半导体装置、半导体装置组合件及其制作方法与流程

本文描述的实施例涉及半导体装置、半导体装置组合件，及制作此类半导体装置及半导体装置组合件的方法。本发明涉及从具有第一厚度的半导体装置移除材料以获得第二厚度，及将载体添加到具有第三厚度的所述半导体装置，其中所述第三厚度加所述第二厚度基本上等于所述第一厚度。所述载体具有不同于所述半导体装置的热膨胀系数(cte)的cte。

背景技术：

半导体处理及封装技术不断地演进以满足对增加的性能及减小的尺寸的行业需求。电子产品，例如手机、智能电话、平板计算机、个人数字助理、膝上型计算机以及其它电子装置，需要具有高装置密度同时具有相对小占用面积的封装型半导体组合件。举例来说，在电子产品中可供存储器装置、处理器及其它装置之用的空间不断地减小，从而需要增加半导体装置密度。一种用于增加半导体装置密度的方法是堆叠半导体装置以形成半导体装置组合件。

在形成半导体装置组合件的过程期间，所述组合件可经受具有高温的各种过程。举例来说，在半导体装置之间产生焊接接头或互连的回流过程期间的温度可达到例如260摄氏度的高温。半导体装置组合件可包括各种组件，例如但不限于衬底、半导体装置及塑封材料。所述组件中的每一者可具有不同热膨胀系数(cte)，这可能会造成潜在问题。随着半导体装置组合件经受高温，半导体装置组合件可能会由于所述组合件的个别组件的不同cte而经历翘曲。翘曲可对组合件的组件提供大量应力。如果翘曲太大，那么翘曲可能会造成半导体装置组合件内的互连的可靠性问题。cte失配还可能会在将半导体装置组合件连接到板或衬底时造成问题。

可能存在额外缺点及劣势。

技术实现要素：

一方面，本发明提供一种半导体装置组合件，其包括：半导体装置，所述半导体装置具有第二厚度，所述半导体装置最初具有第一厚度，其中已从所述半导体装置移除材料直到所述半导体装置具有所述第二厚度；衬底，所述半导体装置连接到所述衬底；及载体，其连接到所述半导体装置的顶部表面，所述载体具有第三厚度，其中所述第二厚度加所述第三厚度基本上等于所述第一厚度。

另一方面，本发明提供一种半导体装置，其包括：半导体装置，所述半导体装置具有第一热膨胀系数(cte)且具有第二厚度，所述半导体装置最初具有第一厚度，其中已从所述半导体装置移除材料直到所述半导体装置具有所述第二厚度；及载体，其连接到所述半导体装置的顶部表面，所述载体具有不同于所述第一cte的第二cte及第三厚度。

另一方面，本发明提供一种制作半导体装置组合件的方法，其包括：提供具有第一表面及与所述第一表面对置的第二表面的半导体装置，所述半导体装置具有第一厚度；从所述半导体装置移除材料直到所述半导体装置具有第二厚度；将载体材料提供到所述半导体装置的所述第一表面上以形成组合件；及将半导体装置及载体材料的所述组合件分割成多个半导体装置组合件。

附图说明

图1是半导体装置组合件的一个实施例的横截面示意图。

图2是半导体装置组合件的一个实施例的横截面示意图。

图3展示具有第一厚度的半导体装置的实施例。

图4展示具有第二厚度的图3的半导体装置。

图5展示附接到图4的半导体装置的载体。

图6展示来自图5的半导体装置及载体组合件的多个半导体装置的示意图。

图7是制作半导体装置组合件的方法的一个实施例的流程图。

图8是现有技术的半导体装置组合件的横截面示意图。

虽然本发明容许各种修改及替代形式，但特定实施例已通过实例展示于附图中且将在本文中予以详细描述。然而，应理解，本发明不希望限于所揭示的特定形式。更确切来说，本发明将涵盖落于由所附权利要求书所界定的本发明的范围内的所有修改、等效物及替代物。

具体实施方式

在本发明中，论述众多特定细节以提供本发明的实施例的透彻且令人能够实现的描述。所属领域的一般技术人员将认识到，可无需特定细节中的一或多者实践本发明。可能不展示及/或可能不详细描述通常与半导体装置相关联的众所周知的结构及/或操作，以避免混淆本发明的其它方面。一般来说，应理解，除了本文揭示的那些特定实施例之外，各种其它装置、系统及/或方法也可在本发明的范围内。

