包括介電質(zhì)波導(dǎo)的集成扇出封裝件的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)和方法。半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括：介電質(zhì)波導(dǎo)，垂直設(shè)置在第一層與第二層之間；驅(qū)動器管芯，被配置為在第一輸出節(jié)點(diǎn)處生成驅(qū)動信號；第一傳輸電極，沿著介電質(zhì)波導(dǎo)的第一側(cè)放置并且被配置為接收來自第一輸出節(jié)點(diǎn)的驅(qū)動信號；第一接收器電極，沿著介電質(zhì)波導(dǎo)的第一側(cè)放置；以及接收器管芯，被配置為接收從第一接收電極接收的信號。
【專利說明】包括介電質(zhì)波導(dǎo)的集成扇出封裝件
[0001 ]相關(guān)申請的交叉參考
[0002]本申請是2014年9月11日提交的、第14/483，247號美國申請的部分繼續(xù)申請，其全部內(nèi)容結(jié)合于此作為參考。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明總體涉及半導(dǎo)體領(lǐng)域，更具體地，涉及集成光波導(dǎo)。
【背景技術(shù)】
[0004]集成光波導(dǎo)通常用作集成光路中的組件，集成光路集成多種光子功能。集成光波導(dǎo)用于在具有最小衰減的情況下，將光從集成芯片(IC)上的第一點(diǎn)限制和引導(dǎo)至IC上的第二點(diǎn)。一般情況下，集成光波導(dǎo)為位于可見光譜中的光波長上的信號提供功能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，包括:介電質(zhì)波導(dǎo)，垂直設(shè)置在第一層與第二層之間;驅(qū)動器管芯，被配置為在第一輸出節(jié)點(diǎn)處生成驅(qū)動信號;第一傳輸電極，沿著所述介電質(zhì)波導(dǎo)的第一側(cè)放置并且被配置為接收來自所述第一輸出節(jié)點(diǎn)的所述驅(qū)動信號;第一接收電極，沿著所述介電質(zhì)波導(dǎo)的第一側(cè)放置；以及接收器管芯，被配置為接收從所述第一接收電極處接收的信號。
[0006]優(yōu)選地，該半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)還包括:模制層，圍繞位于保護(hù)層上的驅(qū)動器管芯和接收器管芯;其中，所述第一層設(shè)置在所述模制層上。
[0007]優(yōu)選地，該半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)還包括:第二傳輸電極，沿著所述介電質(zhì)波導(dǎo)的第二側(cè)放置并且電耦合至傳輸?shù)亍?br>[0008]優(yōu)選地，所述第一傳輸電極包括設(shè)置在所述介電質(zhì)波導(dǎo)上方的第一金屬結(jié)構(gòu)，并且所述第二傳輸電極包括設(shè)置在所述介電質(zhì)波導(dǎo)上方的第二金屬結(jié)構(gòu)；以及其中，所述第一傳輸電極和所述第二傳輸電極為鏡像圖像。
[0009]優(yōu)選地，該半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)還包括:第二接收電極，沿著所述介電質(zhì)波導(dǎo)的第二側(cè)放置并且電耦合至接收地。
[0010]優(yōu)選地，所述第一接收電極包括設(shè)置在所述介電質(zhì)波導(dǎo)上方的第一金屬結(jié)構(gòu)，并且所述第二接收電極包括設(shè)置在所述介電質(zhì)波導(dǎo)上方的第二金屬結(jié)構(gòu)；以及其中，所述第一接收電極和所述第二接收電極為鏡像圖像。
[0011]優(yōu)選地，該所述介電質(zhì)波導(dǎo)包括具有比所述第一層和所述第二層的介電常數(shù)大的介電常數(shù)的介電材料。
[0012]優(yōu)選地，該所述介電質(zhì)波導(dǎo)包括聚酰亞胺或聚苯并惡唑。
[0013]優(yōu)選地，該所述介電質(zhì)波導(dǎo)包括氮化硅或二氧化硅。
[0014]優(yōu)選地，該所述介電質(zhì)波導(dǎo)包括以下材料的至少一種:ZrO2、A1203、Hf Ox、Hf S i Ox、ZrTi0x、Ti02和TaOx。
[0015]優(yōu)選地，該所述介電質(zhì)波導(dǎo)包括SrTi03介電質(zhì)或Zr02-Al203_Zr02復(fù)合介電結(jié)構(gòu)。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，包括:介電質(zhì)波導(dǎo)，設(shè)置在第一介電材料與第二介電材料之間并且具有基本為矩形的截面;第一金屬層，沿著所述介電質(zhì)波導(dǎo)的第一側(cè)設(shè)置；以及第二金屬層，沿著所述介電質(zhì)波導(dǎo)的第二側(cè)設(shè)置;其中，所述第二介電材料設(shè)置在模制層上，并且所述模制層圍繞驅(qū)動器管芯和接收器管芯。
[0017]優(yōu)選地，該第一傳輸電極和第一接收電極設(shè)置在所述第一金屬層內(nèi)，所述第一傳輸電極耦合至所述驅(qū)動器管芯，并且所述第一接收電極耦合至所述接收器管芯；以及第二傳輸電極和第二接收電極設(shè)置在所述第二金屬層內(nèi)，所述第二傳輸電極耦合至傳輸?shù)?，并且所述第二接收電極耦合至接收地。
[0018]優(yōu)選地，該所述介電質(zhì)波導(dǎo)的寬度在位于所述第一傳輸電極下的過渡區(qū)域中從第一寬度逐漸減小至第二寬度，并且所述第二寬度比所述第一寬度窄。
[0019]優(yōu)選地，該所述介電質(zhì)波導(dǎo)包括具有比所述第一介電材料和所述第二介電材料的介電常數(shù)大的介電常數(shù)的介電材料。
