封裝半導體器件和封裝器件及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了封裝半導體器件和封裝器件及方法。在一個實施例中，一種封裝半導體器件的方法包括提供第一集成電路管芯，該第一集成電路管芯與包括多個設置在其上的襯底通孔(TSV)的襯底的第一表面相連接。導體球狀件與襯底的第二表面上的多個TSV中的每個相連接，第二表面與襯底的第一表面相反。第二集成電路管芯與襯底的第二表面相連接，并且模塑料形成在導體球狀件、第二集成電路管芯和襯底的第二表面之上。模塑料被從導體球狀件的頂面上去除，并且導體球狀件的頂面被形成凹部。在導體球狀件的頂面和模塑料上方形成有再分配層(RDL)。
【專利說明】封裝半導體器件和封裝器件及方法
[0001]相關申請的交叉參考
[0002]本發(fā)明涉及以下共同待決和共同受讓的專利申請，該專利申請的全部公開內容通過引用結合到本文中:2013年I月29日提交的第13/753，204號專利申請“A PoP Device”。
【技術領域】
[0003]本發(fā)明涉及半導體領域，更具體地，本發(fā)明涉及一種封裝半導體器件和封裝器件及方法。
【背景技術】
[0004]半導體器件被使用在各種電子應用，諸如，個人計算機、手機、數碼相機，以及其他電子設備中。通常通過在半導體襯底上方連續(xù)地沉積絕緣或介電層、導電層、以及半導體材料層，并且使用光刻圖案化各種材料層從而形成電路部件及其上的元件來制造半導體器件。通常在一個半導體晶圓上制造有數十或數百個集成電路并且通過在兩個集成電路之間沿著切割線進行切割來將晶圓上的各個管芯切割成單個的。通常是在例如，多芯片模式下或其他類型的封裝方式下分別封裝各個管芯。
[0005]半導體工業(yè)通過允許將更多部件集成到給定區(qū)域上的最小尺寸的不斷減小來持續(xù)地改進各個電子部件(例如，晶體管、二極管、電阻器、電容器等)的集成密度。在一些應用中，這些更小的電子部件也需要比原來的封裝件占據更少空間的更小的封裝件。3DIC和封裝件上封裝件(PoP)器件是最近的一些設計，其中將多個管芯垂直堆疊在一個封裝件中。

【發(fā)明內容】

[0006]為了解決現(xiàn)有技術中所存在的問題，根據本發(fā)明的一個方面，提供了一種封裝半導體器件的方法，所述方法包括:提供第一集成電路管芯，所述第一集成電路管芯與襯底的第一表面相連接，所述襯底中設置有多個襯底通孔(TSV);在所述襯底的第二表面上將導體球狀件與所述多個TSV中的每一個相連接，所述第二表面相對于所述襯底的所述第一表面；將第二集成電路管芯與所述襯底的所述第二表面相連接；在所述導體球狀件、所述第二集成電路管芯和所述襯底的所述第二表面之上形成模塑料；去除所述導體球狀件的頂面上方的所述模塑料；使所述導體球狀件的頂面凹陷；以及在所述導體球狀件的頂面和所述模塑料之上形成再分配層(RDL)。
[0007]在所述方法中，去除所述導體球狀件的頂面上方的所述模塑料進一步包括:去除設置在所述第二集成電路管芯上的導電凸塊的頂面之上的所述模塑料。
[0008]在所述方法中使所述導體球狀件的頂面凹陷進一步包括:使設置在所述第二集成電路管芯上的所述導電凸塊的頂面凹陷。
[0009]在所述方法中形成所述RDL包括:將部分所述RDL與設置在所述第二集成電路管芯上的所述導電凸塊相連接。[0010]在所述方法中使所述導體球狀件的頂面凹陷包括:蝕刻所述導體球狀件。
[0011]在所述方法中去除所述模塑料包括:研磨所述模塑料。
[0012]在所述方法中形成所述RDL包括:將部分所述RDL與所述導體球狀件相連接。
