本發(fā)明的實施例涉及半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)及其形成方法。
背景技術(shù)：
由于各種電子組件(例如，晶體管、二極管、電阻器、電容器等)的集成度不斷提高，半導(dǎo)體工業(yè)已經(jīng)經(jīng)歷了快速的發(fā)展。在大多數(shù)情況下，這種集成度的提高源自最小部件尺寸的反復(fù)減小(例如，將半導(dǎo)體工藝節(jié)點朝著亞20nm節(jié)點縮小)，這允許更多的部件集成在給定的區(qū)域內(nèi)。近來隨著對微型化、更高速度、更大帶寬以及更低功耗和延遲的要求提高，也產(chǎn)生了對于半導(dǎo)體管芯的更小和更具創(chuàng)造性的封裝技術(shù)的需要。
多芯片封裝件(mcp)技術(shù)是由微型化和減小重量的電子工業(yè)的持續(xù)要求激勵的新的封裝技術(shù)。為了滿足這些需求，引入包括單一封裝件中的多個半導(dǎo)體芯片的mcp。各種三維mcp已經(jīng)被開發(fā)，且特別地，已經(jīng)引入新技術(shù)以用于芯片級集成而不是封裝級集成。mcp技術(shù)具有簡單的制造工藝和設(shè)計靈活性的益處。隨著技術(shù)不斷演進(jìn)，正在開發(fā)mcp技術(shù)的新的改進(jìn)和應(yīng)用。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的實施例提供了一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，包括：多芯片封裝件系統(tǒng)(mcps)包括：一個或多個管芯；沿著所述一個或多個管芯的側(cè)壁延伸的模塑料；以及位于所述一個或多個管芯和所述模塑料上方的再分布層(rdl)，其中，所述再分布層電連接至所述一個或多個管芯；至少一個傳感器，連接至所述多芯片封裝件系統(tǒng)的所述再分布層，其中，所述再分布層插入在所述至少一個傳感器和所述一個或多個管芯之間；以及襯底，具有位于所述襯底的第一側(cè)上的第一多個導(dǎo)電部件，其中，所述第一多個導(dǎo)電部件連接至所述多芯片封裝件系統(tǒng)的所述再分布層，其中，所述襯底包括從所述襯底的所述第一側(cè)延伸至所述襯底的與所述第一側(cè)相對的第二側(cè)的空腔，其中，所述至少一個傳感器設(shè)置在所述空腔中。
本發(fā)明的另一實施例提供了一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，包括：顯示器件；電池；襯底，具有面向所述電池和所述顯示器件的第一側(cè)以及與所述第一側(cè)相對的第二側(cè)，其中，所述襯底具有從所述第一側(cè)延伸至所述第二側(cè)的開口，其中，所述電池設(shè)置在所述襯底和所述顯示器件之間；第一半導(dǎo)體封裝件，設(shè)置在所述襯底和所述電池之間，其中，所述第一半導(dǎo)體封裝件橫跨所述襯底的所述開口延伸，其中，所述第一半導(dǎo)體封裝件的第一側(cè)連接至所述襯底的所述第一側(cè)；以及傳感器，連接至所述第一半導(dǎo)體封裝件的所述第一側(cè)，其中，所述傳感器設(shè)置在所述襯底的所述開口中。
本發(fā)明的又一實施例提供了一種形成半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的方法，所述方法包括：將多個管芯附接至載體；在所述多個管芯的鄰近的管芯之間形成模塑料；在所述多個芯片和所述模塑料上方形成再分布結(jié)構(gòu)，所述再分布結(jié)構(gòu)電連接至所述多個管芯；將所述載體與所述多個管芯分離；將至少一個傳感器附接至所述再分布結(jié)構(gòu)；以及將襯底附接至所述再分布結(jié)構(gòu)，所述襯底具有通孔，所述至少一個傳感器設(shè)置在所述通孔中。
附圖說明
當(dāng)結(jié)合附圖進(jìn)行閱讀時，根據(jù)下面詳細(xì)的描述可以更好地理解本發(fā)明的實施例。應(yīng)該強(qiáng)調(diào)的是，根據(jù)工業(yè)中的標(biāo)準(zhǔn)實踐，對各種部件沒有按比例繪制并且僅僅用于說明的目的。實際上，為了清楚的討論，各種部件的尺寸可以被任意增大或縮小。
圖1至圖6示出了根據(jù)一些實施例的在制造工藝的各個階段的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的截面圖。
圖7示出了根據(jù)各個實施例的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的截面圖。
圖8示出了根據(jù)一些實施例的用于制造半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的方法的流程圖。
圖9示出了根據(jù)一些實施例的具有mcp封裝件的系統(tǒng)的頂視圖。
具體實施方式
