半導體器件和形成低廓形3d扇出封裝的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及半導體器件和形成低廓形3D扇出封裝的方法。一種半導體器件包括具有絕緣層和嵌入到絕緣層中的傳導層的襯底。對傳導層圖案化以便形成傳導墊或傳導柱。襯底包括跨傳導層形成的第一密封劑。第一開口使用壓印工藝或者激光直接消融通過絕緣層和第一密封劑形成。將襯底分離成單獨的單元，將這些單元安裝到載體。將半導體管芯設置在襯底中的第一開口內?？绨雽w管芯和襯底沉積第二密封劑?？绨雽w管芯和襯底形成互連結構。通過第二密封劑且通過絕緣層形成開口以便暴露傳導層?？绨雽w管芯足跡外部的傳導層在第二開口中形成凸塊。
【專利說明】半導體器件和形成低廓形3D扇出封裝的方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明總體上涉及半導體器件，并且更具體地，涉及一種半導體器件和形成三維(3D)扇出封裝的方法。

【背景技術】
[0002]半導體器件常見于現代電子產品中。半導體器件在電氣部件的數量和密度方面改變。分立的半導體器件通常包含一種類型的電氣部件，例如發(fā)光二極管(LED)、小信號晶體管、電阻器、電容器、電感器以及功率金屬氧化物半導體場效應晶體管(M0SFET)。集成半導體器件典型地包含數百個至數百萬個電氣部件。集成半導體器件的實例包括微控制器、微處理器、電荷耦合器件(CXD )、太陽能電池和數字微鏡器件(DMD )。
[0003]半導體器件執(zhí)行廣泛的功能，例如信號處理、高速計算、發(fā)射和接收電磁信號、控制電子器件、將日光變換為電以及創(chuàng)建用于電視顯示器的視覺投影。半導體器件見諸娛樂、通信、功率轉換、網絡、計算機和消費產品的領域。半導體器件也見諸軍事應用、航空、汽車、工業(yè)控制器和辦公裝備。
[0004]半導體器件利用了半導體材料的電氣屬性。半導體材料的原子結構允許通過施加電場或基電流或者通過摻雜工藝操縱其電導率。摻雜將雜質引入到半導體材料中以便操縱和控制半導體器件的傳導率。
[0005]半導體器件包含有源和無源電氣結構。包括雙極和場效應晶體管的有源結構控制電流的流動。通過改變摻雜和施加電場或基電流的水平，晶體管促進或限制電流的流動。包括電阻器、電容器和電感器的無源結構創(chuàng)建執(zhí)行各種各樣的電功能所必要的電壓與電流之間的關系。無源和有源結構電連接以形成電路，這些電路使得半導體器件能夠執(zhí)行高速計算和其他有用的功能。
[0006]半導體器件通常使用兩種復雜的制造工藝(即前端制造和后端制造)制造，每種工藝涉及潛在地數百個步驟。前端制造涉及在半導體晶片的表面上形成多個管芯。每個半導體管芯典型地是相同的并且包含通過電連接有源和無源部件而形成的電路。后端制造涉及從完成的晶片切分單獨的半導體管芯并且對該管芯封裝以便提供結構支撐和環(huán)境隔離。當在本文中使用時，術語“半導體管芯”涉及詞語的單數和復數形式二者，并且因此可以指單個半導體器件和多個半導體器件二者。
[0007]半導體制造的一個目標是產生較小的半導體器件。較小的器件典型地消耗較少的功率，具有較高的性能，并且可以較高效地產生。另外，較小的半導體器件具有較小的足跡(footprint)，這對于較小的終端產品而言是所希望的。較小的半導體管芯尺寸可以通過前端工藝的改進而實現，導致具有較小的、較高密度的有源和無源部件的半導體管芯。后端工藝可以通過電氣互連和封裝材料的改進而導致具有較小足跡的半導體器件封裝。
[0008]半導體制造的另一個目標是產生具有充分的散熱的半導體器件。高頻半導體器件通常產生更多的熱量。在沒有有效散熱的情況下，生成的熱量可能降低半導體器件的性能、減小其可靠性并且減少其有效壽命。
[0009]實現較大集成和較小半導體器件的目標的一種方法是著眼于包括封裝上封裝(PoP)的3D封裝技術。3D器件集成可以利用傳導硅通孔(TSV)或者貫通孔(THV)完成。然而，PoP經常要求激光鉆通整個封裝厚度以便形成互連結構，這增大了成本。此外，堆疊式PoP器件需要細間距豎直互連。完全通過激光鉆孔工藝形成的豎直互連可能導致對于豎直互連的控制降低和有限的可實現間距。另外，常規(guī)襯底的豎直互連消耗空間，增加封裝的總體高度，并且強加更高的制造成本。常規(guī)的印刷電路板(PCB)襯底具有大約100微米(Mm)或者更大的厚度。常規(guī)襯底的厚度導致翹曲和降低的熱性能。此外，具有130Mm或更小的厚度的襯底在搬運期間，尤其是在取放操作期間造成問題。薄封裝襯底易受損害并且導致高成本處理。


【發(fā)明內容】

[0010]存在對于具有降低的封裝高度和細間距豎直互連的扇出封裝上封裝(Fo-PoP)的需求。因此，在一個實施例中，本發(fā)明為一種制造半導體器件的方法，該方法包括步驟:提供包括絕緣層和傳導層的襯底，在襯底中形成第一開口，在第一開口內設置半導體管芯，跨半導體管芯和襯底沉積第一密封劑，以及通過第一密封劑和絕緣層形成第二開口以便暴露傳導層。
[0011]在另一個實施例中，本發(fā)明為一種制造半導體器件的方法，該方法包括步驟:提供包括絕緣層和傳導層的襯底，在襯底中形成第一開口，在第一開口內設置半導體管芯，以及在絕緣層中形成第二開口以便暴露傳導層。
[0012]在另一個實施例中，本發(fā)明為一種半導體器件，該半導體器件包括襯底，該襯底包括第一開口。在第一開口中設置半導體管芯?？绨雽w管芯和襯底沉積第一密封劑。通過第一密封劑且部分地通過襯底形成第二開口。
[0013]在另一個實施例中，本發(fā)明為一種半導體器件，該半導體器件包括襯底，該襯底包括絕緣層和傳導層。在襯底中形成第一開口。在第一開口中設置半導體管芯。在絕緣層中形成第二開口。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1圖示出一種具有安裝到其表面的不同類型的封裝的印刷電路板(PCB)；
圖2a-2c圖示出安裝到PCB的代表性半導體封裝的進一步的細節(jié)；
圖3a_3c圖示出具有多個通過鋸切道(saw street)分離的半導體管芯的半導體晶片； 圖4a-4d圖示出一種用于3D Fo-PoP的形成具有豎直互連的襯底的工藝；
圖5a-5d圖示出一種可替換的用于3D Fo-PoP的形成具有豎直互連的襯底的工藝；
圖6a_6d圖不出一種可替換的用于3D Fo-PoP的形成具有豎直互連的襯底的工藝；
圖7a_7e圖示出一種可替換的用于3D Fo-PoP的形成具有豎直互連的襯底的工藝；
圖8a_8c圖示出用于3D Fo-PoP的具有開口和豎直互連的襯底的平面圖；
圖9a-91圖示出一種形成具有嵌入的襯底和豎直互連的3D Fo-PoP的工藝；
圖10圖示出具有嵌入的襯底和豎直互連的堆疊式3D Fo-PoP ；
圖11圖示出安裝到襯底的堆疊式3D Fo-PoP ；
圖12圖示出包括背側支撐層的另一種3D Fo-PoP ； 圖13圖示出包括散熱器的另一種3D Fo-PoP ；
圖14圖示出包括嵌入的襯底和豎直互連的另一種3D Fo-PoP ；
圖15a_15e圖示出另一種用于3D Fo-PoP的形成具有豎直互連的襯底的工藝；
圖16a_16e圖示出另一種用于3D Fo-PoP的形成具有豎直互連的襯底的工藝；
圖17a_17e圖示出另一種用于3D Fo-PoP的形成具有豎直互連的襯底的工藝；
圖18a-18b圖示出具有用于3D Fo-PoP的豎直互連的襯底的平面圖；
圖19a-19h圖示出另一種形成具有嵌入的襯底和豎直互連的3D Fo-PoP的工藝；
圖20圖示出另一種具有嵌入的襯底和豎直互連的堆疊式3D Fo-PoP ；
圖21a-21n圖示出另一種形成具有嵌入的襯底和豎直互連的3D Fo-PoP的工藝；以及圖22a-22b圖示出一種形成具有嵌入的襯底和豎直互連的堆疊式3D Fo-PoP的工藝。

【具體實施方式】
[0015]在以下說明中，在一個或多個實施例中參照其中相似的數字表示相同或相似元件的附圖描述了本發(fā)明。盡管按照用于實現本發(fā)明目標的最佳模式描述了本發(fā)明，但是本領域技術人員將理解的是，本發(fā)明預期覆蓋可以包含在如所附權利要求及其由以下公開內容和附圖支持的等效物所限定的本發(fā)明的精神和范圍內的可替換方案、修改和等效方案。
[0016]半導體器件通常使用兩種復雜的制造工藝制造:前端制造和后端制造。前端制造涉及在半導體晶片的表面上形成多個管芯。晶片上的每個管芯包含有源和無源電氣部件，這些部件電連接以形成功能電路。諸如晶體管和二極管之類的有源電氣部件具有控制電流的流動的能力。諸如電容器、電感器和電阻器之類的無源電氣部件創(chuàng)建執(zhí)行電路功能所必要的電壓與電流之間的關系。
[0017]無源和有源部件跨半導體晶片表面通過包括摻雜、沉積、光刻、蝕刻和平坦化的一系列工藝步驟形成。摻雜通過諸如離子注入或者熱擴散之類的技術將雜質引入到半導體材料中。摻雜工藝通過響應于電場或基電流動態(tài)地改變半導體材料傳導率而修改有源器件中的半導體材料的電導率。晶體管包含在必要時使得晶體管能夠在施加電場或基電流時促進或限制電流的流動而布置的摻雜類型和程度變化的區(qū)。
[0018]有源和無源部件由具有不同電氣屬性的材料層形成。這些層可以通過部分地由沉積的材料類型決定的各種各樣的沉積技術形成。例如，薄膜沉積可以涉及化學汽相沉積(CVD)、物理汽相沉積(PVD)、電鍍和無電鍍工藝。每層通常圖案化以便形成有源部件、無源部件的部分，或者部件之間的電連接。
[0019]后端制造涉及將完成的晶片切割或切分成單獨的半導體管芯并且然后為了結構支撐和環(huán)境隔離封裝半導體管芯。為了切分半導體管芯，對晶片刻痕并且沿著晶片的稱為鋸切道或劃片(scribe)的非功能區(qū)折斷晶片。使用激光切割工具或鋸片切分晶片。在切分之后，將各半導體管芯安裝到封裝襯底，該封裝襯底包括用于與其他系統(tǒng)部件互連的引腳或接觸墊。然后，將跨半導體管芯形成的接觸墊連接到封裝內的接觸墊?？梢岳煤噶贤箟K、柱形凸塊、傳導焊膏或引線鍵合制成電連接?？绶庋b沉積密封劑或其他成型材料以便提供物理支撐和電隔離。然后，將完成的封裝插入到電氣系統(tǒng)中并且使得半導體器件的功能對于其他系統(tǒng)部件可用。
[0020]圖1圖示出具有多個半導體封裝安裝到其表面上的芯片載體襯底或者印刷電路板(PCB) 52的電子器件50。取決于應用，電子器件50可以具有一種類型的半導體封裝或者多種類型的半導體封裝。為了說明的目的，圖1中示出了不同類型的半導體封裝。
[0021]電子器件50可以是使用半導體封裝執(zhí)行一個或多個電氣功能的獨立系統(tǒng)?？商鎿Q地，電子器件50可以是更大系統(tǒng)的子部件。例如，電子器件50可以是蜂窩式電話、個人數字助理(PDA)、數字視頻照相機(DVC)或者其他電子通信設備的部分。可替換地，電子器件50可以是圖形卡、網絡接口卡或者其他可以插入到計算機中的信號處理卡。半導體封裝可以包括微處理器、存儲器、專用集成電路(ASIC)、邏輯電路、模擬電路、RF電路、分立器件或者其他半導體管芯或電氣部件。小型化和重量減輕對于產品為市場接受是必不可少的。半導體器件之間的距離必須減小以便實現較高的密度。
[0022]在圖1中，PCB 52提供了用于安裝到PCB上的半導體封裝的結構支撐和電氣互連的一般襯底。傳導信號跡線54使用蒸發(fā)、電鍍、無電鍍、絲網印刷或者其他適當的金屬沉積工藝跨PCB 52的表面或者在層內形成。信號跡線54提供每一個半導體封裝、安裝的部件和其他外部系統(tǒng)部件之間的電氣通信。跡線54也向每一個半導體封裝提供電源和接地連接。
