本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件以及制造半導(dǎo)體器件的方法。
背景技術(shù):
包括半導(dǎo)體器件的電子設(shè)備在我們的日常生活中是不可缺少。隨著電子技術(shù)的進(jìn)步,電子設(shè)備變得越來越復(fù)雜并且包括更多數(shù)量的集成電路來執(zhí)行期望的多功能。因此,制造電子設(shè)備包括越來越多的組裝和處理步驟以及用于生產(chǎn)電子設(shè)備中的半導(dǎo)體器件的材料。因此,需要不斷地簡化每個(gè)電子設(shè)備的制造步驟、增加生產(chǎn)效率并降低相關(guān)的制造成本。
在制造半導(dǎo)體器件的操作期間,利用包括各種材料(具有不同的熱特性)的大量集成部件來組裝半導(dǎo)體器件。如此,集成部件具有不期望的結(jié)構(gòu)。不期望的結(jié)構(gòu)將導(dǎo)致半導(dǎo)體器件的產(chǎn)量損失、部件之間較差的接合能力、裂紋的擴(kuò)展、部件的分層等。此外,半導(dǎo)體器件的部件包括限量的各種金屬材料,因此成本較高。部件的不期望結(jié)構(gòu)和半導(dǎo)體器件的產(chǎn)量損失將進(jìn)一步使材料損耗加劇,并由此增加制造成本。
隨著包括具有不同材料的更多不同的部件并且半導(dǎo)體器件的制造操作的復(fù)雜度增加,對于修改半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)和改進(jìn)制造操作來說具有更多的挑戰(zhàn)。如此,需要不斷地改進(jìn)半導(dǎo)體的制造方法和解決上述缺陷。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
為了解決現(xiàn)有技術(shù)中所存在的缺陷,根據(jù)本發(fā)明的一方面,提供了一種半導(dǎo)體器件,包括:半導(dǎo)體襯底;導(dǎo)電焊盤,位于所述半導(dǎo)體襯底上;導(dǎo)體,位于所述導(dǎo)電焊盤上方;聚合材料,位于所述半導(dǎo)體襯底上方并環(huán)繞所述導(dǎo)體;以及導(dǎo)電層,位于所述導(dǎo)體和所述聚合材料之間,其中,所述導(dǎo)電層和所述聚合材料之間的粘合強(qiáng)度大于所述聚合材料和所述導(dǎo)體之 間的粘合強(qiáng)度。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面,提供了一種半導(dǎo)體器件,包括:半導(dǎo)體襯底;導(dǎo)電焊盤,位于所述半導(dǎo)體襯底上;導(dǎo)體,位于所述導(dǎo)電焊盤上方;聚合材料,位于所述半導(dǎo)體襯底上方并環(huán)繞所述導(dǎo)體;以及導(dǎo)電層,位于所述導(dǎo)體和所述聚合材料之間,其中,所述導(dǎo)電層包括具有與所述導(dǎo)體不同的標(biāo)準(zhǔn)電極電位的元素。
根據(jù)本發(fā)明的又一方面,提供了一種制造半導(dǎo)體器件的方法,包括:提供半導(dǎo)體襯底;在所述半導(dǎo)體襯底上形成導(dǎo)電焊盤;在所述半導(dǎo)體襯底上方設(shè)置聚合材料;圖案化所述聚合材料以提供開口;形成導(dǎo)電層以加襯里于所述開口;在所述開口中設(shè)置導(dǎo)體且所述導(dǎo)體與所述導(dǎo)電層相鄰;在所述半導(dǎo)體襯底上方設(shè)置模制物;以及去除所述模制物的一部分以露出所述導(dǎo)體的頂面。
附圖說明
當(dāng)閱讀附圖時(shí),根據(jù)以下詳細(xì)的描述來更好地理解本發(fā)明的各個(gè)方面。注意,根據(jù)工業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)踐,各個(gè)部件沒有按比例繪制。實(shí)際上,為了討論的清楚,可以任意地增加或減小各個(gè)部件的尺寸。
圖1是根據(jù)一些實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的示意圖。