以下公開內(nèi)容提供了許多用于實現(xiàn)所提供主題的不同特征的不同實施例或?qū)嵗?。下面描述了組件和布置的具體實例以簡化本發(fā)明。當(dāng)然，這些僅僅是實例，而不旨在限制本發(fā)明。例如，在以下描述中，在第二部件上方或者上形成第一部件可以包括第一部件和第二部件形成為直接接觸的實施例，并且也可以包括在第一部件和第二部件之間可以形成額外的部件，從而使得第一部件和第二部件可以不直接接觸的實施例。此外，本發(fā)明可在各個實例中重復(fù)參考標(biāo)號和/或字母。該重復(fù)是為了簡單和清楚的目的，并且其本身不指示所討論的各個實施例和/或配置之間的關(guān)系。
而且，為便于描述，在此可以使用諸如“在…之下”、“在…下方”、“下部”、“在…之上”、“上部”等的空間相對術(shù)語，以便于描述如圖所示的一個元件或部件與另一個(或另一些)元件或部件的關(guān)系。除了圖中所示的方位外，空間相對術(shù)語旨在包括器件在使用或操作中的不同方位。裝置可以以其他方式定向(旋轉(zhuǎn)90度或在其他方位上)，而在此使用的空間相對描述符可以同樣地作相應(yīng)的解釋。
關(guān)于特定內(nèi)容，即，用于具有mcp封裝件的系統(tǒng)的方法和結(jié)構(gòu)描述各個實施例。各個實施例包括通過將多個半導(dǎo)體管芯集成在一起且在半導(dǎo)體管芯上方形成再分布層(rdl)形成mcp封裝件。在各個實施例中，傳感器通過在rdl上方形成的凸塊下金屬(ubm)結(jié)構(gòu)或ubm連接至rdl，并且具有空腔的襯底附接至mcp封裝件，在空腔中設(shè)置傳感器。
圖1至圖6示出了根據(jù)一些實施例的在制造工藝的不同階段處的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)500的截面圖。
首先參照圖1，多個半導(dǎo)體管芯105或半導(dǎo)體芯片105附接至載體101。多個半導(dǎo)體管芯105可以是相同或相似的類型(例如，執(zhí)行相同或相似的功能)?？蛇x地，半導(dǎo)體管芯105可以是不同的類型。例如，一個半導(dǎo)體管芯105可以是存儲芯片，另一半導(dǎo)體管芯105可以是邏輯芯片，而另一半導(dǎo)體管芯105可以是數(shù)字信號處理器(dsp)。盡管圖1示出了三個半導(dǎo)體管芯105，在mcp封裝件中可以使用多于或少于三個半導(dǎo)體管芯，并且半導(dǎo)體管芯105可以是任何合適類型的半導(dǎo)體管芯。根據(jù)一些實施例，載體101包括玻璃、硅、諸如塊狀硅的塊狀材料、聚合物、聚合物復(fù)合物、金屬箔、陶瓷、玻璃、玻璃環(huán)氧樹脂、氧化鈹、膠帶、或用于結(jié)構(gòu)支撐的其它合適的材料。在圖1的實例中，半導(dǎo)體管芯105通過諸如管芯附接膜(daf)的膜103附接至載體101。因此，在下文中，膜103可稱為daf103，應(yīng)該理解，其它類似的膜也可用于將管芯105附接至載體101。粘合層102可以沉積或?qū)訅涸谳d體101上方。在一些實施例中，載體101是由玻璃制成的，粘合層102是感光的且在隨后的載體分離工藝中通過對載體101閃爍紫外(uv)光很容易從載體101分離。例如，粘合層可以是由圣保羅,明尼蘇達(dá)州的3m公司制造的光熱轉(zhuǎn)換(lthc)涂層。可選地，粘合層102可包括諸如膠的其它材料。
參照圖1，在一些實施例中，半導(dǎo)體管芯105附接至載體101，而半導(dǎo)體管芯105的具有導(dǎo)電部件109(例如，通孔109或凸塊109)的側(cè)面向遠(yuǎn)離載體101。根據(jù)一些實施例，導(dǎo)電部件109提供至半導(dǎo)體管芯105的內(nèi)部電路的電連接。導(dǎo)電部件109可以嵌入在絕緣層111中。在一些實施例中，絕緣層111包括聚酰亞胺(pi)、聚苯并惡唑(pbo)等。絕緣層111可用作應(yīng)力減輕涂層和/或保護(hù)層，且可在下文討論的隨后工藝(例如，研磨工藝)中保護(hù)管芯105。
仍然參照圖1，在半導(dǎo)體管芯105和載體101上方形成模塑料107。模塑料107可包括環(huán)氧樹脂、模制底部填充物等，且可通過壓縮模制、轉(zhuǎn)移模制和液態(tài)密封劑模制或任何其它合適的方法形成。在形成模塑料107之后，可以執(zhí)行諸如化學(xué)機(jī)械平坦化(cmp)工藝的平坦化工藝或研磨工藝以去除管芯105上方多余的模塑料107并且為模塑料107產(chǎn)生平坦的上表面107u。當(dāng)暴露出導(dǎo)電部件109的頂面時平坦化工藝可以停止，以使模塑料107的上表面107u與半導(dǎo)體管芯105的上表面共平面。