[0013]根據本發(fā)明的另一方面，提供了一種封裝半導體器件的方法，所述方法包括:將第一集成電路管芯附接至載體晶圓，其中，所述第一集成電路管芯與襯底相連接，所述襯底中設置有多個襯底通孔(TSV)，所述襯底包括第一表面和與所述第一表面相對的第二表面，所述第一集成電路與所述襯底的所述第一表面相連接，所述多個TSV從所述襯底的所述第一表面延伸至所述第二表面；在所述襯底的所述第二表面上將第一導體球狀件與所述多個TSV中的每一個相連接；將所述第二集成電路管芯與所述襯底的所述第二表面相連接；在所述第一導體球狀件、所述第二半導體電路管芯和所述襯底的所述第二表面之上形成模塑料層；研磨所述模塑料層，以暴露出所述第一導體球狀件的頂面；使所述第一導體球狀件的頂面凹陷；在所述第一導體球狀件的頂面和所述模塑料的頂面之上形成再分配層(RDL);在所述RDL之上形成多個第二導體球狀件；以及去除所述載體晶圓。
[0014]在所述方法中，使所述第一導體球狀件的頂面凹陷包括:使所述第一導體球狀件的頂面凹陷大約?ο μ m或更小。 [0015]在所述方法中，研磨所述模塑料層包括:機械研磨所述模塑料層。
[0016]在所述方法中，研磨所述模塑料層的步驟在所述模塑料層的頂面上和所述第一導體球狀件的頂面上留下了殘留物。 [0017]在所述方法中，使所述導體球狀件的頂面凹陷包括化學蝕刻工藝，并且所述化學蝕刻工藝將所述殘留物從所述模塑料層的頂面和所述第一導體球狀件的頂面上去除。
[0018]在所述方法中，研磨所述模塑料層的步驟暴露設置在所述第二集成電路管芯上的多個導電凸塊的頂面，并且形成所述RDL包括:在所述第一導體球狀件的頂面、所述模塑料層的頂面和所述多個導電凸塊的頂面之上形成第一鈍化層；圖案化所述第一鈍化層，暴露出所述第一導體球狀件的頂面和所述多個導電凸塊的頂面；在所述第一鈍化層、所述第一導體球狀件的頂面和所述多個導電凸塊的頂面之上形成第一導電材料；圖案化所述第一導電材料；在經過圖案化的所述第一導電材料和所述第一鈍化層之上形成第二鈍化層；圖案化所述第二鈍化層；在經過圖案化的所述第二鈍化層之上形成第二導電材料；以及圖案化所述第二導電材料。
[0019]在所述方法中，形成所述第一導電材料和圖案化所述第一導電材料包括:形成所述RDL的接觸件和扇出區(qū)域，其中，形成所述第二導電材料和圖案化所述第二導電材料包括:形成球下金屬化(UBM)結構，并且在所述RDL之上形成所述多個第二導體球狀件包括:將所述多個第二導體球狀件和所述UBM結構相連接。
[0020]根據本發(fā)明的又一方面，提供了一種封裝器件，包括:襯底，包括設置在其中的多個襯底通孔(TSV);導體球狀件，與所述多個TSV中的每一個相連接；模塑料層，設置在所述襯底和部分所述導體球狀件之上，其中，使所述導體球狀件的頂面凹陷為低于所述模塑料層的頂面；以及再分配層(RDL)，設置在所述模塑料層之上，部分所述RDL與所述導體球狀件的凹陷頂面相連接。
[0021]在所述封裝器件中，所述導電球狀件包括焊料、Cu或Cu核心。
[0022]根據本發(fā)明的又一方面，提供了一種封裝半導體器件，包括上述封裝器件，其中，所述襯底包括第一表面和與所述第一表面相對的第二表面，所述導體球狀件與所述第一表面相連接，所述半導體器件包括與所述襯底的所述第一表面相連接的第一集成電路管芯，并且所述第一集成電路管芯的導電凸塊與部分所述RDL相連接。
[0023]在所述封裝半導體器件中，所述第一集成電路的所述導電凸塊的頂面與所述模塑料層的頂面基本共面。
[0024]在所述封裝半導體器件中，使所述第一集成電路管芯的所述導電凸塊凹陷為低于所述模塑料的頂面。
[0025]在所述封裝半導體器件中，進一步包括:與所述襯底的所述第二表面相連接的第二集成電路管芯。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]為了更全面地理解實施例及其優(yōu)勢，現(xiàn)將結合附圖所進行的描述作為參考，其中:
[0027]圖1至圖13是示出了根據一些實施例封裝集成電路管芯的方法的截面圖；
[0028]圖14和圖15示出了圖13中所示的封裝半導體器件部分的更為詳細的截面圖；以及
