使用在包括嵌入式管芯的内建非凹凸层衬底上的硅通孔的管芯堆叠，以及其形成工艺的制作方法
【专利说明】使用在包括嵌入式管芯的内建非凹凸层衬底上的硅通孔的管芯堆叠，以及其形成工艺
[0001 ] 本申请是国际申请日为2011年9月24日、中国国家阶段申请号为201180045863.5、题为“使用在包括嵌入式管芯的内建非凹凸层衬底上的硅通孔的管芯堆叠，以及其形成工艺”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
[0002]所公开的实施例涉及半导体微电子器件及其封装工艺。
【附图说明】
[0003]为了理解获得实施例的方式，将通过参照附图提供对以上简述的多个实施例的更具体描述。这些附图描绘了不一定按比例绘制的实施例，且不应被认为是对范围的限制。将通过使用附图更为具体且详细地描述并说明一些实施例，在附图中:
[0004]图1是根据示例实施例的完全嵌入式管芯无核衬底装置的横截面图；
[0005]图1a是根据示例实施例的在处理期间的完全嵌入式管芯无核衬底装置的横截面图；
[0006]图1b是根据实施例的在进一步处理期间的图1a所示嵌入式管芯无核衬底装置的横截面图；
[0007]图1c是根据实施例的在进一步处理之后的图1b所示装置的横截面图；
[0008]图1d是根据实施例的在进一步处理之后的图1c所示装置的横截面图；
[0009]图1e是根据实施例的在进一步处理之后的图1d所示装置的横截面图；
[0010]图1f是根据实施例的在进一步处理之后的图1e所示装置的横截面图；
[0011]图1g是根据实施例的在进一步处理之后的图1f所示装置的横截面图；
[0012]图1h是在进一步处理之后的图1g所示装置的横截面图；
[0013]图2是根据示例实施例的完全嵌入式管芯无核衬底装置的横截面图；
[0014]图3是根据示例实施例的完全嵌入式硅通孔管芯层叠封装无核衬底装置的横截面图；
[0015]图3a是根据示例实施例的在处理期间的图1所示完全嵌入式管芯POP无核衬底装置的横截面图；
[0016]图4是根据示例实施例的完全嵌入式管芯无核衬底层叠封装装置的横截面图；
[0017]图4a是根据示例实施例的在进一步处理之后的图4所示完全嵌入式管芯无核衬底POP装置的横截面图；
[0018]图4b是根据示例实施例的在进一步处理之后的图4所示完全嵌入式管芯无核衬底POP装置的横截面图；
[0019]图5是根据示例实施例的部分嵌入式硅通孔管芯层叠封装无核衬底装置的横截面图；
[0020]图5a是根据示例实施例的在处理期间的部分嵌入式管芯无核衬底装置的横截面图；
[0021]图5b是根据实施例的在进一步处理期间的图5a所示嵌入式管芯无核衬底装置的横截面图；
[0022]图5c是根据实施例的在进一步处理之后的图5b所示装置的横截面图；
[0023]图5d包括添加TSV管芯以形成该装置；
[0024]图5e是根据实施例的在进一步处理之后的图5d所示装置的横截面图；
[0025]图5f是根据实施例的在进一步处理之后的图5e所示装置的横截面图；
[0026]图5g是根据实施例的在进一步处理之后的图5g所示装置的横截面图；
[0027]图5h是根据实施例的在进一步处理之后的图5g所示装置的横截面图；
[0028]图6是根据示例实施例的部分嵌入式硅通孔管芯无核衬底装置的横截面图；
[0029]图7是根据若干实施例的工艺和方法流程图；
[0030]图8是根据根据实施例的计算机系统800的示意图；以及
[0031]图9是根据示例实施例的具有至少一个线结合管芯的部分嵌入式硅通孔管芯无核衬底装置的横截面图。
【具体实施方式】
[0032]现将参照附图，在附图中可能向相似结构提供了相似的下标附图标记。为了更清楚地示出多个实施例的结构，本文中所包含的附图是集成电路结构的图解表示。因此，所制造的集成电路结构的实际外观(例如显微照片中的实际外观)可能有所不同，但仍包含声明要求保护的所示实施例的结构。此外，附图可能仅示出对理解所示实施例有用的结构。本领域已知的附加结构未被包括在内，以保持附图的清楚。
[0033]图1是根据示例实施例的完全嵌入式管芯无核衬底装置100的横截面图。管芯120被嵌入到无核衬底138中。管芯120具有至少一个硅通孔140。示出了两个硅通孔，其中之一被列举，但是两个所示硅通孔是为了简化起见而给出的。在一实施例中，在管芯120中共有10个硅通孔。因此，管芯120可被称为包括设在其中的硅通孔的管芯(TSV管芯120)。无核衬底138包括着陆侧142和管芯侧144 3SV管芯120还包括有源表面121和背侧表面123(参见图1h)，并且可以发现，相对于着陆侧142，TSV管芯120的有源表面121更靠近管芯侧144。本领域技术人员应该理解，TSV管芯120包括具有集成电路和互连(未示出)的有源部分。根据若干不同实施例，TSV管芯120可以是任何合适的集成电路设备，包括但不限于微处理器(单核或多核)、存储器设备、芯片组、图形设备、专用集成电路。