[0023]在一些實施例中，半導體器件具有兩個封裝級別。第一級別封裝是一種用于將半導體管芯機械地且電氣地附接到中間載體的技術。第二級別封裝涉及將中間載體機械地且電氣地附接到PCB。在其他實施例中，半導體器件可能只有第一級別封裝，其中將管芯機械地且電氣地直接安裝到PCB。
[0024]出于說明的目的，PCB 52上示出了幾種類型的第一級別封裝，包括鍵合線封裝56和倒裝芯片58。另外，包括球柵陣列(BGA) 60、凸塊芯片載體(BCC) 62、雙列直插式封裝(01?)64、接點柵格陣列(11^)66、多芯片模塊(1?1068、四方扁平無引線封裝(0?幻70和四方扁平封裝72的幾種類型的第二級別封裝被示為安裝在PCB 52上。取決于系統(tǒng)要求，利用第一和第二級別封裝風格的任意組合配置的半導體封裝以及其他電子部件的任意組合可以連接到PCB 52。在一些實施例中，電子器件50包括單個附接的半導體封裝，而其他實施例要求多個互連的封裝。通過在單個襯底上方組合一個或多個半導體封裝，制造商可以將預先制成的部件結合到電子器件和系統(tǒng)中。由于半導體封裝包括復雜的功能，因而電子器件可以使用不那么昂貴的部件和流線型制造工藝制造。得到的器件不太可能發(fā)生故障，并且制造不那么昂貴，導致消費者的成本較低。
[0025]圖2a_2c示出了示例性半導體封裝。圖2a圖示出安裝到PCB 52上的DIP 64的進一步的細節(jié)。半導體管芯74包括包含模擬或數字電路的有源區(qū)，所述電路被實現為在管芯內形成的有源器件、無源器件、傳導層和電介質層，并且依照管芯的電氣設計電氣互連。例如，該電路可以包括在半導體管芯74的有源區(qū)內形成的一個或多個晶體管、二極管、電感器、電容器、電阻器和其他電路元件。接觸墊76為一個或多個諸如鋁(Al)、銅(Cu)、錫(Sn)、鎳(Ni)、金(Au)或銀(Ag)之類的傳導材料層，并且電連接到半導體管芯74內形成的電路元件。在組裝DIP 64期間，半導體管芯74使用金-硅共晶層或者諸如熱環(huán)氧樹脂或環(huán)氧樹脂之類的粘合劑材料安裝到中間載體78。封裝主體包括諸如聚合物或陶瓷之類的絕緣封裝材料。導體引線80和鍵合線82提供半導體管芯74與PCB 52之間的電氣互連。密封劑84跨封裝沉積以便通過防止?jié)駳夂皖w粒進入封裝并且污染半導體管芯74或鍵合線82而進行環(huán)境保護。
[0026]圖2b圖示出安裝到PCB 52上的BCC 62的進一步的細節(jié)。半導體管芯88使用底部填充或環(huán)氧樹脂粘合劑材料92安裝到載體90上方。鍵合線94在接觸墊96與98之間提供第一級別封裝互連。成型化合物或密封劑100跨半導體管芯88和鍵合線94沉積以便為器件提供物理支撐和電隔離。接觸墊102使用防止氧化的諸如電鍍或無電鍍之類的適當的金屬沉積工藝跨PCB 52表面形成。接觸墊102電連接到PCB 52中的一個或多個傳導信號跡線54。凸塊104在BCC 62的接觸墊98與PCB 52的接觸墊102之間形成。
[0027]在圖2c中，半導體管芯58利用倒裝芯片風格的第一級別封裝面朝下安裝到中間載體106。半導體管芯58的有源區(qū)108包含模擬或數字電路，所述電路被實現為依照管芯的電氣設計形成的有源器件、無源器件、傳導層和電介質層。例如，該電路可以包括在有源區(qū)108內的一個或多個晶體管、二極管、電感器、電容器、電阻器和其他電路元件。半導體管芯58通過凸塊110電氣地且機械地連接到載體106。
[0028]BGA 60使用凸塊112利用BGA風格的第二級別封裝電氣地且機械地連接到PCB52。半導體管芯58通過凸塊110、信號線114和凸塊112電連接到PCB 52中的傳導信號跡線54。成型化合物或者密封劑116跨半導體管芯58和載體106沉積以便為器件提供物理支撐和電隔離。所述倒裝芯片半導體器件提供從半導體管芯58上的有源器件到PCB 52上的傳導軌跡的短的導電路徑以便減小信號傳播距離、降低電容并且改進總體電路性能。在另一個實施例中，半導體管芯58可以使用沒有中間載體106的倒裝芯片風格的第一級別封裝機械地且電氣地直接連接到PCB 52。
[0029]圖3a示出了一種半導體晶片120，其具有用于結構支撐的基襯底材料122，例如硅、鍺、砷化鎵、磷化銦或碳化硅。多個半導體管芯或部件124在晶片120上形成，通過如上面所描述的非有源、管芯間晶片區(qū)域或鋸切道126分開。鋸切道126提供將半導體晶片120切分成單獨的半導體管芯124的切割區(qū)域。
[0030]圖3b不出了半導體晶片120的部分的截面圖。每個半導體管芯124具有后表面128和包含模擬或數字電路的有源表面130，這些電路被實現為在管芯內形成并且依照管芯的電氣設計和功能電氣互連的有源器件、無源器件、傳導層和電介質層。例如，該電路可以包括在有源表面130內形成以實現模擬電路或數字電路的一個或多個晶體管、二極管和其他電路元件，例如數字信號處理器(DSP)、ASIC、存儲器或者其他信號處理電路。半導體管芯124也可以包含用于RF信號處理的集成無源器件(IB))，例如電感器、電容器和電阻器。在一個實施例中，半導體管芯124為倒裝芯片類型器件。
[0031]電傳導層132使用PVD、CVD、電鍍、無電鍍工藝或者其他適當的金屬沉積工藝跨有源表面130形成。傳導層132可以是一個或多個Al、Cu、Sn、N1、Au、Ag或者其他適當的導電材料層。傳導層132作為電連接到有源表面130上的電路的接觸墊而操作。傳導層132可以如圖3b中所示形成為離半導體管芯124的邊緣第一距離并排設置的接觸墊?？商鎿Q地，傳導層132可以形成為這樣的接觸墊，這些接觸墊在多行中偏移，使得第一行接觸墊離管芯的邊緣第一距離設置，并且與第一行交替的第二行接觸墊離管芯的邊緣第二距離設置。
[0032]絕緣或鈍化層134使用PVD、CVD、絲網印刷、旋涂、注射涂敷或者噴涂跨有源表面130共形地施加。絕緣層134包含一個或多個二氧化硅(Si02)、氮化硅(Si3N4)、氧氮化硅(S1N)、五氧化二鉭(Ta205)、氧化鋁(A1203)、可低溫固化聚合物電介質(即在低于400攝氏度(°C)下固化)或者具有類似絕緣和結構屬性的其他材料的層。絕緣層134覆蓋有源表面130并且為有源表面130提供保護。絕緣層134的部分通過使用激光器136的激光直接消融(LDA)或者其他暴露傳導層132且提供后續(xù)電氣互連的適當工藝而被移除。
[0033]在圖3c中，使用鋸片或者激光切割工具138通過鋸切道126將半導體晶片120切分成單獨的半導體管芯124。
[0034]圖4a_4d與圖1和圖2a_2c有關地圖示出一種用于3D Fo-PoP的形成具有豎直互連的襯底的工藝。在圖4a中，使用諸如Cu箔層壓、印刷、PVD、CVD、濺射、電鍍和無電鍍之類的金屬沉積工藝形成電傳導層140。傳導層140可以是一個或多個Cu、Sn、N1、Au、Ag、鈦(Ti)、鎢(W)或者其他適當的導電材料的層。在一個實施例中，傳導層140為Cu箔或Cu膜?？鐐鲗?40形成傳導層、傳導墊或者傳導柱142。傳導墊142為Cu、Sn、N1、Au、Ag、T1、W或者其他適當的導電材料。傳導墊142使用Cu箔層壓、印刷、PVD、CVD、濺射、電鍍、無電鍍、回蝕或者工藝組合跨傳導層140沉積或圖案化。傳導層140充當用于傳導墊142的支撐層。在一個實施例中，傳導墊142為Cu并且使用回蝕工藝形成。傳導墊142具有至少20微米(Mm)的高度。在一個實施例中，傳導墊142具有10Mm或更小的高度。傳導墊142的間距P為0.50毫米(mm)或更小。傳導層142可以包括跨傳導層140形成的可選的Cu圖案或者電路部件。
[0035]在圖4b中，跨傳導層140和142形成絕緣或鈍化層144。絕緣層144包括一個或多個層壓的預浸潰聚四氟乙烯(預浸料)、FR-4、FR-U CEM-1或CEM-3或者具有類似絕緣和結構屬性的其他材料的層。絕緣層144進一步包括環(huán)氧樹脂、樹脂或者具有諸如酚醛棉紙、環(huán)氧樹脂、樹脂、編織玻璃、磨砂玻璃、聚酯和其他加強纖維或織物之類的加強纖維或織物的聚合物。在一個可替換的實施例中，絕緣層144包含成型化合物，具有或沒有填充物的聚合物電介質，一個或多個Si02、Si3N4、Si0N、Ta205、A1203或者具有類似絕緣和結構屬性的其他材料的層。絕緣層144使用加熱或不加熱的真空或壓力層壓、PVD、CVD、絲網印刷、旋涂、噴涂、注射涂敷、燒結、熱氧化或者其他適當的工藝進行沉積。在一個實施例中，絕緣層144為包括利用編織玻璃纖維增強且使用加熱或不加熱的真空或壓力層壓沉積的聚合物基質的預浸片、卷形物或帶條。在一個可替換的實施例中，絕緣層144包括這樣的材料，該材料被選擇為具有與Cu的熱膨脹系數(CTE)類似即處于Cu的CTE的10ppm/°C內的CTE。為絕緣層144選擇的諸如預浸料之類的材料增強了半導體封裝的總體強度，并且改進了尤其是在150°C至260°C的溫度下的封裝翹曲。
[0036]在圖4c中，通過蝕刻或其他適當的工藝完全移除傳導層140。傳導墊142保持嵌入在絕緣層144中。絕緣層144和嵌入的傳導墊142 —起構成襯底或PCB面板146。
[0037]在圖4d中，通過沖壓、壓印、水噴射切割、機械鉆孔或切割、使用激光器148的LDA、蝕刻或者其他適當的工藝移除PCB面板146的部分以便形成開口 150。PCB面板146形成包括開口 150的預制纖維增強復合片。開口 150關于傳導墊142居中地形成。開口 150完全通過PCB面板146的絕緣層144形成并且從PCB面板146的第一表面152延伸到PCB面板146的與第一表面相對的第二表面154。開口 150為正方形、矩形、圓形、橢圓形、多邊形或者任何其他形狀。開口 150的尺寸提供了用于后續(xù)安裝半導體管芯的空間。在一個實施例中，開口 150具有大體正方形的足跡并且被形成為足夠大以便容納來自圖3c的半導體管芯124。另外，沿著邊緣156通過用來形成開口 150的類似工藝將PCB面板146分離成單獨的PCB單元146a，該工藝例如沖壓、壓印、水噴射切割、機械鉆孔或切割、使用激光器148的LDA、蝕刻或者其他適當的工藝?？梢栽谂c形成開口 150相同的工藝步驟中將PCB面板146分離成單獨的PCB單元146a。例如，在沖壓或壓印工藝中，在形成開口 150的同時將PCB面板146分離成單獨的PCB單元146a。在一個可替換的實施例中，將PCB面板146分離成單獨的PCB單元，其沒有開口 150并且具有正方形、矩形、十字形( + )、成角度的或“L形”、圓形、橢圓形、六邊形、八邊形、星形或者任何幾何形狀的足跡。
[0038]圖5a_5d與圖1和圖2a_2c有關地圖示出一種可替換的用于3D Fo-PoP的形成具有豎直互連的襯底的工藝。圖5a示出了包含臨時或犧牲基材料的襯底或載體160的部分，該基材料例如硅、鋼、鍺、砷化鎵、磷化銦、碳化硅、樹脂、氧化鈹、玻璃或者用于結構支撐的其他適當的低成本剛性材料?？巛d體160形成界面層或雙面帶條162，作為臨時粘合劑鍵合膜、蝕刻停止層或者釋放層。
[0039]傳導層140使用諸如Cu箔層壓、印刷、PVD、CVD、濺射、電鍍和無電鍍之類的金屬沉積工藝跨界面層162和載體160形成。傳導層140可以是一個或多個Cu、Sn、N1、Au、Ag、T1、W或者其他適當的導電材料的層。在一個實施例中，傳導層140為Cu箔或Cu膜?？鐐鲗?40形成傳導層、傳導墊或者傳導柱142。傳導墊142為Cu、Sn、N1、Au、Ag、T1、W或者其他適當的導電材料。傳導墊142使用Cu箔層壓、印刷、PVD、CVD、濺射、電鍍、無電鍍、回蝕或者工藝組合跨傳導層140沉積或圖案化。傳導層140充當用于傳導墊142的附加支撐層。在一個實施例中，傳導墊142為Cu并且使用回蝕工藝形成。在一個實施例中，傳導墊142具有10Mm或更小的高度。傳導墊142的間距P為0.50mm或更小。傳導層142可以包括跨傳導層140形成的可選的Cu圖案或者電路部件。