[0029]圖16是流程圖，示出了根據一些實施例封裝半導體器件的方法。
[0030]除非另行指出，否則不同附圖中的相應的標號和標識涉及的是相應的部分。為了清楚地說明實施例的相關方面而繪制這些附圖且不必按照比例繪制。
【具體實施方式】
[0031]下面，詳細討論本發(fā)明各實施例的制造和使用。然而，應該理解，本發(fā)明提供了許多可以在各種具體環(huán)境中實現(xiàn)的可應用的概念。所討論的具體實施例僅僅示出了制造和使用本發(fā)明的具體方式，而不用于限制本發(fā)明的范圍。
[0032]本發(fā)明的一些實施例涉及的是封裝半導體器件。在此將描述新式封裝方法、封裝器件以及封裝的半導體器件。
[0033]圖1至圖13是示出了根據一些實施例封裝集成電路管芯的方法的截面圖。首先參考圖1，提供給了部分封裝的半導體器件100。部分封裝的半導體器件100包括附接在中介層襯底102上的一個或更多第一集成電路管芯114a和114b。根據一些實施例,將利用第二封裝電路管芯130 (見圖4)封裝部分封裝的半導體器件100。
[0034]再次參考圖1，襯底102包括例如，硅襯底、硅或玻璃中介層、印刷電路板(PCB)、有機物復合襯底或其他類型的襯底。襯底102包括設置在其中的多個襯底通孔(TSV) 104。TSV104從襯底102的第一面106延伸至襯底102的第二面108。TSV104包括導電材料并且提供了從襯底102的第一面106至第二面108的垂直電連接。接合焊盤110與襯底102的第一面106上的一個或更多TSV相連接，并且接觸焊盤112與襯底102的第二面108上的一個或更多TSV相連接。
[0035]集成電路管芯114a與襯底102的集成電路管芯裝配區(qū)域113中的襯底102相連接。集成電路管芯114a可以使用粘合、膠粘(tape)或其他方式附接在襯底102上。集成電路管芯114a使用引線接合116a與接合焊盤110電連接。集成電路管芯114b可以使用粘合、膠粘或其他方式附接在集成電路管芯114a的頂面上。集成電路管芯114b使用引線接合116b與接合焊盤110電連接。在附圖中，出于簡化目的將集成電路管芯114a和114b顯示成與相同的接合焊盤110相連接，然而，在一些實施例中，集成電路管芯114a和114b分別與襯底102上的不同接合焊盤110相連接。
[0036]在一些實施例中，部分封裝半導體器件100可以包括一個集成電路管芯114a，或部分封裝半導體器件100可以包括兩個堆疊半導體管芯114a和114b，它們可以包括不同的尺寸或相同的尺寸。集成電路管芯114a和114b可以包括例如，一個或更多半導體材料層，一個或更多導電材料層，一個或更多介電材料層，或它們的組合。模塑料118形成在垂直堆疊的集成電路管芯114a和114b之上，引線接合116a和116b之上，以及襯底102的暴露部分之上。
[0037]如圖2所示，為了封裝帶有另一個集成電路管芯130的部分封裝的半導體器件100而提供載體晶圓。在一些實施例中，載體晶圓120包括硅襯底、硅或玻璃中介層、PCB、有機復合襯底?？蛇x地，載體晶圓120可以包括其他類型的晶圓或材料。粘合物被涂覆在載體晶圓120上。作為實例，粘合物120可以包括膠、復合涂層、薄膜或其他粘合物。如圖3所示，圖1中所示的部分封裝半導體器件100 (或其他類型的部分封裝的集成電路)被翻轉并且附接在載體晶圓120上的粘合物122上。多個部分封裝半導體器件100附接在載體晶圓120上的粘合物122上且被處理，并且在封裝工藝完成之后，將封裝半導體器件單分出來(singulated),這些將在此被進一步地描述。