[0020]優(yōu)選地，該半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)還包括:第一多個傳輸電極，設(shè)置在位于所述介電質(zhì)波導(dǎo)上面的所述第一金屬層內(nèi)并且耦合至驅(qū)動器管芯的多個輸出節(jié)點(diǎn)；以及第二多個傳輸電極，設(shè)置在位于所述介電質(zhì)波導(dǎo)下面的所述第二金屬層內(nèi)并且耦合至傳輸?shù)亍?br>[0021]根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種方法，包括:將驅(qū)動器管芯和接收器管芯附著在封裝件中；應(yīng)用模塑料以圍繞所述驅(qū)動器管芯和所述接收器管芯;在所述驅(qū)動器管芯、所述接收器管芯和所述模塑料上方形成第一層;在所述第一層上形成介電波導(dǎo)；以及在所述介電質(zhì)波導(dǎo)上形成第二層。
[0022]優(yōu)選地，該方法還包括:形成第一傳輸電極，所述第一傳輸電極沿著所述介電質(zhì)波導(dǎo)的第一側(cè)放置;形成第二傳輸電極，所述第二傳輸電極沿著所述介電質(zhì)波導(dǎo)的第二側(cè)放置并且電耦合至傳輸?shù)?；以及其中，所述?qū)動器管芯包括被配置為將傳輸信號提供至所述第一傳輸電極的輸出節(jié)點(diǎn)。
[0023]優(yōu)選地，該方法還包括:形成第一接收電極，所述第一接收電極沿著所述介電質(zhì)波導(dǎo)的第一側(cè)放置;形成第二接收電極，所述第二接收電極沿著所述介電質(zhì)波導(dǎo)的第二側(cè)放置并且電耦合至接收地；以及其中，所述接收器管芯被配置為接收從所述第一接收電極接收的信號。
[0024]優(yōu)選地，該方法還包括:圖案化所述第一層以形成第一多個開口；在所述第一多個開口內(nèi)形成第一金屬材料以形成所述第二傳輸電極和所述第二接收電極;圖案化位于所述第一層上的波導(dǎo)層以形成介電質(zhì)波導(dǎo)開口 ；在所述介電質(zhì)波導(dǎo)開口內(nèi)形成波導(dǎo)介電材料以形成所述介電質(zhì)波導(dǎo)；圖案化位于所述波導(dǎo)層上的第二層以形成第二多個開口 ；以及在所述第二多個開口內(nèi)形成第二金屬材料以形成所述第一傳輸電極和所述第一接收電極。
【附圖說明】
[0025]當(dāng)結(jié)合附圖進(jìn)行閱讀時，根據(jù)下面詳細(xì)的描述可以最佳地理解本發(fā)明的各個方面。應(yīng)該注意，根據(jù)工業(yè)中的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)踐，各種部件沒有被按比例繪制。實(shí)際上，為了清楚的討論，各種部件的尺寸可以被任意增加或減少。
[0026]圖1A是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0027]圖1B是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的圖1A中示出的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的三維(3D)視圖。
[0028]圖2是根據(jù)本發(fā)明的一些其他的實(shí)施例的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。
[0029]圖3是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的圖2中所示的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的頂視圖。
[0030]圖4是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的形成包括圖1A中所示的半導(dǎo)體件結(jié)構(gòu)的集成扇出(InFO)封裝件的方法400的流程圖。
[0031]圖5至圖24是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的在制造工藝的不同階段中，包括圖1A中所示的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的集成扇出(InFO)封裝件的截面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032]以下公開內(nèi)容提供了許多不同實(shí)施例或?qū)嵗?，用于?shí)現(xiàn)所提供主題的不同特征。以下將描述組件和布置的具體實(shí)例以簡化本發(fā)明。當(dāng)然，這些僅是實(shí)例并且不意欲限制本發(fā)明。例如，在以下描述中，在第二部件上方或上形成第一部件可以包括第一部件和第二部件直接接觸的實(shí)施例，也可以包括形成在第一部件和第二部件之間的附加部件使得第一部件和第二部件不直接接觸的實(shí)施例。而且，本發(fā)明在各個實(shí)例中可以重復(fù)參考數(shù)字和/或字母。這種重復(fù)僅是為了簡明和清楚，其自身并不表示所論述的各個實(shí)施例和/或配置之間的關(guān)系。
[0033]本說明書中使用的術(shù)語通常具有其在本領(lǐng)域中以及在使用每一個術(shù)語的具體的內(nèi)容中的普通含義。本說明書中使用的實(shí)例，包括本文所討論的任何術(shù)語的實(shí)例，僅是示例性的，并且絕不是限制本發(fā)明的或任何示例性術(shù)語的范圍和意義。同樣，本發(fā)明不限于本說明書中給出的各個實(shí)施例。
[0034]盡管本文可以使用術(shù)語“第一”、“第二”等以描述各個元件，但是這些元件不應(yīng)被這些術(shù)語限制。這些術(shù)語用于將一個元件與另一個元件區(qū)別開。例如，在不背離本發(fā)明的范圍的情況下，可以將第一元件叫做第二元件，并且類似地，可以將第二元件叫做第一元件。如本文所使用的，術(shù)語“和/或”包括一個或多個所列的相關(guān)聯(lián)項(xiàng)目的任何以及所有的組合。