圖2是根據(jù)一些實(shí)施例的圖1中的半導(dǎo)體器件的一部分的放大圖。
圖3A是根據(jù)一些實(shí)施例的具有半導(dǎo)體襯底的半導(dǎo)體器件的示意圖。
圖3B是根據(jù)一些實(shí)施例的具有導(dǎo)電焊盤的半導(dǎo)體器件的示意圖。
圖3C是根據(jù)一些實(shí)施例的具有鈍化的半導(dǎo)體器件的示意圖。
圖3D是根據(jù)一些實(shí)施例的具有聚合材料的半導(dǎo)體器件的示意圖。
圖3E是根據(jù)一些實(shí)施例的具有導(dǎo)電層的半導(dǎo)體器件的示意圖。
圖3F是根據(jù)一些實(shí)施例的具有導(dǎo)體的半導(dǎo)體器件的示意圖。
圖3G是根據(jù)一些實(shí)施例的具有被分割管芯的半導(dǎo)體器件的示意圖。
圖3H是根據(jù)一些實(shí)施例的具有載體和模制物的半導(dǎo)體器件的示意圖。
圖3I是根據(jù)一些實(shí)施例的具有再分布層、聚合物和接合焊盤的半導(dǎo)體器件的示意圖。
圖3J是根據(jù)一些實(shí)施例的具有凸塊的半導(dǎo)體器件的示意圖。
圖3K是根據(jù)一些實(shí)施例的沒有與另一管芯或另一封裝件接合的載體的半導(dǎo)體器件的示意圖。
具體實(shí)施方式
以下公開內(nèi)容提供了許多不同的用于實(shí)施本發(fā)明主題的不同特征的實(shí)施例或?qū)嵗R韵旅枋霾考蚺渲玫木唧w實(shí)例以簡化本發(fā)明。當(dāng)然,這些僅僅是實(shí)例而不用于限制。例如,在以下的描述中,在第二部件上方或之上形成第一部件可以包括第一部件和第二部件被形成為直接接觸的實(shí)施例,并且也可以包括可以在第一部件和第二部件之間形成附件部件使得第一部件和第二部分沒有直接接觸的實(shí)施例。此外,本發(fā)明可以在各個(gè)實(shí)例中重復(fù)參考標(biāo)號和/或字母。這些重復(fù)是為了簡化和清楚,其本身并不表示所討論的各個(gè)實(shí)施例和/或結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系。
此外,為了易于描述,可以使用空間相對術(shù)語(諸如“在…下方”、“之下”、“下部”、“上方”、“上部”等)以描述圖中所示的一個(gè)元件或部件與另一個(gè)元件或部件的關(guān)系。除圖中所示的定向之外,空間相對術(shù)語還包括使用或操作過程中設(shè)備的不同定向。裝置可以以其他方式定向(旋轉(zhuǎn)90度或處于其他定向),本文所使用的空間相對描述可因此進(jìn)行類似的解釋。
圖1是半導(dǎo)體器件100的實(shí)施例,并且半導(dǎo)體器件100a是圖1中的半導(dǎo)體器件100的一部分。圖2是半導(dǎo)體器件100a的放大圖。半導(dǎo)體器件100a包括半導(dǎo)體襯底102。在一些實(shí)施例中,半導(dǎo)體襯底102包括諸如硅的半導(dǎo)體材料,并且在半導(dǎo)體襯底102內(nèi)制造有各種預(yù)定功能電路,通過諸如光刻、蝕刻、沉積、鍍等的各種操作來制造該功能電路。在一些實(shí)施例中,半導(dǎo)體襯底102通過機(jī)械或激光刀從硅晶圓上分割下來。在一些實(shí)施例中,半導(dǎo)體襯底102是四邊形、矩形或正方形。
半導(dǎo)體襯底102包括表面102b和設(shè)置在表面102b上的導(dǎo)電焊盤102a。在一些實(shí)施例中,導(dǎo)電焊盤102a與半導(dǎo)體襯底102外的電路電連接,使得半導(dǎo)體襯底102內(nèi)的電路通過導(dǎo)電焊盤102a與半導(dǎo)體襯底102外的電路電 連接。在一些實(shí)施例中,導(dǎo)電焊盤102a被配置用于通過附接在導(dǎo)電焊盤102a上的導(dǎo)線與導(dǎo)電凸塊電耦合,使得半導(dǎo)體襯底102內(nèi)的電路從導(dǎo)電焊盤102a到導(dǎo)電凸塊通過導(dǎo)線與半導(dǎo)體襯底102外的電路連接。在一些實(shí)施例中,導(dǎo)電焊盤102a包括金、銀、銅、鎳、鎢、鋁、鈀和/或它們的合金。
