具有贯通衬底导体支撑件的电路和已键合晶片装配件的制作方法

文档序号:16562028发布日期:2019-01-08 22:19
具有贯通衬底导体支撑件的电路和已键合晶片装配件的制作方法

本实用新型涉及贯通衬底导体支撑件。



背景技术:

电子电路通常被制造为通过处理硅晶片而形成的集成电路。许多此类晶片包括个体电路设计,其中在制造过程中在单个晶片上复制个体电路。通过在相邻的复制电路之间设置的锯线空间中切割晶片将复制电路分离为管芯(“芯片”)。电路设计复杂性和应用的增加已经导致了对用于固定、保护和耦合个体管芯的封装件的相对广泛和多样化的选择。例如,芯片级技术封装包括占据比管芯面积稍大(例如,1.2倍大)的表面积(例如,置着面积)的直接表面安装封装。此类约束已经导致具有相对大量触点(例如,引脚)并且占用相对小置着面积(footprint)的封装件的成本增加。



技术实现要素:

在所描述的示例中,衬底的第一表面上的第一器件耦合到布置在衬底的第二表面上的结构。在至少一个示例中,布置在第一表面上的第一导体耦合到第一器件的电路系统。通过设置包封物并固化包封物来支撑第一导体的升高部分。通过切割包封物和第一导体来切断第一导体。第二导体耦合到第一导体。第二导体耦合到布置在衬底的第二表面上的结构。

本申请的示例提供一种方法,其包括:将第一器件布置在衬底的第一表面上,其中该衬底包括第一表面和在第一表面下方的第二表面;将第一导体设置在第一表面上并且电耦合到第一器件的电路系统,其中第一导体包括第一导体第一段;用支撑材料包封第一导体第一段,其中支撑材料支撑第一导体第一段;以及形成第二导体,该第二导体包括第二导体第一段,该第二导体第一段电耦合到第一导体第一段的被支撑部分并且电耦合到布置在第二表面上的第一结构。

在前述示例中,该方法还包括:将第二器件布置在衬底的第一表面上,其中第二器件的电路系统耦合到第一导体第二段,该第一导体第二段被设置在衬底的第一表面上并且电耦合到第二器件的电路系统,其中第一导体包括第一导体第二段;用支撑材料包封第一导体第二段,其中支撑材料支撑第一导体第二段;以及将第一导体第二段电耦合到第一导体第二段和布置在第二表面上的第二结构。

在前述示例中,该方法还包括:切断第二导体。

在前述示例中,该方法还包括:切断第一导体的被支撑部分。

在前述示例中,其中第二导体第一段被设置在第一导体第一段的切断端上方,并且其中第二导体第二段被设置在第一导体第二段的切断端上方。

在前述示例中,其中在切断第一导体的被支撑部分之前,包封物被固化。

在前述示例中,其中包封物被设置在第一导体第一段与第一表面之间。

在前述示例中,该方法还包括:将晶片键合到衬底,其中第一器件是布置在第一密封腔中的第一MEMS器件,其中第二器件是布置在第二密封腔中的第二MEMS器件;以及移除晶片的选定部分以暴露第一导体的一部分,并且其中通过由晶片的已移除选定部分形成的腔体设置包封过程的包封物来包封第一导体的暴露部分。