[0035]此外，為了便于描述，本文中可以使用諸如“在…下方”、“在…下面”、“下部”、“在…上面”、“上部”等的空間關(guān)系術(shù)語，以描述如圖中所示的一個元件或部件與另一元件或部件的關(guān)系。除了圖中所示的方位外，空間關(guān)系術(shù)語旨在包括器件在使用或操作過程中的不同方位。裝置可以以其他方式定位(旋轉(zhuǎn)90度或在其他方位)，并且在本文中使用的空間關(guān)系描述符可以同樣地作相應(yīng)地解釋。
[0036]在本文中，術(shù)語“耦合”也可以被稱為“電耦合”，并且術(shù)語“連接”可以被稱為“電連接” ο “親合”和“連接”也可以用于指示兩個或多個元件相互配合或相互作用。
[0037]圖1A是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)100的示意圖。圖1B是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的圖1A中示出的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)100的三維(3D)視圖。如圖1A和圖1B示例性地示出，半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)100包括被配置為傳播信號的介電質(zhì)波導(dǎo)101、驅(qū)動器電路102和接收器電路112。在一些實(shí)施例中，通過介電質(zhì)波導(dǎo)101傳播的信號是單端信號。在一些其他的實(shí)施例中，通過介電質(zhì)波導(dǎo)101傳播的信號是差分信號。
[0038]在一些實(shí)施例中，驅(qū)動器電路102被配置為接收輸入信號SIN，并且在輸出節(jié)點(diǎn)1021處輸出傳輸信號SI。通過傳輸線103的方式將傳輸信號SI提供至傳輸耦合元件105。在一些實(shí)施例中，例如，傳輸耦合元件105包括設(shè)置在介電質(zhì)波導(dǎo)101的相對側(cè)上的一對金屬結(jié)構(gòu)，例如包括微帶。為了說明，傳輸耦合元件105包括位于介電質(zhì)波導(dǎo)101的相對側(cè)上的傳輸電極104和106。在一些實(shí)施例中，傳輸電極104和106相對于介電質(zhì)波導(dǎo)101對稱。在一些實(shí)施例中，傳輸電極104和106的形狀和/或圖案為鏡像圖像。
[0039 ]對于圖1A中的說明，沿著介電質(zhì)波導(dǎo)101的第一側(cè)(例如，上側(cè))放置傳輸電極104。在一些實(shí)施例中，傳輸電極104設(shè)置為在金屬互連層內(nèi)沿著介電質(zhì)波導(dǎo)101的頂面，并且被配置為接收來自驅(qū)動器電路102的傳輸信號SI。
[0040]通過傳輸線103的方式將傳輸電極104連接至驅(qū)動器電路102，其中傳輸線103為從驅(qū)動器電路102至傳輸電極104的傳輸信號SI提供寬帶寬傳輸。在一些實(shí)施例中，傳輸電極104包括在傳輸線103內(nèi)。
[0041]沿著介電質(zhì)波導(dǎo)101的第二側(cè)(例如，下側(cè))放置傳輸電極106。在一些實(shí)施例中，傳輸電極106設(shè)置為在另一金屬互連層內(nèi)沿著介電質(zhì)波導(dǎo)101的底面，并且連接至接地端107ao
[0042]介電質(zhì)波導(dǎo)101被配置為將傳輸信號SI傳輸至接收器耦合元件109。介電質(zhì)波導(dǎo)101設(shè)置在層間介電(ILD)材料內(nèi)，并且介電質(zhì)波導(dǎo)101包括具有比周圍的ILD材料的介電常數(shù)(或介電質(zhì)常數(shù))大的介電常數(shù)的介電材料。
[0043]在一些實(shí)施例中，接收器耦合元件109包括設(shè)置在介電質(zhì)波導(dǎo)101的相對側(cè)上的一對金屬結(jié)構(gòu)，包括微帶。為了說明，接收器耦合元件109包括位于介電質(zhì)波導(dǎo)101的相對側(cè)上的接收電極108和110。在一些實(shí)施例中，接收電極108和110相對于介電質(zhì)波導(dǎo)101對稱。在一些實(shí)施例中，接收電極108和110的形狀和/或圖案為鏡像圖像。
[0044]沿著介電質(zhì)波導(dǎo)101的第一側(cè)(例如，上側(cè))放置接收電極108。在一些實(shí)施例中，接收電極108在其中設(shè)置傳輸電極104的金屬互連層內(nèi)接收電極沿著介電質(zhì)波導(dǎo)101的頂面設(shè)置，并且被配置為接收來自介電質(zhì)波導(dǎo)101的信號SI’，該信號等效于傳輸信號SI。接收電極108通過傳輸線111的方式連接至接收器電路112。傳輸線111為從接收電極108至接收器電路112的接收信號S I’提供寬帶寬傳輸。
[0045]沿著介電質(zhì)波導(dǎo)101的第二側(cè)(例如，下側(cè))放置接收電極110。在一些實(shí)施例中，接收電極110在其中設(shè)置傳輸電極106的金屬互連層內(nèi)沿著介電質(zhì)波導(dǎo)101的底面設(shè)置，并且連接至接地端107b。
[0046]第一對金屬結(jié)構(gòu)以間隔S與第二對金屬結(jié)構(gòu)橫向分離，從而使得上部電極104和108以及下部電極106和110沿著介電質(zhì)波導(dǎo)101的長度是非連續(xù)的。在一些實(shí)施例中，間隔S在幾微米至數(shù)十毫米的數(shù)量級。
[0047]在一些實(shí)施例中，接收器電路112被配置為接收所接收的信號SI’，并且在輸出節(jié)點(diǎn)1121處輸出輸出信號SOUT O通過傳輸線111的方式傳輸來自接收器耦合元件109的接收信號 SI，。