在一些實(shí)施例中,鈍化層103被設(shè)置在半導(dǎo)體襯底102的表面102b上和導(dǎo)電焊盤102a上方。在一些實(shí)施例中,鈍化層103環(huán)繞導(dǎo)電焊盤102a。在一些實(shí)施例中,鈍化層103部分地覆蓋導(dǎo)電焊盤102a的頂面102c。鈍化層103被配置用于為半導(dǎo)體襯底102提供電絕緣和濕氣保護(hù),使得半導(dǎo)體襯底102與周圍環(huán)境隔離。在一些實(shí)施例中,鈍化層103由介電材料形成,諸如旋涂玻璃(SOG)、氧化硅、氮氧化硅、氮化硅等。在一些實(shí)施例中,鈍化層103利用氣相沉積或旋涂工藝形成。
在一些實(shí)施例中,鈍化層103包括位于導(dǎo)電焊盤102a上方的開口103a,用于露出導(dǎo)電焊盤102a的頂面102c的一部分,并由此用于通過導(dǎo)線將導(dǎo)電焊盤102a與半導(dǎo)體襯底102外的電路連接。
在一些實(shí)施例中,如圖1所示,若干導(dǎo)體104設(shè)置在導(dǎo)電焊盤102a的頂面102c的上方,其中間距W小于大約10μm。在一些實(shí)施例中,每個(gè)導(dǎo)體104都位于頂面102c的露出部分以及鈍化層103與開口103a相鄰的部分上。如圖2所示,導(dǎo)體104從頂面102c的露出部分延伸到導(dǎo)體104的頂面104a。在一些實(shí)施例中,導(dǎo)體104沿著表面102b的法線方向延伸。在一些實(shí)施例中,導(dǎo)體104基本直立并被導(dǎo)電焊盤102a支撐。
在一些實(shí)施例中,導(dǎo)體104為圓柱形,其具有各種截面形狀,諸如圓形、正方形或多邊形。此外,選擇用于導(dǎo)體104的各種材料,諸如金屬或金屬合金。在一些實(shí)施例中,導(dǎo)體104包括銅(Cu)、金(Au)、鈀(Pt)、鈦(Ti)、鎳(Ni)、鋁(Al)等。
在一些實(shí)施例中,聚合材料105被設(shè)置在鈍化層103上方并環(huán)繞導(dǎo)體104。聚合材料105是插入到導(dǎo)體104周圍的介電填充物以隔離相鄰的導(dǎo)體或者避免濕氣侵蝕。在一些實(shí)施例中,聚合材料105包括諸如環(huán)氧樹脂、聚酰亞胺、聚苯并惡唑(PBO)、阻焊劑(SR)、ABF膜等的材料。在一些實(shí)施例中,導(dǎo)體104和聚合材料105基本共面。
在一些實(shí)施例中,導(dǎo)電層106設(shè)置在導(dǎo)體104和聚合材料105之間。導(dǎo)電層106是可以基本薄于導(dǎo)體104且沿著導(dǎo)體104的縱向側(cè)壁延伸的層。在圖2中,縱向側(cè)壁被定義為沿著表面102b的法線方向延伸的表面。導(dǎo)電層106被導(dǎo)體104和聚合材料105夾置以形成勢壘(barrier),從而防止導(dǎo)體104和聚合材料105之間的直接接觸。導(dǎo)電層106是連續(xù)膜并且與聚合材料105一樣環(huán)繞導(dǎo)體104的縱向側(cè)壁。在一些實(shí)施例中,導(dǎo)電層106包括至少與導(dǎo)體104的物理或化學(xué)特性不同的元素。
在一些實(shí)施例中,導(dǎo)電層106包括具有與導(dǎo)體104不同的標(biāo)準(zhǔn)電極電位的元素。在一些實(shí)施例中,導(dǎo)電層106包括傾向于比導(dǎo)體104更具侵略性地獲取來自聚合材料105的氧原子的元素。該元素的氧化物可以形成在導(dǎo)電層106和聚合材料105之間。氧化物提供膠,以進(jìn)一步以更加可靠的方式接合導(dǎo)體104和聚合材料105。導(dǎo)電層106還包括可在導(dǎo)電層106和導(dǎo)體104之間形成粘結(jié)層的元素。為了處理兩種不同的特性,導(dǎo)電層106可以是包括若干導(dǎo)電層的組合結(jié)構(gòu)。
