半导体装置组合件及相关制造方法与流程

相关申请案的交叉参考

本申请案包含与由詹姆斯e.·戴维斯(jamese.davis)、凯文g.·杜斯曼(keving.duesman)、杰弗里p.·赖特(jeffreyp.wright)及沃伦l.·博伊尔(warrenl.boyer)先前提出申请的标题为“具有探测后可配置性的半导体装置(semiconductordeviceswithpost-probeconfigurability)”的美国专利申请案相关的标的物。揭示内容以引用方式并入本文中的相关申请案被转让给美光科技有限公司(microntechnology,inc.)，并于2017年11月13日作为美国专利申请案第15/811,579号提出申请。

本申请案包含与由詹姆斯e.·戴维斯、约翰b.·普赛(john.b.pusey)、尹志平(zhipingyin)及凯文g.·杜斯曼先前提出申请的标题为“具有封装级可配置性的半导体装置(semiconductordeviceswithpackage-levelconfigurability)”的美国专利申请案相关的标的物。揭示内容以引用方式并入本文中的相关申请案被转让给美光科技有限公司，并于2017年11月13日作为美国专利申请案第15/811,572号提出申请。

本申请案包含与由凯文g.·杜斯曼、詹姆斯e.·戴维斯、及沃伦l.·博伊尔先前提出申请的标题为“具有穿硅通孔及封装级可配置性的半导体装置(semiconductordeviceswiththroughsiliconviasandpackage-levelconfigurability)”的美国专利申请案相关的标的物。揭示内容以引用方式并入本文中的相关申请案被转让给美光科技有限公司，并于2018年6月27日作为美国专利申请案第16/020,792号提出申请。

本发明大体来说涉及半导体装置，且更具体来说，涉及具有封装级可配置性的半导体装置。

背景技术：

包含存储器芯片、微处理器芯片及成像器芯片在内的封装式半导体裸片通常包含安装在衬底上且包封在塑料保护罩中或者由导热盖覆盖的一或多个半导体裸片。裸片可包含有源电路(例如，提供例如存储器单元、处理器电路及/或成像器装置等的功能特征)及/或无源特征(例如，电容器、电阻器等)以及电连接到所述电路的接合垫。接合垫可电连接到保护罩外部的端子，以允许裸片连接到更高级电路。

对于一些半导体芯片，各种接合垫可连接到裸片中的多个电路。例如，图1是半导体装置100(例如nand存储器裸片)的简化示意图，其中单个接合垫(例如，接合垫111或112)可连接到有源驱动器电路及无源esd保护电路(例如，包含一或多个电容器)。esd保护电路可经设计以当被并入到半导体装置封装(例如图2中的简化示意性横截面图中所示的半导体装置封装)中时提供所期望量的电容来保护单个有源驱动器电路。半导体装置封装200包含半导体裸片201，其中例如接合垫211及212等接合垫各自连接到驱动器电路及esd保护电路。半导体裸片201通过焊料球230可操作地连接到封装衬底202，使得衬底触点221a及222a附接到接合垫211及212中的对应者。以这种方式，封装衬底202的底部上的封装触点221b及222b可各自电连接到驱动器及esd电路。然而，取决于包含半导体裸片的半导体装置封装的所期望特性，可能期望不同量的esd保护。这可通过设计不同的存储器裸片(例如，nand或其它存储器格式)以适应不同的所期望封装特性来解决，但为每一可能的封装配置设计及制作多个不同的半导体裸片是极其昂贵的。因此，需要一种半导体裸片，根据裸片被封装的配置，所述半导体裸片可配置有不同量的esd保护。

技术实现要素：

在一个方面中，本申请案提供一种半导体装置组合件，其包括：衬底；及裸片，其耦合到所述衬底，所述裸片包含：第一接触垫，其电耦合到所述裸片上包含至少一个有源电路元件的第一电路，及第二接触垫，其电耦合到所述裸片上仅包含无源电路元件的第二电路；其中所述衬底包含电耦合到所述第一接触垫的衬底触点，且其中所述衬底与所述第二接触垫电隔离。

在另一方面中，本申请案提供一种半导体装置组合件，其包括：衬底；及裸片，其耦合到所述衬底，所述裸片包含：第一接触垫，其电耦合到所述裸片上包含至少一个有源电路元件的第一电路，第二接触垫，其电耦合到所述裸片上仅包含无源电路元件的第二电路，及第三接触垫，其电耦合到所述裸片上仅包含无源电路元件的第三电路；其中所述衬底包含通过第一焊料球电耦合到所述第一接触垫且通过第二焊料球电耦合到所述第二接触垫的衬底触点。

