[發(fā)明專利]3D封裝件及其形成方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310710945.8
• 申請日: 2013-12-20
• 公開（公告）號: CN104217997A
• 公開（公告）日: 2014-12-17
• 發(fā)明（設計）人: 林士庭;葉宮辰;盧思維;林俊成
• 申請（專利權(quán)）人: 臺灣積體電路制造股份有限公司
• 主分類號: H01L21/78
• 分類號: H01L21/78;H01L21/683;H01L23/31
• 代理公司: 北京德恒律治知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11409
• 代理人: 章社杲;孫征

相關(guān)申請的交叉引用

本申請要求于2013年5月30日提交的標題為“3D?Package?and?Methods?for?Forming?the?Same”的美國臨時專利申請第61/829,158號的優(yōu)先權(quán)，其全部內(nèi)容結(jié)合于此作為參考。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明總的來說涉及集成電路領(lǐng)域，更具體地，涉及3D封裝件及其形成方法。

背景技術(shù)

自發(fā)明集成電路（IC）開始，由于各種電子元件（即，晶體管、二極管、電阻器、電容器等）的集成密度的持續(xù)改進，半導體工業(yè)經(jīng)歷了快速的發(fā)展。在很大程度上，這種集成密度的改善源自重復減少最小部件尺寸，這允許更多部件集成到給定區(qū)域。

事實上，這些集成改進基本上是二維（2D）的，其中集成部件所占據(jù)的空間基本上位于半導體晶圓的表面上。雖然光刻的顯著進步已經(jīng)引起2DIC構(gòu)造中相當大的改進，但對于可以二維實現(xiàn)的密度存在物理限制。這些限制中的一個是制造這些部件所需的最小尺寸。另外，當更多器件放進一個芯片或管芯時，需要更復雜的設計。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種形成半導體器件的方法，包括：將管芯接合至第一襯底的頂面，管芯電連接至第一襯底；在第一襯底的頂面上形成支撐結(jié)構(gòu)，支撐結(jié)構(gòu)與管芯物理間隔開，支撐結(jié)構(gòu)的頂面與管芯的頂面共面；以及對第一襯底實施鋸切工藝，鋸切工藝鋸切穿過支撐結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選地，形成支撐結(jié)構(gòu)進一步包括：沿第一襯底的頂面上的鋸線放置支撐結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選地，形成支撐結(jié)構(gòu)進一步包括：將棒形支撐結(jié)構(gòu)放置在第一襯底的頂面上，棒形支撐結(jié)構(gòu)橫向鄰近管芯的一側(cè)。

優(yōu)選地，形成支撐結(jié)構(gòu)進一步包括：將環(huán)形支撐結(jié)構(gòu)放置于襯底的頂面上，環(huán)形支撐結(jié)構(gòu)環(huán)繞管芯。

優(yōu)選地，該方法進一步包括：將第一襯底接合至第二襯底，第一襯底電連接至第二襯底；在管芯和支撐結(jié)構(gòu)的頂面上形成熱界面材料；以及將蓋放置在第一襯底、管芯和支撐結(jié)構(gòu)上方，蓋的底面位于第二襯底的頂面上，蓋的一部分與管芯和支撐結(jié)構(gòu)的頂面上的熱界面材料接觸。

優(yōu)選地，形成支撐結(jié)構(gòu)進一步包括：在第一襯底的頂面上形成粘合層；以及將支撐結(jié)構(gòu)放置于粘合層上，粘合層將支撐結(jié)構(gòu)粘附至第一襯底。

優(yōu)選地，支撐結(jié)構(gòu)包括硅、銅、鎳或者它們的組合。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種形成半導體器件的方法，包括：將多個管芯接合至第一襯底的第一側(cè)；沿第一襯底的第一側(cè)上的多條鋸線形成多個支撐結(jié)構(gòu)，多條鋸線鄰近多個管芯，多個支撐結(jié)構(gòu)中的每一個都與多個管芯中的每一個橫向間隔開；以及通過沿多條鋸線中的每一條實施鋸切工藝來單一化多個管芯，鋸切工藝鋸切穿過第一襯底和多個支撐結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選地，多個管芯中的每一個都具有鄰近管芯的至少兩側(cè)的多個支撐結(jié)構(gòu)中的一個。

優(yōu)選地，多個管芯中的至少兩個具有鄰近至少兩個管芯的四側(cè)的每一側(cè)的多個支撐結(jié)構(gòu)中的一個。

優(yōu)選地，多個管芯中的至少兩個具有環(huán)繞至少兩個管芯中的每一個的連續(xù)支撐結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選地，形成多個支撐結(jié)構(gòu)包括：沿鋸線使用取放工具放置多個支撐結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選地，形成多個支撐結(jié)構(gòu)包括：在鋸線的交叉點使用取放工具放置多個支撐結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選地，該方法進一步包括：在第一襯底的第二側(cè)形成連接件，第二側(cè)與第一側(cè)相對；將一個單一化的第一襯底接合至第二襯底，連接件將一個單一化的第一襯底電連接至第二襯底；在一個單一化的第一襯底的第一側(cè)上的單一化的管芯以及每個支撐結(jié)構(gòu)的頂面上形成熱界面材料；以及將蓋安裝在第二襯底上，蓋位于一個單一化的第一襯底的第一側(cè)上的單一化的管芯以及每個支撐結(jié)構(gòu)上方，蓋至少接觸一個單一化的第一襯底的第一側(cè)上的每個支撐結(jié)構(gòu)的頂面上的熱界面材料。

優(yōu)選地，多個支撐結(jié)構(gòu)中的每一個的頂面都與多個管芯中的至少一個的頂面共面。

根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種半導體器件，包括：第一襯底，位于第二襯底上方；第一組連接件，將第一襯底連接至第二襯底；管芯，位于第一襯底上方；第二組連接件，將管芯連接至第一襯底；第一支撐結(jié)構(gòu)，粘附至第一襯底，第一支撐結(jié)構(gòu)的頂面與管芯的頂面共面，第一支撐結(jié)構(gòu)鄰近管芯；熱界面材料層，位于管芯以及第一支撐結(jié)構(gòu)的頂面上；以及蓋，安裝至第二襯底，蓋的一部分接觸熱界面材料層。

優(yōu)選地，該半導體器件進一步包括：橫向位于第一支撐結(jié)構(gòu)和管芯之間的模制材料，模制材料的頂面與管芯的頂面及支撐結(jié)構(gòu)的頂面共面。

優(yōu)選地，第一支撐結(jié)構(gòu)環(huán)繞管芯。