CN219716864U - 包括铜柱数组的半导体结构 - Google Patents
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Abstract
本公开的各种实施例提供一种包括柱数组的半导体结构。中介层包括第一中介层接合接垫。使用中介层侧焊料材料部分将铜柱结构的数组接合至第一中介层接合接垫。通过使用衬底侧焊料材料部分将铜柱结构的数组接合至位于封装衬底上的衬底接合接垫以将封装衬底贴合至铜柱结构的数组。
Description
技术领域
本实用新型的实施例是涉及一种包括铜柱数组的半导体结构。
背景技术
接合至中介层的面对封装衬底的一侧的表面安装管芯的高度受到相关封装结构中的焊料材料部分的垂直尺寸的限制。因此,可能需要对此种表面安装管芯进行薄化,以在中介层的面对封装衬底的所述侧上提供安装。由于对此种表面安装管芯的高度的限制,因此工艺良率可能降低且制造成本可能上升。
实用新型内容
本实用新型实施例提供一种半导体结构包括:总成,包括至少一个半导体管芯及包括中介层接合接垫的中介层;封装衬底,包括衬底接合接垫;以及铜柱结构的数组,设置于所述中介层与所述封装衬底之间,其中所述铜柱结构中的每一者接合至所述中介层上的相应的中介层接合接垫以及所述封装衬底上的相应的衬底接合接垫。
在一些实施例中,所述铜柱结构中的每一者具有相应的水平横截面形状,所述相应的水平横截面形状在沿着与所述封装衬底的上面定位有所述衬底接合接垫的水平表面垂直的垂直方向进行平移时不变。在一些实施例中,所述的半导体结构还包括至少一个表面安装管芯,所述至少一个表面安装管芯接合至所述中介层且位于所述中介层与所述封装衬底之间。在一些实施例中,每一个表面安装管芯通过中介层侧焊料材料部分的相应数组接合至位于所述中介层上的相应的一组附加中介层接合接垫。在一些实施例中,所述铜柱结构的所述数组内的每一铜柱结构的高度大于所述至少一个表面安装管芯的最大厚度。在一些实施例中,所述衬底接合接垫位于所述封装衬底的面对所述中介层的第一水平表面上;且所述第一水平表面的与所述至少一个表面安装管芯具有区域交迭的每一区域不具有任何接合接垫。在一些实施例中,所述的半导体结构还包括底部填充胶材料部分,所述底部填充胶材料部分在侧向上环绕所述铜柱结构的所述数组,接触所述封装衬底的第一水平表面且接触所述中介层的面对所述封装衬底的水平表面,其中所述铜柱结构的每一侧壁与所述底部填充胶材料部分接触。
本实用新型实施例提供一种半导体结构包括:总成,包括至少一个半导体管芯及包括中介层接合接垫的中介层,所述中介层接合接垫包括第一中介层接合接垫及第二中介层接合接垫;封装衬底,包括衬底接合接垫;铜柱结构的数组,设置于所述中介层与所述封装衬底之间;中介层侧焊料材料部分的数组,接合至所述铜柱结构中的相应一者及所述第一中介层接合接垫中的相应一者;以及衬底侧焊料材料部分的数组,接合至所述铜柱结构中的所述相应一者及所述衬底接合接垫中的相应一者。
在一些实施例中,所述的半导体结构还包括:附加中介层接合接垫,位于所述铜柱结构的所述数组内的开口的区域内;以及表面安装管芯,位于所述中介层与所述封装衬底之间且通过附加中介层侧焊料材料部分接合至所述第二中介层接合接垫。在一些实施例中,所述总成包括扇出型封装件,所述扇出型封装件含有由模制化合物管芯框架包封且通过微凸块的相应数组贴合至所述中介层的多个半导体管芯;且所述模制化合物管芯框架的每一侧壁与所述中介层的相应侧壁在垂直方向上重合。
基于上述,本实用新型通过在中介层与封装衬底之间使用铜柱结构的数组。铜柱结构的使用可增大中介层与封装衬底之间的垂直间距,且提供了厚表面安装管芯在中介层与封装衬底之间的间隙内的贴合。在此情况下,表面安装管芯的厚度可大于用于将中介层接合至封装衬底的焊料球或相关结构的尺寸,进而增加表面安装管芯的贴合的弹性并有效提升工艺良率。
附图说明
结合附图阅读以下详细说明,会最好地理解本公开的各个方面。应注意,根据本行业中的标准惯例,各种特征并非按比例绘制。事实上,为使论述清晰起见,可任意增大或减小各种特征的尺寸。
图1是根据本揭露第一实施例的在第一载体衬底之上形成管芯侧重布线结构之后的第一示例性结构的垂直剖视图。
图2是根据本揭露第一实施例的在形成集成扇出型穿孔结构((through-integrated-fan-out-via,TIV)结构)之后的第一示例性结构的垂直剖视图。
图3是随后可被整合至第一示例性结构中的示例性局部硅内连线(local siliconinterconnect,LSI)桥的垂直剖视图。
图4是根据本揭露第一实施例的在将LSI桥贴合至管芯侧重布线结构之后的第一示例性结构的垂直剖视图。
图5是根据本揭露第一实施例的在形成模制化合物中介层框架之后的第一示例性结构的垂直剖视图。
图6是根据本揭露第一实施例的在对附加重布线结构进行贴合之后的第一示例性结构的垂直剖视图。
图7是根据本揭露第一实施例的在形成包括含LSI的中介层与有机中介层的堆叠的复合中介层之后的第一示例性结构的垂直剖视图。
图8是根据本揭露第一实施例的在将第二载体晶圆贴合至复合中介层之后的第一示例性结构的垂直剖视图。
图9是根据本揭露第一实施例的在对第一载体晶圆进行分离之后的第一示例性结构的垂直剖视图。
图10是根据本揭露第一实施例的在将半导体管芯贴合至复合中介层之后的第一示例性结构的垂直剖视图。
图11是根据本揭露第一实施例的在形成模制化合物层之后的第一示例性结构的垂直剖视图。
图12是根据本揭露第一实施例的在对第三载体晶圆进行贴合及对第二载体晶圆进行分离之后的第一示例性结构的垂直剖视图。
图13A是根据本揭露实施例的在将中介层侧焊料材料部分贴合至中介层接合接垫且将表面安装管芯贴合至中介层侧焊料材料部分的子集之后的第一示例性结构的垂直剖视图。
图13B是图13A所示第一示例性结构的自上而下视图。
图14A是图13A所示第一示例性结构的单位区域的放大视图。
图14B是图14A所示第一示例性结构的自上而下视图。
图15A至图15C是在转移晶圆上面形成铜柱结构的数组期间的转移晶圆的连续垂直剖视图。
图15D是在图15C所示处理步骤处的具有铜柱结构的数组的转移晶圆的自上而下视图。
图16是根据本揭露第一实施例的在将位于转移衬底上的铜柱结构接合至重构晶圆之后的第一示例性结构的垂直剖视图。
图17A是根据本揭露第一实施例的在移除转移晶圆之后的第一示例性结构的垂直剖视图。
图17B是图17A所示第一示例性结构的单位区域的放大视图的垂直剖视图。
图18A是根据本揭露第一实施例的在将衬底侧焊料材料部分贴合至铜柱结构之后的第一示例性结构的垂直剖视图。
图18B是图18A所示第一示例性结构的单位区域的放大视图的垂直剖视图。
图18C是图18B所示第一示例性结构的单位区域的自上而下视图。
图19是根据本揭露第一实施例的在形成通过对第三载体衬底进行分离且对重构晶圆进行切割而获得的扇出型封装件之后的第一示例性结构的垂直剖视图。
图20是根据本揭露第一实施例的在将封装衬底贴合至扇出型封装件之后的第一示例性结构的垂直剖视图。
图21A是根据本揭露第一实施例的在形成中介层-封装底部填充胶材料部分且对加强环进行贴合之后的第一示例性结构的垂直剖视图。
图21B是沿着图21A所示水平面B-B’的示例性结构的水平剖视图。
图22A是根据本揭露第一实施例的在将封装衬底贴合至印刷电路板之后的第一示例性结构的垂直剖视图。
图22B是根据本揭露第一实施例的在将封装衬底贴合至印刷电路板之后的第一示例性结构的第一替代配置的垂直剖视图。
图22C是根据本揭露第一实施例的在将封装衬底贴合至印刷电路板之后的第一示例性结构的第二替代配置的垂直剖视图。
图23是根据本揭露第二实施例的在重构晶圆上形成有机中介层之后的第二示例性结构的垂直剖视图。
图24是根据本揭露实施例的在将中介层侧焊料材料部分贴合至中介层接合接垫且将表面安装管芯贴合至中介层侧焊料材料部分的子集之后的第二示例性结构的垂直剖视图。
图25是根据本揭露第二实施例的在将位于转移衬底上的铜柱结构接合至重构晶圆之后的第二示例性结构的垂直剖视图。
图26是根据本揭露第二实施例的在移除转移晶圆之后的第二示例性结构的垂直剖视图。
图27是图26所示第二示例性结构的单位区域的放大视图的垂直剖视图。
图28是根据本揭露第二实施例的在将衬底侧焊料材料部分贴合至铜柱结构之后的第二示例性结构的垂直剖视图。
图29是根据本揭露第二实施例的在形成通过对第一载体衬底进行分离且对重构晶圆进行切割而获得的复合中介层之后的第二示例性结构的垂直剖视图。
图30是根据本揭露第二实施例的在将封装衬底贴合至扇出型封装件之后的第二示例性结构的垂直剖视图。
图31是根据本揭露第二实施例的在形成中介层-封装底部填充胶材料部分且对加强环进行贴合之后的第二示例性结构的垂直剖视图。
图32是根据本揭露第二实施例的随后将被贴合至第二示例性结构的复合中介层的扇出型封装件的垂直剖视图。
图33是根据本揭露第二实施例的在将扇出型封装件及加强环贴合至复合中介层之后的第二示例性结构的垂直剖视图。
图34A是根据本揭露第二实施例的在将封装衬底贴合至印刷电路板之后的第二示例性结构的垂直剖视图。
图34B是根据本揭露第二实施例的在将封装衬底贴合至印刷电路板之后的第二示例性结构的第一替代配置的垂直剖视图。
图34C是根据本揭露第二实施例的在将封装衬底贴合至印刷电路板之后的第二示例性结构的第二替代配置的垂直剖视图。
图35是根据本揭露第三实施例的在将衬底侧焊料材料部分贴合至铜柱结构之后的第三示例性结构的垂直剖视图。
图36是根据本揭露第三实施例的在将封装衬底贴合至重构晶圆的相应的单位区域中的每一复合中介层之后的第三示例性结构的垂直剖视图。
图37是根据本揭露第三实施例的在封装衬底周围形成模制化合物层之后的第三示例性结构的垂直剖视图。
图38是根据本揭露第三实施例的在形成通过对第一载体衬底进行分离且对重构晶圆进行切割而获得的中介层-衬底总成之后的第三示例性结构的垂直剖视图。
图39是根据本揭露第三实施例的在将扇出型封装件及加强环贴合至复合中介层之后的第三示例性结构的垂直剖视图。
图40是根据本揭露第三实施例的在将封装衬底贴合至印刷电路板之后的第三示例性结构的垂直剖视图。
图41是示出根据本揭露实施例的用于形成示例性结构的步骤的流程图。
具体实施方式
以下揭露内容提供用于实施所提供目标物的不同特征的许多不同实施例或实例。以下阐述组件及布置的具体实例以简化本揭露。当然,该些仅为实例且不旨在进行限制。举例而言,以下说明中将第一特征形成于第二特征之上或第二特征上可包括其中第一特征与第二特征被形成为直接接触的实施例,且亦可包括其中第一特征与第二特征之间可形成有附加特征进而使得所述第一特征与所述第二特征可不直接接触的实施例。另外,本揭露可能在各种实例中重复使用组件标号及/或字母。此种重复使用是出于简洁及清晰的目的,而不是自身指示所论述的各种实施例及/或配置之间的关系。
