用于半导体封装的内插芯片的制作方法

用于半导体封装的内插芯片的制作方法
【专利摘要】本发明涉及用于半导体封装的内插芯片。根据一个示例性实施，本发明的方法包括在半导体晶圆上光刻形成多个刻线图像的方法。该方法进一步包括将半导体晶圆切割成内插芯片使得内插芯片包括多个刻线图像中的至少部分第一刻线图像和至少部分第二刻线图像。第一刻线图像和第二刻线图像可由单刻线产生。该方法可进一步包括通过内插芯片将第一有源芯片电连接至第二有源芯片。该方法还可包括通过内插芯片将第一有源芯片电连接至封装基板。
【专利说明】用于半导体封装的内插芯片
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体封装，尤其涉及用于半导体封装的内插芯片。
【背景技术】
[0002]集成电路(Integrated circuit, IC)产品继续变得日益集成化。提高产品的集成度可能需要增加集成电路产品的元件数量，同时必须被IC产品容纳。一种制造IC的方法包括使用单个大型有源芯片以容纳IC产品元件。单个大型有源芯片可以被附接至封装基板。另一种方法中，IC产品的元件分布在两个或多个有源芯片上，其中每个有源芯片都小于单个大型有源芯片。有源芯片与另一个有源芯片电连接以形成IC产品。有源芯片可以以平铺方式放置，也可相互堆叠。

【发明内容】

[0003]本发明提供了一种用于半导体封装的内插芯片，基本如至少一个附图所示和/或结合其进行描述，并在以下更为完整地进行阐述。
[0004](I) 一种方法，包括:
[0005]在半导体晶圆上光刻形成多个刻线图像；
[0006]将所述半导体晶圆切割成内插芯片，使得所述内插芯片包括所述多个刻线图像中的至少部分第一刻线图像和至少部分第二刻线图像。
[0007](2)根据(I)所述的方法，其中，所述内插芯片大于所述第一刻线图像。
[0008](3)根据(I)所述的方法，其中，所述内插芯片大于所述第二刻线图像。
[0009](4)根据(I)所述的方法，其中，所述第一刻线图像和所述第二刻线图像由单刻线产生。
[0010](5)根据(I)所述的方法，包括通过所述内插芯片将所述第一有源芯片电连接至所述第二有源芯片。
[0011](6)根据(I)所述的方法，其中，所述内插芯片包括所述第一刻线图像和所述第二刻线图像。
[0012](7)根据(I)所述的方法，包括通过所述内插芯片将所述第一有源芯片电连接至封
装基板。
[0013](8) 一种半导体封装，包括:
[0014]第一和第二有源芯片；
[0015]内插芯片，包括至少部分第一刻线图像和至少部分第二刻线图像；
[0016]所述内插芯片将所述第一有源芯片电连接至所述第二有源芯片。
[0017](9)根据(8)所述的半导体封装，其中，所述第一刻线图像和所述第二刻线图像由单刻线产生。
[0018](10)根据(8)所述的半导体封装，其中，所述内插芯片将所述第一有源芯片电连接至封装基板。[0019](11)根据(8)所述的半导体封装，其中，所述内插芯片将所述第二有源芯片电连接至封装基板。
[0020](12)根据(8)所述的半导体封装，其中，所述第一和第二有源芯片和所述内插芯片为硅芯片。
[0021](13)根据(8)所述的半导体封装，其中，所述第一有源芯片电连接并机械连接至所述至少所述部分所述第一刻线图像和所述至少所述部分所述第二刻线图像。
[0022](14)根据(8)所述的半导体封装，其中，所述第一有源芯片通过所述至少所述部分所述第二刻线图像电连接至所述第二有源芯片。
[0023](15) 一种半导体封装，包括:
[0024]内插芯片，包括第一刻线图像和第二刻线图像；
[0025]所述内插芯片将第一有源芯片电连接至第二有源芯片；
[0026]其中，所述第一刻线图像和所述第二刻线图像由单刻线产生。
[0027]( 16)根据(15)所述的半导体封装，其中，所述内插芯片将所述第一有源芯片电连接至封装基板。
[0028](17)根据(15)所述的半导体封装，其中，所述内插芯片将所述第二有源芯片电连接至封装基板。
[0029](18)根据(15)所述的半导体封装，其中，所述第一和第二有源芯片以及所述内插心片为娃心片。
[0030](19)根据(15)所述的半导体封装，其中，所述第一有源芯片被电连接并机械连接至所述第一刻线图像和所述第二刻线图像。
[0031](20)根据(15)所述的半导体封装，其中，所述第一有源芯片通过所述第二刻线图像电连接至所述第二有源芯片。
【专利附图】

【附图说明】
[0032]图1示出说明示例性过程的流程图。
[0033]图2A示出包括正在进行光刻的示例性半导体晶圆的方框图。
[0034]图2B示出示例性半导体晶圆的顶视图。
[0035]图2C示出示例性内插芯片的顶视图。
