[發明專利]半導體器件和圍繞管芯周邊形成壩材料以減小翹曲的方法

有效

• 申請號: 201010254217.7
• 申請日: 2010-08-12
• 公開（公告）號: CN101996894A
• 公開（公告）日: 2011-03-30
• 發明（設計）人: R·A·帕蓋拉
• 申請（專利權）人: 新科金朋有限公司
• 主分類號: H01L21/50
• 分類號: H01L21/50;H01L21/56;H01L23/00;H01L23/29;H01L25/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 李娜;王忠忠

技術領域

本發明總體上涉及半導體器件，并且更具體地說涉及半導體器件和圍繞半導體管芯周邊形成壩(dam)材料以減小翹曲(warpage)的方法。?

背景技術

在現代電子產品中通常會發現有半導體器件。半導體器件在電部件的數量和密度上有變化。分立的半導體器件一般包括一種電部件，例如發光二極管(LED)、小信號晶體管、電阻器、電容器、電感器、以及功率金屬氧化物半導體場效應晶體管(MOSFET)。集成半導體器件通常包括數百到數百萬的電部件。集成半導體器件的實例包括微控制器、微處理器、電荷耦合器件(CCD)、太陽能電池、以及數字微鏡器件(DMD)。?

半導體器件執行多種功能，例如高速計算、發射和接收電磁信號、控制電子器件、將日光轉換成電、以及為電視顯示器生成可視投影。在娛樂、通信、功率轉換、網絡、計算機、以及消費品領域中有半導體器件的存在。在軍事應用、航空、汽車、工業控制器、以及辦公設備中也有半導體器件的存在。?

半導體器件利用半導體材料的電特性。半導體材料的原子結構允許通過施加電場或基極電流(base?current)或者通過摻雜工藝來操縱(manipulated)它的導電性。摻雜把雜質引入半導體材料中以操縱和控制半導體器件的導電性。?

半導體器件包括有源和無源電結構。有源結構(包括雙極和場效應晶體管)控制電流的流動。通過改變摻雜水平并且施加電場或基極電流，晶體管促進或限制電流的流動。無源結構(包括電阻器、電容器、和電感器)產生執行多種電功能所必需的電壓和電流之間的關系。無源和有源結構被電連接以形成電路，所述電路能夠使半導體器件執行高速計算和其它有用的功能。?

通常利用兩個復雜的制造工藝來制造半導體器件，即前端制造和后端制造，每個可能包括數百個步驟。前端制造包括在半導體晶片的?表面上形成多個管芯。每個管芯通常相同并且包括通過電連接有源和無源部件形成的電路。后端制造包括從已完成的晶片單體化(singulating)單個管芯并且封裝管芯以提供結構支撐和環境隔離。?

半導體制造的一個目標是制造更小的半導體器件。更小的半導體器件通常消耗更少功率、具有更高的性能、并且能夠被更有效地制造。另外，更小的半導體器件具有更小的占地面積(footprint)，其對于更小的最終產品而言是期望的。通過改善導致產生具有更小、更高密度的有源和無源部件的管芯的前端工藝可以實現更小的管芯尺寸。通過改善電互連和封裝材料，后端工藝可以產生具有更小占地面積的半導體器件封裝。?

可以利用導電直通硅通路(TSV)、直通孔通路(THV)、或鍍銅導電柱實現包含堆疊于多級之上的半導體器件的扇出型晶片級芯片規模封裝(FO-WLCSP)中的電互連。利用激光鉆孔或深反應離子刻蝕(DRIE)在管芯周圍的硅或有機材料中形成通路。例如使用電鍍工藝通過銅沉積，利用導電材料來填充所述通路，以形成導電TSV和THV。所述TSV和THV進一步通過跨越每個半導體管芯形成的內建互連結構連接。在堆疊半導體管芯上沉積密封劑。?

FO-WLCSP的普通的故障問題是翹曲。當半導體管芯被安裝到臨時載體進行密封時，密封劑和臨時載體的熱膨脹系數(CTE)之間的失配引起可能導致翹曲的應力。另外，在形成FO-WLCSP后，密封劑和內建互連結構的CTE之間的失配引起可能導致翹曲的應力(例如在溫度循環或極端溫度測試期間)。由于翹曲引起的器件故障應當被避免或至少被最小化，尤其是在制造工藝的最后階段(這時缺陷的代價很高)。?

發明內容

在制造工藝期間存在對減小FO-WLCSP中的翹曲的需要。因此，在一個實施例中，本發明是包括以下步驟的制造半導體器件的方法：提供具有用于第一半導體管芯的指定區域的臨時載體，在用于第一半導體管芯的指定區域周圍的臨時載體上沉積壩材料，安裝第一半導體管芯并且它的有源表面面向臨時載體上的指定區域，以及在第一半導體管芯和臨時載體上沉積密封劑。選擇所述壩材料為具有與密封劑的CTE相對應的CTE。所述方法進一步包括以下步驟：除去臨時載體以暴露密封劑的第一側和第一半導體管芯的有源表面，以及在密封劑的第一側上形成第一互連結構。?

在另一個實施例中，本發明是包括以下步驟的制造半導體器件的方法：提供具有用于第一半導體部件的指定區域的載體，在用于第一半導體部件的指定區域周圍的載體上沉積壩材料，安裝第一半導體部件到載體上的指定區域，在第一半導體部件和臨時載體上沉積密封劑，除去所述載體，以及在密封劑上形成第一互連結構。?