[0048]具有較大介電常數(shù)的介電質(zhì)波導(dǎo)101使得引入介電質(zhì)波導(dǎo)101內(nèi)的電磁福射通過全內(nèi)反射而限制在介電質(zhì)波導(dǎo)101內(nèi)，從而使得電磁輻射從驅(qū)動電路102導(dǎo)向至接收電路112。在一些實(shí)施例中，介電質(zhì)波導(dǎo)101包括氮化硅(SiN)或碳化硅(SiC)。在一些實(shí)施例中，介電質(zhì)波導(dǎo)101包括室溫(如，25°C)液相高K聚合物，例如，包括聚酰亞胺(PI)、聚苯并惡唑(PBO)等。在其他的一些實(shí)施例中，介電質(zhì)波導(dǎo)101包括室溫或低溫(如，250°C以下)液相S12或旋涂玻璃(SOG)，其介電常數(shù)大于或等于大約4。在其他的一些實(shí)施例中，介電質(zhì)波導(dǎo)101包括液相SiNx或其他高K電介質(zhì)。在一些其他的實(shí)施例中，介電質(zhì)波導(dǎo)101包括低溫(如，180°C)化學(xué)汽相沉積(例如，包括大氣壓CVD(APCVD)、亞大氣壓CVD(SACVD)、等離子體增強(qiáng)的CVD (PECVD)、金屬有機(jī)物CVD (MOCVD)等)的S12 (CVD-S12)、SiNx或Si 0義沉積。在其他的一些實(shí)施例中，介電質(zhì)波導(dǎo)1I包括:低溫(如，210 °C )高K電介質(zhì)沉積，例如，包括ZrO2-Al2O3-ZrO2(ZAZ);或其他高K電介質(zhì)沉積，例如，包括Zr02、Al203、Hf0x、HfSi0x、ZrTi0x、Ti02、TaOx等。在其他的一些實(shí)施例中，介電質(zhì)波導(dǎo)1I包括混合原子層沉積的SrO (ALD-SrO)和化學(xué)汽相沉積的RuO2 (CVD-RuO2)。例如，在一些其他的實(shí)施例中，介電質(zhì)波導(dǎo)1I包括SrT i03(STO)介電層。
[0049]為了說明的目的給出前述材料。介電質(zhì)波導(dǎo)101的各種材料都在本發(fā)明所考慮的范圍內(nèi)。
[0050]在一些實(shí)施例中，ILD材料包括二氧化硅(Si02)。在其他實(shí)施例中，ILD材料包括低k介電材料，例如，包括摻雜氟的二氧化硅、摻雜碳的二氧化硅、多孔二氧化硅或類似的材料。
[0051]圖2是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)100的側(cè)視圖。在一些實(shí)施例中，介電質(zhì)波導(dǎo)101包括具有沿著方向216遞減的寬度w的一個或多個錐形端?；蛘哒f，沿著過渡區(qū)域的方向218的長度，寬度從第一寬度減小至較窄的第二寬度。例如，介電質(zhì)波導(dǎo)101包括第一錐形端和第二錐形端，第一錐形端具有隨著過渡區(qū)域212而減小的寬度，并且第二錐形端具有隨著過渡區(qū)域214而減小的寬度。
[0052]介電質(zhì)波導(dǎo)101的錐形端被配置為通過減小電極104和/或電極108與介電質(zhì)波導(dǎo)1I之間的輻射的反射來提高效率，其中，通過介電質(zhì)波導(dǎo)1I的錐形端，電磁輻射耦合在電極104和/或電極108與介電質(zhì)波導(dǎo)101之間。為了說明，錐形過渡區(qū)域改變電磁輻射與介電質(zhì)波導(dǎo)的側(cè)壁相互作用的角度。相應(yīng)地，因?yàn)榭們?nèi)反射是電磁輻射入射在表面上的角度的函數(shù)，所以增加了電極104和/或電極108與介電質(zhì)波導(dǎo)101之間的電磁輻射的耦合。
[0053]圖3是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的圖2中所示的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的頂視圖。圖3示例性地示出的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)100包括被配置為并行傳播電磁輻射的集成的介電質(zhì)波導(dǎo)10 Ia至1lc0
[0054]在一些實(shí)施例中，半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)100包括設(shè)置在驅(qū)動器電路102與接收器電路112之間的介電質(zhì)波導(dǎo)1la至101c。在一些實(shí)施例中，介電質(zhì)波導(dǎo)1la至1lc物理地彼此平行布置。在一些實(shí)施例中，介電質(zhì)波導(dǎo)1la至1lc彼此鄰接。在一些其他的實(shí)施例中，介電質(zhì)波導(dǎo)1la至101 c彼此空間分離。
[0055]驅(qū)動器電路102包括被配置為分別生成電信號的分離的驅(qū)動器元件102a至102c。電信號并行提供至傳輸電極104a至104c，傳輸電極將電信號作為電磁輻射耦合至并行傳播信號的介電質(zhì)波導(dǎo)1la至101 c內(nèi)。由于電信號并行傳輸，所以通過介電質(zhì)波導(dǎo)10Ia至10Ic中的每一個傳播更小幅度的信號，從而進(jìn)一步減小了傳輸電極104a至104c與介電質(zhì)波導(dǎo)1la至1lc之間的損失?；蛘哒f，由驅(qū)動器元件102a至102c輸出并且由接收器元件112a至112c接收的更小幅度的信號使得傳輸耦合元件105和接收器耦合元件109具有更少的損失。
[0056]如圖3示例性地示出，在一些實(shí)施例中，電極104a至104c和/或電極108a至108c還具有或可選地具有錐形寬度，以進(jìn)一步增加傳輸耦合元件105和/或接收器耦合元件109與介電質(zhì)波導(dǎo)101之間的耦合效率。在這種實(shí)施例中，電極104a至104c和電極108a至108c具有隨著過渡區(qū)域312和314減小的寬度。在一些實(shí)施例中，電極104a至104c和電極108a至108c的錐形寬度的長度不同?；蛘哒f，與介電質(zhì)波導(dǎo)101的錐形寬度相比，電極104a至104c和/或電極108a至108c具有不同尺寸的過渡區(qū)域。
[0057]圖4是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的形成包括圖1A中所示的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)100的集成扇出(InFO)封裝件的方法400的流程圖。為了更好地理解本發(fā)明，參考圖1至圖3所示的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)100來討論方法400，但是不限于此。