接下來，如圖2所示，在半導(dǎo)體管芯105和模塑料107的上表面107u上方形成再分布層(rdl)120。在一些實施例中，rdl120包括在一個或多個絕緣層中形成的一個或多個導(dǎo)電層(例如，導(dǎo)線和/或通孔)，其中，導(dǎo)電層電連接至半導(dǎo)體管芯105且重新路由電信號以為與其他電組件的連接提供通路。例如，rdl120可橫向延伸超過半導(dǎo)體管芯150的周界以提供扇出互連結(jié)構(gòu)。下文中，rdl120可共同地稱為再分布層(rdl)或再分布結(jié)構(gòu)。如下文更詳細(xì)地描述，rdl120包括一個或多個絕緣層(例如，絕緣層121和122)以及在一個或多個絕緣層內(nèi)設(shè)置的一個或多個導(dǎo)電部件(例如，導(dǎo)電部件123)。在一些實施例中，第一絕緣層121可包括可光圖案化絕緣材料，諸如聚酰亞胺、苯并環(huán)丁烯(bcb)、聚苯并惡唑(pbo)等、或它們的組合。在其它實施例中，第一絕緣層121可以包括非可光圖案化絕緣材料(諸如氮化硅、碳化硅、氧化硅、氮氧化硅)、低k電介質(zhì)(諸如碳摻雜的氧化物)、極低k電介質(zhì)(諸如多孔碳摻雜的二氧化硅)等或它們的組合?？梢酝ㄟ^cvd、pvd、ald、旋涂電介質(zhì)工藝等或它們的組合形成第一絕緣層121。
在一些實施例中，還參照圖2，例如，使用光刻技術(shù)，在第一絕緣層121中形成開口(未示出)以暴露出導(dǎo)電通孔或凸塊109。在第一絕緣層121上方和在開口中形成導(dǎo)電圖案123。在一些實施例中，導(dǎo)電圖案123接觸導(dǎo)電通孔/凸塊109。導(dǎo)電圖案123可包括各種線/跡線(橫跨第一絕緣層121的頂面“水平地”行進(jìn))和/或通孔(“垂直地”延伸至第一絕緣層121中的開口內(nèi)且接觸下面的導(dǎo)電通孔/凸塊109)。如圖2中所示，導(dǎo)電圖案123延伸超過半導(dǎo)體管芯105的邊界以提供扇出互連結(jié)構(gòu)。在一些實施例中，導(dǎo)電圖案123通過在第一絕緣層121上方和開口中沉積晶種層(未示出)形成。晶種層可以包括銅、鈦、鎳、金、錳等或它們的組合，并且可以通過ald、濺射、pvd工藝等或它們的組合來形成。隨后地，光刻膠材料(未示出)沉積在晶種層上方并且被圖案化以限定用于導(dǎo)電圖案123的期望的圖案。通過電化學(xué)鍍工藝、化學(xué)鍍工藝、ald、pvd等或它們的組合在晶種層上形成諸如銅、鎢、鋁、銀、金等或它們的組合的導(dǎo)電材料。使用諸如灰化工藝和之后的濕清洗工藝的適當(dāng)?shù)墓饪棠z去除工藝去除光刻膠材料。例如，使用濕蝕刻或干蝕刻去除晶種層的位于第一絕緣層121上方的暴露部分。
還參照圖2，在第一絕緣層121和導(dǎo)電圖案123上方形成第二絕緣層122，這完成了rdl120的形成。在示出的實施例中，第二絕緣層122與第一絕緣層121相似，可使用相似的方法形成，且描述不在此贅述。上述用于絕緣層121和導(dǎo)電圖案123的形成方法可以重復(fù)以形成額外的絕緣層和導(dǎo)電圖案。如圖2所示，rdl120包括兩個絕緣層(諸如第一絕緣層121和第二絕緣層122)和插入在絕緣層之間的一個導(dǎo)電圖案(諸如導(dǎo)電圖案123)。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將意識到，僅是為了說明的目的而提供絕緣層的數(shù)量和導(dǎo)電圖案的數(shù)量，而不是對于本發(fā)明的范圍的限制。在其它實施例中，取決于半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)500的設(shè)計要求，rdl120可包括其他數(shù)量的絕緣層和導(dǎo)電圖案。
還參照圖2，ubm127(例如，127a和127b)形成在rdl120上方并且電連接至rdl120。根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，每個ubm127包括阻擋層125和阻擋層上方的金屬層。在一些實施例中，使用光刻技術(shù)，開口(未示出)形成在rdl120的頂部絕緣層中(例如，圖2的第二絕緣層122)以暴露出rdl120的導(dǎo)電圖案(例如，圖2的導(dǎo)電圖案123)。隨后地，阻擋層125形成在頂部絕緣層上方，其中，阻擋層延伸至開口中且接觸頂部導(dǎo)電圖案。阻擋層可以是鈦層、氮化鈦層、鉭層、氮化鉭層、或由鈦合金或鉭合金形成的層，并且可以通過ald、濺射、pvd等、或它們的組合形成。
如圖2所示，例如，通過電化學(xué)鍍工藝、化學(xué)鍍工藝、ald、pvd或其它合適的方法在阻擋層125上方形成諸如銅、鋁、鎢、銀、金等的金屬以完成ubm127(例如，127a和127b)。ubm127可以或可以不連接至半導(dǎo)體管芯105。如圖2所示，一些ubm(例如，ubm127a)形成在把半導(dǎo)體管芯105的邊界內(nèi)，而其它ubm(例如，ubm127b)形成在半導(dǎo)體管芯105的邊界外側(cè)。