在前述示例中,该方法还包括:单片化所述衬底以形成包括第一MEMS(微机电系统)器件的第一管芯和包括第二MEMS器件的第二管芯。

在前述示例中,该方法还包括:形成延伸穿过衬底的第一表面和第二表面的后侧通道,并且其中通过经由后侧通道设置包封过程的包封来包封第一导体第一段和第一导体第二段。

附图说明

图1是根据示例性实施例的包括暴露的键合线的已键合晶片装配件的截面图。

图2是根据示例性实施例的包括第一导体的已键合晶片装配件的截面图,该第一导体耦合到暴露的键合焊盘。

图3是根据示例性实施例的包括原子层的已键合晶片装配件的截面图,该原子层被沉积在已键合晶片装配件的腔内的表面上。

图4是根据示例性实施例的已键合晶片装配件的截面图,该已键合晶片装配件包括用于支撑第一导体的包封物。

图5是根据示例性实施例的已键合晶片装配件的截面图,该已键合晶片装配件包括在第一导体下方的倾斜后侧通道。

图6是根据示例性实施例的已键合晶片装配件的截面图,所述已键合晶片装配件包括在第一导体208下方的直线锯开的后侧通道。

图7是根据示例性实施例的包括后侧绝缘层的已键合晶片装配件的截面图。

图8是根据示例性实施例的包括锯开的后侧解耦通道的已键合晶片装配件的截面图。

图9是根据示例性实施例的包括后侧导电层的已键合晶片装配件的截面图。

图10是根据示例性实施例的单片化的已键合晶片装配件的截面图,该已键合晶片装配件包括用于在衬底的第一表面与第一表面下方的第二表面之间进行电通信的管芯边缘第二导体。

图11是根据示例性实施例的已键合晶片装配件的截面图,该已键合晶片装配件包括封闭附着到键合焊盘的第一导体的整体窗口。

图12是根据示例性实施例的已键合晶片装配件的截面图,该已键合晶片装配件包括附着到键合焊盘的已密闭的第一导体。

图13是根据示例性实施例的已键合晶片装配件的截面图,该已键合晶片装配件包括已密闭的第一导体和在第一导体下方的倾斜后侧通道。

图14是根据示例性实施例的已键合晶片装配件的截面图,该已键合晶片装配件包括已密闭的第一导体和在已键合晶片装配件的第一导体下方形成的直线切割的后侧通道。

图15是根据示例性实施例的已键合晶片装配件的截面图,该已键合晶片装配件包括在第一导体下方的后侧注入包封物。

图16是根据示例性实施例的已键合晶片装配件的截面图,该已键合晶片装配件包括重新打开的倾斜后侧通道。

具体实施方式

在本说明书中,如果第一器件耦合到第二器件,该连接可以通过直接电连接或者通过经由其他器件和连接件进行的间接电连接来实现。术语“部分 (portion)”可以意指整体部分或小于整体部分的部分。术语“封装/封装件 (package)”可以意指密封容器,其可以包括管芯或晶片或者甚至更大的设备,该设备包括相对于外部环境密封的局部环境中的器件和电路系统。术语“包封物(encapsulant)”可以意指包封并且在固化时支撑一部分导体(诸如附着到衬底的引线键合或电路迹线,其进而支撑包封)的物质。

另外,在本说明书中,术语“在衬底中形成(formed in a substrate)”可以意指被形成为使得所形成的结构由衬底支撑,并且所形成的结构的一部分在具有衬底的至少一个暴露(例如,先前暴露)表面的高度水平处形成。术语“在衬底上形成(formed on a substrate)”可以意指被形成为使得所形成的结构由衬底支撑。术语“行程(run)”可以意指沿其形成导体(例如,网、迹线、平面、导电层、区段、短截线、电线或线路)的路径。

芯片级技术封装包括直接表面安装封装件,其中此类封装件的置着面积稍微大于管芯(例如,待安装在合适的封装件中)的面积。直接表面安装封装件包括在管芯下表面上以(例如,矩形)阵列布置的多个IO(输入/输出)触点(例如,焊球)。因为用于将上表面触点与管芯下表面上的IO触点耦合的工艺步骤,所以成本增加。(IO触点可以包括用于键合到封装触点的焊球,封装触点进而耦合到封装引脚。)因为IO触点被布置为阵列,所以触点(例如,假定恒定的尺寸)的数量可能相对于管芯的两个(例如,正交)侧的长度平方地增长。

相比之下,引线键合芯片包括围绕管芯外围布置的相对有限数量的IO触点,其中键合线将上表面触点耦合到相关联的封装触点(例如,用于耦合到封装引脚)。因为IO触点被布置在管芯的上表面中以及围绕管芯的外围,所以引线键合芯片的可能触点的数量与管芯周长成比例地线性增长。在美国专利号 8,878,353和美国专利号9,095,074中引用了各种引线键合技术,这些专利申请通过引用以其整体并入本文。

尽管直接表面安装封装件可以提供相对较高数量的IO信号(例如,包括电力)触点,但生产适用于直接表面安装的管芯的成本显著增加。此类成本增加是因为用于将跨管芯的第一表面(例如,上表面)路由的信号路由到管芯的第一表面下方的第二表面(例如,下表面)上的触点的附加处理步骤。使用TSV (硅通孔)将信号从管芯的第一表面路由到第二表面,这需要相当大的成本并且还增加了在管芯上形成的电路的布局置着面积(footprint)。

在半导体的生产中,并且特别是在微机电系统(MEMS)器件的生产中,每个MEMS器件(例如,其包括集成电路并且被包括在集成电路中)被生产作为在单个晶片上以行和列(例如,以阵列)布置的许多器件的一个实例。此类布置降低了成本,这是因为可以通过同时施加工艺步骤来形成许多器件。MEMS 器件可以在第一晶片(诸如硅晶片)上形成,第二晶片(诸如玻璃晶片)被键合在该第一晶片上方以形成已键合晶片装配件。

通过在第一晶片上形成腔体侧壁可以在已键合晶片装配件中形成腔体(例如,开放空间),这创建了可通过将第二晶片键合到第一晶片侧壁的顶边缘来密封的空余空间。在所描述的实施例中,MEMS器件被设置在腔体中,使得MEMS 器件被保护而免受外部环境的影响(然而,电信号经由路由导体耦合到MEMS 器件和从MEMS器件耦合以横穿相关联的侧壁)。

通过从已键合晶片装配件的第二晶片(例如,顶晶片)的各个区域中选择性地移除多个区段的材料,也可以在已键合晶片装配件中形成腔体。可以选择性地移除(例如,切割和/或蚀刻)第二晶片的选定材料部分,以便为被第二晶片覆盖的键合焊盘和其他结构的后续处理提供通道。例如,通过移除第二晶片的选定部分来获得对已键合晶片装配件中的键合焊盘的接近(然而第一晶片未被切割或未被切穿-使得在通过切穿第二晶片来暴露键合焊盘时,已键合晶片装配件未被单片化)。