在另一方面中，本申请案提供一种制造半导体装置组合件的方法，其包括：提供包含衬底触点的衬底；通过第一焊料球将半导体裸片的第一接触垫电耦合到所述衬底触点，其中所述第一接触垫电耦合到所述半导体裸片上包含至少一个有源电路元件的第一电路，及通过第二焊料球将所述半导体裸片的第二接触垫电耦合到所述衬底触点，其中所述第二接触垫电耦合到所述半导体裸片上仅包含无源电路元件的第二电路。

附图说明

图1是半导体装置的简化示意图。

图2是半导体装置组合件的简化示意性横截面图。

图3是根据本技术实施例的半导体装置的简化示意图。

图4及5是根据本技术实施例的半导体装置组合件的简化示意性横截面图。

图6是根据本技术实施例的半导体装置的简化示意图。

图7及8是根据本技术实施例的半导体装置组合件的简化示意图。

图9是展示包含根据本技术实施例配置的半导体装置组合件的系统的示意图。

图10是展示根据本技术实施例的制造半导体装置的方法的流程图。

具体实施方式

在以下描述中，论述了众多具体细节，以提供对本技术的实施例的全面且可行的描述。然而，相关领域的技术人员将认识到，可在没有一或多个特定细节的情况下实践本发明。在其它情况下，未展示或未详细描述通常与半导体装置相关联的众所周知的结构或操作，以避免使本技术的其它方面模糊不清。一般而言，应理解，除了本文所揭示的那些具体实施例之外，各种其它装置、系统及方法也可在本技术的范围内。

如上所述，取决于包含半导体裸片的半导体装置封装的所期望特性，半导体裸片可能期望不同量的esd保护。因此，根据本技术的半导体装置的几个实施例可提供所提供电容的封装级可配置性来克服此种挑战。

本技术的几个实施例针对于包含衬底及耦合到衬底的裸片的半导体装置组合件。所述裸片包含电耦合到裸片上包含至少一个有源电路元件的第一电路的第一接触垫及电耦合到裸片上仅包含无源电路元件的第二电路的第二接触垫。所述衬底包含电耦合到第一接触垫的衬底触点，且所述衬底与第二接触垫电隔离。

下面描述半导体装置的几个实施例的具体细节。术语“半导体装置”通常指包含半导体材料的固态装置。半导体装置可例如包含从晶片或衬底单个化的半导体衬底、晶片或裸片。在本发明通篇中，通常在半导体裸片的背景下描述半导体装置；然而，半导体装置不限于半导体裸片。

术语“半导体装置封装”可指将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地囊封至少一个半导体装置的壳体或外壳。半导体装置封装还可包含中介层衬底，所述中介层衬底承载一或多个半导体装置，并且附接到或以其它方式并入到外壳中。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(例如，中介层、支撑件或其它合适的衬底)的组合件。半导体装置组合件可例如以离散封装形式、条带或矩阵形式及/或晶片面板形式来制造。如本文所用，鉴于图中所示的取向，术语“垂直”、“横向”、“上部”及“下部”可指半导体装置或装置组合件中特征的相对方向或位置。例如，“上部”或“最上部”可指一特征被定位成比另一特征或同一特征的另一部分分别更靠近或最靠近页面的顶部。然而，这些术语应被广义地解释为包含具有其它取向的半导体装置，例如倒置或倾斜取向，其中顶部/底部、上方/下方、上面/下面、向上/向下及左侧/右侧可根据取向互换。

图3是根据本技术实施例的半导体装置300的简化示意图。半导体装置300包含多个接触垫，例如第一接触垫311到第四接触垫314，用于提供到半导体装置300中的电路的连接。例如，第一接触垫311提供到具有有源组件的第一电路371(例如，驱动器电路)的连接，且第二接触垫312提供到具有无源组件的第二电路372(例如，esd保护电路)的连接。类似地，第三接触垫313提供到具有有源组件的第三电路373(例如，驱动器电路)的连接，且第四接触垫314提供到具有无源组件的第四电路374(例如，esd保护电路)的连接。通过为每一无源电路提供专用接触垫，半导体装置300在提供所期望量的esd保护的同时且在没有例如致使驱动器电路371及373消耗过量功率的过量电容的情况下利用单个半导体裸片设计使得不同的封装配置成为可能。

参考图4可更好地理解这一点，图4是根据本技术实施例的半导体装置组合件400的简化示意图。组合件400包含附接到衬底402的半导体裸片401。如同上面图3中所图解说明的半导体装置300，半导体裸片401包含多个接触垫，例如第一接触垫411到第四接触垫414，所述接触垫各自提供到具有有源组件的电路(例如，驱动器电路)或具有无源组件的电路(例如，esd保护电路)的连接。由于半导体裸片401的每一esd保护电路均具有专用接触垫(例如，接触垫412及414)，因此组合件400可针对每一驱动器电路配置有所期望量的esd保护。