接下來，如圖3所示，具有ubm127的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)500的側(cè)附接至由框架131支撐的膜133。隨后地，在一些實施例中，載體101通過分離工藝被去除。在粘合層102是lthc涂層的實施例中，可以通過穿過載體101閃爍例如紫外(uv)光的光源來分離載體101。作為實例，在其他實施例中，載體101可以通過機(jī)械剝離、cmp、機(jī)械研磨、化學(xué)濕蝕刻或濕剝離分離。在一些實施例中，在分離工藝之后，daf103通過daf清洗工藝(在圖3中未示出)去除。在其他實施例中，daf103保留在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)500上，并且不執(zhí)行daf清洗工藝。在分離工藝之后，圖3中示出的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)500(不包括框架131和膜133)在本文中可以稱為多芯片封裝件(mcp)系統(tǒng)550或mcps550(見圖3中的標(biāo)記)。mcps550可以或可以不包括在隨后工藝步驟中剝離的daf103。
參照圖4，在圖3中形成的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)500從膜133分離且附接至由框架131’支撐的膜133’，rdl120遠(yuǎn)離膜133’延伸。框架131’和膜133’可以或可以不與圖3中示出的框架131和膜133相同。在一些實施例中，執(zhí)行激光標(biāo)記工藝以在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)500的與具有rdl120的第二側(cè)相對的第一側(cè)上形成激光標(biāo)記(未示出)?？梢允褂脕碜约す馄骷?43的激光束145執(zhí)行激光標(biāo)記工藝，激光束燒毀和/或去除半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)500的第一側(cè)上的膠帶133’和頂部介電層的部分。激光標(biāo)記可包括字母、數(shù)字、圖、或可用于識別目的的任何其它符號。例如，激光標(biāo)記可用于識別產(chǎn)品、制造序列、相應(yīng)封裝件的批號、或用于追蹤相應(yīng)封裝件的任何其它信息?？梢钥蛇x地在圖3中示出的載體分離工藝之后執(zhí)行激光標(biāo)記工藝。因此，mcps550還可包括激光標(biāo)記。在一些實施例中，接下來，例如，使用焊料印刷機(jī)器或絲網(wǎng)印刷工藝在ubm127上形成焊膏129。
接下來，如圖5所示，電組件141附接至半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)500的ubm127a。電組件141可以是例如傳感器或半導(dǎo)體管芯。第一電組件141可以具有與第二電組件141不同的類型，盡管第一電組件141還可具有與第二電組件141相同的類型。在示例性實施例中，電組件141是傳感器。每個傳感器141可以是，例如，溫度傳感器、濕度傳感器、心率傳感器、發(fā)光二極管(led)傳感器、或環(huán)境傳感器。作為實例，led傳感器可以例如在諸如脈搏血氧計或智能手表的應(yīng)用中用于測量血氧水平。溫度傳感器和濕度傳感器可以用于測量用戶的(例如，人類用戶)身體溫度和皮膚濕度。環(huán)境傳感器可以用于測量周圍環(huán)境，諸如氣壓、溫度、濕度、uv光、毒氣濃度、和/或其它參數(shù)。在下文討論中，電組件141可以稱為傳感器141，應(yīng)該理解，還可使用諸如半導(dǎo)體管芯、半導(dǎo)體封裝件(例如，具有封裝件的管芯)的其它電組件。盡管圖5示出了兩個傳感器141、一個傳感器或兩個以上傳感器還可附接至半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)500。在一些實施例中，傳感器141可具有相同的尺寸。在其他實施例中，傳感器141可具有不同的尺寸(例如，圖6中的高度t2和t3)。
根據(jù)一些實施例，參照圖5，傳感器141的接觸焊盤143與半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)500的相應(yīng)的ubm127a對準(zhǔn)，且執(zhí)行回流工藝以將傳感器141物理地和電連接至半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)500。傳感器141可使用表面安裝技術(shù)(smt)附接至ubm127a。例如，傳感器141可以放置在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)500上且通過焊膏129暫時地保持在合適的位置。諸如紅外燈和熱風(fēng)的熱源可以用于熔化焊膏129且在傳感器141的接觸焊盤143和半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)500的ubm127a之間形成連接件139。在一些實施例中，在回流焊爐中執(zhí)行回流工藝。