此外,为易于阐述,本文中可能使用例如“位于…之下(beneath)”、“位于…下方(below)”、“下部的(lower)”、“位于…上方(above)”、“上部的(upper)”等空间相对性用语来阐述图中所示的一个组件或特征与另一(其他)组件或特征的关系。所述空间相对性用语旨在除图中所绘示的定向外亦囊括装置在使用或操作中的不同定向。设备可具有其他定向(旋转90度或处于其他定向),且本文中所使用的空间相对性描述语可同样相应地进行解释。除非另有明确陈述,否则具有相同组件标号的每一组件被假定为具有相同的材料组成物且具有相同厚度范围内的厚度。
本文中揭露的各种实施例是有关于半导体装置,且具体而言是有关于在中介层与封装衬底之间使用铜柱结构的数组的封装结构。每一铜柱结构的一端可通过中介层侧焊料材料部分接合至位于中介层上的中介层接合接垫,且每一铜柱结构的另一端可通过衬底侧焊料材料部分接合至位于封装衬底上的衬底接合接垫。铜柱结构的使用会增大中介层与封装衬底之间的垂直间距,且提供了厚表面安装管芯在中介层与封装衬底之间的间隙内的贴合。表面安装管芯的厚度可大于用于将中介层接合至封装衬底的焊料球或相关结构的尺寸。本文中揭露的各种实施例结构及方法提供在中介层与封装衬底之间的间隙内将厚表面安装管芯贴合在中介层的背侧上的步骤。现在参照附图阐述本揭露实施例的各个态样。
参照图1,示出根据本揭露实施例的第一示例性结构。第一示例性结构包括第一载体晶圆310。第一载体晶圆310可包括例如玻璃衬底或蓝宝石衬底等光学透明衬底,或者可包括例如硅衬底等半导体衬底。第一载体晶圆310的直径可介于150公厘至450公厘的范围内,但亦可使用更小或更大的直径。第一载体晶圆310的厚度可介于500微米至2,000微米的范围内,但亦可使用更小或更大的厚度。作为另外一种选择,第一载体晶圆310可以矩形面板的形式提供。可向第一载体晶圆310的前侧表面施加第一黏合剂层311。在一实施例中,第一黏合剂层311可为光热转换(light-to-heat conversion,LTHC)层。作为另外一种选择,第一黏合剂层311可包含热分解黏合剂材料。
可在第一载体衬底310之上形成管芯侧重布线结构470的二维数组。具体而言,可在与中介层的将被单独切割的区域对应的重复的每一单位区域内形成管芯侧重布线结构470。随后可将半导体管芯贴合至管芯侧重布线结构470,且因此,在此处理步骤处形成的重布线结构被称为管芯侧重布线结构470。尽管图1示出单位区域内的一区,但能够理解在制造期间在两个水平方向上存在图1中所示结构的重复结构。
每一管芯侧重布线结构470可包括管芯侧重布线介电层472、管芯侧重布线配线内连线474及微凸块结构475(即,将用于接触管芯侧局部硅内连线桥的凸块结构)。管芯侧重布线介电层472包含相应的介电聚合物材料,例如聚酰亚胺(polyimide,PI)、苯并环丁烯(benzocyclobutene,BCB)或聚苯并双恶唑(polybenzobisoxazole,PBO)。可通过对相应的介电聚合物材料进行旋转涂布及干燥来形成每一管芯侧重布线介电层472。每一管芯侧重布线介电层472的厚度可介于2微米至40微米(例如4微米至20微米)的范围内。可通过例如以下方式对每一管芯侧重布线介电层472进行图案化:在上方施加相应的光刻胶层且对相应的光刻胶层进行图案化;以及使用例如各向异性刻蚀工艺等刻蚀工艺来将光刻胶层中的图案转移至管芯侧重布线介电层472中。随后可例如通过灰化来移除光刻胶层。
可通过以下方式来形成管芯侧重布线配线内连线474中的每一者:通过溅镀来沈积金属晶种层;在金属晶种层之上施加光刻胶层且对光刻胶层进行图案化以形成穿过光刻胶层的开口的图案;电镀金属填充材料(例如铜、镍或铜与镍的堆叠);移除光刻胶层(例如通过灰化);以及对经电镀金属填充材料部分之间的部分金属晶种层进行刻蚀。金属晶种层可包括例如钛障壁层与铜晶种层的堆叠。钛障壁层可具有介于50纳米至300纳米的范围内的厚度,且铜晶种层可具有介于100纳米至500纳米的范围内的厚度。用于管芯侧重布线配线内连线474的金属填充材料可包括铜、镍或铜与镍。针对每一管芯侧重布线配线内连线474沈积的金属填充材料的厚度可介于2微米至40微米(例如自4微米至10微米)的范围内,但亦可使用更小或更大的厚度。每一管芯侧重布线结构470中的配线的层阶(即,管芯侧重布线配线内连线474的层阶)的总数目可介于1至10的范围内。
微凸块结构475是随后可用于对局部硅内连线桥进行电性连接的凸块结构,所述局部硅内连线桥随后将被接合至管芯侧重布线结构470中的相应一者。用于微凸块结构475的金属填充材料可包括铜。微凸块结构475可具有矩形、圆形隅角矩形或圆形的水平横截面形状。其他水平横截面形状亦处于本揭露的预期范围内。通常,微凸块结构475可被配置用于微凸块接合(即,C2接合),且可具有介于30微米至100微米的范围内的厚度,但亦可使用更小或更大的厚度。在一实施例中,微凸块结构475可被形成为微凸块(例如铜柱)的数组,所述微凸块(例如铜柱)的数组具有介于10微米至25微米的范围内的侧向尺寸且具有介于20微米至50微米的范围内的节距。
参照图2,可在管芯侧重布线结构470之上施加牺牲基质材料层(未示出),且可形成穿过牺牲基质材料层的圆柱形空腔。牺牲基质材料层可包含例如聚酰亚胺等聚合物材料。圆柱形空腔的图案可布置在后续将放置局部硅内连线(LSI)桥的区域的周围。因此,圆柱形空腔可形成在包括微凸块结构475的相应数组的区域的周围。一般而言,圆柱形空腔的图案可为周期性图案,所述周期性图案被布置成二维周期性数组(例如矩形数组)。周期性图案内的每一单位图案可具有与将被制造的中介层的面积相同的面积。换言之,可通过实行后续处理来形成中介层的二维数组。如此一来,与单个中介层的区域对应的单位区域包括用于圆柱形空腔的单位图案。
可在圆柱形空腔中沈积至少一种导电材料,例如至少一种金属材料(例如W、Mo、Ta、Ti、WN、TaN、TiN等),且可自包括牺牲基质材料层的顶表面的水平面上方移除所述至少一种导电材料的多余部分。所述至少一种导电材料的其余部分包括集成扇出型穿孔结构486(亦被称为InFO穿孔结构486或TIV结构486)。随后可例如通过将基质材料层溶解于溶剂中或通过灰化来移除牺牲基质材料层。然后可将多个局部硅内连线桥(LSI桥)接合至管芯侧重布线结构470。
参照图3,示出局部硅内连线桥(LSI桥)405的实例。LSI桥405包括:硅衬底410(在制造局部硅内连线桥405期间被薄化及切割);贯穿衬底开口,在垂直方向上延伸穿过硅衬底410;介电衬垫412,为硅穿孔结构414提供电性隔离;背侧介电材料层420;以及金属内连线结构480,嵌置于介电材料层450中且电性连接至硅穿孔结构414及/或电性连接于硅穿孔结构414之中。可在最顶部金属内连线结构480上设置被配置用于C2接合的LSI微凸块结构435。可选地,金属内连线结构480的子集可在LSI微凸块结构435的子集之间提供电性连接。可向LSI微凸块结构435施加焊料材料部分438,以为随后的接合工艺做准备。
参照图4,可在未被集成扇出型穿孔结构486占据的空区域中放置局部硅内连线桥(LSI桥)405。一般而言,可使用此项技术中已知的任何类型的LSI桥405。可采用焊料材料部分的数组将位于LSI桥405上的微凸块结构435接合至位于管芯侧重布线结构470上的微凸块结构475。位于LSI桥405上的微凸块结构435、位于管芯侧重布线结构470上的微凸块结构475及焊料材料部分的每一接合组合在本文中被称为微凸块接合结构408。一般而言,可采用微凸块接合结构408的数组将LSI桥405接合至管芯侧重布线结构470。可选地,可在微凸块接合结构408的每一数组周围施加底部填充胶材料部分(未示出)。
在一些实施例中,可将至少一个半导体管芯415(例如集成无源装置管芯或表面安装管芯)接合至管芯侧重布线结构470中的每一者。
参照图5,可向桥管芯405与TIV结构486之间的间隙施加例如模制化合物(moldingcompound,MC)等包封体。MC包括可被硬化(即固化)以提供具有足够硬度及机械强度的介电材料部分的含环氧化合物。MC可包括环氧树脂、硬化剂、硅石(作为填料材料)及其他添加剂。可端视黏度及流动性而以液体形式或固体形式提供MC。液体MC通常提供较佳的处置、良好的流动性、较少的空隙、较佳的填充及较少的流痕。固体MC通常提供较小的固化收缩、较佳的基准距(stand-off)及较少的管芯漂移(die drift)。MC内的高填料含量(例如85%重量)可缩短模内时间(time inmold),降低模塑收缩率,且减少模塑翘曲。MC中均匀的填料尺寸分布可减少流痕,且可增强流动性。
可在固化温度下对MC进行固化以形成MC基质,MC基质在本文中被称为第一MC基质或中介层层阶MC基质。在其中使用底部填充胶材料部分在侧向上环绕微凸块接合结构408的数组的实施例中,可将此种底部填充胶材料部分并入至第一MC基质中。第一MC基质在侧向上围绕桥管芯405及TIV结构486中的每一者。第一MC基质可为连续材料层,所述连续材料层延伸跨越上覆在第一载体晶圆310上的重构晶圆的整个区域。如此一来,第一MC基质可包括彼此侧向上邻接的多个模制化合物(MC)中介层框架460。每一MC中介层框架460对应于第一MC基质的位于单位区域内的一部分(即随后将形成的单个中介层的区域)。每一MC中介层框架460可位于相应的单位区域内,且在侧向上环绕相应的一组至少一个桥管芯405及TIV结构486的相应数组。可通过平坦化工艺自包括桥管芯405的顶表面及TIV结构486的顶表面的水平面上方移除第一MC基质的多余部分,此可使用化学机械平坦化(chemicalmechanical planarization,CMP)。可在平坦化工艺之后在实体上暴露出硅穿孔结构414的表面。
在第一载体晶圆310之上形成重构晶圆。重构晶圆的位于单位区域内的每一部分构成中介层,所述中介层在本文中被称为含局部硅内连线的中介层400或含LSI的中介层400。每一含LSI的中介层400包括一组至少一个LSI桥405、一组TIV结构486、MC中介层框架460(作为第一MC基质的一部分)以及管芯侧重布线结构470。
参照图6,可在含LSI的中介层400的二维数组上形成工艺中封装侧重布线结构500’。如本文中所使用的“工艺中(in-process)”组件是指例如通过图案化、通过改变材料组成物及/或通过添加或减少材料部分而在后续处理步骤中被修改的组件。在工艺中封装侧重布线结构500’的实施例中,可在后续处理步骤中添加附加结构。
工艺中封装侧重布线结构500’的二维数组可自另一重构晶圆转移,且可接合至含LSI的中介层400的二维数组。在一实施例中,可在含LSI的中介层400中的每一者的顶表面上形成微凸块结构。举例而言,可通过物理气相沈积来对铜晶种层进行沈积,可在铜晶种层之上形成包括开口的牺牲基质层,可在铜晶种层的在实体上暴露出的表面上在牺牲基质层中的开口中对铜部分进行电镀,可移除牺牲基质层,且然后可移除铜晶种层的在实体上暴露出的部分。铜材料的其余部分构成形成于含LSI的中介层400的二维数组上的微凸块结构。微凸块结构可形成于硅穿孔结构414及TIV结构486的在实体上暴露出的端部表面上。可使用类似方法在工艺中封装侧重布线结构500’的侧上形成匹配的微凸块结构。