[0038]也如圖3所示，多個導體球狀件124被附接在襯底102的第二面108上的接觸焊盤112上。導體球狀件124包括例如，焊料、Cu或其他共熔導電材料。在一些實施例中，如另一個實例，導體球狀件124包括焊料、Cu或Cu核心。導體球狀件124可以形成在例如，襯底102的周長周圍或沿著襯底102的兩個或更多面形成。導體球狀件124可以形成在例如，圍繞襯底102的第二面108上的集成電路裝配區(qū)域126的周長的一個或更多行中。導體球狀件124可以例如，形成在各種球柵陣列(BGA)布置中?？蛇x地，導體球狀件124和接觸焊盤112可以被布置在其他配置中。
[0039]如圖4所示，第二集成電路管芯130使用粘合物128附接在襯底102的集成電路管芯裝配區(qū)域126上。集成電路管芯130包括多個設置在其上的導電凸塊132。導電凸塊132可以包括例如，焊料凸塊、控制熔塌芯片連接(controlled collapse chip connection)(C4)凸塊、Cu凸塊或其他類型的共熔材料。
[0040]如圖5所示，在第二集成電路管芯130、導體球狀件124和襯底102的暴露部分之上形成有模塑料134。模塑料134包括絕緣材料，諸如，聚合物、成型底部填充材料，或其他絕緣體。模塑料134在此(例如，在一些權利要求中)還涉及了模塑料層134。
[0041]然后，如圖6所示，使用研磨工藝136從導體球狀件124的頂面上去除模塑料134的頂部。在一些實施例中，研磨工藝136還導致模塑料134被從集成電路130的導電凸塊132的頂面上去除。在一些實施例中，研磨工藝136包括機械研磨工藝?？蛇x地可以使用其他類型的研磨工藝136。去除模塑料134的頂部在一些實施例中包括，例如，研磨模塑料134。
[0042]在一些實施例中，研磨工藝136可能在模塑料134的頂面、導體球狀件124和/或導電凸塊132上留下殘留物138。在其他實施例中，殘留物138由于研磨工藝136不形成在例如，模塑料134的頂面上。殘留物138可以包括例如，模塑料134、導體球狀件124和/或導電凸塊132的材料。殘留物138可以包括例如，一種或更多導電和/或絕緣材料。在一些實施例中，殘留物的至少一些部分包括SnOx。
[0043]然后，如圖7所示，使用蝕刻工藝140形成導體球狀件124的凹部。為了簡化附圖，圖7和剩余的附圖中僅僅示出了一個部分封裝的半導體器件100和集成電路管芯130。蝕刻工藝140包括，例如，用來在導體球狀件124中形成凹部而不在模塑料134中形成凹部的化學蝕刻工藝。在一些實施例中，蝕刻工藝140包括，例如，選擇性蝕刻導體球狀件124的材料的蝕刻工藝。在一些實施例中蝕刻工藝140可以包括軟化學蝕刻(soft chemicaletch)，且可以包括例如，Κ0Η、甲酸、H2S04、HF和HNO3混合物或HClO4和H3COOH混合物，然而，可選地可以使用其他類型的蝕刻化學藥劑。在一些實施例中，蝕刻工藝140在導體球狀件124的頂面中形成凹部142。在導體球狀件124的頂面形成凹部在一些實施例中包括例如，蝕刻導體球狀件124。
[0044]圖8中示出了形成在導體球狀件124中的凹部142的更詳細的截面圖。在一些實施例中，在導體球狀件124的頂面形成凹部包括，例如，在研磨工藝136之后在模塑料134以下以大約10 μ m或更小的尺寸Cl1在第一導體球狀件的頂面形成凹部?？蛇x地，凹部142的尺寸Cl1可以包括其他值。
[0045]如圖9中的更詳細的截面圖中所示的那樣，在一些實施例中，蝕刻工藝140還導致在集成電路管芯130的導電凸塊132的頂面中形成凹部144。導電凸塊132的頂面中的凹部144在模塑料134的頂面以下可以包括尺寸Cl1，其中，導電凸塊132的凹部144的尺寸(I1基本上可與例如，導體球狀件124的凹部142的尺寸Cl1相同或不同。在其他實施例中，蝕刻工藝140不導致導電凸塊132的頂面中形成凹部144。