现在总体描述用于制造被支撑的管芯边缘导体的工艺。第一导体被布置成横穿通过选择性地移除第二晶片的一部分而形成的腔体的一部分。例如,第一导体是键合线(例如,引线键合的键合线),其中该键合线包括附着到第一晶片的第一键合焊盘的原始第一端并且包括附着到第一晶片的第二键合焊盘的原始第二端。(当复制电路是第一键合焊盘的电路的镜像时,第二键合焊盘可以耦合到复制电路的另一实例的等效电路。)第一导体被布置成横穿(例如,行进通过或跨过)“锯线”,所述锯线是为了从已键合晶片装配件单片化(例如,分离) 管芯而保留的区域(例如,用于待制做的锯切口)。锯线(至少)延伸通过第一晶片,下邻第一导体的升高部分并且横穿第一键合焊盘与第二键合焊盘之间的空间。

在将第一导体附着到(例如,焊接到)已键合晶片的第一表面(例如,上表面)的键合焊盘之后,通过用支撑材料(例如,可固化的包封剂和/或环氧树脂模制化合物)包围第一导体来包封(例如并支撑)第一导体。支撑材料被固化(例如,硬化),使得第一导体是被机械支撑(例如,相对于已键合晶片装配件被固定)以准备被切断的材料。

从延伸通过第一晶片的第一晶片切口(例如,通过蚀刻和/或锯削)第一导体来切断第一导体。例如,通过根据从第一晶片底侧引入的工艺步骤进行蚀刻、锯削、喷射或发射激光来切割第一晶片并且切断第一导体。第一晶片切口没有延伸(例如,完全)穿过第二晶片,使得已键合晶片装配件在第一导体被第一晶片切口切断之后保持至少部分地物理连接(例如,作为整体物理装配件)。由于在切割操作期间遇到的力,支撑材料(例如,固化的包封物)保护第一导体免于损失结构完整性和/或电气完整性。

切断第一导体形成包括原始第一端和第一新切割端的第一导体第一段(并且形成包括原始第二端和第二新切割端的第一导体第二段)。第一新切割端包括与第一导体第一段的行程相切的暴露表面(并且第二新切割端包括与第一导体第二段的行程相切的暴露表面)。

在第一导体被第一晶片切口切断之后,第一新切割端的暴露边缘(例如,在第一晶片上方形成)电耦合到(例如,至少一个)相关联的IO焊盘(例如,在第一晶片的下表面中或下表面上形成)。通过根据非TSV重新分布层(RDL) 工艺形成第二导体,将第一新切割端耦合到相关联的IO焊盘。

通过在第一导体的第一新切割端的暴露边缘上方(例如,与其相切)沉积 (例如,垂直延伸的)导电层可以形成第二导体。第二导体导电层的图案化和沉积大体向下延伸到相关联的IO焊盘,使得第一导体(通过第二导体)电耦合到一个或多个相关联的IO焊盘。例如,第二导体的第一部分被垂直设置(例如,沿着第一晶片切口边缘从第一新切割端的暴露边缘向下行进),并且第二导体的第二部分被水平设置(从第一晶片切口边缘水平行进到相关联的IO焊盘)。因此,所描述的实施例避免了使用(例如,相对昂贵的)TSV。

图1是根据示例性实施例的包括暴露的键合线的已键合晶片装配件的截面图。已键合晶片装配件100被示出为处于第二晶片(例如,玻璃)的选定部分已经被移除的制造工艺阶段。第二晶片的选定部分的移除(例如,通过“拌和棒(swizzle stick)”工艺)形成窗口130a和130b,其中每个窗口130a和130b 包括被氧化物层132覆盖的上表面。每个窗口130a和130b覆盖密封腔126a和 126b中的相应密封腔,这些密封腔126a和126b在第一晶片(例如,110)和第二晶片(例如,图11的1130)的一些部分之间形成。在Stevenson等人的共同拥有的美国专利号8,257,985(“MEMS device and fabrication method”)中充分解释了拌和棒形成和移除工艺,该专利通过引用完全并入本文。

第二晶片的选定部分的移除也形成腔体102,该腔体包括由第一晶片的第一表面形成的表面。键合焊盘108和118在第一晶片110的第一表面(例如,上表面)中形成,以用于在随后的处理步骤中附着第一导体(例如,键合线)。(在另一个实施例中,在将第二晶片键合在第一晶片上方之前,在第一晶片中形成键合焊盘108和118)。第一键合焊盘108电耦合到第一MEMS器件104a的电路系统,而第二键合焊盘118电耦合到第二MEMS器件104b的电路系统。

例如,窗口130a通过侧壁附着到第一晶片110(并且由第一晶片110支撑),该侧壁包括粘合剂层124、导体122和插入件120。该插入件由在第一晶片110 中形成的低温金属层116、较高温金属层114和(例如,共晶合金)金属间化合物层114支撑并且耦合到这些层。多个金属层(例如,112、114和116)被形成以便在第一晶片110与插入件120之间提供适当的间隔和粘附。因此,密封腔 126a和126b分别在每个窗口130a和130的下方形成(例如,每个密封腔126a 和126b包括相应的MEMS器件104a和104b),并且每个密封腔在随后处理步骤(例如,参见图10)中被单片化之后被包括在单独管芯中。MEMS器件104a 和104b被布置在衬底110上(和/或上方)。