随后可采用焊料材料部分的数组对含LSI的中介层400的数组与工艺中封装侧重布线结构500’的数组进行接合。位于含LSI的中介层400上的微凸块结构、位于工艺中封装侧重布线结构500’上的微凸块结构及焊料材料部分的每一接合组合在本文中被称为中介层间微凸块接合结构498。一般而言,采用中介层间微凸块接合结构498的数组将含LSI的中介层400接合至工艺中封装侧重布线结构500’。可在中介层间微凸块接合结构498的每一数组周围形成底部填充胶材料层490。
工艺中封装侧重布线结构500’可形成在每一单位区域内,所述每一单位区域是可如上所述在二维数组中重复的重复单元的区域。工艺中封装侧重布线结构500’可包括第一封装侧重布线介电层560及第一封装侧重布线配线内连线580。第一封装侧重布线介电层560可包含可用于管芯侧重布线介电层472的任何介电材料。第一封装侧重布线配线内连线580可包含可用于管芯侧重布线配线内连线474的任何材料。
在替代实施例中,可通过重复一系列处理步骤来形成工艺中封装侧重布线结构500’,所述一系列处理步骤包括对封装侧重布线介电层进行沈积的介电沈积步骤、形成穿过封装侧重布线介电层的开口的图案化步骤、对金属材料层(例如铜层)进行沈积的金属沈积步骤、以及将金属材料层图案化成形成于相应层阶处的第一封装侧重布线配线内连线580的相应子集的图案化步骤。在此实施例中,可对用于形成管芯侧重布线介电层472及管芯侧重布线配线内连线474的一组处理步骤加以必要的修正(例如,在材料部分的图案、材料组成物及/或材料厚度方面进行合适的改变)来使用。
参照图7,可在工艺中封装侧重布线结构500’之上形成至少一个附加封装侧重布线介电层(在本文中被称为至少一个第二封装侧重布线介电层562)及附加封装侧重布线配线内连线(在本文中被称为第二封装侧重布线配线内连线582)。可通过实行一系列处理步骤至少一次来形成所述至少一个第二封装侧重布线介电层562及第二封装侧重布线配线内连线582。所述一系列处理步骤包括对封装侧重布线介电层进行沈积的介电沈积步骤、形成穿过封装侧重布线介电层的开口的图案化步骤、对金属材料层(例如铜层)进行沈积的金属沈积步骤、以及将金属材料层图案化成形成于相应层阶处的第一封装侧重布线配线内连线580的相应子集的图案化步骤。
第一封装侧重布线介电层560及所述至少一个第二封装侧重布线介电层562被统称为封装侧重布线介电层(560、562)。第一封装侧重布线配线内连线580及第二封装侧重布线配线内连线582被统称为封装侧重布线配线内连线(580、582)。可在封装侧重布线介电层(560、562)的最顶部层阶处形成中介层接合接垫588。在一实施例中,中介层接合接垫588可被形成为中介层接合接垫588的二维数组,此可为周期性数组,例如矩形数组或六边形数组。一般而言,中介层接合接垫588的二维数组沿着水平方向的节距可介于20微米至100微米的范围内,但亦可使用更小或更大的节距。举例而言,中介层接合接垫588的二维数组的节距可介于20微米至60微米的范围内,但亦可使用更小或更大的节距。
在图6所示处理步骤之后的重构晶圆包括封装侧重布线介电层(560、562)、封装侧重布线配线内连线(580、582)、中介层接合接垫588以及含LSI的中介层400的二维数组。每一含LSI的中介层400位于相应的单位区域内,所述相应的单位区域是重构晶圆内的重复的单位区域。包括位于单位区域内的封装侧重布线介电层(560、562)、封装侧重布线配线内连线(580、582)及中介层接合接垫588的一组材料的每一部分构成有机中介层500。含LSI的中介层400与有机中介层500的每一连续垂直堆叠构成复合中介层(400、500)。因此,重构晶圆可包括复合中介层(400、500)的二维数组。
参照图8,可在封装侧重布线介电层(560、562)之上施加第二黏合剂层321。第二黏合剂层321可端视随后将使用的移除机制而包括光热转换(LTHC)层或热分解黏合剂材料层。可通过第二黏合剂层321将第二载体晶圆320贴合至管芯侧重布线结构470。第二载体晶圆320可包含可用于第一载体晶圆310的任何材料,且一般而言可具有约与第一载体晶圆310相同的厚度范围。
参照图9,可将第一载体晶圆310自重构晶圆分离。在一些实施例中,可通过背侧研磨来移除第一载体晶圆310及第一黏合剂层311。可选地,可接合背侧研磨工艺而采用至少一个选择性刻蚀工艺(例如湿式刻蚀工艺或反应性离子刻蚀工艺),以将复合中介层(400、500)的表面部分的附带移除最小化。作为另外一种选择或附加地,在其中第一载体晶圆310包含光学透明材料且第一黏合剂层311包含光热转换材料的实施例中,可使用穿过第一载体晶圆310的照射来对第一载体晶圆310进行分离。在其中第一黏合剂层311包含可热分解的黏合剂材料的实施例中,可使用退火工艺或雷射照射来对第一载体晶圆310进行分离。可实行合适的清洁工艺来移除第一黏合剂层311的残余部分。
可在复合中介层(400、500)的顶表面上形成中介层上凸块结构478。中介层上凸块结构478是随后可用于贴合半导体管芯的凸块结构。用于中介层上凸块结构478的金属填充材料可包括铜。中介层上凸块结构478可具有矩形、圆形隅角矩形或圈形的水平横截面形状。其他水平横截面形状亦处于本揭露的预期范围内。一般而言,中介层上凸块结构478可被配置用于微凸块接合(即,C2接合),且可具有介于30微米至100微米的范围内的厚度,但亦可使用更小或更大的厚度。在此种实施例中,中介层上凸块结构478可被形成为具有介于10微米至25微米的范围内的侧向尺寸且具有介于20微米至50微米的范围内的节距的微凸块(例如铜柱)的数组。一般而言,中介层上凸块结构478的节距可较中介层接合接垫588的二维数组的节距小介于1.2倍至10倍(例如2倍至5倍)的范围内的因子。
参照图10,可将一组至少一个半导体管芯(701、702、703、704、705、706)接合至每一复合中介层(400、500)。在一实施例中,复合中介层(400、500)可被布置成示例性结构中的重构晶圆内的二维周期性数组,且多组至少一个半导体管芯(701、702、703、704、705、706)可被接合至复合中介层(400、500)作为多组所述至少一个半导体管芯(701、702、703、704、705、706)的二维周期性矩形数组。每组至少一个半导体管芯(701、702、703、704、705、706)包括至少一个半导体管芯。每组至少一个半导体管芯(701、702、703、704、705、706)可包括此项技术中已知的任何一组至少一个半导体管芯。在一实施例中,每组至少一个半导体管芯(701、702、703、704、705、706)可包括多个半导体管芯(701、702、703、704、705、706)。举例而言,每组至少一个半导体管芯(701、702、703、704、705、706)可包括至少一个系统芯片(system-on-chip,SoC)管芯(701、702)及/或至少一个存储器管芯(703、704)。可选地,每组至少一个半导体管芯(701、702、703、704、705、706)可包括此项技术中已知的至少一个表面安装管芯(705、706)。每一SoC管芯(701、702)可包括应用处理器管芯、中央处理单元管芯或图形处理单元管芯。在一实施例中,所述至少一个存储器管芯(703、704)可包括高带宽存储器(high bandwidth memory,HBM)管芯,所述HBM管芯包括静态随机存取存储器(staticrandom access memory,SRAM)管芯的垂直堆叠。在一实施例中,所述至少一个半导体管芯(701、702、703、704、705、706)可包括至少一个系统芯片(SoC)管芯(701、702)及至少一个高带宽存储器(HBM)管芯。每一HBM管芯可包括静态随机存取存储器(SRAM)管芯的垂直堆叠,所述SRAM管芯通过微凸块的数组内连至彼此且被相应的模制材料壳体框架在侧向上环绕。
每一半导体管芯(701、702、703、704、705、706)可包括管芯上凸块结构788的相应数组。焊料材料部分可被施加至半导体管芯(701、702、703、704、705、706)的管芯上凸块结构788,或者可被施加至中介层上凸块结构478。焊料材料部分在本文中被称为管芯中介层接合(die-interposer-bonding,DIB)焊料材料部分790或者第一焊料材料部分。半导体管芯(701、702、703、704、705、706)中的每一者可定位于面朝下的位置中,使得管芯上凸块结构788面对中介层上凸块结构478。可使用拾取及放置设备来实行半导体管芯(701、702、703、704、705、706)的放置,使得管芯上凸块结构788中的每一者可面对中介层上凸块结构478中的相应一者。每组至少一个半导体管芯(701、702、703、704、705、706)可放置于相应的单位区域内。为了各自面对一对管芯上凸块结构788与中介层上凸块结构478,将DIB焊料材料部分790贴合至管芯上凸块结构788及中介层上凸块结构478中的一者。
一般而言,可提供复合中介层(400、500),复合中介层(400、500)包括上面的中介层上凸块结构478。可提供至少一个半导体管芯(701、702、703、704、705、706),所述至少一个半导体管芯中的每一者包括相应的一组管芯上凸块结构788。可使用DIB焊料材料部分790将所述至少一个半导体管芯(701、702、703、704、705、706)接合至复合中介层(400、500),DIB焊料材料部分790接合至相应的中介层上凸块结构478及相应的管芯上凸块结构788。可通过相应的一组DIB焊料材料部分790将每组至少一个半导体管芯(701、702、703、704、705、706)贴合至相应的复合中介层(400、500)。
在一实施例中,管芯上凸块结构788及中介层上凸块结构478可被配置用于微凸块接合(即,C2接合)。在此实施例中,管芯上凸块结构788及中介层上凸块结构478中的每一者可被配置成具有介于10微米至30微米的范围内的直径的铜柱结构,且可具有介于5微米至100微米的范围内的相应高度。微凸块在周期性方向上的节距可介于20微米至60微米的范围内,但亦可使用更小或更大的节距。在回流时,每一DIB焊料材料部分790的侧向尺寸可介于邻接的管芯上凸块结构788或邻接的中介层上凸块结构478的侧向尺寸(例如直径)的100%至150%的范围内。
参照图11,可向复合中介层(400、500)与接合至复合中介层(400、500)的多组至少一个半导体管芯(701、702、703、704、705、706)之间的每一间隙中施加管芯侧底部填充胶材料。管芯侧底部填充胶材料可包括此项技术中已知的任何底部填充胶材料。可在复合中介层(400、500)与上覆的一组至少一个半导体管芯(701、702、703、704、705、706)之间的每一单位区域内形成管芯侧底部填充胶材料部分792。可通过在相应的单位区域中在DIB焊料材料部分790的相应数组周围注入管芯侧底部填充胶材料来形成管芯侧底部填充胶材料部分792。可使用任何已知的底部填充胶材料施加方法,所述底部填充胶材料施加方法可为例如毛细底部填充方法、模制底部填充方法或印刷底部填充方法。