术语“半导体装置组合件”可指一或多个半导体装置、半导体装置封装及/或衬底的组合件，所述衬底可包含中介层、支撑物及/或其它合适的衬底。半导体装置组合件可经制造为但不限于离散封装形式、条带或矩阵形式，及/或晶片面板形式。术语“半导体装置”通常是指包含半导体材料的固态装置。半导体装置可包含例如半导体衬底、晶片、面板，或来自晶片或衬底的单个裸片。半导体装置在本文中可指半导体裸片，但半导体装置不限于半导体裸片。

术语“半导体装置封装”可指一或多个半导体装置并入到共同封装中的布置。半导体封装可包含部分地或完全囊封至少一个半导体装置的壳体或外壳。半导体封装还可包含承载一或多个半导体装置的衬底。所述衬底可附接到所述壳体或外壳或以其它方式并入于所述壳体或外壳内。

如本文所使用，术语“竖直”、“横向”、“上部”及“下部”可指图中展示的半导体装置及/或半导体装置组合件中的特征的相对方向或位置。举例来说，“上部”或“最上部”可指特征经定位成比另一特征更靠近页面的顶部。然而，这些术语应被广泛地认作包含具有其它定向的半导体装置及/或半导体装置组合件，所述其它定向是例如倒转或倾斜定向，其中顶部/底部、之上/之下、上方/下方、向上/向下及左/右可取决于所述定向而互换。

本发明的各种实施例涉及半导体装置、半导体装置组合件、半导体封装，及制作及/或操作半导体装置的方法。在本发明的一个实施例中，一种半导体装置组合件包括具有第二厚度的半导体装置，其中所述装置最初具有第一厚度，其中已从所述半导体装置移除材料直到所述半导体装置具有所述第二厚度。所述半导体装置组合件包括连接到所述半导体装置的衬底，及连接到所述半导体装置的顶部表面的载体。所述载体具有第三厚度，其中所述第二厚度加所述第三厚度基本上等于所述第一厚度。受益于本发明的所属领域的一般技术人员应了解，取决于应用，所述第三厚度可小于、等于或大于所述第二厚度。另外，受益于本发明的所属领域的一般技术人员应了解，取决于应用，所述第二厚度加所述第三厚度可小于、等于或大于所述第一厚度。

本发明的一个实施例是一种装置，其包括具有第一cte且具有第二厚度的半导体装置，所述半导体装置最初具有第一厚度，其中已从所述半导体装置移除材料直到所述半导体装置具有所述第二厚度。所述半导体装置包括连接到所述半导体装置的顶部表面的载体，所述载体具有不同于所述第一cte的第二cte及第三厚度，其中所述第二厚度加所述第三厚度基本上等于所述第一厚度。

本发明的一个实施例是一种制作半导体装置组合件的方法，其包括提供具有第一表面及与所述第一表面对置的第二表面的半导体装置，所述半导体装置具有第一厚度。所述方法包括从所述半导体装置移除材料直到所述半导体装置具有第二厚度，及将载体材料提供到所述半导体装置的所述第一表面上。所述方法包括将所述半导体装置及载体材料分割成多个半导体装置组合件。

图8展示现有技术的半导体装置组合件200的横截面示意图。半导体装置组合件200包括半导体装置210，其经由重新分布层240及重新分布层240与衬底250之间的互连255连接到衬底250。重新分布层240可包括电介质材料，且包含经由互连255将半导体装置210电连接到衬底250的电路径或迹线245。所属领域的一般技术人员应了解，底填充材料230可定位于半导体装置210的底部表面与重新分布层240之间。例如塑封材料的材料260囊封半导体装置210以及重新分布层240的一部分。受益于本发明的所属领域的一般技术人员应了解，取决于应用，半导体装置组合件200可能不包含囊封材料260。受益于本发明的所属领域的一般技术人员应了解，半导体装置210出于说明性目的而被展示为单个装置，且可为多个装置层，例如堆叠式半导体装置、堆叠式裸片或堆叠式晶片。

在形成半导体装置组合件的过程期间，所述组合件可经受具有高温的各种过程。举例来说，在半导体装置之间产生焊接接头或互连的回流过程期间的温度可达到例如260摄氏度的高温。如图8中所展示，半导体装置组合件200包括各种组件(即，半导体装置210、囊封材料260、重新分布层240、衬底250)，所述组件中的每一者可具有不同cte。随着半导体装置组合件200经受高温，半导体装置组合件200可经历翘曲。半导体装置组合件200的半导体装置210可包括硅且具有厚度t1。半导体装置组合件200的翘曲可能在很大程度上由于半导体装置210相比于半导体装置组合件200的其它组件的cte差异而造成。