[0036]图2D示出示例性内插芯片横截面图。
[0037]图2E示出示例性半导体装置(arrangement)的顶视图。
[0038]图2F示出示例性半导体装置的横截面图。
[0039]图2G示出示例性半导体封装的横截面图。
【具体实施方式】
[0040]以下将介绍包括本发明实施的详细信息。本申请中的附图以及与之相随的详细描述仅为示例性实施。除另有声明，否则，附图中类似或相应的元件由类似或相应的参考标号表示。此外，本申请中的附图和图示通常不按照比例，且并非旨在与实际相对尺寸相对应。
[0041]图1示出说明过程100的流程图。为说明的目的，过程100对应于图2A、2B、2C、2D、2E、2F和2G进行描述。但是，过程100并不受限于图2A、2B、2C、2D、2E、2F和2G中示出的具体特征。
[0042]现参照图1、2A和2B，过程100包括在半导体晶圆(例如，半导体晶圆200)上光刻形成多个刻线图像(例如，多个刻线图像202)(图1中的170)。
[0043]图2A示出包括正在进行光刻的半导体晶圆200的方框图270。图2B示出半导体晶圆200被光刻后该半导体晶圆200的顶视图。如图2B所示，该半导体晶圆200包括多个刻线图像202，其中，刻线图像(例如，芯片图像)202a、202b、202c、202d和202e独立标于图2B中。多个刻线图像202中的每个图像与所述多个刻线图像202的至少一个其他图像相邻。半导体晶圆200包括诸如硅的半导体材料。例如，在本实施中，半导体晶圆200为硅晶圆。
[0044]多个刻线图像202被光刻形成在所述半导体晶圆200上。这可通过多种方法实现，其中一种方法包括利用辐射源204、刻线206和成像子系统208在半导体晶圆200上光刻形成多个刻线图像202。辐射源204、刻线206和成像子系统208可使用，例如，步进重复曝光或步进扫描曝光，但不仅限于这些技术。
[0045]辐射源204 (可为光源)被配置为将诸如光的辐射能量209a导向刻线206。辐射能量209a可为紫外光且可具有，例如，深紫外(DUV)波长或真空紫外(VUV)波长。刻线206选择性地遮挡福射源209a,使得能量图案(energy pattern) 209b由刻线206决定并被传送至半导体晶圆200。成像子系统208 (可包括步进组件或扫描组件)例如循序地将由所述刻线206所传送的能量图案20%导向半导体晶圆200上的光刻胶上一系列所期望的位置。成像子系统208可包括一系列透镜和/或反射器，用于缩放和引导能量图案20%至半导体晶圆200，作为成像(或曝光)能量模式209c。因此，半导体晶圆200曝光于成像能量图案209c。成像能量图案209c引起半导体晶圆200上光刻胶中的化学反应以形成多刻线图像202中的每个。
[0046]如实施所示，多刻线图像202由单个刻线产生，例如，刻线206。因此，多个刻线图像202中的每个刻线(例如，刻线图像202a和刻线图像202b)都可利用类似的成像能量图案(例如，成像能量图案209c )形成。例如，成像能量图案209c可用于形成刻线图像202a且类似的成像能量图案可用于形成刻线图像202b(以及多个刻线图像202中的其它刻线图像)。这样，多刻线图像202中的每个刻线图像都具有类似(similar)的元素，且位于相似的布局。但是，在其它实施中，多个刻线图像202中的任何图像可由不同于刻线206的刻线产生。换而言之，多个刻线图像202可以利用多于一个的刻线产生。此实施中，多个刻线图像202中的每个刻线图像可具有不同元素，或可以具有处于不同布局中的类似元素。
[0047]现参考图1、2B、2C和2D，过程100包括将半导体晶圆(例如，半导体晶圆200)切割成内插芯片(例如，内插芯片272)，使得内插芯片包括多个刻线图像(例如，多刻线图像202)中的至少部分第一刻线图像(例如，刻线图像202a)和至少部分第二刻线图像(例如，刻线图像202b)(图1中的172)。
[0048]内插芯片272，如图2B所示在切割之前，包括刻线图像202a、202b和202c。图2C示出内插芯片272的顶视图。图2D示出内插芯片272沿图2C中横截面2D-2D的横截面图。刻线图像202a和202b通过刻线图像边界212a分离，刻线图像202b和202c通过刻线图像边界212b分离。内插芯片272通过切割半导体晶圆200而形成，如图2B所示，使得内插芯片272包括刻线图像202a、刻线图像202b和刻线图像202c。[0049]在本实施中，内插芯片272实质上包括全部刻线图像202a、刻线图像202b和刻线图像202c。在其它实施中，内插芯片272仅包括刻线图像202a、202b和202c中任何一个的一部分。此外，在内插芯片272包括三个刻线图像的至少一部分时，在其它实施中，内插芯片272包括两个刻线图像(例如，刻线图像202a和202b)中的至少一部分或多于三个刻线图像中的至少一部分。例如，在各种不同实施中，内插芯片272可包括刻线图像202a、202b、202c、202d和202e或其他刻线图像的任意集合或子集，如图2B所示。图2C中所示的内插芯片272通常为矩形，但内插芯片272可有不同的几何形状。此外，半导体晶圆200被切割形成其它内插芯片，其可以与内插芯片272类似(例如，实质上相同)或不同。