在每一单位区域内,管芯侧底部填充胶材料部分792可在侧向上环绕并接触位于单位区域内的相应的一组DIB焊料材料部分790。管芯侧底部填充胶材料部分792可在单位区域中形成于DIB焊料材料部分790、中介层上凸块结构478及管芯上凸块结构788周围且接触所述DIB焊料材料部分790、中介层上凸块结构478及管芯上凸块结构788。一般而言,通过每一单位区域内的相应的一组DIB焊料材料部分790将包括相应的一组管芯上凸块结构788的至少一个半导体管芯(701、702、703、704、705、706)贴合至中介层上凸块结构478。在每一单位区域内,管芯侧底部填充胶材料部分792在侧向上环绕所述至少一个半导体管芯(701、702、703、704、705、706)的中介层上凸块结构478及管芯上凸块结构788。
可向相应的一组半导体管芯(701、702、703、704、705、706)的总成与相应的管芯侧底部填充胶材料部分792之间的间隙施加模制化合物(MC)。MC可包括可用于上述MC中介层框架460的任何材料。MC可包括环氧树脂、硬化剂、硅石(作为填料材料)及其他添加剂。可在固化温度下对MC进行固化以形成MC基质,MC基质在本文中被称为管芯层阶MC基质760M或第二MC基质。管芯层阶MC基质760M在侧向上环绕并嵌置一组半导体管芯(701、702、703、704、705、706)与管芯侧底部填充胶材料部分792的每一总成。管芯层阶MC基质760M包括可在侧向上邻接至彼此的多个模制化合物(MC)管芯框架。每一MC管芯框架是管芯层阶MC基质760M的位于相应的单位区域内的一部分。因此,每一MC管芯框架在侧向上环绕并嵌置相应的一组半导体管芯(701、702、703、704、705、706)及相应的管芯侧底部填充胶材料部分792。纯环氧树脂的杨氏模量约为3.35吉帕,且MC的杨氏模量可能由于其中的添加剂而高于纯环氧树脂的杨氏模量。因此,管芯层阶MC基质760M的杨氏模量可大于3.5吉帕。
可通过平坦化工艺移除上覆于包括半导体管芯(701、702、703、704、705、706)的顶表面的水平面上的管芯层阶MC基质760M的部分。举例而言,可使用化学机械平坦化(CMP)移除上覆于水平面上的管芯层阶MC基质760M的部分。上覆于第二载体晶圆320的重构晶圆包括管芯层阶MC基质760M、半导体管芯(701、702、703、704、705、706)、管芯侧底部填充胶材料部分792及复合中介层(400、500)的二维数组的组合。管芯层阶MC基质760M的位于单位区域内的每一部分构成MC管芯框架。
重构晶圆的位于单位区域内的每一部分构成扇出型封装件800。每一扇出型封装件800可包括至少一个半导体管芯(701、702、703、704、705、706)、复合中介层(400、500)、DIB焊料材料部分790、至少一个管芯侧底部填充胶材料部分792及MC管芯框架,MC管芯框架是管芯层阶MC基质760M的位于相应的单位区域内的一部分。
参照图12,可在管芯层阶MC基质760M上施加第三黏合剂层331。第三黏合剂层331可端视随后将使用的移除机制而包括光热转换(LTHC)层或热分解黏合剂材料层。可通过第三黏合剂层331将第三载体晶圆330贴合至管芯层阶MC基质760M。第三载体晶圆330可包含可用于第一载体晶圆310的任何材料,且一般而言可具有约与第一载体晶圆310相同的厚度范围。
可将第二载体晶圆320自重构晶圆分离。在一实施例中,第二载体晶圆320可包含光学透明材料且第二黏合剂层321包含光热转换材料,可使用穿过第二载体晶圆320的照射来对第二载体晶圆320进行分离。在其中第二黏合剂层321包含可热分解的黏合剂材料的实施例中,可使用退火工艺或雷射照射来对第二载体晶圆320进行分离。可实行合适的清洁工艺来移除第二黏合剂层321的残余部分。可在实体上暴露出复合中介层(400、500)的中介层接合接垫588。
参照图13A、图13B、图14A及图14B,可将中介层侧焊料材料部分870贴合至中介层接合接垫588。中介层侧焊料材料部分870包括随后用于贴合铜柱结构的第一中介层侧焊料材料部分870A、以及随后将用于贴合表面安装管芯的第二中介层侧焊料材料部分870B。第一中介层侧焊料材料部分870A所贴合的中介层接合接垫588的第一子集在本文中被称为第一中介层接合接垫588A。第二中介层侧焊料材料部分870B所贴合的中介层接合接垫588的第二子集在本文中被称为第二中介层接合接垫588B。
在一实施例中,可在同一焊料材料施加工艺中分别将第一中介层侧焊料材料部分870A及第二中介层侧焊料材料部分870B施加至第一中介层接合接垫588A及第二中介层接合接垫588B。作为另外一种选择,第二中介层侧焊料材料部分870B可具有不同的材料组成物,所述不同的材料组成物提供较第一中介层侧焊料材料部分870A高的回流温度。在此实施例中,可使用与第一中介层侧焊料材料部分870A不同的工艺来施加第二中介层侧焊料材料部分870B。
在一实施例中,可通过第二中介层侧焊料材料部分870B将表面安装管芯850贴合至第二中介层接合接垫588B。在此实施例中,可例如通过例如使用雷射束来对表面安装管芯850进行局部加热而对第二中介层侧焊料材料部分870B进行回流,而不对第一中介层侧焊料材料部分870A进行回流。在一实施例中,第二中介层侧焊料材料部分870B可具有较第一中介层侧焊料材料部分870A高的回流温度。在此实施例中,在用于对铜柱结构进行贴合的后续回流工艺期间可不对第二中介层侧焊料材料部分870B进行回流。
作为另外一种选择,可在不实行回流工艺的条件下将表面安装管芯850定位于第二中介层侧焊料材料部分870B之上。在此实施例中,可在将铜柱结构定位于第一中介层侧焊料材料部分870A上之后在随后的处理步骤处同时实行对第二中介层侧焊料材料部分870B的回流与对第一中介层侧焊料材料部分870A的回流。
一般而言,可使用第二中介层侧焊料材料部分870B将至少一个表面安装管芯850贴合至第二中介层接合接垫588B。所述至少一个表面安装管芯850可具有不大于铜柱结构的高度与随后将使用的封装侧焊料材料部分的厚度之和的厚度。在一实施例中,所述至少一个表面安装管芯850可具有不大于或小于随后将使用的铜柱结构的高度的厚度。在一实施例中,所述至少一个表面安装管芯850的厚度可小于200微米,及/或小于100微米,及/或小于50微米。在一实施例中,所述至少一个表面安装管芯850的厚度可大于20微米,及/或大于40微米,及/或大于70微米,及/或大于100微米。
位于第三载体衬底之上的重构晶圆包括扇出型封装件800的二维数组。一般而言,可提供包括中介层(400、500)的工艺中结构。在所示实例中,工艺中结构可包括扇出型封装件(701、702、703、704、705、706、760、790、792、400、500),所述扇出型封装件包括复合中介层(400、500)及多个半导体管芯,所述多个半导体管芯(701、702、703、704、705、706、760)接合至复合中介层(400、500)且被模制化合物管芯框架760在侧向上环绕及包封。复合中介层(400、500)可包括第一中介层接合接垫588A及第二中介层接合接垫588B。可将至少一个表面安装管芯850接合至第二中介层接合接垫588B。通过第二中介层侧焊料材料部分870B的相应数组将至少一个表面安装管芯850中的每一者接合至位于复合中介层(400、500)上的相应的一组第二中介层接合接垫588。
参照图15A,示出转移晶圆390,转移晶圆390是随后在上面形成铜柱结构的载体晶圆。转移晶圆390可包含可用于上述第一载体衬底310的任何材料,且可具有约与第一载体衬底310相同的厚度范围。黏合剂层391可位于转移晶圆390的顶表面上。黏合剂层391可包含可用于上述第一黏合剂层311的任何材料。
可例如通过物理气相沈积在黏合剂层311的顶表面上沈积铜晶种层881L。铜晶种层881L的厚度可介于5纳米至300纳米(例如10纳米至150纳米)的范围内,但亦可使用更小或更大的厚度。可在铜晶种层881L之上沈积例如聚合物材料(例如,聚酰亚胺)等牺牲基质材料,且可将牺牲基质材料图案化以形成经图案化的牺牲基质层397。牺牲基质层397的厚度可介于20微米至300微米(例如40微米至150微米)的范围内,但亦可使用更小或更大的厚度。牺牲基质材料可包含可在固化时被硬化的黏性材料(例如环氧树脂)。在此实施例中,可在固化之前将牺牲基质材料图案化,且可随后将牺牲基质材料固化。可使用此项技术中已知的任何图案化方法来对牺牲基质材料进行图案化。在一实施例中,可例如通过冲压来图案化牺牲基质材料。
根据本揭露的态样,可对牺牲基质材料进行图案化以提供圆柱形空腔的数组,圆柱形空腔的数组被布置成第一中介层接合接垫588A的图案的镜像图案(mirror imagepattern)。圆柱形空腔的侧向尺寸(例如直径)可约等于、大于或小于第一中介层接合接垫588A的侧向尺寸。在例示性实例中,图13A、图13B、图14A及图14B中所示的重构晶圆中的每一复合中介层(400、500)中的中介层接合接垫588的数组沿着水平方向的节距可介于20微米至100微米(例如30微米至60微米)的范围内,且牺牲基质层397中的圆柱形空腔的节距可与中介层接合接垫588的节距相同。在与第二中介层接合接垫588B的镜像位置对应的位置处可省略通孔空腔,且通孔空腔可仅形成于与第一中介层接合接垫588A的镜像位置对应的位置处。在一实施例中,通孔空腔中的每一者可具有相应的均匀的水平横截面形状,所述水平横截面形状在沿着垂直方向进行平移时不变。每一通孔空腔的水平横截面形状可为圆形的、椭圆形的、多边形的或者具有带有圆形隅角的经修改的多边形形状。通孔空腔中的每一者可具有介于10微米至60微米(例如15微米至40微米)的范围内的侧向尺寸(例如直径),但亦可使用更小或更大的侧向尺寸。
参照图15B,可例如通过电镀在牺牲基质层397中的通孔空腔中的每一者内自铜晶种层881L的在实体上暴露出的表面生长铜。可将铜晶种层881L用作用于电镀工艺的电极,且在电镀工艺期间,可在通孔空腔的底部处自铜晶种层881L的在实体上暴露出的表面生长铜,以形成铜柱结构880。铜柱结构880中的每一者可形成于通孔空腔中的相应一者的体积内。如自铜晶种层881L的底表面所量测,每一铜柱结构880的顶表面的高度可在介于20微米至200微米(例如自40微米至100微米)的范围内,但亦可使用更小或更大的高度。
参照图15C及图15D,可相对于铜选择性地移除牺牲基质层397。牺牲基质层397的移除可通过将牺牲基质层397的材料溶解于溶剂中来实行,或者通过实行移除牺牲基质层397的灰化工艺来实行。随后实行受控回蚀工艺,以移除铜晶种层881L的未被掩蔽的部分,即,移除铜晶种层881L的未被铜柱结构880掩蔽的部分。可将各向异性刻蚀工艺或各向同性刻蚀工艺用于受控回蚀工艺。可将铜晶种层881L的其余部分并入至铜柱结构880中的相应一者中。