如圖2所示,導(dǎo)電層106包括至少兩層:層106a和層106b。與層106b相比較,層106a更鄰近聚合材料105,并且層106a適合(serve)在導(dǎo)電層106和聚合材料105之間形成氧化物的元素。與層106a相比較,層106b更鄰近導(dǎo)體104,并且層106b適合形成粘結(jié)層的元素。
在一些實(shí)施例中,層106a和導(dǎo)體104之間的標(biāo)準(zhǔn)電極電位比在大約2.1和大約7.5之間。在一些實(shí)施例中,層106a和導(dǎo)體104之間的標(biāo)準(zhǔn)電極電位比在大約4.0和大約5.0之間。在一些實(shí)施例中,層106a和導(dǎo)體104之間的標(biāo)準(zhǔn)電極電位比在大約4.3和大約4.7之間。層106a可以包括諸如Ti、Cr、Al、摻雜Si、Zr、Th、Ni等的元素。
在一些實(shí)施例中,層106b和導(dǎo)體104之間的標(biāo)準(zhǔn)電極電位比在大約0.85和大約1.35之間。在一些實(shí)施例中,層106b和導(dǎo)體104之間的標(biāo)準(zhǔn)電極電位比在大約0.91和大約1.07之間。層106b可以包括諸如Pt、Au、Ag、Cu等的元素。
在一些實(shí)施例中,導(dǎo)電層106b包括一種元素,該元素在導(dǎo)電層106和聚合材料105之前的粘合強(qiáng)度大于聚合材料105和導(dǎo)體104之間的粘合強(qiáng) 度。在一些實(shí)施例中,粘合強(qiáng)度可以被稱為定量界面能量(quantitative interfacial energy)。定量界面能量限定兩種具體物質(zhì)的定量能量值。值的幅度表示兩種具體物質(zhì)之間的粘合強(qiáng)度。更高的定量界面能量表示兩種具體物質(zhì)之間的更大粘合強(qiáng)度。
在本發(fā)明中,導(dǎo)電層106用作導(dǎo)體104和聚合材料105之間的強(qiáng)化結(jié)構(gòu)。導(dǎo)電層106擁有的定量界面能量大于聚合材料105和導(dǎo)體104之間的定量界面能量。插入的導(dǎo)電層106將導(dǎo)體104與聚合材料105分離避免直接接觸;因此防止了導(dǎo)體104和聚合材料105之間的分層。在一些實(shí)施例中,層106a和聚合材料105之間的粘合強(qiáng)度可以大于層106b和聚合材料105之間的粘合強(qiáng)度。
在一些實(shí)施例中,層106a和層106b之間的原子重量比可以在大約0.6和大約1.3之間。在一些實(shí)施例中,層106a和層106b之間的原子重量比在大約0.65和大約0.9之間。在一些實(shí)施例中,層106a和層106b之間的原子重量比在大約0.70和大約0.85之間。
在一些實(shí)施例中,層106b和導(dǎo)體104之間的原子重量比可以在大約0.8和大約1.2之間。在一些實(shí)施例中,層106b和導(dǎo)體104之間的原子重量比可以在大約0.9和大約1.1之間。在一些實(shí)施例中,層106b和導(dǎo)體104之間的原子重量比可以在大約0.95和大約1.05之間。在一些實(shí)施例中,層106b可以利用與導(dǎo)體104相同的材料制成,但具有不同的微結(jié)構(gòu),諸如晶體定向或粒度。在一些實(shí)施例中,層106b的粒度(grain size)可以大于導(dǎo)體104的粒度。在一些實(shí)施例中,層106a的厚度基本大于50nm,并且層106b的厚度基本大于100nm。在一些實(shí)施例中,層106a和層106b之間的厚度比可以為大約1:1至1:3。
導(dǎo)體層106可以進(jìn)一步在導(dǎo)體104的底面下方延伸。在一些實(shí)施例中,導(dǎo)電層106的一部分設(shè)置在導(dǎo)電焊盤102a和導(dǎo)體104之間。在一些實(shí)施例中,導(dǎo)電層106被設(shè)置在鈍化層103和導(dǎo)體104之間。在一些實(shí)施例中,導(dǎo)電層106是環(huán)繞導(dǎo)體104的連續(xù)膜。在一些實(shí)施例中,導(dǎo)電層106具有大約150nm至大約250nm的寬度。在一些實(shí)施例中,選擇用于導(dǎo)電層106的各種材料,諸如金屬或金屬合金。