[0058]為了說明，通過方法400和圖5至圖24—起來描述圖1至圖3中的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)100的制造工藝。圖5至圖24是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的在制造工藝的不同階段中，包括圖1A中所示的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的集成扇出(InFO)封裝件500的截面圖。盡管與方法400—起描述圖5至圖24，但是將理解圖5至圖24中公開的結(jié)構(gòu)并不限制于方法400。在一些其他的實(shí)施例中，集成扇出(InFO)封裝件500包括如圖2至圖3所示的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。
[0059]雖然本文將所公開的方法示出和描述為一系列的步驟或事件，但是應(yīng)當(dāng)理解，所示出的這些步驟或事件的順序不應(yīng)解釋為限制意義。例如，一些步驟可以以不同順序發(fā)生和/或與除了本文所示和/或所述步驟或事件之外的其他步驟或事件同時發(fā)生。另外，并不要求所有示出的步驟都用來實(shí)施本文所描述的一個或多個方面或?qū)嵤├?。此外，可在一個或多個分離的步驟和/或階段中執(zhí)行本文所述步驟的一個或多個。
[0060]參考圖4的方法400，在操作410中，如圖5所示，提供載體601、粘合層602和聚合物基層603。
[0061]在一些實(shí)施例中，載體601包括玻璃、陶瓷或其他合適的材料以在器件封裝件中形成各個部件期間提供結(jié)構(gòu)支撐。在一些實(shí)施例中，在載體601上方設(shè)置粘合層602(例如，包括膠層、光熱轉(zhuǎn)換(LTHC)涂層、紫外(UV)膜等)。通過粘合層602將聚合物基層603涂覆在載體601上。在一些實(shí)施例中，聚合物基層603由聚苯并惡唑(PBO)、味之素積層膜(ABF)、聚酰亞胺、苯并環(huán)丁烯(BCB)、阻焊(SR)膜、管芯附著膜(DAF)等形成，但是本發(fā)明不限于此。
[0062]參考圖4的方法400，在操作S420中，如圖6所示，隨后，形成背側(cè)再分布層(RDL)604。在一些實(shí)施例中，RDL 604包括形成在一個或多個聚合物層中的導(dǎo)電部件6041，例如，包括導(dǎo)線和/或通孔。在一些實(shí)施例中，聚合物層可以使用例如包括旋涂技術(shù)、濺射等的任何合適的方法由任何合適的材料(例如，包括P1、PBO、BCB、環(huán)氧樹脂、硅樹脂、丙烯酸酯、納米填充酚樹脂、硅氧烷、含氟聚合物、聚降冰片烯等)形成。
[0063]在一些實(shí)施例中，導(dǎo)電部件6041形成在聚合物層中。這種導(dǎo)電部件6041的形成包括圖案化聚合物層(例如，使用光刻和蝕刻工藝的組合)以及在圖案化的聚合物層中形成導(dǎo)電部件6041(例如，沉積晶種層和使用掩模層以限定導(dǎo)電部件6041的形狀)。設(shè)計導(dǎo)電部件6041以形成功能電路和用于隨后附著的管芯的輸入/輸出部件。
[0064]接下來，在操作S430中，如圖7所示，在背側(cè)RDL604和載體601上方形成圖案化的光刻膠605。在一些實(shí)施例中，例如，光刻膠605被沉積作為背側(cè)RDL 604上方的毯式層。接下來，使用光掩模(未示出)來曝光光刻膠605的各部分。然后，根據(jù)使用的是負(fù)性還是正性抗蝕劑來去除光刻膠605中曝光或未曝光的部分。所得到的圖案化的光刻膠605包括設(shè)置在載體601的外圍區(qū)域處的開口 606ο在一些實(shí)施例中，開口 606還暴露背側(cè)RDL 604中的導(dǎo)電部件6041。
[0065]接下來，在操作S440中，如圖8所示，晶種層607沉積在圖案化的光刻膠605上。
[0066]接下來，在操作S450中，如圖9所示，用導(dǎo)電材料608(例如，包括銅、銀、金等)填充開口606，以形成導(dǎo)電通孔。在一些實(shí)施例中，在鍍敷工藝(例如，包括電化學(xué)鍍、無電鍍等)期間，開口 606鍍敷有導(dǎo)電材料608 ο在一些實(shí)施例中，導(dǎo)電材料608過填充開口 606，并且執(zhí)行研磨和化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)工藝來去除導(dǎo)電材料608的位于光刻膠605上方的多余的部分。
[0067]接下來，在操作S460中，如圖11所示，去除光刻膠605。在一些實(shí)施例中，使用等離子體灰化或濕剝離工藝來去除光刻膠605。在一些實(shí)施例中，在等離子體灰化工藝之后是在硫酸(H2SO4)中的濕浸以清洗封裝件500并且去除剩余的光刻膠材料。
[0068]因此，在背側(cè)RDL 604上方形成導(dǎo)電通孔609?？蛇x地，在一些實(shí)施例中，例如，利用導(dǎo)電栓或包括銅、金或銀引線的導(dǎo)電引線來替換導(dǎo)電通孔609。在一些實(shí)施例中，導(dǎo)電通孔609通過開口 610彼此間隔開，并且鄰近的導(dǎo)電通孔609之間的至少一個開口 610足夠大以在其中設(shè)置一個或多個半導(dǎo)體管芯。
[0069]接下來，在操作S470中，如圖12所示，驅(qū)動器管芯61IA和接收器管芯61IB安裝并且附著至封裝件500。為了說明，如圖所示，器件封裝件500包括載體601以及具有導(dǎo)電部件6041的背側(cè)再分布層604。在一些實(shí)施例中，例如，還包括其他互連結(jié)構(gòu)，例如包括電連接至背側(cè)RDL 604中的導(dǎo)電部件6041的導(dǎo)電通孔609。在一些實(shí)施例中，粘合層用于將驅(qū)動器管芯61IA和接收器管芯61IB固定至背側(cè)RDL 604。