圖5示出了具有為了說明目的附接的傳感器141的的一個mcps550的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)500。然而，具有相應(yīng)附接的傳感器141的數(shù)十、數(shù)百、或更多的mcps550可以通過圖1至圖5中示出的處理步驟同時地形成在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)500中。在一些實施例中，隨后執(zhí)行切割工藝(未示出)以分離、或切割半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)500以形成多個單獨的mcps550。作為實例，可使用切割刀片或激光執(zhí)行切割。在切割之后，可通過例如從mcps550剝離去除daf103。
根據(jù)一些實施例，參照圖6，mcps550的ubm127b與工件151的第一側(cè)上的相應(yīng)的導(dǎo)電部件153對準(zhǔn)，且執(zhí)行接合工藝(例如，回流工藝)以將工件151與mcps550物理地和電接合。在一些實施例中，在接合工藝之后，連接件139形成在工件151的導(dǎo)電部件153和mcps550的ubm127b之間。工件151可以是，例如，印刷電路板(pcb)、插入件、或任何其它合適的襯底。工件151在第一側(cè)上可以具有諸如接觸焊盤或凸面的導(dǎo)電部件153，其中，導(dǎo)電部件153可電連接至在工件151中形成的其它導(dǎo)電部件155(例如，導(dǎo)線、導(dǎo)電通孔)。在示例性實施例中，工件151是具有從pcb151的第一側(cè)延伸至pcb151的與第一側(cè)相對的第二側(cè)的開口或空腔150。在一些實施例匯總，開口150的尺寸足夠大以容納傳感器141。在各個實施例中，pcb151的開口150被設(shè)置為使得當(dāng)mcps550和pcb151接合在一起時，傳感器141設(shè)置在開口中。如圖6所示，傳感器141的高度(例如，高度t2)可以等于或小于pcb151的高度(例如，高度t1)。可選地，傳感器141的高度(例如，高度t3)可大于pcb151的高度(例如，高度t1)，因此傳感器141的頂部可在pcb151的上表面之上突出。在設(shè)計階段期間，開口150可設(shè)計在pcb151中，以使當(dāng)制造pcb151時，準(zhǔn)備好開口150?？蛇x地，可在通過使用例如刀片、激光、或鉆孔工具去除pcb151的對應(yīng)于傳感器141的位置的期望部分來制作pcb151之后，形成開口150。如圖6中所示，開口150可具有傾斜的側(cè)壁159。在一些實施例中，開口150的寬度從具有導(dǎo)電部件153的pcb151的第一側(cè)至pcb151的與第一側(cè)相對的第二側(cè)逐漸增加。在實施例中，傾斜的側(cè)壁159在pcb151的第二側(cè)下方終止且與直的側(cè)壁157相交,其中，直的側(cè)壁157基本上垂直于pcb151的第二側(cè)且延伸至pcb151的第二側(cè)。通過在空腔150中設(shè)置傳感器141，與具有附接至工件151的第二側(cè)的傳感器141的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)相比，有利地減小了半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)500的總高度。
圖7示出了另一實施例半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)400。圖7中的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)400包括具有通過連接件417附接至mcps413的傳感器423的mcps413。與以上參照圖5所述的連接件139的形成相似，可通過例如將mcps413的ubm(未示出)與傳感器423的接觸焊盤(未示出)接合形成連接件417。作為實例，傳感器423可以是溫度傳感器、濕度傳感器、心率傳感器、led傳感器、或環(huán)境傳感器。盡管在圖7中示出一個傳感器423，但是可使用兩個或多個傳感器423。mcps413可具有與圖5和圖6中所示的mcps550相同或相似的結(jié)構(gòu)。在一些實施例中，工件425(例如，pcb)的第一側(cè)通過連接件417接合至mcps413。工件425具有開口或通孔，其中設(shè)置傳感器423。如圖7所示，mcps413、傳感器423和工件425的組合與圖6中的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)500基本上相同或相似。
在各種實施例中，除了mcps413，其它電組件415a和415b也通過連接件417附接至工件425的第一側(cè)。電組件415a和415b可以彼此相似或不同。作為實例，電組件415a可以是半導(dǎo)體管芯或半導(dǎo)體封裝件，且電組件415b可以是離散的電組件，例如，無源或有源器件，諸如電容器、電感器、電阻器、晶體管、二極管等。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，圖7僅僅是一個示例，在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)400中可使用其它數(shù)量的mcps413、傳感器423和電組件415a/415b，而不背離本發(fā)明的精神。