[0040]在圖5b中，跨傳導層140和142形成絕緣或鈍化層144。絕緣層144包括一個或多個層壓的預浸料、FR-4、FR-1、CEM-1或CEM-3或者具有類似絕緣和結構屬性的其他材料的層。絕緣層144進一步包括環(huán)氧樹脂、樹脂或者具有諸如酚醛棉紙、環(huán)氧樹脂、樹脂、編織玻璃、磨砂玻璃、聚酯和其他加強纖維或織物之類的加強纖維或織物的聚合物。在一個可替換的實施例中，絕緣層144包含成型化合物，具有或沒有填充物的聚合物電介質，一個或多個Si02、Si3N4、S1N、Ta205、A1203或者具有類似絕緣和結構屬性的其他材料的層。絕緣層144使用加熱或不加熱的真空或壓力層壓、PVD、CVD、絲網印刷、旋涂、噴涂、注射涂敷、燒結、熱氧化或者其他適當的工藝進行沉積。在一個實施例中，絕緣層144為包括利用編織玻璃纖維增強且使用加熱或不加熱的真空或壓力層壓沉積的聚合物基質的預浸片、卷形物或帶條。在一個可替換的實施例中，絕緣層144包括這樣的材料,該材料被選擇為具有與Cu的CTE類似即處于Cu的CTE的10ppm/°C內的CTE。為絕緣層144選擇的諸如預浸料之類的材料增強了半導體封裝的總體強度，并且改進了尤其是在150°C至260°C的溫度下的封裝翹曲。
[0041]在圖5c中，通過化學蝕刻、機械剝落、化學機械平坦化(CMP)、機械研磨、熱烘焙、UV光、激光掃描或者濕法剝離從PCB面板146移除載體160和界面層162。另外，通過蝕刻或者其他適當的工藝完全移除傳導層140以便留下包括嵌入到絕緣層144內的傳導墊142的PCB面板146。
[0042]在圖5d中，通過沖壓、壓印、水噴射切割、機械鉆孔或切割、使用激光器148的LDA、蝕刻或者其他適當的工藝移除PCB面板146的部分以便形成開口 150。PCB面板146形成包括開口 150的預制纖維增強復合片。開口 150關于傳導墊142居中地形成。開口 150完全通過PCB面板146的絕緣層144形成并且從PCB面板146的第一表面152延伸到PCB面板146的與第一表面相對的第二表面154。開口 150為正方形、矩形、圓形、橢圓形、多邊形或者任何其他形狀。開口 150的尺寸提供了用于后續(xù)安裝半導體管芯的空間。在一個實施例中，開口 150具有大體正方形的足跡并且被形成為足夠大以便容納來自圖3c的半導體管芯或部件124。另外，沿著邊緣156通過用來形成開口 150的類似工藝將PCB面板146分離成單獨的PCB單元146a，該工藝例如沖壓、壓印、水噴射切割、機械鋸切或切割、使用激光器148的LDA、蝕刻或者其他適當的工藝?？梢栽谂c形成開口 150相同的工藝步驟中將PCB面板146分離成單獨的PCB單元146a。例如，在沖壓或壓印工藝中，在形成開口 150的同時將PCB面板146分離成單獨的PCB單元146a。在一個可替換的實施例中，將PCB面板146分離成單獨的PCB單元，其沒有開口 150并且具有正方形、矩形、十字形( + )、成角度的或“L形”、圓形、橢圓形、六邊形、八邊形、星形或者任何幾何形狀的足跡。
[0043]圖6a_6d與圖1和圖2a_2c有關地圖示出一種可替換的用于3D Fo-PoP的形成具有豎直互連的襯底的工藝。在圖6a中，使用諸如Cu箔層壓、印刷、PVD、CVD、濺射、電鍍和無電鍍之類的金屬沉積工藝形成傳導層140。傳導層140可以是一個或多個Cu、Sn、N1、Au、Ag、T1、W或者其他適當的導電材料的層。在一個實施例中，傳導層140為Cu箔或Cu膜。傳導層140可以跨諸如載體160之類的用于結構支撐的載體和界面層162形成?？鐐鲗?40形成傳導層、傳導墊或者傳導柱142。傳導墊142為Cu、Sn、N1、Au、Ag、T1、W或者其他適當的導電材料。傳導墊142使用Cu箔層壓、印刷、PVD、CVD、濺射、電鍍、無電鍍、回蝕或者工藝組合跨傳導層140沉積或圖案化。傳導層140充當用于傳導墊142的支撐層。在一個實施例中，傳導墊142為Cu并且使用壓印或沖壓工藝形成。在傳導層140中，使用壓印工藝、沖壓工藝或者其他適當的工藝形成開口 164。在用于后續(xù)安裝的半導體管芯的區(qū)域中，開口 164鄰近傳導墊142形成。在一個實施例中，傳導墊142具有10Mm或更小的高度。傳導墊142的間距為0.50mm或更小。傳導層142可以包括跨傳導層140形成的可選的Cu圖案或者電路部件。
[0044]在圖6b中，跨傳導層140和142形成絕緣或鈍化層144。絕緣層144包括一個或多個層壓的預浸料、FR-4、FR-1、CEM-1或CEM-3或者具有類似絕緣和結構屬性的其他材料層。絕緣層144進一步包括環(huán)氧樹脂、樹脂或者具有諸如酚醛棉紙、環(huán)氧樹脂、樹脂、編織玻璃、磨砂玻璃、聚酯和其他加強纖維或織物之類的加強纖維或織物的聚合物。在一個可替換的實施例中，絕緣層144包含成型化合物，具有或沒有填充物的聚合物電介質，一個或多個Si02、Si3N4、S1N、Ta205、A1203或者具有類似絕緣和結構屬性的其他材料層。絕緣層144使用加熱或不加熱的真空或壓力層壓、PVD、CVD、絲網印刷、旋涂、噴涂、注射涂敷、燒結、熱氧化或者其他適當的工藝進行沉積。在一個實施例中，絕緣層144為包括利用編織玻璃纖維增強且使用加熱或不加熱的真空或壓力層壓沉積的聚合物基質的預浸片、卷形物或帶條。在一個可替換的實施例中，絕緣層144包括這樣的材料,該材料被選擇為具有與Cu的CTE類似即處于Cu的CTE的10ppm/°C內的CTE。為絕緣層144選擇的諸如預浸料之類的材料增強了半導體封裝的總體強度，并且改進了尤其是在150°C至260°C的溫度下的封裝翹曲。
[0045]在圖6c中，通過蝕刻或其他適當的工藝完全移除傳導層140以便留下包括嵌入到絕緣層144內的傳導墊142的PCB面板146。在移除傳導層140之后，絕緣層144的部分166從PCB面板146突出。絕緣層144的表面168與絕緣層144的表面154不共面。
[0046]在圖6d中，通過沖壓、壓印、水噴射切割、機械鉆孔或切割、使用激光器148的LDA、蝕刻或者其他適當的工藝移除PCB面板146的部分以便形成開口 150。PCB面板146形成包括開口 150的預制纖維增強復合片。開口 150關于傳導墊142居中地形成。開口 150完全通過PCB面板146的絕緣層144形成并且從PCB面板146的第一表面152延伸到PCB面板146的與第一表面相對的第二表面154。開口 150為正方形、矩形、圓形、橢圓形、多邊形或者任何其他形狀。開口 150的尺寸提供了用于后續(xù)安裝半導體管芯的空間。在一個實施例中，開口 150具有大體正方形的足跡并且被形成為足夠大以便容納來自圖3c的半導體管芯或部件124。另外，沿著邊緣156通過用來形成開口 150的類似工藝將PCB面板146分離成單獨的PCB單元146a，該工藝例如沖壓、水噴射切割、機械鋸切或切割、使用激光器148的LDA、蝕刻或者其他適當的工藝?？梢栽谂c形成開口 150相同的工藝步驟中將PCB面板146分離成單獨的PCB單元146a。例如，在沖壓或壓印工藝中，在形成開口 150的同時將PCB面板146分離成單獨的PCB單元146a。在一個可替換的實施例中，將PCB面板146分離成單獨的PCB單元，其沒有開口 150并且具有正方形、矩形、十字形( + )、成角度的或“L形”、圓形、橢圓形、六邊形、八邊形、星形或者任何幾何形狀的足跡。
[0047]圖7a_7e與圖1和圖2a_2c有關地圖示出一種可替換的用于3D Fo-PoP的形成具有豎直互連的襯底的工藝。在圖7a中，提供了絕緣或鈍化層144。絕緣層144包括一個或多個層壓的預浸料、FR-4、FR-1、CEM-1或CEM-3或者具有類似絕緣和結構屬性的其他材料層。絕緣層144進一步包括環(huán)氧樹脂、樹脂或者具有諸如酚醛棉紙、環(huán)氧樹脂、樹脂、編織玻璃、磨砂玻璃、聚酯和其他加強纖維或織物之類的加強纖維或織物的聚合物。在一個可替換的實施例中，絕緣層144包含成型化合物，具有或沒有填充物的聚合物電介質，一個或多個Si02、Si3N4、S1N、Ta205、A1203或者具有類似絕緣和結構屬性的其他材料層。絕緣層144使用加熱或不加熱的真空或壓力層壓、PVD、CVD、絲網印刷、旋涂、噴涂、注射涂敷、燒結、熱氧化或者其他適當的工藝進行沉積。在一個實施例中，絕緣層144為包括利用編織玻璃纖維增強且使用加熱或不加熱的真空或壓力層壓沉積的聚合物基質的預浸片、卷形物或帶條。在一個可替換的實施例中，絕緣層144包括這樣的材料,該材料被選擇為具有與Cu的CTE類似即處于Cu的CTE的10ppm/°C內的CTE。為絕緣層144選擇的諸如預浸料之類的材料增強了半導體封裝的總體強度，并且改進了尤其是在150°C至260°C的溫度下的封裝翹曲。
[0048]在圖7b中，移除絕緣層144的部分以便形成開口 170。開口 170通過鉆孔、LDA、高能水噴射、蝕刻或者其他適當的工藝形成。開口 170部分地通過絕緣層144延伸。在形成開口 170之后，開口 170經歷除污或者清潔工藝。
[0049]在圖7c中，使用諸如Cu箔層壓、印刷、PVD、CVD、濺射、電鍍和無電鍍之類的金屬沉積工藝跨絕緣層144形成電傳導層140。傳導層140可以是一個或多個Cu、Sn、N1、Au、Ag、鈦(Ti)、鎢(W)或者其他適當的導電材料層。在一個實施例中，傳導層140為Cu箔或Cu膜。傳導層140填充絕緣層144中的開口 170以便形成傳導層、傳導墊或傳導柱142。在一個實施例中，傳導層140和傳導墊142在單個沉積工藝期間形成。在另一個實施例中，傳導層140和傳導墊142在多個沉積工藝中形成。例如，傳導層140和傳導墊142通過無電鍍Cu和雙步Cu電鍍工藝形成。傳導墊142具有至少20微米(Mm)的高度。在一個實施例中，傳導墊142具有10Mm或更小的高度。傳導墊142的間距為0.50毫米(mm)或更小。傳導層142可以包括跨絕緣層144形成的可選的Cu圖案或者電路部件。
[0050]在圖7d中，通過蝕刻或其他適當的工藝完全移除傳導層140。傳導墊142保持嵌入在絕緣層144中。絕緣層144和嵌入的傳導墊142 —起構成襯底或PCB面板146。
[0051]在圖7e中，通過沖壓、壓印、水噴射切割、機械鉆孔或切割、使用激光器148的LDA、蝕刻或者其他適當的工藝移除PCB面板146的部分以便形成開口 150。PCB面板146形成包括開口 150的預制纖維增強復合片。開口 150關于傳導墊142居中地形成。開口 150完全通過PCB面板146的絕緣層144形成并且從PCB面板146的第一表面152延伸到PCB面板146的與第一表面相對的第二表面154。開口 150為正方形、矩形、圓形、橢圓形、多邊形或者任何其他形狀。開口 150的尺寸提供了用于后續(xù)安裝半導體管芯的空間。在一個實施例中，開口 150具有大體正方形的足跡并且被形成為足夠大以便容納來自圖3c的半導體管芯或部件124。另外，沿著邊緣156通過用來形成開口 150的類似工藝將PCB面板146分離成單獨的PCB單元146a，該工藝例如沖壓、壓印、水噴射切割、機械鉆孔或切割、使用激光器148的LDA、蝕刻或者其他適當的工藝?？梢栽谂c形成開口 150相同的工藝步驟中將PCB面板146分離成單獨的PCB單元146a。例如，在沖壓或壓印工藝中，在形成開口 150的同時將PCB面板146分離成單獨的PCB單元146a。在一個可替換的實施例中，將PCB面板146分離成單獨的PCB單元，其沒有開口 150并且具有正方形、矩形、十字形( + )、成角度的或“L形”、圓形、橢圓形、六邊形、八邊形、星形或者任何幾何形狀的足跡。