[0070]接下來，在操作S480中，如圖13所示，在開口610中將驅(qū)動器管芯611A和接收器管芯611B安裝至背側(cè)RDL 604之后，模塑料612形成在封裝件500中。
[0071]分配模塑料612以填充驅(qū)動器管芯611A與導(dǎo)電通孔609之間的間隙、鄰近的導(dǎo)電通孔609之間的間隙以及接收器管芯611B與導(dǎo)電通孔609之間的間隙。在一些實(shí)施例中，模塑料612可以包括諸如環(huán)氧樹脂、模制底部填充物等的任何合適的材料。在一些實(shí)施例中，壓縮模制、轉(zhuǎn)移模制和液態(tài)密封劑模制是用于形成模塑料612的合適的方法，但是本發(fā)明不限于此。例如，模塑料612以液態(tài)形式分配在驅(qū)動器管芯611A、接收器管芯611B與導(dǎo)電通孔609之間。隨后，執(zhí)行固化工藝以凝固模塑料612。在一些實(shí)施例中，模塑料612的填充溢出驅(qū)動器管芯61IA、接收器管芯61IB和導(dǎo)電通孔609，從而使得模塑料612覆蓋驅(qū)動器管芯61IA、接收器管芯611B和導(dǎo)電通孔609的頂面。
[0072]接下來，在操作S490中，如圖14所示，執(zhí)行研磨和化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)工藝以去除模塑料612的多余部分，并且回研磨模塑料612以減小其總厚度并且因此暴露導(dǎo)電通孔609。
[0073]因?yàn)樗玫降慕Y(jié)構(gòu)包括延伸穿過模塑料612的導(dǎo)電通孔609，所以導(dǎo)電通孔609還稱為模制貫通孔、內(nèi)部貫通孔(TIV)等。在封裝件500中，導(dǎo)電通孔609提供至背側(cè)RDL 604的電連接。在一些實(shí)施例中，用于暴露導(dǎo)電通孔609的減薄工藝還用于暴露導(dǎo)電柱6111A和導(dǎo)電柱6111B。
[0074]接下來，在操作S500中，如圖15所示，在模塑料612上形成具有開口的圖案化的聚合物層613。
[0075]在一些實(shí)施例中，聚合物層613包括P1、PB0、BCB、環(huán)氧樹脂、硅樹脂、丙烯酸酯、納米填充酚樹脂、硅氧烷、含氟聚合物、聚降冰片烯等。在一些實(shí)施例中，聚合物層613選擇性地暴露于被配置為蝕刻聚合物層613以形成開口的蝕刻劑，例如，包括CF4、CHF3、C4F8、HF等。如圖示例性地示出，這些開口暴露導(dǎo)電柱61 IlA和6111B以及導(dǎo)電通孔609。在一些實(shí)施例中，這些開口包括一個或多個通孔和上面的金屬引線溝槽。通孔從聚合物層613的底面垂直延伸至金屬溝槽的底面，金屬溝槽延伸至聚合物層613的頂面。
[0076]在一些實(shí)施例中，如圖示例性地示出，開口填充有導(dǎo)電材料。例如，晶種層(未示出)形成在開口中，并且使用電化學(xué)鍍工藝、無電鍍工藝等將導(dǎo)電材料鍍敷在開口中。如圖示例性地示出，所得到的位于聚合物層613中的通孔電連接至導(dǎo)電柱6111A、導(dǎo)電柱6111B或?qū)щ娡?09，并且下部傳輸電極106和下部接收電極110形成在聚合物層613內(nèi)。在一些實(shí)施例中，圖案化聚合物層613以形成開口，并且金屬材料形成在開口內(nèi)以形成下部傳輸電極106和下部接收電極110。在一些實(shí)施例中，傳輸電極106通過聚合物層613的方式與接收電極110橫向分離。下部傳輸電極106和下部接收電極110分別通過導(dǎo)電通孔609和背側(cè)RDL604電連接至地。在一些實(shí)施例中，例如，通過沉積工藝的方式沉積包括銅的導(dǎo)電材料，如上所述，隨后進(jìn)行鍍敷工藝和CMP工藝，因此為了簡潔而省略詳細(xì)描述。
[0077]接下來，在操作S510中，如圖16所示，在聚合物層613上形成波導(dǎo)介電材料614。在一些實(shí)施例中，波導(dǎo)介電材料614包括比周圍的聚合物層(例如，包括聚合物層613和616(如圖21所示))更高的介電常數(shù)。在一些實(shí)施例中，例如，通過包括PVD、CVD或PECVD的汽相沉積技術(shù)的方式將波導(dǎo)介電材料614形成至覆蓋聚合物層613的厚度。在一些實(shí)施例中，使用研磨和化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)工藝來去除波導(dǎo)介電材料614的多余部分。
[0078]在一些實(shí)施例中，波導(dǎo)介電材料614包括室溫(如，25°C)液相高K聚合物，例如，包括roO、PI等。在一些其他的實(shí)施例中，波導(dǎo)介電材料614包括室溫或低溫(如，2500C以下)液相S12或旋涂玻璃(SOG)，其介電常數(shù)大于或等于大約4。在一些其他的實(shí)施例中，波導(dǎo)介電材料614包括液相SiNx或其他高K電介質(zhì)。在一些其他的實(shí)施例中，波導(dǎo)介電材料614包括低溫(如，180°C)化學(xué)汽相沉積(例如，包括大氣壓CVD(APCVD)、亞大氣壓CVD(SACVD)、等離子體增強(qiáng)的CVD (PECVD)、金屬有機(jī)物CVD (MOCVD)等)的S12 (CVD-S12)、SiNx或Si0義沉積。在一些其他的實(shí)施例中，波導(dǎo)介電材料614包括:低溫(如，210°C)高K電介質(zhì)沉積，例如，包括ZrO2-Al2O3-ZrO2(ZAZ);或其他高 K 電介質(zhì)沉積，例如，包括 Zr02、Al203、Hf0x、Hf Si0x、ZrTi0x、T12、TaOx等。在一些其他的實(shí)施例中，波導(dǎo)介電材料614包括混合原子層沉積的SrO(ALD-SrO)和化學(xué)汽相沉積的RuO2(CVD-RuO2)t3例如，在一些其他的實(shí)施例中，波導(dǎo)介電材料614包括SrT13(STO)介電層。
[0079]為了說明的目的給出前述材料。波導(dǎo)介電材料614的各種材料都在本發(fā)明所考慮的范圍內(nèi)。