可将位于转移晶圆390上的铜柱结构880布置成二维周期性数组,其中单位区域UA内的单位图案沿着两个水平方向重复。位于转移晶圆390上的单位区域UA可具有与图13A、图13B、图14A及图14B中所示的重构晶圆中的重复的单位区域相同的尺寸。在每一单位区域内,铜柱结构880的图案可为复合中介层(400、500)上的第一中介层接合接垫588A的图案的镜像图案,复合中介层选自存在于图13A、图13B、图14A及图14B中所示的重构晶圆内的复合中介层(400、500)的二维数组。铜柱结构880可具有介于20微米至200微米(例如40微米至100微米)的范围内的高度,但亦可使用更小或更大的高度。铜柱结构880不存在于与其中复合中介层(400、500)上存在有第二中介层接合接垫588B及/或表面安装管芯850的区域对应的区域中。
尽管本文中对用于在转移晶圆390上提供铜柱结构880的数组的示例性方法进行阐述,但亦可使用替代方法来在转移衬底上提供铜柱结构880的数组。如此一来,本揭露不会受在转移衬底上提供铜柱结构880的数组的任何特定方法的限制。替代方法的非限制性实例包括铸造铜柱结构880的数组且使用替代电镀方法来形成铜柱结构880的数组。在一些实施例中,铜柱结构880可形成于预焊材料部分(例如焊料膏部分)上且可代替第一中介层侧焊料材料部分870A或者除了第一中介层侧焊料材料部分870A之外采用预焊材料部分。一般而言,可使用用于提供铜柱结构880的数组及/或第一中介层侧焊料材料部分870A的替代方法。
参照图16,可在转移晶圆390、黏合剂层391及铜柱结构880的总成之上设置包括扇出型封装件800的数组的重构晶圆。可将所述总成与重构晶圆对准,使得每一铜柱结构880面对相应的第一中介层接合接垫588A。可使总成与重构晶圆彼此进行接触。铜柱结构880接触第一中介层侧焊料材料部分870A,或者位于第一中介层侧焊料材料部分870A的回流距离内。在一实施例中,每一第二中介层接合接垫588B可位于铜柱结构880的相应数组内的相应开口的区域内。
可实行回流工艺以对第一中介层侧焊料材料部分870A进行回流。可将铜柱结构880接合至第一中介层侧焊料材料部分870A中的相应一者。铜柱结构880中的每一者可具有接合至第一中介层侧焊料材料部分870A中的相应一者的端部表面。
一般而言,可使用相应的一组第一中介层侧焊料材料部分870A将单位区域UA内的铜柱结构880的每一数组接合至复合中介层(400、500)内的一组第一中介层接合接垫588A。铜柱结构880中的每一者可具有相应的水平横截面形状,所述相应的水平横截面形状在沿着与重构晶圆的上面定位有中介层接合接垫588的水平表面垂直的垂直方向上进行平移时不变。可通过相应的第一中介层侧焊料材料部分870A将铜柱结构880中的每一者接合至相应的第一中介层接合接垫588A。铜柱结构880中的每一者可具有面对相应的复合中介层(400、500)的相应的中介层侧平坦表面。铜柱结构880的中介层侧平坦表面可与第一中介层侧焊料材料部分870A直接接触。在一实施例中,中介层接合接垫588中的每一者可位于复合中介层(400、500)的位于水平面中的水平表面上。在一实施例中,铜柱结构880的数组内的每一铜柱结构880可具有较所述至少一个表面安装管芯850的最大厚度大的高度。
参照图17A及图17B,可将转移晶圆390自重构晶圆分离。在其中转移晶圆390包含光学透明材料且黏合剂层391包含光热转换材料的实施例中,可使用穿过转移晶圆390的照射来对转移晶圆390进行分离。在其中黏合剂层391包含可热分解的黏合剂材料的实施例中,可使用退火工艺或雷射照射来对转移晶圆390进行分离。可实行合适的清洁工艺来移除黏合剂层391的残余部分。可在实体上暴露出铜柱结构880的平坦端部表面。铜柱结构880的在实体上暴露出的平坦端部表面在本文中被称为衬底侧平坦表面。
参照图18A至图18C,可将衬底侧焊料材料部分890贴合至铜柱结构880。在替代工艺中,可将衬底侧焊料材料部分890施加至位于随后将接合至相应的复合中介层(400、500)的封装衬底上的衬底接合接垫。在此实施例中,可省略图18A至图18C所示处理步骤。
参照图19,可将第三载体晶圆330自重构晶圆分离。在其中第三载体晶圆330包含光学透明材料且第三黏合剂层331包含光热转换材料的实施例中,可使用穿过第三载体晶圆330的照射来对第三载体晶圆330进行分离。在其中第三黏合剂层331包含可热分解的黏合剂材料的实施例中,可使用退火工艺或雷射照射来对第三载体晶圆330进行分离。可实行合适的清洁工艺来移除第三黏合剂层331的残余部分。可在实体上暴露出管芯层阶MC基质760M的水平表面。
重构晶圆包括复合中介层(400、500)的二维数组、接合至相应的复合中介层(400、500)的多组至少一个半导体管芯(701、702、703、704、705、706)的二维数组、以及贴合至相应的复合中介层(400、500)的铜柱结构880的数组。可通过实行切割工艺沿着切割通道对重构晶圆进行切割。切割信道与成对的相邻单位区域之间的边界对应。来自重构晶圆的每一切割单元包括扇出型封装件800,铜柱结构880的相应数组及可选的集成无源装置850贴合至所述扇出型封装件800。换言之,扇出型封装件800的二维数组的每一切割部分包括扇出型封装件800。管芯层阶MC基质760M的每一切割部分构成模制化合物管芯框架760,即MC管芯框架760。
一般而言,可将铜柱结构880的数组贴合至包括中介层(例如复合中介层(400、500))的总成。总成可包括扇出型封装件800。在一实施例中,扇出型封装件800可包括模制化合物管芯框架760。在此实施例中,模制化合物管芯框架760的每一侧壁与复合中介层(400、500)的相应侧壁在垂直方向上重合,即上覆于复合中介层(400、500)的相应侧壁上或位于复合中介层(400、500)的相应侧壁之下,且位于包含复合中介层(400、500)的相应侧壁的相同垂直平面内。
参照图20,可提供根据本揭露第一实施例的封装衬底200。封装衬底200可为包括芯体衬底210的有芯封装衬底,或者不包括封装芯体的无芯封装衬底。作为另外一种选择,封装衬底200可包括集成封装衬底上系统(system-on-integrated packaging substrate,SoIS),集成封装衬底上系统包括重布线层、介电中间层及/或至少一个嵌置式中介层(例如硅中介层)。此种集成封装衬底上系统可包括使用中介层侧焊料材料部分、微凸块、底部填充胶材料部分(例如模制底部填充胶材料部分)及/或黏合膜的层间内连件。尽管使用有芯封装衬底来阐述本揭露,但应理解,本揭露的范围不受任何特定类型的衬底封装的限制。举例而言,可使用SoIS来代替有芯封装衬底。在其中使用SoIS的实施例中,芯体衬底210可包括玻璃环氧树脂板,所述玻璃环氧树脂板包括贯穿板窗孔(through-plate hole)的数组。包含金属材料的芯体穿孔结构214的数组可设置于贯穿板窗孔中。每一芯体穿孔结构214可包括或不包括圆柱形中空部。可选地,可使用介电衬垫(未示出)以将芯体穿孔结构214与芯体衬底210电性隔离。
封装衬底200可包括板侧表面层状电路(surface laminar circuit,SLC)240及芯片侧表面层状电路(SLC)260。板侧SLC可包括嵌置板侧配线内连线244的板侧绝缘层242。芯片侧SLC 260可包括嵌置芯片侧配线内连线264的芯片侧绝缘层262。板侧绝缘层242及芯片侧绝缘层262可包含感旋光性环氧树脂材料,感旋光性环氧树脂材料可以光刻方式被图案化且随后被固化。板侧配线内连线244及芯片侧配线内连线264可包含铜,所述铜可通过电镀而沈积于板侧绝缘层242或芯片侧绝缘层262中的图案内。
在一实施例中,芯片侧表面层状电路260包括连接至衬底接合接垫268的数组的芯片侧配线内连线264。衬底接合接垫268的数组可被配置成使得能够通过受控塌陷芯片连接(controlled collapse chip connection,C4)焊料球进行接合。板侧表面层状电路240包括连接至板侧接合接垫248的数组的板侧配线内连线244。板侧接合接垫248的数组被配置成使得能够通过具有较C4焊料球大的尺寸的焊接接头进行接合。尽管使用其中封装衬底200包括芯片侧表面层状电路260及板侧表面层状电路240的实施例来阐述本揭露,但本文中明确预期以下实施例:在所述实施例中,省略芯片侧表面层状电路260及板侧表面层状电路240中的一者,或者使用例如微凸块等接合结构的数组进行替代的实施例。在例示性实例中,可使用微凸块的数组或接合结构的任何其他数组来替代芯片侧表面层状电路260。
在一实施例中,封装衬底200包括第一水平表面,第一水平表面被配置成面对包括扇出型封装件800的总成。第一水平表面是在后续总成工艺中面对扇出型封装件800的面对衬底的水平表面的表面。封装衬底200还包括位于第一水平表面的相对侧上的第二水平表面。封装衬底200的衬底接合接垫268可位于封装衬底200的第一水平表面上,且可具有铜柱结构880的图案的镜像图案。因此,衬底接合接垫268不存在于与第二中介层接合接垫588B或集成无源装置850交迭的区域内。
可使用衬底侧焊料材料部分890将包括扇出型封装件800及铜柱结构880的数组的总成贴合至封装衬底200。具体而言,可将衬底侧焊料材料部分890中的每一者接合至衬底接合接垫268中的相应一者及铜柱结构880中的相应一者。可实行回流工艺以对衬底侧焊料材料部分890进行回流,使得每一衬底侧焊料材料部分890接合至衬底接合接垫268中的相应一者及铜柱结构880中的相应一者。
一般而言,可通过使用衬底侧焊料材料部分890将铜柱结构880的数组接合至位于封装衬底200上的衬底接合接垫268而将封装衬底200贴合至位于包括中介层(例如复合中介层(400、500))的总成上的铜柱结构880的数组。在一实施例中,衬底接合接垫268位于封装衬底200的面对复合中介层(400、500)的第一水平表面上。在一实施例中,可通过不在表面安装管芯850的区域中形成衬底接合接垫268而降低所述至少一个表面安装管芯850与封装衬底200之间的意外碰撞的机率。在一实施例中,第一水平表面的与所述至少一个表面安装管芯850具有区域交迭的每一区域不具有任何接合接垫。
铜柱结构880的数组可设置于复合中介层(400、500)与封装衬底200之间。铜柱结构880中的每一者通过相应的第一中介层侧焊料材料部分870A接合至位于复合中介层(400、500)上的相应的中介层接合接垫(例如相应的第一中介层接合接垫588A),且通过相应的衬底侧焊料材料部分890接合至位于封装衬底200上的相应的衬底接合接垫268。
在一实施例中,铜柱结构880中的每一者具有面对中介层(400、500)的相应的中介层侧平坦表面以及相应的衬底侧平坦表面8SS。中介层接合接垫588中的每一者位于复合中介层(400、500)的面对封装衬底200且位于水平面HP中的水平表面上。铜柱结构880的衬底侧平坦表面8SS中的每一者距水平面HP可能相较于所述至少一个表面安装管芯850的最远程表面距水平面HP更远。