[0052]圖8a_8c示出了用于3D Fo-PoP的具有開口和豎直互連的襯底的平面圖。圖8a從圖4d、圖5d、圖6d或圖7e繼續(xù)，并且示出了形成為單獨的具有開口 150的PCB單元146a的PCB面板146。單獨的PCB單元146a可以通過絕緣層144的部分144a連接。絕緣層144的部分144a為PCB面板146提供了應力消除。可替換地，PCB面板146可以如圖Sb中所示完全分離成不通過PCB面板146的部分連接的單獨的PCB單元146b。在另一個實施例中，如圖8c中所示，將PCB面板146形成為單獨的PCB單元146c。PCB單元146c不包括開口150。相反地，PCB單元146c配置成適合圍繞來自圖3c的半導體管芯124的側面放置的形狀或者提供用于放置半導體管芯124的區(qū)域。PCB單元146c可以包括具有正方形和矩形形狀、十字形( + )、成角度的或“L形”、圓形或橢圓形、六邊形、八邊形、星形或者任何其他幾何形狀的互鎖足跡。PCB單元146a-146c包含多行傳導墊142。傳導墊142可以離絕緣層144的邊緣第一距離并排設置?？商鎿Q地，傳導墊142可以在多行中偏移，使得第一行傳導墊142離開口 150第一距離設置，并且與第一行交替的第二行傳導墊142離開口 150第二距離設置。
[0053]圖9a_91與圖1和圖2a_2c有關地圖示出形成具有嵌入的襯底和豎直互連的3DFo-PoP的工藝。在圖9a中，將具有單獨的PCB單元146a的PCB面板146與臨時載體180和界面層182對齊并且層壓在臨時載體180和界面層182上。臨時載體或襯底180包含臨時或犧牲基材料，例如硅、鋼、鍺、砷化鎵、磷化銦、碳化硅、樹脂、氧化鈹、玻璃或者用于結構支撐的其他適當的低成本剛性材料。界面層或雙面帶條182跨載體180形成，作為臨時粘合劑鍵合膜、蝕刻停止層或者釋放層?？商鎿Q地，使用取放操作將單獨的PCB單元146b或146c安裝和層壓在臨時載體180和界面層182上。在將PCB單元146a_146c層壓到載體180之前，可以將對齊或假半導體管芯放置在載體180和界面層182上。在一個實施例中，可以在將PCB單元146a-146c放置在載體180上之前通過透明真空卡盤保持PCB單元146a_146c。
[0054]在圖9b中，使用取放操作將來自圖3c的半導體管芯124安裝到界面層182和載體180，其中有源表面130朝載體取向。在一個實施例中，半導體管芯124為倒裝芯片類型器件。在另一個實施例中，半導體管芯124可以是一種半導體封裝，例如沒有凸塊的扇出晶片級芯片規(guī)模封裝(Fo-WLCSP )、鍵合線封裝、倒裝芯片LGA、沒有凸塊的倒裝芯片BGA或者QFN封裝。將半導體管芯124壓入界面層182中，使得絕緣層134設置到界面層中。PCB單元146a-146c的絕緣層144的內邊緣184與半導體管芯124之間的空隙或距離至少為25Mm。
[0055]在圖9c中，使用焊膏印刷、壓縮成型、傳遞成型、液體密封劑成型、真空層壓、旋涂或者其他適當的敷貼器跨半導體管芯124、PCB單元146a-146c、臨時載體180和界面層182沉積密封劑或成型化合物186。密封劑186可以為聚合物復合材料，例如具有填充物的環(huán)氧樹脂、具有填充物的環(huán)氧丙烯酸酯或者具有適當填充物的聚合物。密封劑186是不傳導的并且在環(huán)境上保護半導體器件免受外部元件和污染物的影響。在沉積密封劑之前，該結構可以經歷高壓退火工藝。密封劑186和嵌入的半導體管芯124以及PCB單元146a_146c形成扇出復合襯底或重構的晶片188。
[0056]在圖9d中，通過化學蝕刻、機械剝落、CMP、機械研磨、熱烘焙、UV光、激光掃描或者濕法剝離來移除載體180和界面層182以促進跨半導體管芯124的有源表面130、PCB單元146a-146c和密封劑186形成互連結構。
[0057]在圖9e中，跨半導體管芯124、PCB單元146a_146c和密封劑186形成積聚互連結構190。絕緣或鈍化層192使用PVD、CVD、印刷、狹縫涂敷、旋涂、噴涂、注射涂敷、層壓、燒結或者熱氧化跨半導體管芯124、PCB單元146a-146c和密封劑186形成。絕緣層192包含一個或多個3丨02、5丨3財、5丨0隊了&205、41203、具有或者沒有填充物或纖維的聚合物電介質抗蝕劑或者具有類似結構和絕緣屬性的其他材料層。絕緣層192的部分通過曝光或顯影工藝、LDA、蝕刻或者其他適當的工藝移除以便跨PCB單元146a-146c的傳導墊142以及跨半導體管芯124的傳導層132形成開口。
[0058]電傳導層或RDL 194使用諸如濺射、電鍍和無電鍍之類的圖案化和金屬沉積工藝跨絕緣層192形成。傳導層194可以是一個或多個Al、T1、TiW、Cu、Sn、N1、Au、Ag或者其他適當的導電材料層。傳導層194的一部分電連接到半導體管芯124的接觸墊132。傳導層194的另一部分電連接到PWB單元146a-146c的傳導墊142。取決于半導體管芯124的設計和功能，傳導層194的其他部分可以是電氣上共同的或者電隔離的。
[0059]絕緣或鈍化層196使用PVD、CVD、印刷、狹縫涂敷、旋涂、噴涂、注射涂敷、層壓、燒結或者熱氧化跨絕緣層192和傳導層194形成。絕緣層196包含一個或多個Si02、Si3N4、S1N、Ta205、A1203、具有或者沒有填充物或纖維的聚合物電介質抗蝕劑或者具有類似結構和絕緣屬性的其他材料層。絕緣層196的部分可以通過曝光或顯影工藝、LDA、蝕刻或者其他適當的工藝移除以便暴露傳導層194。
[0060]電傳導層或RDL 198使用諸如濺射、電鍍和無電鍍之類的圖案化和金屬沉積工藝跨傳導層194和絕緣層196形成。傳導層198可以是一個或多個Al、T1、TiW、Cu、Sn、N1、Au、Ag或者其他適當的導電材料層。傳導層198的一部分電連接到傳導層194。取決于半導體管芯124的設計和功能，傳導層198的其他部分可以是電氣上共同的或者電隔離的。
[0061]絕緣或鈍化層200使用PVD、CVD、印刷、狹縫涂敷、旋涂、噴涂、注射涂敷、層壓、燒結或者熱氧化跨絕緣層196和傳導層198形成。絕緣層200包含一個或多個Si02、Si3N4、S1N、Ta205、A1203、具有或者沒有填充物或纖維的聚合物電介質抗蝕劑或者具有類似結構和絕緣屬性的其他材料層。絕緣層200的部分可以通過曝光或顯影工藝、LDA、蝕刻或者其他適當的工藝移除以便暴露傳導層198。
[0062]積聚互連結構190內包括的絕緣和傳導層的數量取決于電路布線設計的復雜度且隨著該復雜度而變化。因此，積聚互連結構190可以包括任意數量的絕緣和傳導層以便促進關于半導體管芯124的電氣互連。
[0063]電傳導凸塊材料使用蒸發(fā)、電鍍、無電鍍、球落或者絲網印刷工藝跨積聚互連結構190沉積并且電連接到傳導層198的暴露的部分。凸塊材料可以是Al、Sn、N1、Au、Ag、Pb、B1、Cu、焊料及其組合，具有可選的焊劑解決方案。例如，凸塊材料可以是共熔Sn/Pb、高鉛焊料或者無鉛焊料。使用適當的附接或鍵合工藝將凸塊材料鍵合到傳導層198。在一個實施例中，通過將凸塊材料加熱到其熔點以上而回流該材料以便形成球形球體或凸塊202。在一些應用中，第二次回流凸塊202以便改進到傳導層198的電接觸?？梢栽谕箟K202下方形成凸塊下方金屬化(UBM)。凸塊202也可以壓縮鍵合到傳導層198。凸塊202代表可以跨傳導層198形成的一種互連結構類型。該互連結構也可以使用柱形凸塊、微凸塊或者其他電氣互連。
[0064]在圖9f中，使用層壓或者其他適當的施加工藝跨積聚互連結構190施加背面研磨帶條204。背面研磨帶條204接觸積聚互連結構190的絕緣層200和凸塊202。背面研磨帶條204遵循凸塊202的表面的輪廓。背面研磨帶條204包括具有高達270°C的熱阻的帶條。背面研磨帶條204也包括具有熱釋放功能的帶條。背面研磨帶條204的實例包括UV帶條HT 440和非UV帶條MY-595。背面研磨帶條204提供了用于后續(xù)的背面研磨以及從與積聚互連結構190相對的密封劑186的背側表面206移除密封劑186的部分的結構支撐。
[0065]密封劑186的背側表面206經歷研磨機208的研磨操作以便平坦化密封劑186和半導體管芯124并且降低其厚度。研磨操作向下移除密封劑材料的部分至半導體管芯124的后表面128。化學蝕刻也可以用來平坦化密封劑186和半導體管芯124并且移除其部分。化學蝕刻、CMP或者等離子體干法蝕刻也可以用來移除半導體管芯124和密封劑186上的背面研磨損害和殘余應力以便增強封裝強度。在一個實施例中，絕緣層144比半導體管芯124更薄，并且密封劑186在背面研磨之后保留在絕緣層144上方。在一個可替換的實施例中，絕緣層144被選擇為在背面研磨之后厚度與半導體管芯124的厚度相同。
[0066]在圖9g中，從PCB單元146a_146c上方移除密封劑186的部分以便形成開口 210。移除PCB單元146a-146c的絕緣層144的部分以便暴露傳導墊142的部分。開口 210包括豎直或傾斜側壁并且從密封劑186的后表面完全通過密封劑186且部分地通過PCB單元146a-146c延伸。開口 210通過鉆孔、使用激光器212的LDA、高能水噴射、蝕刻或者其他適當的工藝形成。在形成開口 210之后，開口 210經歷除污或清潔工藝。開口 210在跨互連結構190附接背面研磨或支撐帶條204的同時形成并且隨后被清潔。經由在半導體管芯124的外圍區(qū)中通過密封劑186和PCB單元146a-146c形成開口 210，傳導墊142的部分從密封劑186的背側暴露。開口 210被配置成為半導體管芯124提供后續(xù)的3D電氣互連。在一個實施例中，向暴露的傳導墊142施加諸如Cu有機可焊防護層(OSP)之類的涂飾以便防止Cu氧化。在一個可替換的實施例中，在傳導墊142的表面上印刷焊膏并且對其回流以形成焊帽并且保護傳導墊142的表面。
[0067]在圖9h中，在形成開口 210之后移除背面研磨帶條204。重構的晶片188包括嵌入到密封劑186中的PCB單元146a-146c和半導體管芯124。傳導墊142通過開口 210暴露，所述開口通過密封劑186并且通過PCB單元146a-146c的絕緣層144形成?；ミB結構190將半導體管芯124電連接到半導體管芯124足跡外部的傳導墊142。
[0068]圖9i示出了來自圖9h的具有嵌入的襯底和豎直互連的3D扇出半導體封裝的平面圖。PCB單元146a和半導體管芯124嵌入到密封劑186中。處于重構的晶片級的每個半導體封裝通過具有至少25Mm的寬度Wl的鋸切道220分離。半導體管芯124安裝在每個PCB單元146a的開口內。PCB單元146a的內邊緣184與半導體管芯124之間的空隙或距離Dl至少為25Mm。密封劑186在PCB單元146a的外邊緣222與由鋸切道220限定的半導體封裝的邊緣224之間形成。PCB單元146a的外邊緣222與鋸切道220之間的空隙或距離D2大于OMffl。可替換地，PCB單元146a的外邊緣222限定半導體封裝的邊緣，并且沒有密封劑在PCB單元146a與鋸切道220之間形成。PCB單元146a通過具有寬度W2和長度LI的間隙分離。長度LI代表絕緣層144的部分144a之間的距離。寬度W2代表PCB單元146a之間的距離。密封劑186填充處于重構的晶片級的PCB單元146a之間的間隙。寬度Wl和長度LI可以為適合于向半導體封裝提供應力消除的任何尺寸?？商鎿Q地，沒有間隙在PCB單元146a之間形成，并且鋸切道220在切分之前保持填充有絕緣層144。