[0046]在一些實施例中，蝕刻工藝140優(yōu)選地導致殘留物138被從模塑料134、導體球狀件124和/或導電凸塊132的頂面上去除。在一些其中部分殘留物138包括導電材料的實施例中，通過被用來在導體球狀件124中形成凹部142和被用于去除殘留物138的新式蝕刻工藝來防止封裝件中的短路和/或電流泄露。
[0047]下面參考圖10和圖11，在模塑料134的頂面，被形成凹部的導體球狀件124的頂面以及根據一些實施例可能或可能沒有被形成凹部的導電凸塊的頂面上方形成再分配層(RDL)。在一些實施例中，形成RDL154包括，例如，將部分RDL154與設置在集成電路管芯130上的導體球狀件124和/或導電凸塊132相連接。
[0048]如圖10所示，為了形成RDL154，包括一個或更多絕緣材料或絕緣材料層的第一鈍化層146形成在模塑料134，形成有凹部的導體球狀件124的頂面和導電凸塊132的頂面之上。第一鈍化層146可以包括例如，聚合物、二氧化硅、氮化硅、其他絕緣材料，或多個層或它們的組合。可選地第一鈍化層146可以包括其他材料。
[0049]第一鈍化層146被圖案化,從而暴露出導體球狀件124的頂面和導電凸塊132的頂面的至少一些部分?？梢允褂霉饪?，通過在第一鈍化層146之上形成光刻膠層(未示出)，將光刻膠層暴露于從在其上具有所需的圖案的光刻掩模中傳輸或通過其傳輸的能量或光線，以及顯影光刻膠層來圖案化第一鈍化層146。例如，根據光刻膠層是正性光刻膠或負性光刻膠來將光刻膠層的暴露的或未暴露的區(qū)域燒成灰燼或蝕刻掉。然后將光刻膠層用作為蝕刻掩模，同時將第一鈍化層146的一些部分蝕刻掉。例如，在一些其中第一鈍化層146包括感光材料的實施例中可選地可以使用其他方法(諸如，直接圖案化方法)來圖案化第一鈍化層146。
[0050]如圖10中所示，在圖案化的第一鈍化層146上方還形成有第一導電材料148。第一導電材料148包括例如，導電體,諸如，Cu、Al、Ti或他們的組合或多層。第一導電材料148可選地可以包括其他材料。使用光刻將第一導電材料148圖案化成所需要的圖案，如圖11所示。第一導電材料148的部分保留在第一鈍化層146的圖案中，從而形成將導體球狀件124的頂面與導電凸塊132電連接的接觸件或通孔。在一些實施例中，第一鈍化層146的頂面上的部分第一導電材料148可以包括例如，扇出(fan-out)區(qū)域，這些區(qū)域形成RDL154的橫向的或水平的弓I線和連接。
[0051]如圖11中所示，在圖案化的第一導電材料148和圖案化的第一鈍化層146之上形成有第二鈍化層150。第二鈍化層150可以包括例如，類似于被描述用于第一鈍化層146的材料。使用類似于被描述用于第一鈍化層146的方法來圖案化第二鈍化層150，并且在圖案化的第二鈍化層150上方形成第二導電材料152。第二導電材料152包括例如,類似于被描述用于第一導電材料148的材料。然后使用光刻圖案化第二導電材料152。在一些實施例中，第二導電材料152的部分包括例如，球下金屬化(UBM)結構。
[0052]如圖12所示，在RDL154的第二導電材料152的部分上形成多個第二導體球狀件156。可以使用例如，落球(ball drop)或球裝配工藝來形成導體球狀件156。導體球狀件156包括例如，焊料或其他共熔材料。可選地，導體球狀件156可以包括其他材料并且使用其他方法形成。
[0053]然后，如圖13中所示使用去接合工藝從封裝的半導體器件160中去除載體晶圓120和粘合物122，圖13示出了翻轉封裝件之后的封裝半導體器件160。使用管芯鋸或其他切割方法切割封裝的半導體器件160，從而形成多個獨立的封裝的半導體器件160。封裝的半導體器件160包括多個PoP器件，它們每個均包括多個部分封裝的半導體器件100和一個與部分封裝的半導體器件100相連接的內嵌的集成電路管芯130。RDL154提供了用于封裝的半導體器件160的引線和電連接的扇出區(qū)域。