如圖7所示，電池411通過線纜419電連接至工件425，而mcps413設(shè)置在電池411和工件425之間。在一些實施例中，線纜419是柔性線纜，諸如柔性印刷電路(fpc)線纜。諸如lcd顯示器件的顯示器件409靠近電池411設(shè)置，電池411設(shè)置在mcps413和顯示器件409之間。在一些實施例中，顯示器件409通過諸如fpc線纜的線纜421電連接至工件425。
根據(jù)一些實施例，參照圖7，半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)400具有外殼401。在各個實施例中，外殼401具有正面403和背面405，正面403靠近顯示器件409且背面405靠近傳感器423和工件425。在一些實施例中，半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)400包括可穿戴器件，諸如智能手表、健身器或健康監(jiān)控器件。傳感器423可感測或測量用戶的特定的重要統(tǒng)計資料(例如，人穿戴可穿戴器件)，因此外殼401的背面405可接觸或接近用戶的皮膚。在一些實施例中，傳感器423上方的背面405或背面405的部分407由有利于傳感器423的感測和測量需要的第一材料制成。例如，第一材料可允許特定波長的光穿過(例如，對于led傳感器測量)或可導(dǎo)熱(例如，對于溫度傳感器測量)。第一材料可擁有物理、電、或其它類型的特征以滿足半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)400的多個傳感器的感測需要。如圖7所示，背面405可包括具有大于或等于傳感器423的寬度w1的寬度w2的部分407，盡管w2也可以小于w1(未示出)。在一個實施例中，背面405的部分407形成測量窗口且由不同于背面405的其它部分的材料制成。
如圖7所示，外殼401的正面403鄰近顯示器件409。在一些實施例中，正面403的第二材料是透明的以使顯示器件409的顯示是用戶看得見的。例如，玻璃、石英或其它合適的材料可用作正面403的第二材料。在一些實施例中，第二材料可與第一材料相同。在其它實施例中，第二材料包括合適的材料以支撐顯示器件409的觸摸屏操作。在又另一實施例中，正面403具有開口以暴露出顯示器件409，以使用戶能夠直接與顯示器件409交互(例如，使用手指或諸如鐵筆的輸入設(shè)備)。在一些實施例中，外殼401的不同部分(例如，正面403、背面405)包括不同的材料。在其它實施例中，外殼401的不同部分是由相同材料制成的。
圖8是根據(jù)一些實施例的制造半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的方法的流程圖。應(yīng)該理解，圖8中示出的實施例方法是許多可能的實施例方法的實例。本領(lǐng)域中的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到許多變化、替換和修改。例如，可以添加、去除、替換、重新排列和重復(fù)圖8中示出的各個步驟。
參照圖8。在步驟1010中，多個管芯附接至載體。在步驟1020中，模塑料形成在多個管芯的鄰近的管芯之間。在步驟1030中，再分布結(jié)構(gòu)形成在多個管芯和模塑料上方。再分布結(jié)構(gòu)電連接至多個半導(dǎo)體管芯。在步驟1040中，載體與多個管芯分離。在步驟1050中，至少一個傳感器附接至再分布結(jié)構(gòu)。至少一個傳感器可通過連接至再分布結(jié)構(gòu)的ubm附接至再分布結(jié)構(gòu)。在步驟1060中，襯底附接至再分布結(jié)構(gòu)。襯底具有通孔，且至少一個傳感器設(shè)置在通孔中。襯底可通過連接至再分布結(jié)構(gòu)的ubm附接至再分布結(jié)構(gòu)。
實施例系統(tǒng)和方法的益處包括集成度更高、mcp封裝件面積減小以及半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的高度減小。例如，通過在工件(例如，工件151或425)的空腔中設(shè)置傳感器(例如，傳感器141或傳感器423)，容納傳感器141或423所需的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的總高度減小。在圖7的實例中，容納傳感器423所需的高度減小意味著在外殼401內(nèi)可獲得更多空間以用于其他目的，諸如更多空間以用于更大的電池411、或更多的空間以用于其它電組件和/或另一工件以容納更多功能。如另一實例，通過在mcp封裝件中集成半導(dǎo)體管芯而不是半導(dǎo)體封裝件，mcp封裝件的尺寸(例如，面積)小于由所有相應(yīng)的半導(dǎo)體封裝件占據(jù)的面積，如下面參照圖9的描述示出的。