[0069]圖9j示出了具有嵌入的襯底和豎直互連的可替換3D扇出半導體封裝的平面圖。PCB單元146b和半導體管芯124嵌入到密封劑186中。處于重構的晶片級的每個半導體封裝通過具有至少25Mm的寬度Wl的鋸切道220分離。半導體管芯124安裝在每個PCB單元146b的開口內。PCB單元146a的內邊緣184與半導體管芯124之間的空隙或距離Dl至少為25Mm。密封劑186在PCB單元146b的外邊緣222與由鋸切道220限定的半導體封裝的邊緣224之間形成。PCB單元146b的外邊緣222與鋸切道220之間的空隙或距離D2大于OMffl?？商鎿Q地，PCB單元146a的外邊緣222限定半導體封裝的邊緣，并且沒有密封劑在PCB單元146a與鋸切道220之間形成。
[0070]圖9k示出了具有嵌入的襯底和豎直互連的可替換3D扇出半導體封裝的平面圖。PCB單元146c圍繞半導體管芯124的每側放置。PCB單元146c與鄰近的PCB單元146c分離，并且PCB單元146c被定位成具有用于半導體管芯124的空間或間隙。PCB單元146c和半導體管芯124嵌入到密封劑186中。處于重構的晶片級的每個半導體封裝通過具有至少25Mm的寬度Wl的鋸切道220分離。所述多個PCB單元146c中的每一個由兩個鄰近的半導體管芯124共享。例如，PCB單元146c通過鋸切道220分離，使得該PCB單元146c在兩個半導體封裝之間劃分。
[0071]圖91示出了一種低廓形3D Fo-PoP半導體器件。凸塊228通過跨傳導墊142且在開口 210內使用蒸發(fā)、電鍍、無電鍍、球落、絲網印刷壓縮鍵合或者其他適當的工藝沉積導電凸塊材料而形成。凸塊材料可以是Al、Sn、N1、Au、Ag、Pb、B1、Cu、焊料及其組合，具有可選的焊劑解決方案。例如，凸塊材料可以是共熔Sn/Pb、高鉛焊料或者無鉛焊料。使用適當的附接或鍵合工藝將凸塊材料鍵合到傳導墊142。在一個實施例中，通過將凸塊材料加熱到其熔點以上而回流該材料以便形成球形球體或凸塊228。在一些應用中，第二次回流凸塊228以便改進到傳導墊142的電接觸。凸塊228代表可以跨傳導墊142形成的一種互連結構類型。該互連結構也可以使用鍵合線、傳導焊膏、柱形凸塊、微凸塊或者其他電氣互連。在一個實施例中，凸塊228具有比開口 210的高度更小的高度。在另一個實施例中，凸塊228具有比開口 210的高度更大的高度。
[0072]在形成凸塊228之后，使用鋸片或者激光切割工具切分重構的晶片188以便形成Fo-PoP 230。Fo-PoP 230利用半導體管芯124足跡外部形成的豎直互連提供與扇出嵌入式PCB的3D電氣互連。傳導墊或柱142形成豎直互連且電連接到互連結構190和凸塊228。因此，用于下一級互連的3D互連通過凸塊228、傳導墊142、積聚互連結構190和半導體管芯124形成。該3D互連在沒有跨半導體管芯124足跡的RDL或背側互連的情況下提供用于半導體管芯124的水平和豎直電氣互連。Fo-PoP 230包括細間距互連，其中凸塊228之間的間距為0.5mm或更小。在一個實施例中，傳導墊142具有至少20Mm且小于10Mm的高度H1。在另一個實施例中，傳導墊142的高度Hl至少為半導體管芯124的高度的一半。在一個實施例中，絕緣層144具有至少30Mm的高度H2。在另一個實施例中，絕緣層144具有傳導墊142的高度Hl的至少1.5倍的高度H2。在又一個實施例中，絕緣層144具有與半導體管芯124的高度相等的高度H2。Fo-PoP 230的較小封裝廓形通過創(chuàng)建薄的3D PoP器件而改進了半導體器件的熱性能、電氣性能和翹曲行為。
[0073]圖10示出了具有嵌入的襯底和豎直互連的堆疊式3D Fo-PoP0堆疊式半導體器件232包括跨Fo-PoP 230堆疊的半導體器件234。半導體器件234包括跨插入器238安裝的半導體管芯236。在一個實施例中，半導體器件234的凸塊跨Fo-PoP 230的凸塊228安裝并且被回流以便合并且形成凸塊240并且將半導體器件234電連接到Fo-PoP 230。
[0074]圖11示出了安裝到襯底的堆疊式3D Fo-PoP。堆疊式半導體器件250包括安裝到電路板或襯底252的Fo-PoP 230以及跨Fo-PoP 230堆疊的半導體器件234。在一個實施例中，Fo-PoP 230使用表面安裝技術(SMT)安裝到電路板或襯底252，并且半導體器件234跨Fo-PoP 230設置。同時回流凸塊202和254以便將Fo-PoP 230電連接到半導體器件234和襯底252。
[0075]圖12示出了 3D Fo-PoP的一個可替換的實施例，其包括背側支撐層。在將半導體管芯124安裝到PCB單元146a-146b的開口內或者PCB單元146c之間之前，形成管芯疊層258。管芯疊層258通過將來自圖3c的半導體晶片120安裝到支撐襯底、支撐層或者硅假晶片260而形成，其中半導體晶片120的后表面朝支撐襯底260取向。支撐襯底260包含基材料，例如金屬、硅、聚合物、聚合物復合物、陶瓷、玻璃、玻璃環(huán)氧樹脂、氧化鈹或者用于結構支撐的其他適當的低成本剛性材料或體半導體材料。支撐襯底260的CTE依照最終的封裝結構的配置和設計以及應用進行選擇，使得襯底的CTE產生關于最終的半導體封裝的調諧效應。在一個實施例中，支撐襯底260包括被選擇為具有與硅的CTE非常接近的CTE的材料，例如低CTE玻璃。支撐襯底260的包括厚度、機械強度、熱屬性和絕緣的屬性依照最終的封裝結構的配置和設計以及應用進行選擇。支撐襯底260提供用于變薄的半導體晶片120的附加支撐，并且保護半導體管芯124的后表面128。支撐襯底260防止在后續(xù)形成的半導體封裝的搬運和處理期間折斷變薄的基襯底材料122。支撐襯底260也幫助對于半導體管芯124和半導體晶片的基襯底材料122的翹曲控制。
[0076]粘合劑、鍵合層、界面層或者復合保護層262跨支撐襯底260形成。保護層262為管芯附接粘合劑、環(huán)氧樹脂或者其他粘合劑材料。用于保護層262的材料被選擇為具有良好的熱導率和機械強度。在一個實施例中，保護層為纖維或填充物增強聚合物基質復合材料。在一個實施例中，保護層262具有大于5Mm的厚度且被層壓到支撐襯底260。半導體晶片120的后表面128跨支撐襯底260安裝到保護層262?？商鎿Q地，半導體晶片120的后表面128直接安裝到支撐襯底260而不是保護層262。
[0077]變薄的半導體晶片120、支撐襯底260和保護層262使用鋸片或者激光切割工具通過鋸切道126切分成單獨的管芯疊層258。支撐襯底260與半導體管芯124同延，使得支撐襯底260的足跡面積等于半導體管芯124的足跡面積。變薄的半導體管芯124與支撐襯底260 —起為要求降低的封裝高度的封裝提供了降低的高度，并且進一步提供了附加的結構支撐，降低了封裝翹曲并且促進后續(xù)的處理和搬運。
[0078]類似于圖9b中所示的工藝，使用取放操作將管芯疊層258安裝到界面層182和載體180，其中有源表面130朝載體180取向。依照圖9c-91中所示的工藝處理管芯疊層258。在密封之后，支撐襯底260為半導體管芯124提供附加的保護以便防止由研磨操作引起的機械損壞。可替換地，可以在研磨操作期間完全移除支撐襯底260，跨半導體管芯124留下保護層262的部分。圖12中的Fo-PoP 264包括跨保護層262的支撐襯底260，該保護層262跨半導體管芯124形成。Fo-PoP 264利用半導體管芯124足跡外部形成的豎直互連提供與扇出嵌入式PCB的3D電氣互連。Fo-PoP 264包括細間距互連，其中傳導墊142之間的間距為0.5mm或更小。在一個實施例中，傳導墊142具有至少20Mm且小于10Mm的高度。在另一個實施例中，傳導墊142的高度至少為半導體管芯124或者管芯疊層258的高度的一半。在一個實施例中，絕緣層144具有至少30Mm的高度。在另一個實施例中，絕緣層144具有傳導墊142的高度的至少1.5倍的高度。在又一個實施例中，絕緣層144具有與半導體管芯124或者管芯疊層258的高度相等的高度。Fo-PoP 264的較小封裝廓形通過創(chuàng)建薄的3D PoP器件而改進了半導體器件的熱性能、電氣性能和翹曲行為。
[0079]圖13為3D Fo-PoP的一個可替換的實施例，其包括散熱器層。從圖9h繼續(xù)，在形成開口 210之前或者之后，在半導體管芯124和密封劑186的背側上形成電傳導層270和粘合劑、鍵合或絕緣層272。在一個實施例中，傳導層270充當散熱器以便增強來自半導體管芯124的熱耗散并且改進3D Fo-PoP 274的熱性能。在另一個實施例中，傳導層270充當用于阻擋或吸收EM1、RF1、諧波失真和其他干擾的屏蔽層。Fo-PoP 274利用半導體管芯124足跡外部形成的豎直互連提供與扇出嵌入式PCB的3D電氣互連。
[0080]圖14示出了附加密封劑被移除的3D Fo-PoP的一個可替換的實施例。Fo-PoP 276通過與圖9a-91中所示的工藝類似的工藝形成。當通過移除PCB單元146a_146b中的絕緣層144和密封劑186的部分形成開口 210時，在半導體管芯124和傳導墊142外圍的區(qū)中移除附加的密封劑186和絕緣層144。在Fo-PoP 276的邊緣224處通過鉆孔、LDA、高能水噴射、蝕刻或者其他適當的工藝移除密封劑186和絕緣層144的部分。絕緣層144的高度與傳導墊142的高度相同，使得絕緣層144和傳導墊142的部分在表面278處共面。如果密封劑186圍繞PCB單元146a-146b形成，那么PCB單元146a_146b周圍的密封劑186的部分也被移除，使得密封劑與表面278共面。
[0081]圖15a_15e與圖1和圖2a_2c有關地圖示出另一種用于具有雙密封劑和支撐層的3D Fo-PoP的形成具有豎直互連的襯底的工藝。在圖15a中，使用諸如Cu箔層壓、印刷、PVD、CVD、濺射、電鍍和無電鍍之類的金屬沉積工藝形成電傳導層280。傳導層280可以是一個或多個Cu、Sn、N1、Au、Ag、T1、W或者其他適當的導電材料層。在一個實施例中，傳導層280為Cu箔或Cu膜?？鐐鲗?80形成傳導層、傳導墊或者傳導柱282。傳導墊282為Cu、Sn、N1、Au、Ag、T1、W或者其他適當的導電材料。傳導墊282使用Cu箔層壓、印刷、PVD、CVD、濺射、電鍍、無電鍍、回蝕或者工藝組合跨傳導層280沉積或圖案化。傳導層280充當用于傳導墊282的支撐層。在一個實施例中，傳導墊282為Cu并且使用回蝕工藝形成。傳導墊282具有至少20Mm的高度。在一個實施例中，傳導墊282具有10Mm或更小的高度。傳導墊282的間距P為0.50mm或更小。傳導層282可以包括跨傳導層280形成的可選的Cu圖案或者電路部件。
[0082]在圖15b中，使用焊膏印刷、壓縮成型、傳遞成型、液體密封劑成型、真空層壓、旋涂或者其他適當的敷貼器跨傳導層280和282沉積密封劑或成型化合物284。密封劑284可以為聚合物復合材料，例如具有填充物的環(huán)氧樹脂、具有填充物的環(huán)氧丙烯酸酯或者具有適當填充物的聚合物。密封劑284是不傳導的并且充當支撐層。在一個實施例中，密封劑284包括這樣的材料，該材料被選擇為具有與Cu的CTE類似即處于Cu的CTE的1ppm/°C內的CTE。