参照图21A及图21B,可向复合中介层(400、500)与封装衬底200之间的间隙中施加底部填充胶材料。底部填充胶材料可包括此项技术中已知的任何底部填充胶材料。底部填充胶材料部分可在复合中介层(400、500)与封装衬底200之间的间隙中形成于铜柱结构880的数组、中介层侧焊料材料部分870的数组及衬底侧焊料材料部分890的数组周围。此底部填充胶材料部分形成于复合中介层(400、500)与封装衬底200之间,且因此,在本文中被称为中介层-封装底部填充胶材料部分892或者IP底部填充胶材料部分892。IP底部填充胶材料部分892可在侧向上环绕铜柱结构880的数组,且可接触封装衬底200的第一水平表面及复合中介层(400、500)的面对封装衬底200的水平表面。在一实施例中,铜柱结构880的每一侧壁与IP底部填充胶材料部分892接触。
可使用例如黏合剂层293将加强环294贴合至模制化合物管芯框架760(即,MC管芯框架760)的在实体上暴露出的表面。
参照图22A,可提供包括印刷电路板(printed circuitboard,PCB)衬底110及PCB接合接垫180的PCB 100。PCB 100包括位于PCB衬底110的至少一个侧上的印刷电路系统(未示出)。可形成焊接接头190的数组,以将板侧接合接垫248的数组接合至PCB接合接垫180的数组。可通过在板侧接合接垫248的数组与PCB接合接垫180的数组之间设置焊料球的数组且通过对焊料球的数组进行回流来形成焊接接头190。可通过施加底部填充胶材料且使底部填充胶材料成形而在焊接接头190周围形成附加底部填充胶材料部分,所述附加底部填充胶材料部分在本文中被称为板-衬底底部填充胶材料部分192或BS底部填充胶材料部分192。封装衬底200通过焊接接头190的数组贴合至PCB 100。
参照图22B,示出第一示例性结构的第一替代配置。第一替代配置与其中封装衬底200具有较复合中介层(400、500)小的侧向尺寸的实施例对应。一般而言,不存在对复合中介层(400、500)与封装衬底200的相对尺寸的限制。
参照图22C,示出第一示例性结构的第二替代配置。第二替代配置与其中封装衬底200具有与复合中介层(400、500)相同的一组侧向尺寸的实施例对应。在此实施例中,复合中介层(400、500)的侧壁可与封装衬底200的侧壁在垂直方向上重合。
一般而言,可通过焊接接头190的数组将印刷电路板100接合至封装衬底200。附加底部填充胶材料部分(例如板-衬底底部填充胶材料部分192)可位于印刷电路板100与封装衬底200之间且可在侧向上环绕焊接接头190。
参照图23,示出根据本揭露第二实施例的第二示例性结构,第二示例性结构可与图7中所示的第一示例性结构相同。每一复合中介层(400、500)构成包括中介层接合接垫588的工艺中结构。
参照图24,可在通过第一黏合剂层311将重构晶圆贴合至第一载体衬底310的同时实行图13A、图13B、图14A及图14B所示处理步骤。在一实施例中,复合中介层(400、500)包括第一中介层接合接垫588A及第二中介层接合接垫588B。如上所述,可通过第二中介层侧焊料材料部分870B的相应数组将至少一个表面安装管芯850接合至第二中介层接合接垫588B。
参照图25,可通过实行图15A至图15D所示处理步骤而在转移晶圆390上形成铜柱结构880。随后,可对图16所示处理步骤加以必要的修正来实行,以将铜柱结构880接合至第一中介层侧焊料材料部分870A。具体而言,将图8所示处理步骤中所提供的位于第一载体晶圆310上的重构晶圆用于第二实施例中,以代替图13A、图13B、图14A及图14B所示处理步骤中所提供的重构晶圆。举例而言,可在转移晶圆390、黏合剂层391及铜柱结构880的总成之上设置包括复合中介层(400、500)的数组的工艺中结构。可将总成与重构晶圆对准,使得每一铜柱结构880面对相应的第一中介层接合接垫588A。可使总成与重构晶圆彼此进行接触。铜柱结构880接触第一中介层侧焊料材料部分870A,或者位于第一中介层侧焊料材料部分870A的回流距离内。在一实施例中,每一第二中介层接合接垫588B可位于铜柱结构880的相应数组内的相应开口的区域内。
可实行回流工艺以对第一中介层侧焊料材料部分870A进行回流。将铜柱结构880接合至第一中介层侧焊料材料部分870A中的相应一者。铜柱结构880中的每一者可具有接合至第一中介层侧焊料材料部分870A中的相应一者的端部表面。
一般而言,可使用相应的一组第一中介层侧焊料材料部分870A将单位区域UA内的铜柱结构880的每一数组接合至复合中介层(400、500)内的一组第一中介层接合接垫588A。铜柱结构880中的每一者具有相应的水平横截面形状,所述相应的水平横截面形状在沿着与重构晶圆的上面定位有中介层接合接垫588的水平表面垂直的垂直方向进行平移时不变。可通过相应的第一中介层侧焊料材料部分870A将铜柱结构880中的每一者接合至相应的第一中介层接合接垫588A。铜柱结构880中的每一者可具有面对相应的复合中介层(400、500)的相应的中介层侧平坦表面。铜柱结构880的中介层侧平坦表面可与第一中介层侧焊料材料部分870A直接接触。在一实施例中,中介层接合接垫588中的每一者可位于复合中介层(400、500)的位于水平面中的水平表面上。在一实施例中,铜柱结构880的数组内的每一铜柱结构880可具有较所述至少一个表面安装管芯850的最大厚度大的高度。
参照图26及图27,可实行图17A及图17B所示处理步骤,以将转移晶圆390自第二示例性结构的重构晶圆分离。可移除黏合剂层391,且可实行合适的清洁工艺。
参照图28,可将衬底侧焊料材料部分890贴合至铜柱结构880。在替代工艺中,可将衬底侧焊料材料部分890施加至位于随后将接合至相应的复合中介层(400、500)的封装衬底上的衬底接合接垫。在此实施例中,可省略图28所示处理步骤。
参照图29,可将第一载体晶圆310自重构晶圆分离。在其中第一载体晶圆310包含光学透明材料且第一黏合剂层311包含光热转换材料的实施例中,可使用穿过第一载体晶圆310的照射来对第三载体晶圆330进行分离。在其中第一黏合剂层311包含可热分解的黏合剂材料的实施例中,可使用退火工艺或雷射照射来对第一载体晶圆310进行分离。可实行合适的清洁工艺来移除第三黏合剂层331的残余部分。可在实体上暴露出每一含LSI的中介层400的水平表面。
重构晶圆包括复合中介层(400、500)的二维数组及贴合至相应的复合中介层(400、500)的铜柱结构880的数组。可通过实行切割工艺沿着切割通道对重构晶圆进行切割。切割信道与成对的相邻单位区域之间的边界对应。来自重构晶圆的每一切割单元包括复合中介层(400、500),铜柱结构880的相应数组及可选的集成无源装置850贴合至所述复合中介层(400、500)。换言之,复合中介层(400、500)的二维数组的每一切割部分包括复合中介层(400、500)。一般而言,可将铜柱结构880的数组贴合至包括中介层(例如复合中介层(400、500))的总成。
参照图30,可对图20所示处理步骤加以必要的修正来实行,以将封装衬底200贴合至铜柱结构880的数组。因此,可使用衬底侧焊料材料部分890将铜柱结构880的数组贴合至位于封装衬底200上的衬底接合接垫268。在一实施例中,衬底接合接垫268位于封装衬底200的面对复合中介层(400、500)的第一水平表面上。在一实施例中,可通过不在表面安装管芯850的区域中形成衬底接合接垫268来降低所述至少一个表面安装管芯850与封装衬底200之间的意外碰撞的机率。在一实施例中,第一水平表面的与所述至少一个表面安装管芯850具有区域交迭的每一区域不具有任何接合接垫。
铜柱结构880的数组设置于复合中介层(400、500)与封装衬底200之间。铜柱结构880中的每一者通过相应的第一中介层侧焊料材料部分870A接合至位于复合中介层(400、500)上的相应的中介层接合接垫(例如相应的第一中介层接合接垫588A),且通过相应的衬底侧焊料材料部分890接合至位于封装衬底200上的相应的衬底接合接垫268。
在一实施例中,铜柱结构880中的每一者具有面对中介层(400、500)的相应的中介层侧平坦表面以及相应的衬底侧平坦表面8SS。中介层接合接垫588中的每一者位于复合中介层(400、500)的面对封装衬底200且位于水平面HP中的水平表面上。铜柱结构880的衬底侧平坦表面8SS中的每一者距水平面HP可能相较于所述至少一个表面安装管芯850的最远程表面距水平面HP更远。
参照图31,可对图21A及图21B所示处理步骤加以必要的修正来实行,以形成中介层-封装底部填充胶材料部分892(亦被称为IP底部填充胶材料部分892)。IP底部填充胶材料部分892在侧向上环绕铜柱结构880的数组,且接触封装衬底200的第一水平表面及复合中介层(400、500)的面对封装衬底200的水平表面。在一实施例中,铜柱结构880的每一侧壁与IP底部填充胶材料部分892接触。
可使用例如黏合剂层293将加强环294贴合至模制化合物管芯框架760(即,MC管芯框架760)的在实体上暴露出的表面。
参照图32,示出扇出型封装件900,扇出型封装件900可随后被贴合至第二示例性结构的复合中介层(400、500)。可例如通过在载体晶圆上形成重布线结构920的二维数组来形成扇出型封装件900,载体晶圆在本文中被称为第一重布线载体晶圆(未示出)。每一重布线结构920可形成于相应的单位区域内,所述相应的单位区域是重布线结构920的二维数组的重复的单位区域。每一重布线结构920可包括重布线介电层922及重布线配线内连线924。重布线介电层922包含相应的介电聚合物材料,例如聚酰亚胺(PI)、苯并环丁烯(BCB)或聚苯并双恶唑(PBO)。可通过对相应的介电聚合物材料进行旋转涂布及干燥来形成每一重布线介电层922。可通过光刻方法与刻蚀工艺的组合来对重布线介电层922进行图案化。可通过以下方式来形成重布线配线内连线924中的每一者:通过溅镀来对金属晶种层进行沈积;在金属晶种层之上施加光刻胶层且对光刻胶层进行图案化以形成穿过光刻胶层的开口的图案;对金属填充材料(例如铜、镍或铜与镍的堆叠)进行电镀;移除光刻胶层(例如通过灰化);以及对金属晶种层的位于经电镀金属填充材料部分之间的部分进行刻蚀。每一重布线结构920中的配线的层阶(即,重布线配线内连线924的层阶)的总数目可介于1至10的范围内。可在第一重布线载体晶圆之上形成重布线结构920的周期性二维数组(例如矩形数组)。