参考图4可看出，衬底401包含两个衬底触点421及422。第一衬底触点421连接(例如，通过衬底402中的金属化特征)到两个衬底背侧触点421a及421b，并且进一步连接(例如，通过焊料球430)到半导体裸片401的第一接触垫411(对应于驱动器电路)及第二接触垫412(对应于esd保护电路)。类似地，第二衬底触点422连接(例如，通过衬底401中的金属化特征)到两个衬底背侧触点422a及422b，并且进一步连接(例如，通过焊料球430)到半导体裸片401的第三接触垫413(对应于驱动器电路)及第四接触垫414(对应于esd保护电路)。

在另一封装配置中，可利用相同的半导体裸片设计，且所述半导体裸片设计可通过使对应于esd保护电路的接触垫与衬底触点断开电连接来为对应的半导体封装提供不同量的esd保护。参考图5可更好地理解这一点，图5是根据本技术实施例的半导体装置组合件500的简化示意图。组合件500包含附接到衬底502的半导体裸片501。如同上面图4中所图解说明的半导体裸片401，半导体裸片501包含多个接触垫，例如第一接触垫511到第四接触垫514，所述接触垫各自提供到具有有源组件的电路(例如，驱动器电路)或具有无源组件的电路(例如，esd保护电路)的连接。由于半导体裸片501的每一esd保护电路均具有专用接触垫(例如，接触垫512及514)，因此通过省略这些接触垫与衬底502之间的焊料球，组合件500可针对每一驱动器电路被配置有所期望量的esd保护。

例如，参考图5可看出，衬底501包含两个衬底触点521及522。第一衬底触点521连接(例如，通过衬底502中的金属化特征)到两个衬底背侧触点521a及521b，并且进一步仅连接(例如，通过焊料球530)到半导体裸片501的第一接触垫511(对应于驱动器电路)，而不连接到第二接触垫512(对应于esd保护电路)。类似地，第二衬底触点522连接(例如，通过衬底501中的金属化特征)到两个衬底背侧触点522a及522b，并且进一步连接(例如，通过焊料球530)到半导体裸片501的第三接触垫513(对应于驱动器电路)而不连接到第四接触垫514(对应于esd保护电路)。因此，通过包含或省略将在衬底触点与其esd保护电路之间提供电连接的焊料球，可在具有不同esd保护要求的不同半导体封装装置设计中利用针对每一esd保护电路具有专用接合垫的单个半导体裸片。

尽管图4及5已被描述及图解说明为包含具有两个驱动器电路的半导体裸片，但本领域的技术人员容易明了，此实施例只是一个实例，且也可提供具有不同数目的驱动器电路的半导体裸片。此外，图4及5已被描述及图解说明为提供与用于驱动器电路的接触垫分离的用于esd保护电路的接触垫，在其它实施例中，可提供除驱动器之外还具有其它有源元件的电路，且同样可提供仅包含无源组件(例如，电阻器、电容器、电感器等)的其它电路。

尽管在前述实例中，半导体裸片已被描述及图解说明为包含对应于每一驱动器电路的单个esd保护电路，但在本技术的其它实施例中，可通过在半导体裸片上包含对应于每一驱动器电路的具有专用接触垫的多个esd保护电路来提供额外的可配置性。例如，图6是根据本技术实施例的半导体装置600的简化示意图。半导体装置600包含多个接触垫，例如第一接触垫611到第六接触垫616，用于提供到半导体装置600中的电路的连接。例如，第一接触垫611提供到具有有源组件的第一电路671(例如，驱动器电路)的连接，且第二接触垫612及第三接触垫613分别提供到仅包含无源组件的第二电路672及第三电路673(例如，esd保护电路)的连接。类似地，第四接触垫614提供到具有有源组件的第四电路674(例如，驱动器电路)的连接，且第五接触垫615及第六接触垫616分别提供到仅包含无源组件的第五路675及第六电路676(例如，esd保护电路)的连接。通过为每一有源电路提供多个对应的无源电路(每一无源电路具有其自己的专用接触垫)，半导体装置600在提供所期望量的esd保护的同时且没有例如致使驱动器电路671及674消耗过量功率的过量电容的情况下利用单个半导体裸片设计使得不同的封装配置成为可能。