在一些實(shí)施例中,模制物107被設(shè)置為環(huán)繞半導(dǎo)體襯底102。在一些實(shí)施例中,模制物107被設(shè)置為與半導(dǎo)體襯底102的側(cè)壁102d相鄰。在一些實(shí)施例中,導(dǎo)體104、聚合材料105和模制物107的頂面基本共面。
在一些實(shí)施例中,半導(dǎo)體器件100包括設(shè)置在模制物107、導(dǎo)體104和聚合材料105上方的聚合物109。如圖2所示,聚合物109的凹陷部分118形成在導(dǎo)體104的頂面104a上方。在一些實(shí)施例中,如圖2所示,半導(dǎo)體器件100還包括設(shè)置在導(dǎo)體104和聚合物109上的第一再分布層(RDL)112。在一些實(shí)施例中,如圖2所示,半導(dǎo)體器件100還包括設(shè)置在聚合物109和第一再分布層112上方的聚合物110。在一些實(shí)施例中,如圖2所示,半導(dǎo)體器件100還包括形成在第一再分布層112的端部112b上方的通孔117,并且接合焊盤114設(shè)置在聚合物110和第一再分布層112上。在一些實(shí)施例中,如圖2所示,半導(dǎo)體器件100還包括設(shè)置在接合焊盤114上的凸塊115。
圖3A至圖3K是制造半導(dǎo)體器件的方法的實(shí)施例。該方法包括多個(gè)操作(201、202、203、204、205、206、207、208、209、210和211)。
在操作201中,如圖3A所示,提供半導(dǎo)體襯底102。在一些實(shí)施例中,半導(dǎo)體襯底102包括諸如硅的半導(dǎo)體材料。在操作202中,如圖3B所示,導(dǎo)電焊盤102a形成在半導(dǎo)體襯底102上。在一些實(shí)施例中,導(dǎo)電焊盤102a設(shè)置在半導(dǎo)體襯底102的表面102b上。
在操作203中,如圖3C所示,鈍化層103被設(shè)置在半導(dǎo)體襯底102上方,并且去除鈍化層103的一些部分以形成開口103a。在一些實(shí)施例中,通過蝕刻操作去除鈍化層103位于導(dǎo)電焊盤102a的頂面102c上方的一些部分以露出導(dǎo)電焊盤102a的頂面102c并形成開口103a。在一些實(shí)施例中,開口103a從鈍化層103的頂面103b延伸到導(dǎo)電焊盤102a的頂面102c。
在操作204中,如圖3D所示,聚合材料105設(shè)置在導(dǎo)電焊盤102a和鈍化層103上方,并且將聚合材料105圖案化為具有導(dǎo)電焊盤102a上方的開口105a。在一些實(shí)施例中,開口105a的寬度在大約10μm和大約100μm之間。聚合材料105被圖案化以提供用于穿過其中的導(dǎo)電材料或?qū)щ娋€的路徑。在一些實(shí)施例中,如圖3D所示,通過光刻圖案化聚合材料105以形 成開口105a,并且形成若干聚合物塊。相鄰聚合物塊之間的間距可以為40μm至100μm。在一些實(shí)施例中,光刻膠材料被設(shè)置為覆蓋聚合材料105,然后通過光掩模部分地露出光刻膠材料以蝕刻掉與導(dǎo)電焊盤102相鄰或位于導(dǎo)電焊盤102a上方的那些聚合材料105,使得在導(dǎo)電焊盤102a上方形成開口105a。
在操作205中,如圖3E所示,導(dǎo)電焊盤102a、鈍化層103和聚合材料105被導(dǎo)電層106環(huán)繞。在一些實(shí)施例中,通過電鍍或沉積來設(shè)置導(dǎo)電層106。在一些實(shí)施例中,導(dǎo)電層106通過濺射形成并且被配置為用于導(dǎo)體的晶種層。導(dǎo)電層106是設(shè)置在開口105a內(nèi)的薄膜并且沿著開口105a的暴露表面加襯里。導(dǎo)電層106的一部分還覆蓋導(dǎo)電焊盤102a。導(dǎo)電層106的形成操作可進(jìn)一步包括兩個(gè)子操作來分別形成圖2中的層106a和106b??梢栽换騿为?dú)形成層106a和106b,并且這兩個(gè)層之間的微結(jié)構(gòu)在例如TEM(透射電子顯微鏡)或SEM(掃描電子顯微鏡)的分析工具下可區(qū)分。