[0083]在圖15c中，跨密封劑284形成絕緣或鈍化層286。絕緣層286包括一個或多個層壓的預浸料、FR-4、FR-1、CEM-1或CEM-3或者具有類似絕緣和結構屬性的其他材料層。絕緣層286進一步包括環(huán)氧樹脂、樹脂或者具有諸如酚醛棉紙、環(huán)氧樹脂、樹脂、編織玻璃、磨砂玻璃、聚酯和其他加強纖維或織物之類的加強纖維或織物的聚合物。在一個可替換的實施例中，絕緣層286包含成型化合物，具有或沒有填充物的聚合物電介質，一個或多個Si02、Si3N4、S1N、Ta205、A1203或者具有類似絕緣和結構屬性的其他材料層。絕緣層286使用加熱或不加熱的真空或壓力層壓、PVD, CVD、絲網印刷、旋涂、噴涂、注射涂敷、燒結、熱氧化或者其他適當的工藝進行沉積。在一個實施例中，絕緣層286為包括利用編織玻璃纖維增強且使用加熱或不加熱的真空或壓力層壓沉積的聚合物基質的預浸片、卷形物或帶條。在一個可替換的實施例中，絕緣層286包括這樣的材料，該材料被選擇為具有與Cu的CTE類似即處于Cu的CTE的10ppm/°C內的CTE。為絕緣層286選擇的諸如預浸料之類的材料增強了半導體封裝的總體強度，并且改進了尤其是在150°C至260°C的溫度下的封裝翹曲。
[0084]在圖15d中，通過蝕刻或其他適當的工藝完全移除傳導層280。傳導墊282保持嵌入在絕緣層286中。絕緣層286和嵌入的傳導墊282 —起構成襯底或PCB面板288。
[0085]在圖15e中，通過沖壓、壓印、水噴射切割、機械鉆孔或切割、使用激光器290的LDA、蝕刻或者其他適當的工藝移除PCB面板288的部分以便形成開口 300。PCB面板288形成包括開口 300的預制纖維增強復合片。開口 300關于傳導墊282居中地形成。開口 300完全通過PCB面板288的絕緣層286形成并且從PCB面板288的第一表面302延伸到PCB面板288的與第一表面相對的第二表面304。開口 300為正方形、矩形、圓形、橢圓形、多邊形或者任何其他形狀。開口 300的尺寸提供了用于后續(xù)安裝半導體管芯的空間。在一個實施例中，開口 300具有大體正方形的足跡并且被形成為足夠大以便容納來自圖3c的半導體管芯或部件124。另外，沿著邊緣306通過用來形成開口 300的類似工藝將PCB面板288分離成單獨的PCB單元288a，該工藝例如沖壓、壓印、水噴射切割、機械鋸切或切割、使用激光器290的LDA、蝕刻或者其他適當的工藝。可以在與形成開口 300相同的工藝步驟中將PCB面板288分離成單獨的PCB單元288a。例如，在沖壓或壓印工藝中，在形成開口 300的同時將PCB面板288分離成單獨的PCB單元288a。在一個可替換的實施例中，將PCB面板288分離成單獨的PCB單元，其沒有開口 300并且具有正方形、矩形、十字形( + )、成角度的或“L形”、圓形、橢圓形、六邊形、八邊形、星形或者任何幾何形狀的足跡。
[0086]圖16a_16e與圖1和圖2a_2c有關地圖示出另一種用于具有雙密封劑和支撐層的3D Fo-PoP的形成具有豎直互連的襯底的工藝。在圖16a中，使用諸如Cu箔層壓、印刷、PVD、CVD、濺射、電鍍和無電鍍之類的金屬沉積工藝形成傳導層280。傳導層280可以是一個或多個Cu、Sn、N1、Au、Ag、T1、W或者其他適當的導電材料層。在一個實施例中，傳導層280為Cu箔或Cu膜?？梢钥缬糜诮Y構支撐的載體形成傳導層280?？鐐鲗?80形成傳導層、傳導墊或者傳導柱282。傳導墊282為Cu、Sn、N1、Au、Ag、T1、W或者其他適當的導電材料。傳導墊282使用Cu箔層壓、印刷、PVD、CVD、濺射、電鍍、無電鍍、回蝕或者工藝組合跨傳導層280沉積或圖案化。傳導層280充當用于傳導墊282的支撐層。在一個實施例中，傳導墊282為Cu并且使用壓印或沖壓工藝形成。在傳導層280中，使用壓印工藝、沖壓工藝或者其他適當的工藝形成開口 310。在用于后續(xù)安裝的半導體管芯的區(qū)域中，開口 310鄰近傳導墊282形成。在一個實施例中，傳導墊282具有10Mm或更小的高度。傳導墊282的間距P為0.50mm或更小。傳導層282可以包括跨傳導層280形成的可選的Cu圖案或者電路部件。
[0087]在圖16b中，使用焊膏印刷、壓縮成型、傳遞成型、液體密封劑成型、真空層壓、旋涂或者其他適當的敷貼器跨傳導層280和282沉積密封劑或成型化合物284。密封劑284可以為聚合物復合材料，例如具有填充物的環(huán)氧樹脂、具有填充物的環(huán)氧丙烯酸酯或者具有適當填充物的聚合物。密封劑284是不傳導的并且充當支撐層。在一個實施例中，密封劑284包括這樣的材料，該材料被選擇為具有與Cu的CTE類似即處于Cu的CTE的1ppm/°C內的CTE。
[0088]在圖16c中，跨密封劑284形成絕緣或鈍化層286。絕緣層286包括一個或多個層壓的預浸料、FR-4、FR-1、CEM-1或CEM-3或者具有類似絕緣和結構屬性的其他材料層。絕緣層286進一步包括環(huán)氧樹脂、樹脂或者具有諸如酚醛棉紙、環(huán)氧樹脂、樹脂、編織玻璃、磨砂玻璃、聚酯和其他加強纖維或織物之類的加強纖維或織物的聚合物。在一個可替換的實施例中，絕緣層286包含成型化合物，具有或沒有填充物的聚合物電介質，一個或多個Si02、Si3N4、S1N、Ta205、A1203或者具有類似絕緣和結構屬性的其他材料層。絕緣層286使用加熱或不加熱的真空或壓力層壓、PVD, CVD、絲網印刷、旋涂、噴涂、注射涂敷、燒結、熱氧化或者其他適當的工藝進行沉積。在一個實施例中，絕緣層286為包括利用編織玻璃纖維增強且使用加熱或不加熱的真空或壓力層壓沉積的聚合物基質的預浸片、卷形物或帶條。在一個可替換的實施例中，絕緣層286包括這樣的材料，該材料被選擇為具有與Cu的CTE類似即處于Cu的CTE的10ppm/°C內的CTE。為絕緣層286選擇的諸如預浸料之類的材料增強了半導體封裝的總體強度，并且改進了尤其是在150°C至260°C的溫度下的封裝翹曲。
[0089]在圖16d中，通過蝕刻或其他適當的工藝完全移除傳導層280以便留下包括嵌入到絕緣層286內的傳導墊282的PCB面板288。在移除傳導層280之后，絕緣層286的部分314從PCB面板288突出。絕緣層286的表面316與絕緣層286的表面304不共面。
[0090]在圖16e中，通過沖壓、壓印、水噴射切割、機械鉆孔或切割、使用激光器290的LDA、蝕刻或者其他適當的工藝移除PCB面板288的部分以便形成開口 300。PCB面板288形成包括開口 300的預制纖維增強復合片。開口 300關于傳導墊282居中地形成。開口 300完全通過PCB面板288的絕緣層286形成并且從PCB面板288的第一表面302延伸到PCB面板288的與第一表面相對的第二表面304。開口 300為正方形、矩形、圓形、橢圓形、多邊形或者任何其他形狀。開口 300的尺寸提供了用于后續(xù)安裝半導體管芯的空間。在一個實施例中，開口 300具有大體正方形的足跡并且被形成為足夠大以便容納來自圖3c的半導體管芯或部件124。另外，沿著邊緣306通過用來形成開口 300的類似工藝將PCB面板288分離成單獨的PCB單元288a，該工藝例如沖壓、壓印、水噴射切割、機械鋸切或切割、使用激光器290的LDA、蝕刻或者其他適當的工藝。可以在與形成開口 300相同的工藝步驟中將PCB面板288分離成單獨的PCB單元288a。例如，在沖壓或壓印工藝中，在形成開口 300的同時將PCB面板288分離成單獨的PCB單元288a。在一個可替換的實施例中，將PCB面板288分離成單獨的PCB單元，其沒有開口 300并且具有正方形、矩形、十字形( + )、成角度的或“L形”、圓形、橢圓形、六邊形、八邊形、星形或者任何幾何形狀的足跡。
[0091]圖17a_17e與圖1和圖2a_2c有關地圖示出另一種用于具有雙密封劑和支撐層的3D Fo-PoP的形成具有豎直互連的襯底的工藝。圖17a示出了包含臨時或犧牲基材料的襯底或載體320的部分，該基材料例如硅、鋼、鍺、砷化鎵、磷化銦、碳化硅、樹脂、氧化鈹、玻璃或者用于結構支撐的其他適當的低成本剛性材料?？巛d體320形成界面層或雙面帶條322，作為臨時粘合劑鍵合膜、蝕刻停止層或者釋放層。
[0092]傳導層280使用諸如Cu箔層壓、印刷、PVD、CVD、濺射、電鍍和無電鍍之類的金屬沉積工藝跨界面層322和載體320形成。傳導層280可以是一個或多個Cu、Sn、N1、Au、Ag、T1、W或者其他適當的導電材料層。在一個實施例中，傳導層280為Cu箔或Cu膜?？鐐鲗?80形成傳導層、傳導墊或者傳導柱282。傳導墊282為Cu、Sn、N1、Au、Ag、T1、W或者其他適當的導電材料。傳導墊282使用Cu箔層壓、印刷、PVD、CVD、濺射、電鍍、無電鍍、回蝕或者工藝組合跨傳導層280沉積或圖案化。傳導層280充當用于傳導墊282的附加支撐層。在一個實施例中，傳導墊282為Cu并且使用回蝕工藝形成。在一個實施例中，傳導墊282具有10Mm或更小的高度。傳導墊282的間距P為0.50mm或更小。傳導層282可以包括跨傳導層280形成的可選的Cu圖案或者電路部件。
[0093]在圖17b中，使用焊膏印刷、壓縮成型、傳遞成型、液體密封劑成型、真空層壓、旋涂或者其他適當的敷貼器跨傳導層280和282沉積密封劑或成型化合物284。密封劑284可以為聚合物復合材料，例如具有填充物的環(huán)氧樹脂、具有填充物的環(huán)氧丙烯酸酯或者具有適當填充物的聚合物。密封劑284是不傳導的并且充當支撐層。在一個實施例中，密封劑284包括這樣的材料，該材料被選擇為具有與Cu的CTE類似即處于Cu的CTE的10ppm/°C內的CTE。
[0094]在圖17c中，跨密封劑284形成絕緣或鈍化層286。絕緣層286包括一個或多個層壓的預浸料、FR-4、FR-1、CEM-1或CEM-3或者具有類似絕緣和結構屬性的其他材料層。絕緣層286進一步包括環(huán)氧樹脂、樹脂或者具有諸如酚醛棉紙、環(huán)氧樹脂、樹脂、編織玻璃、磨砂玻璃、聚酯和其他加強纖維或織物之類的加強纖維或織物的聚合物。在一個可替換的實施例中，絕緣層286包含成型化合物，具有或沒有填充物的聚合物電介質，一個或多個Si02、Si3N4、S1N、Ta205、A1203或者具有類似絕緣和結構屬性的其他材料層。絕緣層286使用加熱或不加熱的真空或壓力層壓、PVD, CVD、絲網印刷、旋涂、噴涂、注射涂敷、燒結、熱氧化或者其他適當的工藝進行沉積。在一個實施例中，絕緣層286為包括利用編織玻璃纖維增強且使用加熱或不加熱的真空或壓力層壓沉積的聚合物材料的預浸片、卷形物或帶條。在一個可替換的實施例中，絕緣層286包括這樣的材料，該材料被選擇為具有與Cu的CTE類似即處于Cu的CTE的10ppm/°C內的CTE。為絕緣層286選擇的諸如預浸料之類的材料增強了半導體封裝的總體強度，并且改進了尤其是在150°C至260°C的溫度下的封裝翹曲。
[0095]在圖17d中，通過化學蝕刻、機械剝落、CMP、機械研磨、熱烘焙、UV光、激光掃描或者濕法剝離從PCB 288移除載體320和界面層322。另外，通過蝕刻或者其他適當的工藝完全移除傳導層280以便留下包括嵌入到絕緣層286內的傳導墊282的PCB面板288。