[0050]在本实施中，刻线图像202a包括电连接到导电过孔218a的芯片垫214a。刻线图像202a还包括电连接到导电过孔218b的芯片垫214b。刻线图像202a还包括芯片内互连216a。刻线图像202b也包括电连接到导电过孔218c的芯片垫214c。刻线图像202b还包括电连接到导电过孔218d的芯片垫214d。刻线图像202b还包括芯片内互连216b。亥Ij线图像202c也包括电连接到导电过孔218e的芯片垫214e。刻线图像202c还包括电连接到导电过孔218f的芯片板214f。刻线图像202c还包括芯片内互连216c。
[0051]可注意到芯片垫214a、214b、214c、214d、214e 和 214f、导电过孔 218a、218b、218c、218d、218e和218f以及芯片内互连216a、216b、216c不与刻线图像边界212a和212b相交。芯片垫 214a、214b、214c、214d、214e 和 214f、导电过孔 218a、218b、218c、218d、218e 和 218f以及内芯片互连216a、216b和216c包括诸如铜的导电材料。导电过孔218a、218b、218c、218d、218e和218f可为诸如娃通孔(Through silicon via, TSV)的半导体通孔。内插芯片272可以包括诸如钝化层、金属层和焊料凸块的附加特征，为清晰起见在此省略。
[0052]在某些实施中，刻线206具有取决于半导体晶圆200制造要求的刻线尺寸限制。例如，步进组件(assembly)可仅接受不超过某刻线尺寸限度的刻线。具体示例如,许多步进组件规定刻线尺寸限度为大约20毫米宽32毫米长。刻线尺寸限度限制了多个刻线图像202中的每个的最大二维面积，如图2B所示。通过切割半导体晶圆200，使得内插芯片272包括至少部分刻线图像202a和至少部分刻线图像202b，内插芯片272可大于刻线尺寸限度。例如，内插芯片272大于刻线图像202a，也大于刻线图像202b，其均已在刻线尺寸限度处产生。因此，内插芯片272可容纳附加的有源芯片区域和/或有源芯片。这样，内插芯片272便可用于提高IC产品的产品集成度。
[0053]现参考图1、2E和2F，过程100包括通过内插芯片(例如，内插芯片272)将第一有源芯片(例如，有源芯片220a)电连接到第二有源芯片(例如，有源芯片220b)(图1中的174)。
[0054]图2E示出半导体装置274的顶视图。图2F为半导体装置274沿图2E中的横截面2F-2F的横截面图。半导体装置包括位于内插芯片272上的有源芯片220a和有源芯片220b。有源芯片220a和有源芯片220b均包括诸如硅的半导体材料。例如，本实施中有源芯片220a和所述有源芯片220b皆为硅芯片。因此，在本实施中，有源芯片220a和220b以及内插芯片272均为硅芯片。通过由具有实质上相同或相似热扩散系数的材料来形成有源芯片220a和220b以及内插芯片272，有源芯片220a和220b与内插芯片272间的电连接可因减小的热-机械应力而做得更小。
[0055]有源芯片220a实质上可与有源芯片220b相同，或亦可不同。在本实例中，有源芯片220包括位于其底面226a上的微凸块(或更普遍地，输出端子)，例如微凸块222a、222b、222c和222d。同样，有源芯片220b也包括位于其底面226b上的微凸块222e、222f和222g。微凸块222a、222b、222c、222d、222e、222f和222g (也简称为微凸块222)在图2E中用虚线表示，否则在图2E中将不可见。
[0056]有源芯片220a通过插入芯片272 (例如，通过刻线图像202b)电连接至有源芯片220b。如图2F所示，有源芯片220a至少通过微凸块222d、内插芯片272的芯片内互连216b和微凸块222e电连接至有源芯片220b。因此，有源芯片220a和有源芯片220b可形成高度集成的IC产品。在本实施中，刻线图像202a、202b和202c通过单刻线产生，例如，刻线206。因此，至少刻线图像202a、202b和202c之一中的某些元件可能不会使用。例如，有源芯片220a和220b都不连接至芯片内互连216a和芯片内互连216c。但是，刻线206生成这些元件以使得芯片内互连216电连接有源芯片220a和220b。同样，有源芯片220a和有源芯片220b都不连接至芯片垫214a。