在操作206中,如圖3F所示,導(dǎo)體104被設(shè)置在導(dǎo)電層106上方并與導(dǎo)電層106相鄰。由于在限定開口105a之后形成導(dǎo)體104,所以可以通過聚合材料105的寬度和間距來確定導(dǎo)體的間距W。執(zhí)行先填充(在形成導(dǎo)體104之前形成聚合材料的圖案)操作的優(yōu)點(diǎn)在于確保相鄰導(dǎo)體104之間的間隙填充質(zhì)量。例如當(dāng)W小于10μm時(shí),先填充操作可以滿足用于小間距導(dǎo)體的要求。用作導(dǎo)體間隙填充物的聚合材料105可以具有1至1000Pa·s的粘度范圍。如果在形成小間距導(dǎo)體之后聚合材料105被填充到導(dǎo)體間隙中,則聚合材料105的流阻(flow resistance,又稱流動阻力)可導(dǎo)致導(dǎo)體之間較差的間隙填充,諸如空隙。較差的間隙填充質(zhì)量不僅是視覺缺陷的問題,而且還產(chǎn)生一些致命的可靠性故障。本發(fā)明中所公開的先填充操作提供了消除不期望的較差間隙填充問題的解決方案。由于在形成任何不均勻的表面特征(諸如導(dǎo)體陣列)之前,聚合材料105被毯式涂覆在半導(dǎo)體襯底上方,所以聚合材料105的間隙填充能力對于器件缺陷和可靠性質(zhì)量來說變得無關(guān)緊要。還應(yīng)該理解,由于通過光刻操作來形成開口105a,所以可以利用先進(jìn)的曝光技術(shù)來減小用于開口105a(對于設(shè)置于其中的導(dǎo)體104)的尺寸。因此,可以通過先填充操作來滿足小間距導(dǎo)體104(W<10μm) 要求。在一些實(shí)施例中,通過諸如電鍍、濺射等的各種方法來設(shè)置導(dǎo)體104。在一些實(shí)施例中,導(dǎo)體104包括諸如銅的金屬。
在操作207中,如圖3G所示,半導(dǎo)體襯底102被分割成若干獨(dú)立的管芯108。在一些實(shí)施例中,通過機(jī)械或激光刀來分割半導(dǎo)體襯底102。
在操作208中,從半導(dǎo)體襯底102分割的管芯108被放置在載體116上。模制物107被設(shè)置在載體116上以環(huán)繞管芯108。引入去除或平坦化操作來去除模制物107的一部分,從而露出導(dǎo)體104的頂面104a和聚合材料105的頂面105b,使得在導(dǎo)體104和聚合材料上不保留模制物107。圖3H是示出在實(shí)施去除操作之后的結(jié)構(gòu)的實(shí)施例。在一些實(shí)施例中,通過諸如蝕刻或研磨的操作同時(shí)去除模制物107、導(dǎo)體104和導(dǎo)電層106的頂部以保持共面。
在操作209中,如圖3I所示,聚合物109被設(shè)置在模制物107、導(dǎo)體104和聚合材料105上方。在一些實(shí)施例中,聚合物109包括諸如環(huán)氧樹脂、聚酰亞胺、聚苯并惡唑(PBO)、阻焊劑(SR)、ABF膜等的聚合材料。
如圖3I所示,凹陷部分118形成在導(dǎo)體104的頂面104a上方。在一些實(shí)施例中,通過光刻去除聚合物109位于頂面104a上方的一些部分。
如圖3I所示,設(shè)置第一再分布層(RDL)112。在一些實(shí)施例中,第一RDL 112通過電鍍或?yàn)R射設(shè)置在聚合物109上。在一些實(shí)施例中,第一RDL 112包括從聚合物109的頂面109a延伸到導(dǎo)體104的頂面104a的延伸部分112a。沿著凹陷部分118設(shè)置延伸部分112a。第一RDL 112通過頂面104a和延伸部分112a與導(dǎo)體104電連接。
如圖3I所示設(shè)置聚合物110。在一些實(shí)施例中,聚合物110設(shè)置在第一RDL 112上。聚合物110覆蓋半導(dǎo)體器件100的頂部。在一些實(shí)施例中,聚合物110包括諸如環(huán)氧樹脂、聚酰亞胺、聚苯并惡唑(PBO)、阻焊劑(SR)、ABF膜等的聚合材料。