圖9示出了實施例半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)300的頂視圖。如圖9所示，多個裸半導(dǎo)體管芯(例如，管芯307、309、311和313)在mcps中集成在一起，且傳感器(例如，虛線中示出的傳感器203和205)遵循與圖1至圖5中示出的相似的步驟附接至mcps。在圖9的實例中，具有傳感器的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)300的側(cè)面向紙內(nèi)側(cè)，因此傳感器203/205和ubm320以虛線示出，而ubm320圍繞半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)300的周界形成。一些ubm320可形成在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)300的中間部分，但為了簡單，未在圖9中示出。作為實例，多個半導(dǎo)體管芯可包括模擬前端(afe)管芯307、連接管芯311(例如，wifi/bluetooth模塊)、功率管芯集成電路(pmic)309、以及微控制器單元(mcu)313。兩個傳感器203和205通過pcb301的開口(例如，未示出，類似于圖6的開口)附接至半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)300的ubm320(未示出)，因此在圖9中以虛線示出。作為實例，傳感器203可以是led/二極管傳感器，并且傳感器205可以是溫度/濕度傳感器。在上面圖9中示出的實例中，由于裸管芯而不是半導(dǎo)體封裝件在mcps中集成在一起，半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)300的總面積(例如，pcb301的面積)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于集成相應(yīng)的半導(dǎo)體封裝件的方案。例如，使用圖9中示出的實施例系統(tǒng)已經(jīng)觀察到pcb面積減小65％。此外，通過在pcb301的開口中放置傳感器，有利地減小半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)300的總厚度。
根據(jù)一個實施例，半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括多芯片封裝件系統(tǒng)(mcps)。mcps包括一個或多個管芯、沿著一個或多個管芯的側(cè)壁延伸的模塑料、以及位于一個或多個管芯和模塑料上方的再分布層(rdl)，rdl電連接至一個或多個管芯。半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)還包括連接至mcps的rdl的至少一個傳感器，rdl插入在至少一個傳感器和一個或多個管芯之間，以及具有在襯底的第一側(cè)上的第一多個導(dǎo)電部件的襯底。第一多個導(dǎo)電部件連接至mcps的rdl。襯底包括從襯底的第一側(cè)延伸至襯底的與第一側(cè)相對的第二側(cè)的空腔，并且至少一個傳感器設(shè)置在空腔中。
在上述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中，其中，所述再分布層橫向地延伸超過所述一個或多個管芯的邊界。
在上述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中，其中，所述至少一個傳感器包括心率傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器、led傳感器或環(huán)境傳感器。
在上述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中，其中，所述多芯片封裝件系統(tǒng)還包括位于所述再分布層上的多個凸塊下金屬結(jié)構(gòu)(ubm)，其中，所述至少一個傳感器通過相應(yīng)的凸塊下金屬結(jié)構(gòu)連接至所述再分布層。
在上述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中，其中，所述至少一個傳感器包括第一傳感器，其中，所述襯底的第一厚度大于或等于所述第一傳感器的第二厚度。
在上述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中，其中，所述至少一個傳感器包括第一傳感器，其中，所述襯底的第一厚度小于所述第一傳感器的第二厚度。
在上述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中，其中，所述襯底是印刷電路板(pcb)。
在上述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中，還包括連接至所述襯底的顯示器件，其中，所述多芯片封裝件系統(tǒng)設(shè)置在所述顯示器件和所述襯底之間。