参考图7可更好地理解这一点，图7是根据本技术实施例的半导体装置组合件700的简化示意图。组合件700包含附接到衬底702的半导体裸片701。如同上面图3中所图解说明的半导体装置300，半导体裸片701包含多个接触垫，例如第一接触垫711到第六接触垫716，所述接触垫各自提供到具有有源组件的电路(例如，驱动器电路)或具有无源组件的电路(例如，esd保护电路)的连接。由于半导体裸片701的每一esd保护电路均具有专用接触垫(例如，接触垫712、713、715及716)，因此组合件700可针对每一驱动器电路配置有所期望量的esd保护。

参考图7可看出，衬底701包含两个衬底触点721及722。第一衬底触点721连接(例如，通过衬底702中的金属化特征)到三个衬底背侧触点721a到721c，且进一步连接(例如，通过焊料球730)到半导体裸片701的第一接触垫711(对应于驱动器电路)以及第二接触垫712及第三接触垫713(对应于esd保护电路)。类似地，第二衬底触点722连接(例如，通过衬底701中的金属化特征)到三个衬底背侧触点722a到722c，且进一步连接(例如，通过焊料球730)到半导体裸片701的第四接触垫714(对应于驱动器电路)以及第五接触垫715及第六接触垫716(对应于esd保护电路)。

在另一封装配置中，可利用相同的半导体裸片设计，且所述半导体裸片设计可通过使对应于esd保护电路的接触垫中的一或多者与衬底触点断开电连接来为对应的半导体封装提供不同量的esd保护。参考图8可更好地理解这一点，图8是根据本技术实施例的半导体装置组合件800的简化示意图。组合件800包含附接到衬底802的半导体裸片801。如同上面图7中所图解说明的半导体裸片701，半导体裸片801包含多个接触垫，例如第一接触垫811到第六接触垫816，所述接触垫各自提供到具有有源组件的电路(例如，驱动器电路)或具有无源组件的电路(例如，esd保护电路)的连接。由于半导体裸片801的每一esd保护电路均具有专用接触垫(例如，接触垫812、813、815及816)，因此通过省略这些接触垫与衬底802之间的焊料球，组合件800可针对每一驱动器电路被配置有所期望量的esd保护。

例如，参考图8可看出，衬底801包含两个衬底触点821及822。第一衬底触点821连接(例如，通过衬底802中的金属化特征)到三个衬底背侧触点821a到821c，且进一步连接(例如，通过焊料球830)到半导体裸片801的第一接触垫811(对应于驱动器电路)及第二接触垫812(对应于esd保护电路)，但不连接到第三接触垫813(对应于另一esd保护电路)。类似地，第二衬底触点822连接(例如，通过衬底801中的金属化特征)到三个衬底背侧触点822a到822c，且进一步连接(例如，通过焊料球830)到半导体裸片801的第四接触垫814(对应于驱动器电路)及第五接触垫815(对应于esd保护电路)，但不连接到第六接触垫816(对应于另一esd保护电路)。因此，通过包含或省略将在衬底触点与其esd保护电路中的一或多者之间提供电连接的焊料球，可在具有不同esd保护要求的不同半导体封装装置设计中利用针对每一esd保护电路具有专用接合垫的单个半导体裸片。

上面参考图3到8描述的半导体装置组合件中的任何一者可被并入到无数更大及/或更复杂的系统中的任一者中，所述系统的代表性实例是图9中示意性展示的系统900。系统900可包含半导体装置组合件902、电源904、驱动器906、处理器908及/或其它子系统或组件910。半导体装置组合件902可包含与上面参考图3到8描述的半导体装置的特征大体类似的特征。所得的系统900可执行多种功能中的任一者，例如存储器存储、数据处理及/或其它合适的功能。因此，代表性系统900可包含但不限于手持式装置(例如，移动电话、平板计算机、数字阅读器及数字音频播放器)、计算机、车辆、电器及其它产品。系统900的组件可容纳在单个单元中，或者分布在多个经互连单元上(例如，通过通信网络)。系统900的组件还可包含远程装置及多种计算机可读媒体中的任一者。

图10是图解说明制造半导体装置组合件的方法的流程图。所述方法包含提供包含衬底触点的衬底(框1010)，且通过第一焊料球将半导体裸片的第一接触垫电耦合到衬底触点(框1020)。第一接触垫电耦合到半导体裸片上包含至少一个有源电路元件的第一电路。所述方法进一步包含通过第二焊料球将半导体裸片的第二接触垫电耦合到衬底触点(框1030)。第二接触垫电耦合到半导体裸片上仅包含无源电路元件的第二电路。

从前述内容中，将了解，本文已出于说明的目的描述了本发明的具体实施例，但在不背离本发明的范围的情况下，可做出各种修改。因此，本发明不受除所附权利要求书之外的限制。