图1展示半导体装置组合件100的实施例的横截面示意图。半导体装置组合件100包括半导体装置110，其经由重新分布层140及重新分布层140与衬底150之间的互连155连接到衬底150。所属领域的一般技术人员应了解，重新分布层140可包括电介质材料，且包含经由互连155将半导体装置110电连接到衬底150的电路径或迹线145。所属领域的一般技术人员应了解，底填充材料130可定位于半导体装置110的底部表面与重新分布层140之间。载体120附接到半导体装置110的顶部表面。例如塑封材料的材料160囊封半导体装置110及载体120且囊封重新分布层140的一部分。受益于本发明的所属领域的一般技术人员应了解，取决于应用，半导体装置组合件100可能不包含囊封材料160。受益于本发明的所属领域的一般技术人员应了解，半导体装置110出于说明性目的而被展示为单个装置，且可为多个装置层，例如堆叠式半导体装置、堆叠式裸片或堆叠式晶片。

图1的半导体装置组合件100的半导体装置110具有厚度t2，其小于图8的半导体装置组合件200的厚度t1。已将半导体装置110的厚度从原始厚度t1减小到第二厚度t2，这会减小半导体装置110将对半导体装置组合件100在高温下的翘曲产生的影响。如本文所论述，载体120附接到半导体装置110的顶部表面。受益于本发明的所属领域的一般技术人员应了解，载体120可以各种方式附接或连接到半导体装置110。举例来说，载体120可接合到半导体装置110。

载体120可具有厚度t3，其在与半导体装置110的厚度t2相加时可基本上等于半导体装置110的第一原始或初始厚度t1。将载体120添加到具有第二厚度t2的半导体装置110使得组合厚度基本上等于第一厚度t1(图8中所展示)会使半导体装置100能够具有与不包含载体120的现有半导体装置200相同的厚度或尺寸。受益于本发明的所属领域的一般技术人员应了解，取决于应用，第三厚度t3可小于、等于或大于第二厚度t2。另外，受益于本发明的所属领域的一般技术人员应了解，取决于应用，所述第二厚度加所述第三厚度可小于、等于或大于所述第一厚度。

可包括硅的半导体装置110具有第一cte，且载体120具有不同于第一cte的第二cte。载体120可包括各种材料，其可经选择使得载体120的第二cte可最小化半导体装置组合件100在高温下的翘曲。载体120可包括但不限于金属、陶瓷、涂覆有聚酰亚胺的金属、聚合物、裸片附接膜、环氧树脂或其组合。举其它实例，载体120可包括但不限于涂覆有干膜聚酰亚胺的铜、苯并环丁烯、裸片附接膜或其组合。载体120可从上方向半导体装置110提供电磁屏蔽。

图2展示半导体装置组合件100的实施例的横截面示意图，半导体装置组合件100包括半导体装置110，其经由重新分布层140及重新分布层140与衬底150之间的互连155连接到衬底150。如本文所论述，重新分布层140包含经由互连155将半导体装置110电连接到衬底150的电路径或迹线145。底填充材料130可定位于半导体装置110的底部表面与重新分布层140之间。载体120附接到半导体装置110的顶部表面。例如模制化合物的材料160囊封半导体装置110及载体120且囊封重新分布层140的一部分。

如本文所论述，载体120可向半导体装置组合件100的一部分提供电磁屏蔽。另外，外部层170、180可沉积于半导体装置组合件100的外部上以向半导体装置组合件100的至少一部分提供额外电磁屏蔽。外部层可包括第一内部层170及第二外部层180。第一内部层170可包括沉积于半导体装置组合件100的外部上的金属层，且第二外部层180可包括沉积于第一内部层170上的金属层。受益于本发明的所属领域的一般技术人员应了解，外部层170、180可包括可提供电磁屏蔽的各种材料。举例来说，第一内部层170可为但不限于钛或钽，且第二外部层180可为但不限于铜。

外部层170、180可沉积于包括囊封材料160、载体120、半导体装置110、底填充材料130及重新分布层140的半导体装置组合件的所有外部表面上。举例来说，外部层170、180可沉积于囊封材料160的顶部表面及包括囊封材料160及重新分布层140的组合件的侧上。然而，电连接到衬底150的重新分布层140的底部表面可不存在外部层170、180。受益于本发明的所属领域的一般技术人员应了解，如果半导体装置组合件100不包含囊封材料160，如本文所论述，那么外部层170、180可应用到载体120及半导体装置110的外部表面。

图3展示具有第一厚度t1的半导体装置110的实施例，第一厚度t1可对应于图8的半导体装置组合件200的半导体装置210的厚度t1。如本文所论述，具有第一厚度t1的半导体装置110的cte可导致组件是半导体装置110的半导体装置组合件翘曲。因此，可期望从半导体装置110移除一些材料直到半导体装置110具有预定第二厚度t2。