[0080]接下來，在沉積之后，使用光刻和/或蝕刻工藝來圖案化波導(dǎo)介電材料614以形成介電質(zhì)波導(dǎo)101。為了說明，在操作S520中，在波導(dǎo)介電材料614上方形成圖案化的光刻膠605b ο
[0081]接下來，使用光掩模(未示出)來曝光光刻膠605b的各部分。然后，根據(jù)使用的是負(fù)性還是正性抗蝕劑來去除光刻膠605b中曝光或未曝光的部分。如圖17所示，所得到的圖案化的光刻膠605b包括設(shè)置在傳輸電極106與接收電極110之間的部分。
[0082 ]接下來，在操作S530中，如圖18所示，執(zhí)行蝕刻工藝以去除波導(dǎo)介電材料614的暴露部分。在一些實(shí)施例中，蝕刻工藝包括反應(yīng)離子蝕刻(RIE)，但是本發(fā)明不限于此。
[0083]接下來，在操作S540中，如圖19所示，去除光刻膠605b。在一些實(shí)施例中，使用等離子體灰化或濕剝離工藝來去除光刻膠605b。在一些實(shí)施例中，在等離子體灰化工藝之后是在硫酸(H2SO4)中的濕浸以清洗封裝件500并且去除剩余的光刻膠材料。
[0084]接下來，在操作S550中，如圖20所示，在聚合物層613上形成具有開口的圖案化的聚合物層615。在一些實(shí)施例中，聚合物層615包括P1、PB0、BCB、環(huán)氧樹脂、硅樹脂、丙烯酸酯、納米填充酚樹脂、硅氧烷、含氟聚合物、聚降冰片烯等。在一些實(shí)施例中，聚合物層615選擇性地暴露于被配置為蝕刻聚合物層615以形成開口的蝕刻劑，例如，包括CF4、CHF3、C4F8、HF等。在一些實(shí)施例中，開口包括一個或多個通孔和上面的金屬引線溝槽。通孔從聚合物層615的底面垂直延伸至金屬溝槽的底面，金屬溝槽延伸至聚合物層615的頂面。
[0085]在一些實(shí)施例中，利用導(dǎo)電材料填充開口。為了說明，例如，晶種層(未示出)形成在開口中，并且使用電化學(xué)鍍工藝、無電鍍工藝等將導(dǎo)電材料鍍敷在開口中。如圖示例性地示出，所得到的位于聚合物層615中的通孔電連接至導(dǎo)電柱6111A、導(dǎo)電柱6111B或?qū)щ娡?09。在一些實(shí)施例中，例如，通過沉積工藝的方式沉積包括銅的導(dǎo)電材料，如上所述，隨后進(jìn)行鍍敷工藝和CMP工藝，因此為了簡潔而省略詳細(xì)描述。
[0086]在一些實(shí)施例中，如圖21所示，在聚合物層615上方形成具有導(dǎo)電部件的一個或多個附加的聚合物層616。在操作S560中，在聚合物層616中形成具有導(dǎo)電部件的RDL。在一些實(shí)施例中，RDL包括設(shè)置在各個聚合物層之間的導(dǎo)電部件。如圖示例性地示出，在聚合物層616內(nèi)形成上部傳輸電極104和上部接收電極108。在一些實(shí)施例中，圖案化聚合物層616以形成開口，并且金屬材料形成在開口內(nèi)以形成上部傳輸電極104和上部接收電極108。在一些實(shí)施例中，傳輸電極104通過聚合物層616的方式與接收電極108橫向分離。
[0087]如圖示例性地示出，在一些實(shí)施例中，驅(qū)動器管芯611A和驅(qū)動器管芯611B分別通過RDL中的導(dǎo)電部件電連接至上部傳輸電極104和上部接收電極108。驅(qū)動器管芯611A通過導(dǎo)電柱6111A和導(dǎo)電通孔電連接至上部傳輸電極104。接收器管芯611B通過導(dǎo)電柱6111B和導(dǎo)電通孔電連接至上部接收電極108。在一些實(shí)施例中，在組分和形成工藝上，形成在聚合物層中的RDL都與被測RDL 604基本類似，因此為了簡潔而省略詳細(xì)描述。
[0088]接下來，在操作S570中，如圖22所示，然后形成凸塊下金屬部(UBM)618以通過聚合物層616中的RDL電連接至下部傳輸電極106和下部接收電極110，并且在聚合物層616上方形成聚合物層617。如圖23所示，然后形成被配置為輸入/輸出(I/O)焊盤的外部連接件619A和619B，例如，包括位于凸塊下金屬部(UBM)618上的焊料球。在一些實(shí)施例中，連接件619A和619B是設(shè)置在UBM 618上的球柵陣列(BGA)球、可控坍塌芯片連接件凸塊等，其中UBM 618形成在RDL上方。在一些實(shí)施例中，連接件619A和619B用于將封裝件500電連接至諸如包括另一器件管芯、中介片、封裝襯底、印刷電路板、主機(jī)板等的其他封裝組件。在一些實(shí)施例中，連接件619A耦合至傳輸?shù)兀⑶疫B接件619B耦合至接收地。因此，下部傳輸電極106通過導(dǎo)電通孔、RDL 604和616以及連接件619A耦合至傳輸器地。下部接收電極110通過導(dǎo)電通孔、RDL 604和616以及連接件619B耦合至接收地。
[0089]接下來，從封裝件500去除載體601和粘合層602。圖24示出了所得到的結(jié)構(gòu)。在一些實(shí)施例中，聚合物基層603留在所得到的封裝件中以作為絕緣和保護(hù)層。
[0090]以上所示包括示例性操作，但是沒有必要以所示出的順序執(zhí)行該操作。根據(jù)本發(fā)明的各個實(shí)施例的精神和范圍，可以視情況添加、替換、重排和/或消除操作。
[0091]在一些實(shí)施例中，公開了一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括:介電質(zhì)波導(dǎo)，垂直設(shè)置在第一層與第二層之間；驅(qū)動器管芯，被配置為在第一輸出節(jié)點(diǎn)處生成驅(qū)動信號;第一傳輸電極，沿著介電質(zhì)波導(dǎo)的第一側(cè)放置并且被配置為接收來自第一輸出節(jié)點(diǎn)的驅(qū)動信號；第一接收電極，沿著介電質(zhì)波導(dǎo)的第一側(cè)放置；以及接收器管芯，被配置為接收從第一接收電極接收的信號。
[0092]還公開了一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，包括:介電質(zhì)波導(dǎo)，設(shè)置在第一介電材料與第二介電材料之間并且具有基本為矩形的界面;第一金屬層，沿著介電質(zhì)波導(dǎo)的第一側(cè)設(shè)置；以及第二金屬層，沿著介電質(zhì)波導(dǎo)的第二側(cè)設(shè)置。第二介電材料設(shè)置在模制層上，并且模制層圍繞驅(qū)動器管芯和接收器管芯。