[0034]还以简化形式将TSV管芯120示为具有金属化物146。金属化物146在有源表面121上与TSV管芯120的集成电路相接触。在一实施例中，金属化物146具有金属I(Ml)至金属11(Mll)金属化层以便将TSV管芯110的复杂度引伸到外界，其中Ml与TSV管芯120中的集成电路相接触。在所选实施例中，在Ml与Mll之间可以存在任何数量的金属化物。
[0035]在示例实施例中，TSV管芯120具有从Ml至M7的金属化物，且M7比Ml至M6更厚。其他金属化物数量和厚度组合可以根据给定应用效用来实现。
[0036]根据实施例，装置100在着陆侧142被安装到基础衬底148。例如，在TSV管芯120是手持式设备(诸如智能电话实施例或手持式阅读器实施例)的一部分的情况下，基础衬底148是主板。在示例实施例中，其中TSV管芯120是手持式设备(诸如智能电话实施例或手持式阅读器实施例)的一部分，基础衬底148是外壳，诸如用户在使用时触摸的部分。在示例实施例中，其中TSV管芯120是手持式设备(诸如智能电话实施例或手持式阅读器实施例)的一部分，基础衬底148包括主板和外壳(诸如用户在使用时触摸的部分)。
[0037]装置100包括完全嵌入式TSV管芯120。如本公开中所表达的，“完全嵌入式”表不TSV管芯120没有延伸(如Z方向所示)到无核衬底138的管芯侧144之上的表面。
[0038]在一实施例中，TSV管芯120是更大装置的一部分，该更大装置包括后续管芯150，该后续管芯150设置在管芯侧144上方并通过至少一个TSV 140耦合到TSV管芯120 3SV管芯120被称为TSV第一管芯120。以简化形式也将后续管芯150示为具有金属化物152，但是它也可以具有针对TSV第一管芯120所描述的Ml至Mll或任何数量以及顶部金属化物厚度差。
[0039]在一实施例中，TSV管芯120是更大装置的一部分，在该更大装置中TSV管芯是TSV第一管芯120，装置100还包括设置在管芯侧144之上并在至少一个TSV 140处与TSV第一管芯120物理接触的第二 TSV管芯15LTSV第二管芯154也被示为具有金属化物156。
[0040]现在可以理解，可以连同后续管芯150—起用多个TSV管芯来对TSV第一管芯120进行补充。在一实施例中，TSV管芯120是TSV第一管芯120，且在TSV第一管芯120与后续管芯150之间设置三个TSV管芯，使得三个管芯堆叠在TSV第一管芯120之上并耦合到后续管芯150。在一实施例中，TSV管芯120是TSV第一管芯120，且在TSV第一管芯120与后续管芯150之间设置4至6个TSV管芯，使得该4至6个管芯堆叠在TSV第一管芯120之上并耦合到后续管芯150。在一实施例中，这表示设置在管芯侧144之上并与TSV第一管芯120接触的TSV第二管芯、设置在TSV第二管芯之上并与TSV第二管芯接触的TSV第三管芯、设置在TSV第三管芯之上并与TSV第三管芯接触的TSV第四管芯、以及设置在TSV第四管芯之上并与TSV第四管芯接触的后续管芯150。
[0041]如图1所示，根据一实施例，TSV第一管芯120和后续管芯150被TSV第二管芯154、TSV第三管芯158、TSV第四管芯160、TSV第五管芯162、TSV第六管芯164和后续管芯150分隔开。
[0042]现在可以理解，在TSV第一管芯120可以是处理器管芯(诸如加利福尼亚州圣克拉拉市的英特尔公司制造的处理器)的情况下，TSV后续管芯150可以是存储器管芯，诸如固态驱动器(SSD)管芯150。在一实施例中，TSV后续管芯150是存储器管芯，诸如动态随机存取存储器(DRAM)管芯150。还可以理解，虽然将若干TSV管芯示为仅各自具有两个TSV，但是更靠近TSV第一管芯120的管芯可以比倒数第二个管芯(在本情形中是TSV第六管芯164)具有更多TSV。在示例实施例中，TSV第一管芯120具有100至1200之间的TSV，并且TSV倒数第二个管芯164具有100至600之间的TSV。设置在TSV第一管芯120与TSV倒数第二管芯之间的若干TSV管芯距离后续管芯150越近，则所具有的TSV数量成比例地越少。
[0043]由于所公开的TSV管芯实施例，即使堆叠有若干管芯，装置100的Z高度也可以被降低。降低的Z高度有利于紧凑型装置设计以及应用，诸如用于手持式设备。在若干实施例包括诸个TSV管芯和一个后续管芯的堆叠的情况下，装置作为芯片组操作所占的总面积减小。这十分有利，因为管芯堆叠在无核衬底138上占据紧凑的面积。
[0044]图1a是根据示例实施例的在处理期间的完全嵌入式管芯无核衬底装置101的横截面图；装置101表示早期处理，并且涉及图1所示的装置100。止蚀层110(诸如铜箔110)被设置有管芯安装表面112。
[0045]图1b是根据实施例的在进一步处理期间的图1a所示嵌入式管芯无核衬底装置的横截面图。在处理期间，装置110可与相同结构相配