[0096]在圖17e中，通過沖壓、壓印、水噴射切割、機械鉆孔或切割、使用激光器290的LDA、蝕刻或者其他適當的工藝移除PCB面板288的部分以便形成開口 300。PCB面板288形成包括開口 300的預制纖維增強復合片。開口 300關于傳導墊282居中地形成。開口 300完全通過PCB面板288的絕緣層286形成并且從PCB面板288的第一表面302延伸到PCB面板288的與第一表面相對的第二表面304。開口 300為正方形、矩形、圓形、橢圓形、多邊形或者任何其他形狀。開口 300的尺寸提供了用于后續(xù)安裝半導體管芯的空間。在一個實施例中，開口 300具有大體正方形的足跡并且被形成為足夠大以便容納來自圖3c的半導體管芯或部件124。另外，沿著邊緣306通過用來形成開口 300的類似工藝將PCB面板288分離成單獨的PCB單元288a，該工藝例如沖壓、壓印、水噴射切割、機械鋸切或切割、使用激光器290的LDA、蝕刻或者其他適當的工藝?？梢栽谂c形成開口 300相同的工藝步驟中將PCB面板288分離成單獨的PCB單元288a。例如，在沖壓或壓印工藝中，在形成開口 300的同時將PCB面板288分離成單獨的PCB單元288a。在一個可替換的實施例中，將PCB面板288分離成單獨的PCB單元，其沒有開口 300并且具有正方形、矩形、十字形( + )、成角度的或“L形”、圓形、橢圓形、六邊形、八邊形、星形或者任何幾何形狀的足跡。
[0097]圖18a_18b示出了用于具有雙密封劑和支撐層的3D Fo-PoP的具有豎直互連的襯底的平面圖。圖18a從圖15e、圖16e或圖17e繼續(xù)，并且示出了形成為單獨的具有開口 300的PCB單元288a的PCB面板288。單獨的PCB單元288a可以通過絕緣層286的部分286a連接。絕緣層286的部分286a為PCB面板288提供了應力消除?？商鎿Q地，PCB面板288可以如圖18b中所示完全分離成不通過PCB面板288的部分連接的單獨的PCB單元288b。PCB單元288a和288b包含多行傳導墊282。傳導墊282可以離絕緣層286的邊緣第一距離并排設置?？商鎿Q地，傳導墊282可以在多行中偏移，使得第一行傳導墊282離開口 300第一距離設置，并且與第一行交替的第二行傳導墊282離開口 300第二距離設置。在另一個實施例中，從PCB面板288形成的PCB單元不包括開口 150，相反地，PCB單元配置成適合圍繞來自圖3c的半導體管芯124的側面放置的形狀或者提供用于放置半導體管芯124的區(qū)域。PCB單元可以包括具有正方形和矩形形狀、十字形( + )、成角度的或“L形”、圓形或橢圓形、六邊形、八邊形、星形或者任何其他幾何形狀的互鎖足跡。
[0098]圖19a_19h與圖1和圖2a_2c有關地圖示出形成具有嵌入的襯底和豎直互連并且具有雙密封劑和支撐層的3D Fo-PoP的工藝。在圖19a中，將具有單獨的PCB單元288a的PCB面板288與臨時載體330和界面層332對齊并且層壓在臨時載體330和界面層332上。臨時載體或襯底330包含臨時或犧牲基材料，例如硅、鋼、鍺、砷化鎵、磷化銦、碳化硅、樹脂、氧化鈹、玻璃或者用于結構支撐的其他適當的低成本剛性材料。界面層或雙面帶條332跨載體330形成，作為臨時粘合劑鍵合膜、蝕刻停止層或者釋放層?？商鎿Q地，使用取放操作將單獨的PCB單元288b安裝和層壓在臨時載體330和界面層332上。在將PCB單元288a-288b層壓到載體330之前，可以將對齊或假半導體管芯放置在載體330和界面層332上。在一個實施例中，可以在將PCB單元288a-288b放置在載體330上并且層壓之前通過用于對齊的透明真空卡盤保持PCB單元288a-288b。
[0099]在圖19b中，使用取放操作將來自圖3c的半導體管芯124安裝到界面層332和載體330，其中有源表面130朝載體取向。在一個實施例中，半導體管芯124為倒裝芯片類型器件。在另一個實施例中，半導體管芯124可以是一種半導體封裝，例如沒有凸塊的Fo-WLCSP、鍵合線封裝、倒裝芯片LGA、沒有凸塊的倒裝芯片BGA或者QFN封裝。將半導體管芯124壓入界面層332中，使得絕緣層134設置到界面層中。PCB單元288a_288c的絕緣層286的內邊緣334與半導體管芯124之間的空隙或距離至少為25Mm。
[0100]在圖19c中，使用焊膏印刷、壓縮成型、傳遞成型、液體密封劑成型、真空層壓、旋涂或者其他適當的敷貼器跨半導體管芯124、PCB單元288a-288b、臨時載體330和界面層332沉積密封劑或成型化合物336。密封劑336可以為聚合物復合材料，例如具有填充物的環(huán)氧樹脂、具有填充物的環(huán)氧丙烯酸酯或者具有適當填充物的聚合物。在一個實施例中，用于密封劑336的材料被選擇為與密封劑284相同的材料。在另一個實施例中，用于密封劑336的材料被選擇為具有與密封劑284相似的CTE。密封劑336是不傳導的并且在環(huán)境上保護半導體器件免受外部元件和污染物的影響。在沉積密封劑之前，該結構可以經歷高壓退火工藝。密封劑336和嵌入的半導體管芯124以及PCB單元288a-288b形成扇出復合襯底或重構的晶片338。
[0101]在圖19d中，通過化學蝕刻、機械剝落、CMP、機械研磨、熱烘焙、UV光、激光掃描或者濕法剝離來移除載體330和界面層332以促進跨半導體管芯124的有源表面130、PCB單元288a-288b和密封劑336形成互連結構。
[0102]在圖19e中，跨半導體管芯124、PCB單元288a_288b和密封劑336形成積聚互連結構340。絕緣或鈍化層342使用PVD、CVD、印刷、狹縫涂敷、旋涂、噴涂、注射涂敷、層壓、燒結或者熱氧化跨半導體管芯124、PCB單元288a-288b和密封劑336形成。絕緣層342包含一個或多個3102、313財、310隊了&20531203、具有或者沒有填充物或纖維的聚合物電介質抗蝕劑或者具有類似結構和絕緣屬性的其他材料層。絕緣層342的部分通過曝光或顯影工藝、LDA、蝕刻或者其他適當的工藝移除以便跨PCB單元288a-288b的傳導墊282以及跨半導體管芯124的傳導層132形成開口。
[0103]電傳導層或RDL 344使用諸如濺射、電鍍和無電鍍之類的圖案化和金屬沉積工藝跨絕緣層342形成。傳導層344可以是一個或多個Al、T1、TiW、Cu、Sn、N1、Au、Ag或者其他適當的導電材料層。傳導層344的一部分電連接到半導體管芯124的接觸墊132。傳導層344的另一部分電連接到PWB單元288a-288b的傳導墊282。取決于半導體管芯124的設計和功能，傳導層344的其他部分可以是電氣上共同的或者電隔離的。
[0104]絕緣或鈍化層346使用PVD、CVD、印刷、狹縫涂敷、旋涂、噴涂、注射涂敷、層壓、燒結或者熱氧化跨絕緣層342和傳導層344形成。絕緣層346包含一個或多個Si02、Si3N4、S1N、Ta205、A1203、具有或者沒有填充物或纖維的聚合物電介質抗蝕劑或者具有類似結構和絕緣屬性的其他材料層。絕緣層346的部分可以通過曝光或顯影工藝、LDA、蝕刻或者其他適當的工藝移除以便暴露傳導層344。
[0105]電傳導層或RDL 348使用諸如濺射、電鍍和無電鍍之類的圖案化和金屬沉積工藝跨傳導層344和絕緣層346形成。傳導層348可以是一個或多個Al、T1、TiW、Cu、Sn、N1、Au、Ag或者其他適當的導電材料層。傳導層348的一部分電連接到傳導層344。取決于半導體管芯124的設計和功能，傳導層348的其他部分可以是電氣上共同的或者電隔離的。
[0106]絕緣或鈍化層350使用PVD、CVD、印刷、狹縫涂敷、旋涂、噴涂、注射涂敷、層壓、燒結或者熱氧化跨絕緣層346和傳導層348形成。絕緣層350包含一個或多個Si02、Si3N4、S1N、Ta205、A1203、具有或者沒有填充物或纖維的聚合物電介質抗蝕劑或者具有類似結構和絕緣屬性的其他材料層。絕緣層350的部分可以通過曝光或顯影工藝、LDA、蝕刻或者其他適當的工藝移除以便暴露傳導層348。
[0107]積聚互連結構340內包括的絕緣和傳導層的數量取決于電路布線設計的復雜度且隨著該復雜度而變化。因此，積聚互連結構340可以包括任意數量的絕緣和傳導層以便促進關于半導體管芯124的電氣互連。
[0108]電傳導凸塊材料使用蒸發(fā)、電鍍、無電鍍、球落或者絲網印刷工藝跨積聚互連結構340沉積并且電連接到傳導層348的暴露的部分。凸塊材料可以是Al、Sn、N1、Au、Ag、Pb、B1、Cu、焊料及其組合，具有可選的焊劑解決方案。例如，凸塊材料可以是共熔Sn/Pb、高鉛焊料或者無鉛焊料。使用適當的附接或鍵合工藝將凸塊材料鍵合到傳導層348。在一個實施例中，通過將凸塊材料加熱到其熔點以上而回流該材料以便形成球形球體或凸塊352。在一些應用中，第二次回流凸塊352以便改進到傳導層348的電接觸?？梢栽谕箟K352下方形成UBM。凸塊352也可以壓縮鍵合到傳導層348。凸塊352代表可以跨傳導層348形成的一種互連結構類型。該互連結構也可以使用柱形凸塊、微凸塊或者其他電氣互連。
[0109]在圖19f中，使用層壓或者其他適當的施加工藝跨積聚互連結構340施加背面研磨帶條354。背面研磨帶條354接觸積聚互連結構340的絕緣層350和凸塊352。背面研磨帶條354遵循凸塊352的表面的輪廓。背面研磨帶條354包括具有高達270°C的熱阻的帶條。背面研磨帶條354也包括具有熱釋放功能的帶條。背面研磨帶條354的實例包括UV帶條HT 440和非UV帶條MY-595。背面研磨帶條354提供了用于后續(xù)的背面研磨以及從與積聚互連結構340相對的密封劑336的背側表面356移除密封劑336的部分的結構支撐。
[0110]密封劑336的背側表面356經歷研磨機358的研磨操作以便平坦化密封劑336和半導體管芯124并且降低其厚度。研磨操作向下移除密封劑材料的部分至半導體管芯124的后表面128?；瘜W蝕刻也可以用來平坦化密封劑336和半導體管芯124并且移除其部分?；瘜W蝕刻、CMP或者等離子體干法蝕刻也可以用來移除半導體管芯124和密封劑336上的背面研磨損害和殘余應力以便增強封裝強度。在一個實施例中，絕緣層286和密封劑284 —起比半導體管芯124更薄，并且密封劑336在背面研磨之后保留在絕緣層286上方。在一個可替換的實施例中，絕緣層286和密封劑284 —起被選擇為在背面研磨之后厚度與半導體管芯124的厚度相同。
[0111]在圖19g中，從PCB單元288a-288b上方移除密封劑336的部分以便形成開口360。移除PCB單元288a-288b的絕緣層286和密封劑284的部分以便暴露傳導墊282的部分。開口 360包括豎直或傾斜側壁并且從密封劑336的后表面完全通過密封劑336且部分地通過PCB單元288a-288b延伸。開口 360完全通過絕緣層286和密封劑284延伸到傳導墊282上方。開口 360通過鉆孔、使用激光器362的LDA、高能水噴射、蝕刻或者其他適當的工藝形成。在形成開口 360之后，開口 360經歷除污或清潔工藝。開口 360在跨互連結構340附接背面研磨或支撐帶條354的同時形成并且隨后被清潔。經由在半導體管芯124的外圍區(qū)中通過密封劑336和PCB單元288a-288b形成開口 360，傳導墊282的部分從密封劑336的背側暴露。開口 360被配置成為半導體管芯124提供后續(xù)的3D電氣互連。在一個實施例中，向暴露的傳導墊282施加諸如Cu OSP之類的涂飾以便防止Cu氧化。在一個可替換的實施例中，在傳導墊282的表面上印刷焊膏并且對其回流以形成焊帽并且保護傳導墊282的表面。
[0112]圖19h示出了一種包括雙密封劑和支撐層的低廓形3D Fo-PoP半導體器件。在形成開口 360之后移除背面研磨帶條354。凸塊可以跨傳導墊282形成。在一個實施例中，向暴露的傳導墊282施加諸如Cu OSP之類的涂飾以便防止Cu氧化。在一個可替換的實施例中，在傳導墊282的表面上印刷焊膏并且對其回流以形成焊帽并且保護傳導墊282的表面。使用鋸片或者激光切割工具切分重構的晶片338以便形成Fo-PoP 370。