[0093]還公開了一種方法，方法包括:將驅(qū)動器管芯和接收器管芯附著在封裝件中；應(yīng)用模塑料以圍繞驅(qū)動器管芯和接收器管芯;在驅(qū)動器管芯和接收器管芯以及模塑料上方形成第一層;在第一層上形成介電質(zhì)波導(dǎo)；以及在介電質(zhì)波導(dǎo)上形成第二層。
[0094]以上論述了若干實(shí)施例的部件，使得本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以更好地理解本發(fā)明的各個方面。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，他們可以很容易地使用本發(fā)明作為基礎(chǔ)來設(shè)計或更改其他用于達(dá)到與本文所介紹實(shí)施例相同的目的和/或?qū)崿F(xiàn)相同優(yōu)點(diǎn)的工藝和結(jié)構(gòu)。本領(lǐng)域技術(shù)人員也應(yīng)該意識到，這些等效結(jié)構(gòu)并不背離本發(fā)明的精神和范圍，并且在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以進(jìn)行多種變化、替換以及改變。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，包括: 介電質(zhì)波導(dǎo)，垂直設(shè)置在第一層與第二層之間； 驅(qū)動器管芯，被配置為在第一輸出節(jié)點(diǎn)處生成驅(qū)動信號； 第一傳輸電極，沿著所述介電質(zhì)波導(dǎo)的第一側(cè)放置并且被配置為接收來自所述第一輸出節(jié)點(diǎn)的所述驅(qū)動信號； 第一接收電極，沿著所述介電質(zhì)波導(dǎo)的第一側(cè)放置；以及 接收器管芯，被配置為接收從所述第一接收電極處接收的信號。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，還包括: 模制層，圍繞位于保護(hù)層上的驅(qū)動器管芯和接收器管芯； 其中，所述第一層設(shè)置在所述模制層上。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，還包括: 第二傳輸電極，沿著所述介電質(zhì)波導(dǎo)的第二側(cè)放置并且電耦合至傳輸?shù)亍?.根據(jù)權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)， 其中，所述第一傳輸電極包括設(shè)置在所述介電質(zhì)波導(dǎo)上方的第一金屬結(jié)構(gòu)，并且所述第二傳輸電極包括設(shè)置在所述介電質(zhì)波導(dǎo)上方的第二金屬結(jié)構(gòu)；以及其中，所述第一傳輸電極和所述第二傳輸電極為鏡像圖像。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，還包括: 第二接收電極，沿著所述介電質(zhì)波導(dǎo)的第二側(cè)放置并且電耦合至接收地。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)， 其中，所述第一接收電極包括設(shè)置在所述介電質(zhì)波導(dǎo)上方的第一金屬結(jié)構(gòu)，并且所述第二接收電極包括設(shè)置在所述介電質(zhì)波導(dǎo)上方的第二金屬結(jié)構(gòu)；以及其中，所述第一接收電極和所述第二接收電極為鏡像圖像。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其中，所述介電質(zhì)波導(dǎo)包括具有比所述第一層和所述第二層的介電常數(shù)大的介電常數(shù)的介電材料。8.一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，包括: 介電質(zhì)波導(dǎo)，設(shè)置在第一介電材料與第二介電材料之間并且具有基本為矩形的截面； 第一金屬層，沿著所述介電質(zhì)波導(dǎo)的第一側(cè)設(shè)置；以及 第二金屬層，沿著所述介電質(zhì)波導(dǎo)的第二側(cè)設(shè)置； 其中，所述第二介電材料設(shè)置在模制層上，并且所述模制層圍繞驅(qū)動器管芯和接收器管芯。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其中，第一傳輸電極和第一接收電極設(shè)置在所述第一金屬層內(nèi)，所述第一傳輸電極耦合至所述驅(qū)動器管芯，并且所述第一接收電極耦合至所述接收器管芯；以及 第二傳輸電極和第二接收電極設(shè)置在所述第二金屬層內(nèi)，所述第二傳輸電極耦合至傳輸?shù)?，并且所述第二接收電極耦合至接收地。10.一種制造半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的方法，包括: 將驅(qū)動器管芯和接收器管芯附著在封裝件中； 應(yīng)用模塑料以圍繞所述驅(qū)動器管芯和所述接收器管芯； 在所述驅(qū)動器管芯、所述接收器管芯和所述模塑料上方形成第一層；在所述第一層上形成介電波導(dǎo)；以及在所述介電質(zhì)波導(dǎo)上形成第二層。
【文檔編號】H01L31/18GK106067487SQ201610250235
【公開日】2016年11月2日
【申請日】2016年4月21日 公開號201610250235.5, CN 106067487 A, CN 106067487A, CN 201610250235, CN-A-106067487, CN106067487 A, CN106067487A, CN201610250235, CN201610250235.5
【發(fā)明人】周淳樸, 廖文翔
【申請人】臺灣積體電路制造股份有限公司