图2是根据示例性实施例的已键合晶片装配件的截面图,该已键合晶片装配件包括耦合到暴露的键合焊盘的第一导体。已键合晶片装配件200是在其上已经执行了关于图2所描述的工艺的已键合晶片装配件(诸如已键合晶片装配件100)。

已键合晶片装配件200包括设置在(例如,附着到)第一晶片110的第一表面(例如,上表面)上的第一导体208,该第一晶片110包括在其中形成的暴露的键合焊盘108和118。第一导体(例如,键合线)208附着在两个键合焊盘 108和118中的每个键合焊盘之间,使得第一导体208的中心部分升高到由第一晶片110形成的衬底上方。在Haba等人的美国专利号8,878,353和9,095,074中描述了具有键合元件的微电子封装结构,所述专利通过引用完全并入本文。

例如,第一导体208是键合线,其包括附着到第一晶片110中的第一键合焊盘108的原始第一端并且包括附着到第一晶片110的第二键合焊盘118的原始第二端。在随后的处理步骤中(例如,参见图8),在第一导体208的中心部分中切断第一导体208。切断第一导体208形成包括原始第一端(例如,附着到键合焊盘108)和第一新切割端的第一导体第一段。切断第一导体208还形成包括原始第二端(例如,附着到键合焊盘118)的第一导体第二段。已切断的第一导体208的每个新切割端都包括在随后处理步骤中与第二导体(例如,908)耦合的表面。

图3是根据示例性实施例的已键合晶片装配件的截面图,该已键合晶片装配件包括沉积在已键合晶片装配件的腔体内的表面上的原子层。已键合晶片装配件300是在其上已经执行了关于图3所描述的工艺的已键合晶片装配件(诸如已键合晶片装配件200)。

已键合晶片装配件300包括原子层沉积物308,该原子层沉积物用于覆盖和密封已键合晶片装配件300的腔体102内的暴露表面。例如,原子层沉积物 (ALD)308是若干个原子厚度的层(例如,三甲基铝层)。根据气相化学工艺, ALD 308从已键合晶片装配件300的上侧沉积。ALD 308是用于(例如,气密地)密封在腔体102内形成和/或设置的暴露结构的暴露部分(例如,侧壁、表面和第一导体)的表面层。

图4是根据示例性实施例的已键合晶片装配件的截面图,该已键合晶片装配件包括用于支撑第一导体的包封物。已键合晶片装配件400是在其上已经执行了关于图4所描述的工艺的已键合晶片装配件(诸如已键合晶片装配件300)。

已键合晶片装配件400包括用于在(例如,先前的)腔体102的空间内支撑第一导体208的包封物408。例如,第一导体208被包封物408包封并且在包封物固化之后被包封物支撑。通过用初始粘性的不导电化合物填充腔体102来包封(例如,包围)该导体。通过从晶片上侧注入或以其他方式放置粘性化合物来填充腔体102,使得第一导体208(例如,充分地)被粘性化合物包围。(第一导体208充分地被粘性化合物包围,诸如在粘性化合物硬化时,因此第一导体在后续处理操作中被切断时不会移动。)第一导体208下方的空间(例如,408a) 也被围绕第一导体208的顶部和侧面流动(例如,包括在除了图4的截面的两个维度之外的第三维度中流动)的粘性化合物填充。因此,该粘性化合物(例如,包封物)被设置在第一导体第一段与第一导体第二段之间。

粘性化合物被固化(例如,硬化),使得回填腔体的包封物408(例如,机械地)支撑第一导体208并且防止第一导体208相对于腔体102中的任何其他结构移动。更具体地,在第一导体208被切断时,已固化包封408防止第一导体208移动(其中这种移动可能导致电气故障和/或寿命缩短)。在回填实施例中,经由分配方法将包封物挤出到腔体102内。在环氧树脂模制化合物实施例中,经由薄膜辅助转移模制工艺将环氧树脂模制化合物转移到腔体102内。

图5是根据示例性实施例的已键合晶片装配件的截面图,该已键合晶片装配件包括在第一导体下方的倾斜后侧通道。已键合晶片装配件500是在其上已经执行了关于图5所描述的工艺的已键合晶片装配件(诸如已键合晶片装配件 400)。

已键合晶片装配件500包括倾斜后侧通道508,该倾斜后侧通道508在已键合晶片装配件500的第一导体208下方形成在第一晶片110中。在已蚀刻的后侧通道实施例中,在第一导体208已经被固化的包封物408支撑之后,通过在第一晶片110的第二表面(例如,下表面)上执行的后侧各向异性湿法蚀刻来形成倾斜后侧通道508。当蚀刻(例如,开始)暴露出包封物408时,湿法蚀刻停止(例如,其中包封物408被选择为耐受用于形成后侧通道的湿法蚀刻工艺,因此蚀刻不会移除包封物408或损害ALD 308,和/或蚀刻被精确地定时以在特定深度停止)。蚀刻的倾斜后侧通道508被蚀刻,因此倾斜后侧通道508的一部分位于第一导体208的中心部分(例如,将要切断的第一导体208的中心部分) 的下方(例如,正下方)。