在上述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中，還包括連接至所述襯底的顯示器件，其中，所述多芯片封裝件系統(tǒng)設(shè)置在所述顯示器件和所述襯底之間，還包括設(shè)置在所述顯示器件和所述多芯片封裝件系統(tǒng)之間的電池。
在其他實施例中，半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括顯示器件、電池、具有面向電池和顯示器件的第一側(cè)和與第一側(cè)相對的第二側(cè)的襯底。襯底具有從第一側(cè)延伸至第二側(cè)的開口。電池設(shè)置在襯底與顯示器件之間。半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)還包括設(shè)置在襯底和電池之間的第一半導(dǎo)體封裝件。第一半導(dǎo)體封裝件橫跨襯底的開口延伸，且第一半導(dǎo)體封裝件的第一側(cè)連接至襯底的第一側(cè)。半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)還包括連接至第一半導(dǎo)體封裝件的第一側(cè)的傳感器。傳感器設(shè)置在襯底的開口中。
在上述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中，還包括：第一柔性線纜，將所述顯示器件連接至所述襯底；以及第二柔性線纜，將所述電池連接至所述襯底。
在上述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中，還包括：第二半導(dǎo)體封裝件，設(shè)置在所述襯底和所述電池之間，所述第二半導(dǎo)體封裝件連接至所述襯底的所述第一側(cè)。
在上述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中，其中，所述傳感器是心率傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器、led傳感器、環(huán)境傳感器或它們的組合。
在上述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中，其中，所述第一半導(dǎo)體封裝件還包括：多個半導(dǎo)體芯片；模塑料，位于所述多個半導(dǎo)體芯片之間；以及再分布層(rdl)，在所述多個半導(dǎo)體芯片和所述模塑料上方，其中，所述再分布層電連接至所述多個半導(dǎo)體芯片。
在上述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中，還包括外殼，其中，所述顯示器件、所述電池、所述襯底、所述第一半導(dǎo)體封裝件和所述傳感器封閉在所述外殼中。
在上述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中，還包括連接至所述襯底的所述第一側(cè)的離散的電組件。
在又其它實施例中，一種形成半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的方法包括：將多個管芯附接至載體，在多個管芯的鄰近管芯之間形成模塑料，以及在多個管芯和模塑料上方形成再分布結(jié)構(gòu)，再分布結(jié)構(gòu)電連接至多個管芯。該方法還包括將載體從多個管芯分離，將至少一個傳感器附接至再分布結(jié)構(gòu)，以及將襯底附接至再分布結(jié)構(gòu)，襯底具有通孔，至少一個傳感器設(shè)置在通孔中。
在上述方法中，還包括：在形成所述模塑料之后，執(zhí)行平坦化工藝以去除多余的模塑料以使所述多個管芯的表面與所述模塑料的表面齊平。
在上述方法中，還包括在形成所述再分布結(jié)構(gòu)之后，在所述再分布結(jié)構(gòu)的頂部絕緣層中形成開口，所述開口暴露所述再分布結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電部件；在所述頂部絕緣層上方形成阻擋層，所述阻擋層延伸至所述開口內(nèi)且接觸所述再分布結(jié)構(gòu)的所述導(dǎo)電部件；以及在所述阻擋層上方形成金屬層，從而形成凸塊下金屬結(jié)構(gòu)。
在上述方法中，還包括：將電組件附接至所述襯底的面向所述多個管芯的第一側(cè)。
上面概述了若干實施例的部件、使得本領(lǐng)域技術(shù)人員可以更好地理解本發(fā)明的方面。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，他們可以容易地使用本發(fā)明作為基礎(chǔ)來設(shè)計或修改用于實現(xiàn)與在此所介紹實施例相同的目的和/或?qū)崿F(xiàn)相同優(yōu)勢的其他工藝和結(jié)構(gòu)。本領(lǐng)域技術(shù)人員也應(yīng)該意識到，這種等同構(gòu)造并不背離本發(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，在此他們可以做出多種變化、替換以及改變。