半導(dǎo)體組合件，其包括經(jīng)薄化的半導(dǎo)體晶片，其具有作用側(cè)、與所述作用側(cè)相對(duì)的后側(cè)及在所述作 用側(cè)處布置成裸片圖案的多個(gè)第一裸片，其中個(gè)別第一裸片具有集成電路及電連 接到所述集成電路的第一貫通裸片互連件，且其中所述第一貫通裸片互連件具有 暴露在所述晶片的所述后側(cè)處的互連觸點(diǎn)；及多個(gè)分離的第二裸片，其彼此間隔開(kāi)且相對(duì)于所述經(jīng)薄化的半導(dǎo)體晶片布置 成所述裸片圖案，個(gè)別第二裸片具有第二作用側(cè)、第二后側(cè)、第二集成電路及位 于所述第二作用側(cè)上的電耦合到所述第二集成電路的第二端子，其中所述個(gè)別第二裸片具有大約小于150微米的厚度。
19、 根據(jù)權(quán)利要求18所述的組合件，其進(jìn)一步包括沉積在所述第一裸片與第二裸片之間的底填充物。
20、 根據(jù)權(quán)利要求18所述的組合件，其中所述多個(gè)第二裸片的所述厚度跨越所述經(jīng)薄化的半導(dǎo)體晶片為大致均勻的。
21、 根據(jù)權(quán)利要求18所述的組合件，其中所述經(jīng)薄化的半導(dǎo)體晶片具有大約小于100微米的厚度。
22、 根據(jù)權(quán)利要求18所述的組合件，其中所述經(jīng)薄化的半導(dǎo)體晶片具有大約小于50微米的晶片厚度且所述第二裸片的所述厚度大約小于50微米。
23、 根據(jù)權(quán)利要求18所述的組合件，其進(jìn)一步包括多個(gè)分離的第三裸片，其彼此間隔開(kāi)且相對(duì)于所述經(jīng)薄化的半導(dǎo)體晶片布置成所述裸片圖案，個(gè)別第三裸片具有第三作用側(cè)、第三后側(cè)、第三集成電路、位于所述第三作用側(cè)上的電耦合到所述第三集成電路的第三端子，其中所述第三裸片具有大約小于100微米的厚度。
24、 一種中間堆疊式半導(dǎo)體組合件，其包括經(jīng)薄化的半導(dǎo)體晶片，其具有作用側(cè)、布置成裸片圖案的多個(gè)第一裸片及從所述作用側(cè)延伸到所述晶片的后側(cè)的第一貫通裸片互連件；多個(gè)經(jīng)單個(gè)化的第二裸片，其安裝到對(duì)應(yīng)的第一裸片，其中個(gè)別第二裸片彼此間隔開(kāi)間隙，且其中所述第二裸片具有第一側(cè)、與所述第一側(cè)間隔開(kāi)處置厚度的第二側(cè)及第二互連件，所述第二互連件從所述第一側(cè)延伸到所述第二裸片中的中間深度以使得所述第二互連件不暴露在所述第二裸片的所述第二側(cè)上；及位于所述間隙中的囊封劑。
25、 根據(jù)權(quán)利要求24所述的組合件，其中所述個(gè)別第二裸片具有大約大于300微米的處置厚度。
26、 根據(jù)權(quán)利要求24所述的組合件，其中所述經(jīng)薄化的半導(dǎo)體晶片具有大約小于50微米的最終厚度。
27、 一種半導(dǎo)體組合件，其包括-晶片，其包含多個(gè)已知良好第一裸片及多個(gè)已知不良第一裸片；多個(gè)經(jīng)分離的已知良好第二裸片，其附接到對(duì)應(yīng)的已知良好第一裸片，及多個(gè)經(jīng)分離的已知不良第二裸片，所述第二裸片附接到對(duì)應(yīng)的已知不良第一裸片，其中所述第二裸片彼此間隔開(kāi)間隙；及位于所述間隙中的囊封劑材料。
28、 根據(jù)權(quán)利要求27所述的組合件，其中所述晶片具有大約小于100微米的厚度。
29、 根據(jù)權(quán)利要求27所述的組合件，其中所述經(jīng)分離的第二裸片具有大約小于IOO微米的厚度。
30、根據(jù)權(quán)利要求27所述的組合件，其中已知良好第一裸片個(gè)別地包括電耦合到第一端子及貫通裸片互連件的第一集成電路，且其中已知良好第二裸片個(gè)別地包括電耦合到第二集成電路及對(duì)應(yīng)的貫通裸片互連件的互聯(lián)接觸點(diǎn)的第二端子。
全文摘要
本發(fā)明揭示堆疊式半導(dǎo)體裝置、半導(dǎo)體組合件、制造堆疊式半導(dǎo)體裝置的方法及制造半導(dǎo)體組合件的方法。半導(dǎo)體組合件(100)的一個(gè)實(shí)施例包括經(jīng)薄化的半導(dǎo)體晶片(110)，所述半導(dǎo)體晶片具有以可釋放方式附接到臨時(shí)載體(130)的作用側(cè)、后側(cè)及位于所述作用側(cè)處的多個(gè)第一裸片。個(gè)別第一裸片具有集成電路、電連接到所述集成電路的第一貫通裸片互連件(125)及暴露在所述晶片的所述后側(cè)處的互連觸點(diǎn)(126)。所述組合件進(jìn)一步包含多個(gè)分離的第二裸片，所述第二裸片使其前側(cè)附接到對(duì)應(yīng)的第一裸片的后側(cè)，其中個(gè)別第二裸片具有集成電路、電連接到所述集成電路的貫通裸片互連件(147)及后側(cè)處的接觸點(diǎn)(148)，且其中所述個(gè)別第二裸片具有大約小于100微米的厚度。
文檔編號(hào)H01L21/98GK101681886SQ200880019833
公開(kāi)日2010年3月24日 申請(qǐng)日期2008年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月15日
發(fā)明者戴維·A·普拉特 申請(qǐng)人:美光科技公司