在锯开的后侧通道实施例中,通过在第一晶片110的下方第二表面上使用倾斜刀片的锯切口来形成倾斜后侧通道508(例如,在第一导体208已经被固化的包封物408支撑之后)。选择锯切口的深度以暴露出包封物408(例如,不暴露出第一导体208的一部分或直接沉积在第一导体208上的ALD 308的一部分)。

图6是根据示例性实施例的已键合晶片装配件的截面图,该已键合晶片装配件包括在第一导体208下方的直线锯开的后侧通道。已键合晶片装配件600 是在其上已经执行了关于图6所描述的工艺的已键合晶片装配件(诸如已键合晶片装配件400)。

已键合晶片装配件600包括直线锯开的后侧通道608,该后侧通道在已键合晶片装配件600的第一导体208下方形成在第一晶片110中。在直线锯开的后侧切口实施例中,在第一导体208已经被固化的包封物408支撑之后,通过切除第一晶片110的选定部分来形成通道608。控制切口的深度,使得切口暴露出包封物408并且不会(例如,基本上不会)移除包封物408或损害ALD 308(例如,其直接上覆于第一导体208的一些部分)。锯开的后侧通道608被切割(例如,抽空),使得锯开的后侧通道608的(例如,至少)一部分位于第一导体208 的一部分下方(例如,正下方)。(在各种实施例中,锯切口(诸如锯切口608) 的宽度可以等于或大于锯切口的深度,以便有助于沉积在锯切口侧边缘上的导电表面的图案化。)

在单片化之前,根据各种工艺(在下文中描述)进一步处理直线锯开的后侧切口实施例:使后侧通道608绝缘并用于接近和切断第一导体208的中心部分;使第二导体形成为具有覆盖第一导体208的新切割端(例如,新暴露的边缘)的部分;以及使第二导体耦合到在第一晶片的下表面中或下表面上形成的IO焊盘。

图7是根据示例性实施例的已键合晶片装配件的截面图,该已键合晶片装配件包括后侧绝缘层。已键合晶片装配件700是在其上已经执行了关于图7所描述的工艺的已键合晶片装配件(诸如已键合晶片装配件500)。

已键合晶片装配件700包括后侧绝缘层708。例如,在第一晶片110的第二表面的暴露下表面上、以及在已键合晶片装配件700的后侧通道508(或例如 608)的表面上形成后侧绝缘层708。绝缘层708可以是适合于在其上沉积导电层并且从已键合晶片装配件700的底侧沉积的氧化物层。

绝缘层708使后侧通道508(或例如608)中或其周围形成和/或设置的暴露结构的任何部分(例如,侧壁、表面和第一晶片110)的任何潜在导电表面电绝缘。绝缘层708用于使各种导电结构与尚未沉积的第二(例如,垂直延伸的) 导体绝缘。在一个实施例中,后侧绝缘层是喷涂的聚酰亚胺聚合物层,其被喷涂以适应第一晶片110的第二表面的特征的高拓扑结构(例如,垂直延伸的粗糙边缘)。

图8是根据示例性实施例的已键合晶片装配件的截面图,该已键合晶片装配件包括锯开的后侧解耦通道。已键合晶片装配件800是在其上已经执行了关于图8所描述的工艺的已键合晶片装配件(诸如已键合晶片装配件700)。

已键合晶片装配件800包括锯开的后侧解耦通道808。例如,通过锯穿以下各部分来形成锯开的后侧解耦通道808:绝缘层708;包封物408和408a的下部分;ALD 308;第一导体208的中心部分;以及包封物408在第一导体208 上方的上部分(但不是全部)。(否则锯穿包封物408的所有上部分将有可能使已键合晶片装配件单片化)。

切断第一导体208形成第一导体第一段208a,该第一导体第一段208a包括原始第一端(其仍然附着到键合焊盘118)和第一新切割端(其包括暴露边缘,所述暴露边缘暴露在新形成的解耦通道808的第一表面中)。切断第一导体208 还形成第一导体第二段208b,该第一导体第二段208b包括原始第二端(其仍然附着到键合焊盘118)和第二新切割端(其包括在解耦通道808的第二表面中的暴露边缘)。形成解耦通道808的切口不延伸(例如,完全)穿过第二晶片,使得已键合晶片装配件800仍然至少部分地物理连接并且可以作为一个单元进行处理。

因此,解耦通道808是在后侧通道508(或例如608)上方形成的(例如,面向底部的)腔体。在第一导体208被切断之后,已键合晶片装配件800仍然 (例如,通过包封物408的剩余部分)至少部分地物理连接。在至少一个示例中,保持已键合晶片装配件800的整体统一性有助于同时处理已键合晶片装配件800上的集成电路,直到已键合晶片装配件800将被单片化时。如本文所描述,包封物408(和408a)在切断工艺期间支撑第一导体208(例如,保护第一导体208的机械和电气完整性)(例如,这增加了产量并且提供用于制造具有相对较小置着面积的更高度集成器件的更低成本工艺)。