如圖3I所示,形成通孔117并設(shè)置接合焊盤114。在一些實(shí)施例中,通過去除聚合物110位于第一RDL 112上方的一些部分來形成通孔117。在一些實(shí)施例中,通過光刻去除聚合物110的一些部分以形成通孔117。 在一些實(shí)施例中,通孔117為楔形結(jié)構(gòu)。在一些實(shí)施例中,通孔117從聚合物110的頂面110a延伸到第一RDL 112的端部112b。
在一些實(shí)施例中,接合焊盤114形成在第一RDL的端部112b和聚合物110上方。在一些實(shí)施例中,接合焊盤114填充通孔117并從聚合物110的頂面110a延伸到第一RDL的端部112b,使得接合焊盤114與第一RDL 112電連接。在一些實(shí)施例中,接合焊盤114為凸塊下金屬化(UBM)焊盤,其是用于接收凸塊并將接合焊盤114與管芯118外的電路電連接的可焊接表面。
在操作210中,如圖3I所示凸塊115設(shè)置在接合焊盤114上。在一些實(shí)施例中,凸塊115是焊料凸塊、焊球、焊膏等。在一些實(shí)施例中,凸塊115被配置用于與另一管芯、另一襯底或另一半導(dǎo)體封裝件上的焊盤附接。在一些實(shí)施例中,凸塊115是導(dǎo)電凸塊或?qū)щ娊雍霞?。在一些?shí)施例中,導(dǎo)電焊盤102a通過導(dǎo)體104、第一RDL 112和接合焊盤114與凸塊115電連接。
在操作211中,如圖3K所示,從半導(dǎo)體器件100去除載體101。在一些實(shí)施例中,半導(dǎo)體器件100與載體101分離來用于后續(xù)操作。
圖3J所示的結(jié)構(gòu)被翻轉(zhuǎn)并在圖3K的底部附接至另一襯底120。襯底120可以是封裝襯底、板(例如,印刷電路板(PCB))、晶圓、管芯、中介襯底或其他適當(dāng)襯底。凸塊結(jié)構(gòu)通過各個(gè)導(dǎo)電附接點(diǎn)耦合至襯底120。例如,在襯底120上形成并圖案化導(dǎo)電區(qū)域122。導(dǎo)電區(qū)域122是接觸焊盤或者部分導(dǎo)線,其通過掩模層124來表示。在一個(gè)實(shí)施例中,掩模層124是在襯底120上形成并圖案化的阻焊層以露出導(dǎo)電區(qū)域122。掩模層124具有掩模開口,其提供用于焊料接合件形成的窗口。例如,可以在導(dǎo)電區(qū)域122上設(shè)置包括錫、鉛、銀、銅、鎳、鉍的合金或它們的組合的焊料層。半導(dǎo)體器件100可以通過接合焊盤114和導(dǎo)電區(qū)域122之間的接合焊料結(jié)構(gòu)126耦合至襯底120。示例性耦合工藝包括焊劑施加、芯片放置、熔化焊料接合件的回流和/或清除焊劑殘留物。半導(dǎo)體襯底102、接合焊料結(jié)構(gòu)126和其他襯底120可以被稱為封裝組件,或者在本實(shí)施例中稱為倒裝封裝組件。
在一些實(shí)施例中,半導(dǎo)體器件100通過封裝凸塊與另一封裝件接合以稱為堆疊封裝件(PoP)。在一些實(shí)施例中,半導(dǎo)體器件100通過封裝凸塊與另一封裝件電連接。在一些實(shí)施例中,半導(dǎo)體器件100的若干導(dǎo)電構(gòu)件通過多個(gè)封裝凸塊相應(yīng)地與另一封裝件的若干封裝焊盤接合以成為PoP。
在一些實(shí)施例中,一種半導(dǎo)體器件包括半導(dǎo)體襯底、位于半導(dǎo)體襯底上的導(dǎo)電焊盤以及位于導(dǎo)電焊盤上方的導(dǎo)體。半導(dǎo)體器件還包括設(shè)置在半導(dǎo)體襯底上方并環(huán)繞導(dǎo)體的聚合材料。半導(dǎo)體器件還包括位于導(dǎo)體和聚合材料之間的導(dǎo)電層。在半導(dǎo)體器件中,導(dǎo)電層和聚合材料之間的粘合強(qiáng)度大于聚合材料和導(dǎo)體之前的粘合強(qiáng)度。
在該半導(dǎo)體器件中,所述導(dǎo)電層包括第一層和第二層,所述第一層與所述聚合材料相鄰并且所述第二層與所述導(dǎo)體相鄰。