[0054]圖14和圖15是圖13中所示的封裝半導體器件160的多個部分的更詳細的截面圖。圖14示出了由第一導電材料148構成的接觸件，該第一導電材料與在其表面上包括有凹部142的導體球狀件124相連接。部分第一導電材料148填充了導體球狀件124中的凹部。根據一些實施例，部分第一鈍化材料146還填充了部分凹部142。導體球狀件124與襯底102上的接觸焊盤112相連接，并且導電焊盤112與設置在襯底102內的TSV104相連接。
[0055]圖15示出了由第一導電材料構成的接觸件，該第一導電材料與集成電路管芯130的在其表面上包括有凹部144的導電凸塊132相連接。部分第一導電材料148填充了導電凸塊132中的凹部144。根據一些實施例，部分第一鈍化材料146還填充了部分凹部144。導電凸塊132被設置在集成電路管芯130上且通過模塑料134封裝。
[0056]在一些實施例中，在截面圖中導體球狀件124和導電凸塊132中的凹部142和144分別是彎曲的。凹部142和144可以是例如，中央區(qū)域更深而邊緣區(qū)域較淺的。可選地，凹部142和144在截面圖中可以是正方形的或梯形的，但圖中沒有示出。根據例如，蝕刻工藝140的類型和/或導體球狀件124和導電凸塊132的材料，凹部142和144可選地可以包括其他形狀。
[0057]在一些實施例中，在模塑料134的表面以下集成電路管芯130上的導電凸塊132沒有形成凹部。在這些實施例中，集成電路管芯130上的導電凸塊132包括例如，基本上與模塑料134的頂面共面的頂面。
[0058]圖16是示出了根據一些實施例封裝半導體器件的方法的流程圖170。在步驟172中，提供了第一集成電路管芯114a，該第一集成電路管芯114a與包括多個設置在其上的襯底通孔(TSV) 104的襯底102的第一表面106相連接。在步驟174中，導體球狀件124與襯底102的第二表面108上的多個TSV中的每個相連接，第二表面108與襯底102的第一表面相反。在步驟176中，第二集成電路管芯130與襯底102的第二表面108相連接。在步驟178中，模塑料134形成在導體球狀件134、第二集成電路管芯130和襯底102的第二表面108之上。在步驟180中，模塑料134被從導體球狀件124的頂面上去除并且在步驟182中，在導體球狀件124的頂面形成凹部。在步驟184中，在導體球狀件124的頂面和模塑料134之上形成RDL154。
[0059]在此所描述的集成電路管芯114a、114b和130可以包括有源部件或電路，但未示出。集成電路管芯114a、114b和130可以包括帶有例如，形成在其上的有源部件或電路的硅或其他類型的半導體材料。集成電路管芯114a、114b和130可以包括導電材料層、絕緣材料層、以及半導體元件，諸如，晶體管、二極管、電容器、電感器、電阻器等。在一些實施例中，如一個實例，集成電路管芯114a、114b包括存儲器件，而集成電路管芯130包括邏輯器件或處理器?？蛇x地，集成電路管芯114a、114b和130可以包括其他類型的功能性電路。
[0060]本發(fā)明的一些實施例公開了一種封裝半導體器件的方法，并且還包括封裝的半導體器件160，該封裝的半導體器件已經被在此所述的新式封裝方法進行了封裝。其他實施例包括有新式封裝器件。
[0061]例如，參考圖13，根據一些實施例，封裝器件包括襯底，該襯底包括設置在其中的TSV104。襯底102包括位于一個面106上的集成電路管芯裝配區(qū)域113以及位于與面106相反的另一個面108上的集成電路管芯裝配區(qū)域126。導體球狀件124與TSV104之一相連接，而模塑料134被設置在襯底102和部分導體球狀件124之上。導體球狀件124的頂面包括凹部142且在模塑料134的表面以下形成凹部。RDL154被設置在模塑料134之上，并且RDL154的部分(例如，部分第一導電材料148)與導體球狀件124的形成凹部的頂面相連接。在一些實施例中，襯底102包括與TSV104之一相連接的導電焊盤112，并且每個導體球狀件124均與導電焊盤112相連接。