切断的第一导体第一段208a的第一新切割端包括暴露边缘,该暴露边缘暴露在通过切断工艺形成的解耦通道808的第一表面中。暴露边缘包括适合于沉积直接施加的导电层的导电表面,以用于耦合由第一导体第一段208a携带的信号。如本文所述,包封物408(和408a)在切断工艺之后支撑第一导体208,这提供平坦表面(例如,解耦通道808的垂直延伸壁的平坦表面)以用于在第一导体第一段208a的暴露边缘(例如,导电端表面)上方高度可靠地沉积(例如,尚待沉积的)导电层。

图9是根据示例性实施例的已键合晶片装配件的截面图,该已键合晶片装配件包括后侧导电层。已键合晶片装配件900是在其上已经执行了关于图9所描述的工艺的已键合晶片装配件(诸如已键合晶片装配件800)。

已键合晶片装配件900包括后侧导电层908。例如,通过在已键合晶片装配件900的底部部分(例如,后侧)的暴露结构上方沉积并选择性地图案化导电层908来形成后侧导电层908。后侧导电层908是沉积在选择性掩蔽表面上方的金属或其他导电材料,所述选择性掩蔽表面包括解耦通道808的左表面、顶表面和右表面的一些部分(使得解耦通道808a变窄)。后侧导电层908在沉积之后被图案化(例如,以形成独立的导电表面),以便带出每条个体IO线到后表面(这将IO线分开,否则所述IO线会短接在一起)。因此,可以在解耦通道808 和倾斜后侧通道508的选定侧上形成多于一个第二(例如,垂直延伸的)导体。

通常,解耦通道的左侧面和右侧面的垂直度越高,在解耦通道808的侧面上形成的导线的图案化分辨率越小。如上所述,许多设计是“受IO限制的”,这约束了将被路由去到和来自管芯(和/或封装)的信号的极限。可以使用图案化的第二(垂直延伸的)导体来路由相对有限数量的IO触点,因为(例如,越来越微观的)设计规则的(例如,降低的)分辨率足以适应(例如,相对有限的)数量的IO信号。因此,可以沿着特定解耦通道808形成多于一个管芯边缘导体,并且更具体地,可以沿着特定解耦通道808的与待形成的管芯相关联的部分形成多于一个管芯边缘导体。

后侧导电层908沉积在切断的第一导体第一段208a的暴露边缘上。后侧导电层908被图案化(例如,以移除后侧导电层908的选定部分),使得后侧导电层908的各个相互分离的部分形成第二导体的独立实例。后侧导电层908的每个相互分离部分形成第二导体,用于在切断的第一导体第一段208a与将被设置在已键合晶片装配件900的下表面上的IO焊盘之间(例如,去往和来自上述部件)耦合信号。因此,通过导电的非TSV(硅通孔)重新分布层(RDL)工艺来形成第二导体。

通过在第一导体的暴露的边缘上沉积(例如,垂直延伸的)导电层908来形成第二导体,使得第一导体208(在第一晶片的第一表面上)电耦合到第二导体,以便耦合到一个或多个相关联的IO焊盘(在第一晶片的相对表面上)。因此,在所描述的实施例中避免了为了将信号从已键合晶片装配件的第一表面路由到已键合晶片装配件下方的相对表面而使用TSV的相关成本。

图10是根据示例性实施例的单片化的已键合晶片装配件的截面图,该已键合晶片装配件包括用于在衬底的第一表面与在第一表面下方的第二表面之间进行电连通的管芯边缘第二导体。已键合晶片装配件1000是在其上已经执行了关于图10所描述的工艺的已键合晶片装配件(诸如已键合晶片装配件900)。

根据示例性实施例,单片化的已键合晶片装配件1000包括管芯边缘第二导体908,用于在第一晶片110的第一表面(例如,上表面)与第二表面(例如,下表面)之间进行电连通。例如,附加绝缘层708材料被沉积在后侧导电层908、倾斜后侧通道508和已键合晶片装配件1000的后侧的掩蔽部分之中及其上方。附加绝缘层708材料被沉积以填充倾斜后侧通道,使得已键合晶片装配件1000 的后侧可以被平坦化。掩模(未示出)被移除,使得先前掩蔽部分包括(后侧导电层908的)第二导体的暴露表面。焊球1008在后侧导电层的暴露表面上形成,其中焊球被布置用于表面安装从已键合晶片装配件1000单片化的芯片。

在沉积附加绝缘层708材料之后,诸如通过根据“锯线”区域锯削晶片以在键合焊盘108与118之间形成锯切口1010来单片化已键合晶片装配件1000 (例如,分成个体管芯)。锯切口1010从已键合晶片装配件1000的表面(例如,上表面)延伸到已键合晶片装配件1000的下表面,并且切断包封物408、ALD 308、第一导体208、后侧导电层908和绝缘层708。