图4展示具有第二厚度t2的半导体装置110。替代地，受益于本发明的所属领域的一般技术人员应了解，半导体装置110可经制造为具有等于第二厚度t2的初始厚度以与载体120组合地使用，载体120在添加到半导体装置110时具有基本上等于第一厚度t1的总厚度。

图5展示附接或接合到半导体装置110的顶部表面的载体120。载体120具有第三厚度t3，且半导体装置110具有第二厚度t2，当组合在一起时，附接到半导体装置110的载体的总厚度t1基本上等于图3的半导体装置的厚度t1。受益于本发明的所属领域的一般技术人员应了解，取决于应用，第三厚度t3可小于、等于或大于第二厚度t2。另外，受益于本发明的所属领域的一般技术人员应了解，取决于应用，所述第二厚度加所述第三厚度可小于、等于或大于所述第一厚度。

图6展示包括载体120及半导体装置110的半导体装置组合件125，其已经分割或分离(由线101展示)成多个半导体组合件125a、125b、125c、125d、125e、125f(统称125)。举例来说，半导体装置110可为晶片，其可经分割或分离(由线101展示)成包括接合或附接到半导体装置110的载体120的个别裸片125a、125b、125c、125d、125e、125f。受益于本发明的所属领域的一般技术人员应了解，每一个别半导体组合件125接着可连接到重新分布层140以形成半导体装置组合件100，如图1及2中所展示。受益于本发明的所属领域的一般技术人员应了解，可使用各种方法以将包括载体120及半导体装置110的半导体装置组合件125分割或分离成多个半导体装置组合件125a、125b、125c、125d、125e、125f。图6出于说明性目的而展示分割或分离成个别裸片125a、125b、125c、125d、125e、125f的半导体装置110。然而，半导体装置110可包括具有附接到半导体装置组合件的顶部表面以形成组合件的载体120的半导体晶片。受益于本发明的所属领域的一般技术人员应了解，半导体晶片的第二侧接着可附接到重新分布层。

图7是制作半导体装置组合件的方法300的一个实施例的流程图。方法300包含在310处提供具有第一表面及与第一表面对置的第二表面的半导体装置，半导体装置具有第一厚度。方法300包括在320处从半导体装置移除材料直到半导体装置具有第二厚度。方法300包含在330处将载体材料提供到半导体装置的第一表面上。如本文所论述，载体材料的厚度基本上等于在320处从半导体装置移除的材料的厚度。替代地，最初可提供具有第二厚度的半导体装置，所述第二厚度小于现有半导体装置组合件中使用的半导体的厚度，其中添加载体材料的厚度以弥补差异。受益于本发明的所属领域的一般技术人员应了解，取决于应用，所述第三厚度可小于、等于或大于所述第二厚度。另外，受益于本发明的所属领域的一般技术人员应了解，取决于应用，所述第二厚度加所述第三厚度可小于、等于或大于所述第一厚度。

方法300包含在340处将半导体装置及载体材料分割或分离成多个半导体装置组合件。替代地，受益于本发明的所属领域的一般技术人员应了解，方法300可包含在360处在将半导体装置附接到重新分布层之后将半导体装置及载体分割或分离成多个半导体装置组合件。任选地，方法300可包含在350处向载体材料提供电磁屏蔽。方法300可任选地包含在360处将半导体装置组合件中的一者的半导体装置的第二表面附接到重新分布层，及任选地在370处用囊封材料囊封半导体装置及载体材料。方法300可包含在380处将重新分布层附接到衬底。附接重新分布层可包括将重新分布层连接到衬底的各种方法。举例来说，受益于本发明的所属领域的一般技术人员应了解，将重新分布层附接到衬底可包括将重新分布层沉积到衬底。方法300可包含在390处将电磁屏蔽层应用到囊封材料及重新分布层的外部，及接着在380处将重新分布层附接到衬底。重新分布层的底部表面可不存在电磁屏蔽层。

如本文所揭示，连接到半导体装置110的载体120的使用可减小半导体装置组合件100的翘曲，而不会改变半导体装置组合件100的总尺寸。受益于本发明的所属领域的一般技术人员应了解，各种材料可用于载体120。载体120的材料可基于所述材料的cte来选择。同样地，载体120的材料还可基于提供电磁屏蔽来选择。一外部层或多个外部层170、180可沉积于半导体装置组合件100的外部上以向半导体装置组合件100的至少一部分提供额外电磁屏蔽。

尽管已依据某些实施例描述了本发明，但对所属领域的一般技术人员来说显而易见的其它实施例，包含不提供本文陈述的全部特征及优点的实施例，也在本发明的范围内。本发明可涵盖本文未明确展示或描述的其它实施例。因此，本发明的范围仅通过参考所附权利要求书及其等效物来界定。