[0057]如实施所示，有源芯片220a电连接且机械连接至刻线图像202a和刻线图像202b。由于有源芯片220a位于刻线图像202a和刻线图像202b上，有源芯片220a可跨刻线图像边界212a提供电连接。同样，有源芯片220b电连接并机械连接刻线图像202b和刻线图像202c。由于有源芯片220b位于刻线图像202b和刻线图像202c上，有源芯片220c可跨刻线图像边界212b提供电连接。某些实施中，有源芯片220b可仅位于刻线图像202b上，或位于刻线图像202a和刻线图像202b上。一种此类实施是内插芯片272不包括刻线图像202c。此外，附加的有源芯片、无源芯片和/或其它元件可包括在半导体装置274中。某些实施中，一个或多个附加的有源芯片堆叠在有源芯片220a和/或有源芯片220b上并与其电连接。
[0058]现参照图1和图2G，过程100包括通过内插芯片(例如，内插芯片272)将至少第一有源芯片(例如，有源芯片220a)电连接至封装基板(例如，封装基板230)(图1中的176)。
[0059]图2G示出半导体封装276的横截面图。在半导体封装276中，有源芯片220a通过内插芯片272被电连接至封装基板230。有源芯片220b也通过内插芯片272电连接至封装基板230。如图2G所示，焊料球228a、228b、228c、228d和228e (也简称为焊料球228)可选择性地用于将内插芯片272电连接并机械连接至封装基板230。焊料球228可在由半导体晶圆200切割成内插芯片272之前或之后与附接至内插芯片272(例如，图2C和2D中的内插芯片272可包括焊料球228)。半导体封装276可位于印制电路板(PCB)或其它基板上并与其电连接，以提供至有源芯片220a和220b的电连接。
[0060]应注意，在某些实施中，半导体封装276可不包括封装基板230。例如，焊料球228可用于电连接至半导体封装276的有源芯片220a和220b。此外，半导体封装276可包括其它元件，例如为清晰起见图2G中未示出的制模(molding)。
[0061]根据上文描述可明显看出，多种技术可用于实施本发明中描述的概念而不脱离这些概念的范围。此外，虽然所述概念已通过某些实施的具体参考加以介绍，但本领域的普通技术人员将认识到可在不脱离上述概念范围的情况下，在形式和细节上做出改变。因此，在各方面而言，实施都应视为说明性的，而非限制性的。此外还应理解，本申请不受以上描述中的特定实施的限制，可在不脱离本发明的范围的前提下做出多种重组、修改和替代。
【权利要求】
1.一种方法，包括:在半导体晶圆上光刻形成多个刻线图像；将所述半导体晶圆切割成内插芯片，使得所述内插芯片包括所述多个刻线图像中的至少部分第一刻线图像和至少部分第二刻线图像。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述内插芯片大于所述第一刻线图像或大于所述第二刻线图像。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一刻线图像和所述第二刻线图像由单刻线产生。
4.根据权利要求1所述的方法，包括通过所述内插芯片将所述第一有源芯片电连接至所述第二有源芯片，或包括通过所述内插芯片将所述第一有源芯片电连接至封装基板。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述内插芯片包括所述第一刻线图像和所述第二刻线图像。
6.一种半导体封装，包括:第一和第二有源芯片；内插芯片，包括至少部分第一刻线图像和至少部分第二刻线图像；所述内插芯片将所述第一有源芯片电连接至所述第二有源芯片。
7.根据权利要求6所述的半导体封装，其中，所述第一刻线图像和所述第二刻线图像由单刻线产生。
8.根据权利要求6所述的半导体封装，其中，所述内插芯片将所述第一有源芯片或所述第二有源芯片电连接至封装基板。
9.根据权利要求6所述的半导体封装，其中，所述第一有源芯片电连接并机械连接至所述至少所述部分所述第一刻线图像和所述至少所述部分所述第二刻线图像。
10.一种半导体封装，包括:内插芯片，包括第一刻线图像和第二刻线图像；所述内插芯片将第一有源芯片电连接至第二有源芯片；其中，所述第一刻线图像和所述第二刻线图像由单刻线产生。
【文档编号】H01L21/78GK103456688SQ201210580980
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2012年12月27日 优先权日:2012年5月31日
【发明者】马克·格里斯沃尔德 申请人:美国博通公司