沿锯线实现锯切口1010,以形成第一(例如,单片化)芯片(例如,1000a) 和与第一芯片1000a物理分离的第二芯片(例如,1000b)。切断第二导体将第二导体分成第二导体第一段和第二导体第二段,诸如其中第二导体第一段在锯切口1010的左侧被隔离(例如,电气和机械分离),并且第二导体第二段在锯切口1010的右侧被隔离。

因此,第二导体908是用于将来自第一晶片110的第一表面(例如,上表面)的电路和结构的信号耦合到第一晶片110的第二表面(例如,下表面)上的结构(例如,表面安装触点(诸如焊球1008))的结构。第二导体908延伸穿过晶片110(其可以是衬底),并且可以沿着从晶片110单片化的管芯的管芯边缘定位。(术语“管芯边缘(die edge)”可以意指“邻近物理管芯边缘”、“接近物理管芯边缘”和“相对于密封腔或MEMS器件位于外围”)。

芯片1000a的前侧、后侧和左侧(图10中未示出)同样以类似于芯片1000a 的右侧的方式被处理和单片化,如参考图1至图10所描述(例如,使得形成矩形管芯)。因此,从单个已键合晶片装配件产生一定数量的芯片(例如,管芯)。该数量的芯片中的每个芯片包括围绕每个相应芯片的一个或多个侧面设置的管芯边缘耦合导体。

图11是根据示例性实施例的已键合晶片装配件的截面图,该已键合晶片装配件包括封闭附着到键合焊盘的第一导体的整体窗口。已键合晶片装配件1100 被示出为处于制造工艺的一个阶段,其中键合焊盘108和118在第一晶片110 的第一表面(例如,上表面)中形成,并且第一导体208的每个原始端附着到相应的键合焊盘。第二晶片1130包括由氧化物层1132全面覆盖(blanketed)的上表面。

已键合晶片装配件1100包括(例如,未切割的)整体第二晶片1130,该第二晶片在键合到第一晶片时封闭附着到键合焊盘108和118的第一导体208。因此,第一导体208被封闭在密封腔1102中,使得密封腔1102的任何部分(例如,包括第一导体208)都不能从已键合晶片装配件1100的顶部(或底部)接近。

第二晶片1130通过侧壁附着到第一晶片110(并且由第一晶片110支撑),所述侧壁包括粘合剂层124、导体122和插入件120。该插入件由在第一晶片110 上形成的低温金属层116、较高温金属层114和金属间化合物层114支撑并且与它们耦合。在第二晶片1130下方形成各种密封腔,诸如密封腔126a和126b以及包括第一导体(例如,键合线)208的密封腔1102。

已键合晶片装配件1100的进一步处理包括关于各个附图所描述的工艺。在执行后侧各向异性蚀刻(类似于图5和图13的工艺)、后侧绝缘层沉积(类似于图7和图13的工艺)、图15的工艺(例如,后侧包封物填充)和图16的工艺(例如,后侧通道抽空)之后,继续进行如以上关于图8(例如,形成解耦通道)、图9(例如,第二导体沉积)和图10(例如,绝缘层沉积和单片化)所描述的处理。因此,已键合晶片装配件1100被处理以产生单片化管芯,其中每个单片化管芯包括沿着管芯边缘的一个或多个第二导体,用于在衬底的第一(上) 表面中形成的结构与衬底的第二(下)表面中形成的结构之间耦合信号。

图12是根据示例性实施例的已键合晶片装配件的截面图,该已键合晶片装配件包括附着到键合焊盘的已密闭(potted)的第一导体。已键合晶片装配件1200 被示出为处于制造工艺的一个阶段,其中第一导体208由诸如密闭化合物1208 的支撑材料“密闭”(例如,固定、包封和保护)。密闭化合物1208是用于包围结构(例如,第一导体)的包封物,其附着到在第一晶片110的第一表面(例如,上表面)中形成的焊盘108和118。例如,在第二晶片1130被键合为已键合晶片装配件之前,第一导体208被“密闭”。

已键合晶片装配件1200的进一步处理包括关于各个附图所描述的工艺。可以通过执行以下参考图13(例如,后侧各向异性蚀刻)或图14(例如,后侧切割)所描述的处理步骤来处理已键合晶片装配件1200,其中在图13或图14的处理之后是后侧包封物填充(类似于图15的工艺)和后侧通道抽空(类似于图 16的工艺),随后是执行如以上关于图8(例如,形成解耦通道)、图9(例如,第二导体沉积)和图10(例如,绝缘层沉积和单片化)所描述的处理步骤。因此,已键合晶片装配件1200被处理以产生单片化管芯,其中每个单片化管芯包括沿着管芯边缘的一个或多个第二导体,用于在衬底的第一(上)表面中形成的结构与衬底的第二(下)表面中形成的结构之间耦合信号。

图13是根据示例性实施例的已键合晶片装配件的截面图,该已键合晶片装配件包括已密闭的第一导体和在第一导体下方的倾斜后侧通道。图13中描述的工艺被施加到已键合晶片装配件1200(例如,其示出了图12中描述的工艺)。已键合晶片装配件1300包括蚀刻的后侧通道1308,该后侧通道在已键合晶片装配件1300的第一导体208下方形成于第一晶片110中。