在該半導(dǎo)體器件中,所述粘合強(qiáng)度被稱為定量界面能量。
在該半導(dǎo)體器件中,所述第二層由與所述導(dǎo)體相同的材料制成但具有不同的微結(jié)構(gòu)。
在一些實(shí)施例中,導(dǎo)電層被配置為用于導(dǎo)體的晶種層。在一些實(shí)施例中,導(dǎo)體和相鄰導(dǎo)體之間的間距小于大約10μm。在一些實(shí)施例中,導(dǎo)電層包括第一層和第二層,第一層與聚合材料相鄰且第二層與導(dǎo)體相鄰。在一些實(shí)施例中,第一層和第二層之間的原子重量比為大約0.6至大約1.3。在一些實(shí)施例中,第一層和第二層之間的原子重量比為大約0.8至大約1.2。在一些實(shí)施例中,第一層的厚度基本大于50μm,并且第二層的厚度基本大于100μm。在一些實(shí)施例中,第二層和導(dǎo)體基本由相同材料制成但具有不同的粒度。
在一些實(shí)施例中,一種半導(dǎo)體器件包括半導(dǎo)體襯底、位于半導(dǎo)體襯底上的導(dǎo)電焊盤以及位于導(dǎo)電焊盤上方的導(dǎo)體。該半導(dǎo)體器件還具有設(shè)置在半導(dǎo)體襯底上方并環(huán)繞導(dǎo)體的聚合材料。半導(dǎo)體器件還包括位于導(dǎo)體和聚合材料之間的導(dǎo)電層。在半導(dǎo)體器件中,導(dǎo)電層包括具有與導(dǎo)體不同的標(biāo)準(zhǔn)電極電位的元素。
在半導(dǎo)體器件中,所述導(dǎo)電層被配置為用于所述導(dǎo)體的晶種層。
在一些實(shí)施例中,該元素具有比導(dǎo)體更低的標(biāo)準(zhǔn)電極電位。在一些實(shí) 施例中,元素的氧化物在導(dǎo)電層和聚合材料之間。在一些實(shí)施例中,導(dǎo)電層是包括若干導(dǎo)電層的復(fù)合結(jié)構(gòu)。在一些實(shí)施例中,導(dǎo)電層包括第一層和第二層,第一層與聚合材料相鄰且第二層與導(dǎo)體相鄰。在一些實(shí)施例中,第一層和導(dǎo)體之間的標(biāo)準(zhǔn)電極電位比在大約2.1和大約7.5之間。在一些實(shí)施例中,第一層的厚度基本大于50nm,并且第二層的厚度基本大于100nm。
在一些實(shí)施例中,一種制造半導(dǎo)體器件的方法包括:提供半導(dǎo)體襯底;在半導(dǎo)體襯底上形成導(dǎo)電焊盤;以及在半導(dǎo)體襯底上方設(shè)置聚合材料。該方法還包括:圖案化聚合材料以提供開口;形成導(dǎo)電層以加襯里于開口;以及在開口中設(shè)置導(dǎo)體并且該導(dǎo)體與導(dǎo)電層相鄰。該方法還包括:在半導(dǎo)體襯底上方設(shè)置模制物;以及去除模制物的一部分以露出導(dǎo)體的頂面。
在一些實(shí)施例中,還包括將半導(dǎo)體襯底分割為多個(gè)管芯。在一些實(shí)施例中,形成導(dǎo)電層還包括形成兩個(gè)可區(qū)分的層。在一些實(shí)施例中,聚合材料包括大約1Pa·s的粘度。在一些實(shí)施例中,去除模制物的一部分包括研磨。
上面論述了多個(gè)實(shí)施例的特征使得本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠更好地理解本發(fā)明的各個(gè)方面。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解,他們可以容易地以本公開為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)或修改用于執(zhí)行與本文所述實(shí)施例相同的目的和/或?qū)崿F(xiàn)相同優(yōu)點(diǎn)的其他工藝和結(jié)構(gòu)。本領(lǐng)域技術(shù)人員還應(yīng)該意識到,這些等效結(jié)構(gòu)不背離本發(fā)明的精神和范圍,并且可以在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下做出各種變化、替換和改變。