[0062]本發(fā)明的一些實施例包括封裝半導體器件160，該封裝半導體器件包括在此所述的封裝器件。封裝半導體器件160包括與襯底102的與導體球狀件124相連接的表面108相連接的集成電路管芯130。集成電路管芯130的導電凸塊132與封裝器件的RDL154的部分相連接。根據一些實施例，還在模塑料134的頂面以下為導電凸塊132形成凹部。在一些實施例中，封裝半導體器件160還包括與襯底102的表面106相連接的集成電路管芯114a 和 / 或 114b ο
[0063]本發(fā)明的一些實施例的優(yōu)點包括提供新式封裝方法和器件，其中，使用新式蝕刻工藝140來去除通過用于模塑料134的研磨工藝136而形成的殘留物138，該蝕刻工藝防止和/或減少了集成電路管芯114a、114b和130之間的短路和電流泄漏。由于去除了殘留物138，改進了 RDL154的第一鈍化層146與模塑料134的粘合。部分殘留物138可以包括SnOx,并且蝕刻工藝140優(yōu)選地去除了 SnOx，從而在導體球狀件124和導電凸塊132之上得到了改進了的導電界面。
[0064]由于實施了減少封裝件翹曲的蝕刻工藝140，可以減小模塑料134的熱預算，從而避免需要用于模塑料134的高固化溫度。例如，通過實施本發(fā)明的實施例的蝕刻工藝140來避免在CMP工藝過程中的高溫固化溫度工藝，該高溫固化溫度工藝能夠避免殘留物易被困在軟磨塑料(已被高溫固化過)內。
[0065]只需要一個襯底102，并且在例如，不需要額外的中介層襯底的條件下集成電路管芯130被嵌在封裝系統(tǒng)中。公開了一種具有新式扇出互連結構的低廉的3D封裝系統(tǒng)。另夕卜，該新式封裝器件和方法在制造和封裝工藝流程中是容易實施的。
[0066]根據本發(fā)明的一些實施例，一種封裝半導體器件的方法包括:提供第一集成電路管芯，該第一集成電路管芯與包括多個設置在其上的TSV的襯底的第一表面相連接。導體球狀件與襯底的第二表面上的多個TSV中的每個相連接，第二表面與襯底的第一表面相反。第二集成電路管芯與襯底的第二表面相連接，并且模塑料形成在導體球狀件、第二集成電路管芯和襯底的第二表面之上。模塑料被從導體球狀件的頂面上去除，并且導體球狀件的頂面被形成凹部。在導體球狀件的頂面和模塑料之上形成RDL。
[0067]根據其他實施例，封裝半導體器件的方法包括:將第一集成電路管芯附接在載體晶圓上，其中，第一集成電路管芯與襯底相連接。襯底包括多個設置在其上的TSV并且包括第一表面和與第一表面相反的第二表面。第一集成電路與襯底的第一表面相連接，并且多個TSV從襯底的第一表面延伸至第二表面。該方法包括將第一導體球狀件與襯底的第二表面上的多個TSV中的每個相連接，從而將第二集成電路管芯與襯底的第二表面相連接，并且從而在第一導體球狀件、第二半導體電路管芯以及襯底的第二表面之上形成模塑料層。該方法包括研磨模塑料層從而暴露出第一導體球狀件的頂面，從而為第一導體球狀件的頂面形成凹部，并且從而在第一導體球狀件的頂面和模塑料的頂面之上形成RDL。將多個第二導體球狀件形成在RDL之上并且將載體晶圓去除。
[0068]根據其他實施例，一種封裝器件包括襯底，該襯底包括設置在其上的多個TSV，以及與多個TSV中的每個相連接的導體球狀件。模塑料層形成在襯底和部分導體球狀件之上，其中，在模塑料層的頂面以下導體球狀件的頂面被形成凹部。在模塑料層之上設置有RDL0部分RDL與導體球狀件的形成了凹部的頂面相連接。