在蚀刻的后侧通道实施例中,通过在第一晶片110的下表面上执行的后侧各向异性湿法蚀刻来形成后侧通道1308。在蚀刻移除第一晶片110的足够部分以暴露出第二晶片1130下面的腔体1102(包括密闭第一导体208的密闭化合物 1208)之后,停止湿法蚀刻。蚀刻的后侧通道1308被蚀刻,使得蚀刻的后侧通道1308的抽空部分位于第一导体208的中心部分下方(例如,正下方)。

在形成后侧通道1308之后,ALD 308层被沉积以保护和密封第二晶片1130 下方的腔体1102内的结构(包括密闭化合物1208)。

通过关于图8(例如,形成解耦通道)、图9(例如,第二导体沉积)和图 10(例如,绝缘层沉积和单片化)所描述的工艺来继续处理已键合晶片装配件 1300。

图14是根据示例性实施例的已键合晶片装配件的截面图,该已键合晶片装配件包括已密闭的第一导体和在已键合晶片装配件的第一导体下方形成的切割的后侧通道。图14中描述的工艺被施加到已键合晶片装配件1200(例如,其示出了图12中描述的工艺)。已键合晶片装配件1400包括在第一导体208下方形成于第一晶片110中的切割的后侧通道1408。

在(例如,直线)切割的后侧通道实施例中,通过在第一导体208已经被包封物1508支撑(以下参考图15进行描述)之前切割第一晶片110的下表面来形成切割的后侧通道1408。通过控制切口的深度来形成后侧通道1408,使得切口不损害或干扰第一导体208。锯开的后侧通道1408被切割,因此锯开的后侧通道1408的一部分位于第一导体208的中心部分(例如,在其处第一导体208 将被切断的中心部分)的下方(例如,正下方)。

在形成锯开的后侧通道1408之后,沉积ALD 308层以保护和密封第二晶片 1130下方的腔体内的结构。通过关于图8(例如,形成解耦通道)、图9(例如,第二导体沉积)和图10(例如,绝缘层沉积和单片化)所描述的工艺来继续处理已键合晶片装配件1300。

图15是根据示例性实施例的已键合晶片装配件的截面图,该已键合晶片装配件包括在第一导体下方的后侧注入包封物。将图15中描述的工艺施加到已键合晶片装配件1100(例如,其示出了图11中描述的工艺)。已键合晶片装配件 1500包括后侧注入包封物1508,该后侧注入包封物包封第一导体208(和ALD 308)并且填充先前形成的后侧通道1308。

在后侧通道实施例中,后侧通道1308由一个或多个倾斜锯切口形成,这从后侧打开腔体1102。(仍然未切割的整体第二晶片1130防止已键合晶片装配件1300在此处被单片化。)在已经从后侧打开腔体1102之后,ALD 308层被沉积以保护和密封第二晶片1130下方的腔体1102内的结构(诸如键合线208)。

通过用初始粘性的不导电化合物填充腔体1102来包封第一导体208(和 ALD 308),使得第一导体208被粘性化合物包围。在一个实施例中,将已键合晶片装配件反转(例如,翻转),并且使用通过后侧通道1308插入的分配喷嘴来填充腔体1102。包围第一导体208的空闲空间被围绕第一导体208的顶部和侧面流动(例如,包括在图15的截面未示出的第三维度中流动)的粘性化合物填充。

通过将分配喷嘴的尖端插入通过后侧通道1308并进入腔体1102中,可以将粘性化合物直接注入腔体1102中,使得腔体1102中的空气自由地通过后侧通道1308排出并且粘性化合物充分填充腔体1102。粘性化合物被固化(例如,硬化)以形成(例如,固化的)包封物1508。包封物1508是一种支撑材料,其充分填充(例如,先前的)腔体1102,使得第一导体208被支撑、保护或防止相对于已键合晶片装配件1500中的任何其他结构移动。

通过关于图16所描述的工艺来继续处理已键合晶片装配件1500。

图16是根据示例性实施例的已键合晶片装配件的截面图,该已键合晶片装配件包括重新打开的倾斜后侧通道。在施加图15中描述的工艺之后,施加图16 中描述的工艺。已键合晶片装配件1600包括重新打开在第一晶片110中形成的蚀刻的后侧通道1308。

在一个实施例中,通过施行一个或多个倾斜锯切口来移除包封物1508的一部分而重新打开后侧通道1308。倾斜锯切口可以被设置为选定深度,使得通过 (例如,重新打开的)后侧通道1308来暴露先前腔体1102的下边际。

通过执行上面关于图8(例如,形成解耦通道)、图9(例如,第二导体沉积)和图10(例如,绝缘层沉积和单片化)所描述的处理步骤来继续处理已键合晶片装配件1600。

在所描述的实施例中修改是可能的,并且在权利要求的范围内其他实施例是可能的。

再多了解一些
当前第1页1 2 3 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1