可将一组至少一个半导体管芯(711、712、713)接合至每一重布线结构920。在一实施例中,可将重布线结构920布置成二维周期性数组,且可将多组至少一个半导体管芯(711、712、713)接合至重布线结构920作为多组所述至少一个半导体管芯(711、712、713)的二维周期性矩形数组。每组至少一个半导体管芯(711、712、713)包括至少一个半导体管芯。每组至少一个半导体管芯(711、712、713)可包括此项技术中已知的任何一组至少一个半导体管芯。在一实施例中,每组至少一个半导体管芯(711、712、713)可包括多个半导体管芯(711、712、713)。举例而言,每组至少一个半导体管芯(711、712、713)可包括至少一个系统芯片(SoC)管芯701及/或至少一个存储器管芯(712、713)。每一SoC管芯711可包括应用处理器管芯、中央处理单元管芯或图形处理单元管芯。在一实施例中,所述至少一个存储器管芯(712、713)可包括高带宽存储器(HBM)管芯,所述HBM管芯包括静态随机存取存储器管芯的垂直堆叠。在一实施例中,所述至少一个半导体管芯(711、712、713)可包括至少一个系统芯片(SoC)管芯711及高带宽存储器(HBM)管芯,所述HBM管芯包括静态随机存取存储器(SRAM)管芯的垂直堆叠,所述SRAM管芯通过微凸块内连至彼此且被环氧树脂模制材料壳体框架在侧向上环绕。
可在每一重布线结构920上形成中介层上凸块结构938的数组。可向中介层上凸块结构938施加焊料材料部分。使用焊料材料部分来提供半导体管芯(711、712、713)与重布线结构920(用作被称为“扇出型中介层”的中介层)之间的接合,且在本文中被称为管芯-中介层接合焊料材料部分940或DIB焊料材料部分940。每一半导体管芯(711、712、713)可包括管芯上凸块结构780的相应数组。半导体管芯(711、712、713)中的每一者可位于面朝下的位置中,使得管芯上凸块结构780面对DIB焊料材料部分940。可将每组至少一个半导体管芯(711、712、713)放置于相应的一组DIB焊料材料部分940上。可使用拾取及放置设备来实行对半导体管芯(711、712、713)的放置,使得管芯上凸块结构780中的每一者被放置于第一焊料材料部分940中的相应一者的顶表面上。实行回流工艺以将半导体管芯(711、712、713)贴合至重布线结构920,重布线结构920用作中介层(与上述复合中介层(400、500)的类型不同)且在下文中被称为扇出型中介层920。可在每一扇出型中介层920与相应贴合的一组至少一个半导体管芯(711、712、713)之间形成底部填充胶材料部分950。每一底部填充胶材料部分950形成于相应的一组至少一个半导体管芯(711、712、713)与相应的扇出型中介层920之间,且在本文中被称为管芯-中介层底部填充胶材料部分950或DI底部填充胶材料部分950。
可向相邻组的至少一个半导体管芯(711、712、713)之间的间隙施加环氧树脂模制化合物(EMC)。可对环氧树脂模制化合物进行固化以形成环氧树脂模制化合物基质。可将第二重布线载体晶圆(未示出)贴合至环氧树脂模制化合物基质的在实体上暴露出的水平表面,且可将第一重布线载体晶圆自包括扇出型中介层920的二维数组、多组至少一个半导体管芯(711、712、713)的二维数组及环氧树脂模制化合物基质的重构晶圆分离。可在重布线配线内连线924的在实体上暴露出的表面上形成扇出型凸块结构928,且可在扇出型凸块结构928上形成附加焊料材料部分。随后使用附加焊料材料部分将扇出型中介层920接合至相应的复合中介层(400、500),且所述附加焊料材料部分在本文中被称为中介层-中介层接合焊料材料部分990或者中介层-中介层接合(interposer-interposer-bonding,IIB)焊料材料部分990。可将第二重布线载体晶圆自重构晶圆分离。随后,可沿着切割通道对重构晶圆进行切割以提供扇出型封装件900。环氧树脂模制化合物基质的每一切割部分构成模制化合物管芯框架910或MC管芯框架910。
参照图33,可将至少一个扇出型封装件900贴合至复合中介层(400、500)、封装衬底200及接合至复合中介层(400、500)及封装衬底200的铜柱结构880的数组的总成。举例而言,可将中介层-中介层接合(IIB)焊料材料部分990与中介层上凸块结构478对准,且可实行回流工艺以将中介层-中介层焊料材料部分990接合至中介层上凸块结构478。可将每一中介层-中介层焊料材料部分接合至扇出型凸块结构928中的相应一者及中介层上凸块结构478中的相应一者。在一实施例中,可将多个扇出型封装件900贴合至复合中介层(400、500)。可在IIB焊料材料部分的每一数组周围形成底部填充胶材料部分。每一此种底部填充胶材料部分形成于扇出型中介层920与复合中介层(400、500)之间,且在本文中被称为中介层-中介层底部填充胶材料部分992或者II底部填充胶材料部分992。
可使用例如黏合剂层293将加强环294贴合至所述至少一个扇出型封装件900周围的复合中介层(400、500)的顶表面的周边。
在一实施例中,所述至少一个扇出型封装件900中的每一者包括由相应的模制化合物管芯框架910在侧向上环绕的相应的一组一或多个半导体管芯(711、712、713),且包括贴合至相应的一组一或多个半导体管芯(711、712、713)的相应的扇出型中介层920。
在一实施例中,可将二或更多个扇出型封装件900接合至复合中介层(400、500)。在一实施例中,所述二或更多个扇出型封装件900中的每一者包括相应的一组一或多个半导体管芯(711、712、713)及相应的扇出型中介层920。在一实施例中,将扇出型封装件900中的每一者接合至复合中介层(400、500)。在一实施例中,复合中介层(400、500)具有较扇出型封装件900的全部面积的总和大的面积。
参照图34A,可对图22所示处理步骤加以必要的修正来实行,以将印刷电路板100贴合至复合中介层(400、500)、封装衬底200、铜柱结构880的数组及至少一个扇出型封装件900的总成。封装衬底200可具有较复合中介层(400、500)大的侧向尺寸。
参照图34B,示出第二示例性结构的第一替代配置。第一替代配置与其中封装衬底200具有较复合中介层(400、500)小的侧向尺寸的实施例对应。一般而言,不存在对复合中介层(400、500)与封装衬底200的相对尺寸的限制。
参照图34C,示出第二示例性结构的第二替代配置。第二替代配置与其中封装衬底200具有与复合中介层(400、500)相同的一组侧向尺寸的实施例对应。在此实施例中,复合中介层(400、500)的侧壁可与封装衬底200的侧壁在垂直方向上重合。
一般而言,第二示例性结构包括半导体结构,所述半导体结构包括:总成,包括至少一个半导体管芯(711、712、713)及包括中介层接合接垫588的复合中介层(400、500),中介层接合接垫588包括第一中介层接合接垫588A及第二中介层接合接垫588B;封装衬底200,包括衬底接合接垫268;铜柱结构880的数组,设置于复合中介层(400、500)与封装衬底200之间;中介层侧焊料材料部分870的数组,接合至铜柱结构880中的相应一者及第一中介层接合接垫588A中的相应一者;以及衬底侧焊料材料部分890的数组,接合至铜柱结构880中的相应一者及衬底接合接垫268中的相应一者。
参照图35,示出根据本揭露第三实施例的第三示例性结构,第三示例性结构可与图28中所示的第二示例性结构相同。一般而言,可提供包括至少一个中介层(例如位于载体晶圆上的复合中介层(400、500)的二维数组)的工艺中结构。在一实施例中,工艺中结构包括在重构晶圆内内连至彼此的多个复合中介层(400、500)。所述至少一个中介层中的每一者包括第一中介层接合接垫588A,且可能可选地包括第二中介层接合接垫588B。在其中提供第二中介层接合接垫588B的实施例中,可将至少一个表面安装管芯850贴合至第二中介层接合接垫588B。使用中介层侧焊料材料部分870将铜柱结构880的数组贴合至每一复合中介层(400、500)内的第一中介层接合接垫588A。
参照图36,可通过铜柱结构880的数组将封装衬底200贴合至重构晶圆。可将每一封装衬底200贴合至重构晶圆中的复合中介层(400、500)的二维数组内的相应的复合中介层(400、500)。除了在第三示例性结构中使用的封装衬底200具有较每一复合中介层(400、500)小的面积之外,封装衬底200可与先前阐述的封装衬底200实质上相同。换言之,每一封装衬底200在平面图中的区域完全位于配合的复合中介层(400、500)的区域内。因此,每一封装衬底200的整个周边相对于复合中介层(400、500)的封装衬底200所贴合的周边在侧向上向内偏移。一般而言,相对于在第一示例性结构及第二示例性结构中使用的封装衬底200中的金属配线,在第三示例性结构中使用的封装衬底200中的金属配线可以更小的尺寸形成。
可使用相应的一组衬底侧焊料材料部分890将重构晶圆的单位区域内的铜柱结构880的每一数组贴合至位于相应的封装衬底200上的衬底接合接垫268。对于复合中介层(400、500)与封装衬底200的每一总成,衬底接合接垫268位于封装衬底200的面对复合中介层(400、500)的第一水平表面上。在一实施例中,可通过不在表面安装管芯850的区域中形成衬底接合接垫268来降低所述至少一个表面安装管芯850与封装衬底200之间的意外碰撞的机率。在一实施例中,第一水平表面的与所述至少一个表面安装管芯850具有区域交迭的每一区域不具有任何接合接垫。
铜柱结构880的每一数组设置于相应的复合中介层(400、500)与相应的封装衬底200之间。铜柱结构880中的每一者通过相应的第一中介层侧焊料材料部分870A接合至位于复合中介层(400、500)上的相应的中介层接合接垫(例如相应的第一中介层接合接垫588A),且通过相应的衬底侧焊料材料部分890接合至位于封装衬底200上的相应的衬底接合接垫268。
在一实施例中,铜柱结构880中的每一者具有面对中介层(400、500)的相应的中介层侧平坦表面以及相应的衬底侧平坦表面8SS。中介层接合接垫588中的每一者位于复合中介层(400、500)的面对封装衬底200且位于水平面HP中的水平表面上。铜柱结构880的衬底侧平坦表面8SS中的每一者距水平面HP可能相较于所述至少一个表面安装管芯850的最远程表面距水平面HP更远。
参照图37且根据本揭露的态样,可向配合的成对相应的复合中介层(400、500)与相应的封装衬底200之间的间隙、以及成对的相邻封装衬底200之间的间隙施加模制化合物(例如环氧树脂模制化合物)。模制化合物可在侧向上环绕并接触铜柱结构880、中介层侧焊料材料部分870、衬底侧焊料材料部分890、每一复合中介层(400、500)的上面定位有中介层接合接垫588的水平表面、以及封装衬底200的上面定位有衬底接合接垫268的第一水平表面。
可对模制化合物进行硬化(即固化)以提供具有足够硬度及机械强度的介电材料部分。模制化合物可包括环氧树脂、硬化剂、硅石(作为填料材料)及其他添加剂。在此处理步骤中施加的模制化合物可使用可用于上述模制化合物中介层框架460的任何模制化合物材料。可在固化温度下对模制化合物进行固化,以形成模制化合物(MC)封装基质232L,模制化合物(MC)封装基质232L在侧向上环绕并嵌置接合至复合中介层(400、500)的二维数组的封装衬底200中的每一者。模制化合物(MC)封装基质232L包括模制化合物框架的二维数组。模制化合物框架在侧向上环绕并嵌置相应的封装衬底200且在侧向上邻接至彼此。模制化合物框架在本文中被称为模制化合物封装框架。每一模制化合物封装框架是模制化合物封装基质232L的位于相应单位区域内的一部分。