[0069]盡管已經詳細地描述了本發(fā)明及其優(yōu)勢，但應該理解，可以在不背離所附權利要求限定的本發(fā)明主旨和范圍的情況下，做各種不同的改變，替換和更改。而且，本申請的范圍并不僅限于本說明書中描述的工藝、機器、制造、材料組分、裝置、方法和步驟的特定實施例。作為本領域普通技術人員應理解，通過本發(fā)明，現(xiàn)有的或今后開發(fā)的用于執(zhí)行與根據本發(fā)明所采用的所述相應實施例基本相同的功能或獲得基本相同結果的工藝、機器、制造，材料組分、裝置、方法或步驟根據本發(fā)明可以被使用。因此，所附權利要求應該包括在這樣的工藝、機器、制造、材料組分、裝置、方法或步驟的范圍內。
【權利要求】
1.一種封裝半導體器件的方法，所述方法包括: 提供第一集成電路管芯，所述第一集成電路管芯與襯底的第一表面相連接，所述襯底中設置有多個襯底通孔(TSV)； 在所述襯底的第二表面上將導體球狀件與所述多個TSV中的每一個相連接，所述第二表面相對于所述襯底的所述第一表面； 將第二集成電路管芯與所述襯底的所述第二表面相連接； 在所述導體球狀件、所述第二集成電路管芯和所述襯底的所述第二表面之上形成模塑料； 去除所述導體球狀件的頂面上方的所述模塑料； 使所述導體球狀件的頂面凹陷；以及 在所述導體球狀件的頂面和所述模塑料之上形成再分配層(RDL)。
2.根據權 利要求1所述的方法，其中，去除所述導體球狀件的頂面上方的所述模塑料進一步包括:去除設置在所述第二集成電路管芯上的導電凸塊的頂面之上的所述模塑料。
3.根據權利要求2所述的方法，其中，使所述導體球狀件的頂面凹陷進一步包括:使設置在所述第二集成電路管芯上的所述導電凸塊的頂面凹陷。
4.根據權利要求2所述的方法，其中，形成所述RDL包括:將部分所述RDL與設置在所述第二集成電路管芯上的所述導電凸塊相連接。
5.根據權利要求1所述的方法，其中，使所述導體球狀件的頂面凹陷包括:蝕刻所述導體球狀件。
6.根據權利要求1所述的方法，其中，去除所述模塑料包括:研磨所述模塑料。
7.根據權利要求1所述的方法，其中，形成所述RDL包括:將部分所述RDL與所述導體球狀件相連接。
8.一種封裝半導體器件的方法，所述方法包括: 將第一集成電路管芯附接至載體晶圓，其中，所述第一集成電路管芯與襯底相連接，所述襯底中設置有多個襯底通孔(TSV)，所述襯底包括第一表面和與所述第一表面相對的第二表面，所述第一集成電路與所述襯底的所述第一表面相連接，所述多個TSV從所述襯底的所述第一表面延伸至所述第二表面； 在所述襯底的所述第二表面上將第一導體球狀件與所述多個TSV中的每一個相連接； 將所述第二集成電路管芯與所述襯底的所述第二表面相連接； 在所述第一導體球狀件、所述第二半導體電路管芯和所述襯底的所述第二表面之上形成模塑料層； 研磨所述模塑料層，以暴露出所述第一導體球狀件的頂面； 使所述第一導體球狀件的頂面凹陷； 在所述第一導體球狀件的頂面和所述模塑料的頂面之上形成再分配層(RDL)； 在所述RDL之上形成多個第二導體球狀件；以及 去除所述載體晶圓。
9.一種封裝器件，包括: 襯底，包括設置在其中的多個襯底通孔(TSV)； 導體球狀件，與所述多個TSV中的每一個相連接；模塑料層，設置在所述襯底和部分所述導體球狀件之上，其中，使所述導體球狀件的頂面凹陷為低于所述模塑料層的頂面；以及 再分配層(RDL)，設置在所述模塑料層之上，部分所述RDL與所述導體球狀件的凹陷頂面相連接。
10.一種封裝半導體器件，包括根據權利要求9所述的封裝器件，其中，所述襯底包括第一表面和與所述第一表面相對的第二表面，所述導體球狀件與所述第一表面相連接，所述半導體器件包括與所述襯底的所述第一表面相連接的第一集成電路管芯，并且所述第一集成電路管芯的導電凸塊與部分所述RDL相連接。
【文檔編號】H01L21/60GK103996630SQ201310188263
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2013年5月20日 優(yōu)先權日:2013年2月19日
【發(fā)明者】林俊成, 蔡柏豪 申請人:臺灣積體電路制造股份有限公司