可通过平坦化工艺移除上覆于包括板侧接合接垫248的顶表面的水平面上的模制化合物封装基质232L的部分。举例而言,可使用化学机械平坦化来移除上覆于水平面上的模制化合物封装基质232L的部分。可选地,可实行凹陷刻蚀以使模制化合物封装基质232L的表面部分凹陷,使得在实体上暴露出每一封装衬底200的背侧水平表面(即第二水平表面)。
参照图38,可将第一载体晶圆310自重构晶圆分离。在其中第一载体晶圆310包含光学透明材料且第一黏合剂层311包含光热转换材料的实施例中,可使用穿过第一载体晶圆310的照射来对第一载体晶圆310进行分离。在其中第一黏合剂层311包含可热分解的黏合剂材料的实施例中,可使用退火工艺或雷射照射来对第一载体晶圆310进行分离。可实行合适的清洁工艺来移除第一黏合剂层311的残余部分。可在实体上暴露出复合中介层(400、500)的中介层上凸块结构478。经分离的重构晶圆包括复合中介层(400、500)的二维数组、包括模制化合物封装框架的二维数组的模制化合物封装基质232L、以及在相应的一对复合中介层(400、500)与封装衬底200之间提供电性连接的多组铜柱结构880的二维数组。可将每组铜柱结构880布置成铜柱结构880的数组。
可通过实行切割工艺沿着切割通道对重构晶圆(现在包括在自第一载体衬底310分离之后的模制化合物封装基质232L)进行切割。切割信道与成对的相邻单位区域之间的边界对应。来自重构晶圆的每一切割单元包括复合中介层(400、500)、封装衬底200、模制化合物封装框架232、以及在垂直方向上延伸穿过模制化合物封装框架232(其是在侧向上环绕并嵌置封装衬底200的模制化合物框架)并接触模制化合物封装框架232的铜柱结构880的数组的总成。在每一总成内,封装衬底200被模制化合物封装框架232在侧向上环绕,且具有较复合中介层(400、500)小的面积。模制化合物封装框架232与复合中介层(400、500)在每一总成内可具有相同的面积。模制化合物封装框架232的每一侧壁可与复合中介层(400、500)的相应侧壁在垂直方向上重合。
参照图39,可对图33所示处理步骤加以必要修正来实行,以将至少一个扇出型封装件900贴合至复合中介层(400、500)、封装衬底200、模制化合物封装框架232、以及接合至复合中介层(400、500)及封装衬底200的铜柱结构880的数组的总成。举例而言,可将位于每一扇出型封装件900上的中介层-中介层接合(IIB)焊料材料部分990与复合中介层(400、500)的中介层上凸块结构478对准,且可实行回流工艺以将中介层-中介层焊料材料部分990接合至中介层上凸块结构478。可将每一中介层-中介层焊料材料部分接合至扇出型凸块结构928中的相应一者及中介层上凸块结构478中的相应一者。在一实施例中,可将多个扇出型封装件900贴合至复合中介层(400、500)。可在IIB焊料材料部分的每一数组周围形成底部填充胶材料部分。每一此种底部填充胶材料部分形成于扇出型中介层920与复合中介层(400、500)之间,且在本文中被称为中介层-中介层底部填充胶材料部分992或者II底部填充胶材料部分992。
可使用例如黏合剂层293将加强环294贴合至所述至少一个扇出型封装件900周围的复合中介层(400、500)的顶表面的周边。
在一实施例中,所述至少一个扇出型封装件900中的每一者包括由相应的模制化合物管芯框架910在侧向上环绕的相应的一组一或多个半导体管芯(711、712、713),且包括贴合至相应的一组一或多个半导体管芯(711、712、713)的相应的扇出型中介层920。
在一实施例中,可将二或更多个扇出型封装件900接合至复合中介层(400、500)。在一实施例中,所述二或更多个扇出型封装件900中的每一者包括相应的一组一或多个半导体管芯(711、712、713)及相应的扇出型中介层920。在一实施例中,将扇出型封装件900中的每一者接合至复合中介层(400、500)。在一实施例中,复合中介层(400、500)具有较扇出型封装件900的全部面积的总和大的面积。
参照图40,可对图34所示处理步骤加以必要的修正来实行,以将印刷电路板100贴合至复合中介层(400、500)、封装衬底200、模制化合物封装框架232、铜柱结构880的数组、以及至少一个扇出型封装件900的总成。
第三示例性结构包括半导体结构,所述半导体结构包括:总成,包括至少一个半导体管芯(711、712、713)及包括中介层接合接垫588的复合中介层(400、500),中介层接合接垫588包括第一中介层接合接垫588A及第二中介层接合接垫588B;封装衬底200,包括衬底接合接垫268;铜柱结构880的数组,设置于复合中介层(400、500)与封装衬底200之间;中介层侧焊料材料部分870的数组,接合至铜柱结构880中的相应一者及第一中介层接合接垫588A中的相应一者;以及衬底侧焊料材料部分890的数组,接合至铜柱结构880中的相应一者及衬底接合接垫268中的相应一者。
参照图41,流程图示出根据本揭露实施例的用于形成半导体结构的步骤。
参照步骤4110及图1至图14B、图23、图24及图35,提供包括中介层(例如复合中介层(400、500))的工艺中结构。中介层(例如复合中介层(400、500))包括第一中介层接合接垫588A。
参照步骤4120及图15A至图16、图25及图35,使用中介层侧焊料材料部分870将铜柱结构880的数组接合至第一中介层接合接垫588A。
参照步骤4130及图17A至图22、图26至图34及图36至图40,通过使用衬底侧焊料材料部分890将铜柱结构880的数组接合至位于封装衬底200上的衬底接合接垫268而将封装衬底200贴合至铜柱结构880的数组。
参照所有图式且根据本揭露的各种实施例,提供一种半导体结构,所述半导体结构包括:总成,包括至少一个半导体管芯{(701、702、703、704、705、706)或(711、712、713)}及包括中介层接合接垫588的中介层(400、500);封装衬底200,包括衬底接合接垫268;以及铜柱结构880的数组,设置于中介层(400、500)与封装衬底200之间,其中铜柱结构880中的每一者被接合至位于中介层(400、500)上的相应的中介层接合接垫588及位于封装衬底200上的相应的衬底接合接垫268。
根据本揭露的另一态样,提供一种半导体结构,所述半导体结构包括:总成,包括至少一个半导体管芯{(701、702、703、704、705、706)或(711、712、713)}及包括中介层接合接垫588的中介层(400、500),中介层接合接垫588包括第一中介层接合接垫588A及第二中介层接合接垫588B;封装衬底200,包括衬底接合接垫268;铜柱结构880的数组,设置于中介层(400、500)与封装衬底200之间;中介层侧焊料材料部分870的数组,接合至铜柱结构880中的相应一者及第一中介层接合接垫588A中的相应一者;以及衬底侧焊料材料部分890的数组,接合至铜柱结构880中的相应一者及衬底接合接垫268中的相应一者。
本揭露的各种实施例可用于在中介层(其可为任何中介层,且可为或者可不为复合中介层(400、500))与封装衬底200之间提供铜柱结构880的数组。铜柱结构880的数组会增大中介层与封装衬底200之间的垂直间距,同时用作对中介层与封装衬底200进行电性连接的导电路径。中介层与封装衬底200之间增大的垂直间距可有利地用于将至少一个表面安装管芯850贴合至中介层的背侧(即,面对封装衬底200的侧)。此外,增大的垂直间距有利于底部填充胶材料或模制化合物材料的注入,以有利于紧凑封装结构的制造。
前述概述了几个实施例的特征,以便本领域的技术人员可以更好地理解本公开的各个方面。本领域的技术人员应该理解,他们可以容易地使用本公开作为设计或修改用于进行相同目的和/或实现本文介绍的实施例的相同优点的其他过程和结构的基础。本领域技术人员也应该意识到,这样的等效结构并不脱离本实用新型的精神和范围,并且可以在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下对本文进行各种改动、替换以及变更。
Claims (10)
1.一种半导体结构,其特征在于,包括:
总成,包括至少一个半导体管芯及包括中介层接合接垫的中介层;
封装衬底,包括衬底接合接垫;以及
铜柱结构的数组,设置于所述中介层与所述封装衬底之间,其中所述铜柱结构中的每一者接合至所述中介层上的相应的中介层接合接垫以及所述封装衬底上的相应的衬底接合接垫。
2.根据权利要求1所述的半导体结构,其特征在于,所述铜柱结构中的每一者具有相应的水平横截面形状,所述相应的水平横截面形状在沿着与所述封装衬底的上面定位有所述衬底接合接垫的水平表面垂直的垂直方向进行平移时不变。
3.根据权利要求1所述的半导体结构,其特征在于,还包括至少一个表面安装管芯,所述至少一个表面安装管芯接合至所述中介层且位于所述中介层与所述封装衬底之间。
4.根据权利要求3所述的半导体结构,其特征在于,每一个表面安装管芯通过中介层侧焊料材料部分的相应数组接合至位于所述中介层上的相应的一组附加中介层接合接垫。
5.根据权利要求3所述的半导体结构,其特征在于,所述铜柱结构的所述数组内的每一铜柱结构的高度大于所述至少一个表面安装管芯的最大厚度。
6.根据权利要求3所述的半导体结构,其特征在于:
所述衬底接合接垫位于所述封装衬底的面对所述中介层的第一水平表面上;且
所述第一水平表面的与所述至少一个表面安装管芯具有区域交迭的每一区域不具有任何接合接垫。
7.根据权利要求1所述的半导体结构,其特征在于,还包括底部填充胶材料部分,所述底部填充胶材料部分在侧向上环绕所述铜柱结构的所述数组,接触所述封装衬底的第一水平表面且接触所述中介层的面对所述封装衬底的水平表面,其中所述铜柱结构的每一侧壁与所述底部填充胶材料部分接触。
8.一种半导体结构,包括:
总成,包括至少一个半导体管芯及包括中介层接合接垫的中介层,所述中介层接合接垫包括第一中介层接合接垫及第二中介层接合接垫;
封装衬底,包括衬底接合接垫;
铜柱结构的数组,设置于所述中介层与所述封装衬底之间;
中介层侧焊料材料部分的数组,接合至所述铜柱结构中的相应一者及所述第一中介层接合接垫中的相应一者;以及
衬底侧焊料材料部分的数组,接合至所述铜柱结构中的所述相应一者及所述衬底接合接垫中的相应一者。
9.根据权利要求8所述的半导体结构,其特征在于,还包括:
附加中介层接合接垫,位于所述铜柱结构的所述数组内的开口的区域内;以及
表面安装管芯,位于所述中介层与所述封装衬底之间且通过附加中介层侧焊料材料部分接合至所述第二中介层接合接垫。
10.根据权利要求8所述的半导体结构,其特征在于:
所述总成包括扇出型封装件,所述扇出型封装件含有由模制化合物管芯框架包封且通过微凸块的相应数组贴合至所述中介层的多个半导体管芯;且
所述模制化合物管芯框架的每一侧壁与所述中介层的相应侧壁在垂直方向上重合。
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