[0113]Fo-PoP 370利用半導體管芯124足跡外部形成的豎直互連提供與扇出嵌入式PCB的3D電氣互連。傳導墊或柱282形成豎直互連且電連接到互連結構340。因此，用于下一級互連的3D互連通過傳導墊282、積聚互連結構340和半導體管芯124形成。該3D互連在沒有跨半導體管芯124足跡的RDL或背側互連的情況下提供用于半導體管芯124的水平和豎直電氣互連。Fo-PoP 370包括細間距互連，其中傳導墊282之間的間距為0.5mm或更小。在一個實施例中，傳導墊282具有至少20Mm且小于10Mm的高度H3。在另一個實施例中，傳導墊282的高度H3至少為半導體管芯124的高度的一半。在一個實施例中，絕緣層286和密封劑284 —起具有至少30Mm的高度H4。在另一個實施例中，絕緣層286和密封劑284一起具有傳導墊282的高度H3的至少1.5倍的高度H4。在又一個實施例中，絕緣層286和密封劑284 —起具有與半導體管芯124的高度相等的高度。Fo-PoP 370的較小封裝廓形通過創(chuàng)建薄的3D PoP器件而改進了半導體器件的熱性能、電氣性能和翹曲行為。
[0114]圖20示出了具有嵌入的襯底和豎直互連的堆疊式3D Fo-PoP0堆疊式半導體器件372包括跨Fo-PoP 370堆疊的半導體器件234。半導體器件234包括跨插入器238安裝的半導體管芯236。在一個實施例中，半導體器件234的凸塊跨Fo-PoP 370的開口 360中形成的凸塊安裝并且被回流以便合并且形成凸塊374并且將半導體器件234電連接到Fo-PoP370。
[0115]圖2 la-2 In與圖1和圖2a_2c有關地圖示出一種可替換的形成具有嵌入的襯底和豎直互連的3D Fo-PoP的工藝。在圖21a中，絕緣或鈍化層380包括一個或多個層壓的預—W、FR-4、FR-1、CEM-1或CEM-3或者具有類似絕緣和結構屬性的其他材料層。絕緣層380進一步包括環(huán)氧樹脂、樹脂或者具有諸如酚醛棉紙、環(huán)氧樹脂、樹脂、編織玻璃、磨砂玻璃、聚酯和其他加強纖維或織物之類的加強纖維或織物的聚合物。在一個可替換的實施例中，絕緣層380包含成型化合物，具有或沒有填充物的聚合物電介質，一個或多個Si02、Si3N4、Si0N、Ta205、A1203或者具有類似絕緣和結構屬性的其他材料層。在一個實施例中，絕緣層380為包括利用編織玻璃纖維增強且使用加熱或不加熱的真空或壓力層壓沉積的聚合物基質的預浸片、卷形物或帶條。為絕緣層380選擇的諸如預浸料之類的材料增強了半導體封裝的總體強度，并且改進了尤其是在150°C至260°C的溫度下的封裝翹曲。
[0116]電傳導層382使用諸如Cu箔層壓、印刷、PVD、CVD、濺射、電鍍和無電鍍之類的金屬沉積工藝跨絕緣層380形成。傳導層382可以是一個或多個Cu、Sn、N1、Au、Ag、T1、W或者其他適當的導電材料層。在一個實施例中，傳導層382為Cu箔或Cu膜。
[0117]在圖21b中，圖案化傳導層382以便形成傳導墊或柱。在一個實施例中，傳導層382為Cu并且使用回蝕工藝形成。傳導層382具有至少20Mm的高度。在一個實施例中，傳導層382具有10Mm或更小的高度。從傳導層382形成的傳導墊的間距P為0.50mm或更小。傳導層382可以包括跨絕緣層380形成的圖案化電路部件。
[0118]在圖21c中，電傳導凸塊材料使用蒸發(fā)、電鍍、無電鍍、球落或者絲網印刷工藝跨傳導層382沉積。凸塊材料可以是Al、Sn、N1、Au、Ag、Pb、B1、Cu、焊料及其組合，具有可選的焊劑解決方案。例如，凸塊材料可以是共熔Sn/Pb、高鉛焊料或者無鉛焊料。使用適當的附接或鍵合工藝將凸塊材料鍵合到傳導層382。在一個實施例中，通過將凸塊材料加熱到其熔點以上而回流該材料以便形成球形球體或凸塊384。在一些應用中，第二次回流凸塊384以便改進到傳導層382的電接觸?？梢栽谕箟K384下方形成UBM。凸塊384也可以壓縮鍵合到傳導層382。凸塊384代表可以跨傳導層382形成的一種互連結構類型。該互連結構也可以使用柱形凸塊、微凸塊或者其他電氣互連。
[0119]在圖21d中，使用焊膏印刷、壓縮成型、傳遞成型、液體密封劑成型、真空層壓、旋涂或者其他適當的敷貼器跨傳導層382、凸塊384和絕緣層380沉積密封劑、成型化合物或者絕緣層386。密封劑386可以為聚合物復合材料，例如具有填充物的環(huán)氧樹脂、具有填充物的環(huán)氧丙烯酸酯或者具有適當填充物的聚合物。在一個實施例中，密封劑386包括這樣的材料，該材料被選擇為具有與Cu的CTE類似即處于Cu的CTE的10ppm/°C內的CTE。
[0120]在圖21e中，絕緣層380的部分通過曝光或顯影工藝、使用激光器390的LDA、蝕刻或者其他適當的工藝移除以便跨傳導層382形成開口 392。絕緣層380、密封劑386、傳導層382和凸塊384 —起構成PCB面板394。
[0121]在圖21f中，通過沖壓、壓印、水噴射切割、機械鉆孔或切割、使用激光器396的LDA、蝕刻或者其他適當的工藝移除PCB面板394的部分以便形成開口 400。PCB面板394形成包括開口 400的預制纖維增強復合片。開口 400關于傳導層382居中地形成。開口 400完全通過PCB面板394的絕緣層286形成并且從PCB面板394的第一表面402延伸到PCB面板394的與第一表面相對的第二表面404。開口 400為正方形、矩形、圓形、橢圓形、多邊形或者任何其他形狀。開口 400的尺寸提供了用于后續(xù)安裝半導體管芯的空間。在一個實施例中，開口 400具有大體正方形的足跡并且被形成為足夠大以便容納來自圖3c的半導體管芯或部件124。另外，沿著邊緣406通過用來形成開口 400的類似工藝將PCB面板394分離成單獨的PCB單元394a，該工藝例如沖壓、壓印、水噴射切割、機械鋸切或切割、使用激光器396的LDA、蝕刻或者其他適當的工藝?？梢栽谂c形成開口 400相同的工藝步驟中將PCB面板394分離成單獨的PCB單元394a。例如，在沖壓或壓印工藝中，在形成開口 400的同時將PCB面板394分離成單獨的PCB單元394a。在另一個實施例中，從PCB面板394形成的PCB單元不包括開口 400，PCB單元被配置成適合圍繞來自圖3c的半導體管芯124的側面放置的形狀或者提供用于放置半導體管芯124的區(qū)域。PCB單元可以包括具有正方形和矩形形狀、十字形( + )、成角度的或“L形”、圓形或橢圓形、六邊形、八邊形、星形或者任何其他幾何形狀的互鎖足跡。
[0122]在圖21g中，將具有單獨的PCB單元394a的PCB面板394與臨時載體410和界面層412對齊并且層壓在臨時載體410和界面層412上。臨時載體或襯底410包含臨時或犧牲基材料，例如硅、鋼、鍺、砷化鎵、磷化銦、碳化硅、樹脂、氧化鈹、玻璃或者用于結構支撐的其他適當的低成本剛性材料。界面層或雙面帶條412跨載體410形成，作為臨時粘合劑鍵合膜、蝕刻停止層或者釋放層?？商鎿Q地，使用取放操作將單獨的PCB單元394a安裝和層壓在臨時載體410和界面層412上。在將PCB單元394a層壓到載體410之前，可以將對齊或假半導體管芯放置在載體410和界面層412上。在一個實施例中，可以在將PCB單元394a放置在載體410上并且層壓之前通過用于對齊的透明真空卡盤保持PCB單元394a。
[0123]在圖21h中，使用取放操作將來自圖3c的半導體管芯124安裝到界面層412和載體410，其中有源表面130朝載體取向。在一個實施例中，半導體管芯124為倒裝芯片類型器件。在另一個實施例中，半導體管芯124可以是一種半導體封裝，例如沒有凸塊的Fo-WLCSP、鍵合線封裝、倒裝芯片LGA、沒有凸塊的倒裝芯片BGA或者QFN封裝。圖21i示出了將半導體管芯124壓入界面層412中，使得絕緣層134設置到界面層中。PCB單元394a的絕緣層380和密封劑386的內邊緣414與半導體管芯124之間的空隙或距離至少為25Mm。
[0124]在圖21 j中，使用焊膏印刷、壓縮成型、傳遞成型、液體密封劑成型、真空層壓、旋涂或者其他適當的敷貼器跨半導體管芯124、PCB單元394a、臨時載體410和界面層412沉積密封劑或成型化合物416。密封劑416可以為聚合物復合材料，例如具有填充物的環(huán)氧樹脂、具有填充物的環(huán)氧丙烯酸酯或者具有適當填充物的聚合物。密封劑416是不傳導的并且在環(huán)境上保護半導體器件免受外部元件和污染物的影響。在沉積密封劑之前，該結構可以經歷高壓退火工藝。密封劑416和嵌入的半導體管芯124以及PCB單元394a形成扇出復合襯底或重構的晶片418?？商鎿Q地，密封劑416跨半導體管芯124且圍繞PCB單元394a形成，使得密封劑416與PCB單元394a的密封劑386共面。
[0125]在圖21k中，通過化學蝕刻、機械剝落、CMP、機械研磨、熱烘焙、UV光、激光掃描或者濕法剝離來移除載體410和界面層412以促進跨半導體管芯124的有源表面130、PCB單元394a和密封劑416形成互連結構。在一個可替換的實施例中，在沉積密封劑416并且移除載體410和界面層412之后通過LDA或者其他適當的工藝形成開口 392。
[0126]在圖211中，跨半導體管芯124、PCB單元394a和密封劑416形成積聚互連結構420。絕緣或鈍化層422使用PVD、CVD、印刷、狹縫涂敷、旋涂、噴涂、注射涂敷、層壓、燒結或者熱氧化跨半導體管芯124、PCB單元394a和密封劑416形成。絕緣層422包含一個或多個5102、313財、310隊了&20531203、具有或者沒有填充物或纖維的聚合物電介質抗蝕劑或者具有類似結構和絕緣屬性的其他材料層。絕緣層422的部分通過曝光或顯影工藝、LDA、蝕刻或者其他適當的工藝移除以便跨PCB單元394a的傳導層382以及跨半導體管芯124的傳導層132形成開口。
[0127]電傳導層或RDL 424使用諸如濺射、電鍍和無電鍍之類的圖案化和金屬沉積工藝跨絕緣層422形成。傳導層424可以是一個或多個Al、T1、TiW、Cu、Sn、N1、Au、Ag或者其他適當的導電材料層。傳導層424的一部分電連接到半導體管芯124的接觸墊132。傳導層424的另一部分電連接到PWB單元394a的傳導層382。取決于半導體管芯124的設計和功能，傳導層424的其他部分可以是電氣上共同的或者電隔離的。
[0128]絕緣或鈍化層426使用PVD、CVD、印刷、狹縫涂敷、旋涂、噴涂、注射涂敷、層壓、燒結或者熱氧化跨絕緣層422和傳導層424形成。絕緣層426包含一個或多個Si02、Si3N4、S1N、Ta205、A1203、具有或者沒有填充物或纖維的聚合物電介質抗蝕劑或者具有類似結構和絕緣屬性的其他材料層。絕緣層426的部分可以通過曝光或顯影工藝、LDA、蝕刻或者其他適當的工藝移除以便暴露傳導層424。
[0129]電傳導層或RDL 428使用諸如濺射、電鍍和無電鍍之類的圖案化和金屬沉積工藝跨傳導層424和絕緣層426形成。傳導層428可以是一個或多個Al、T1、TiW、Cu、Sn、N1、Au、Ag或者其他適當的導電材料層。傳導層428的一部分電連接到傳導層424。取決于半導體管芯124的設計和功能，傳導層428的其他部分可以是電氣上共同的或者電隔離的。
[0130]絕緣或鈍化層430使用PVD、CVD、印刷、狹縫涂敷、旋涂、噴涂、注射涂敷、層壓、燒結或者熱氧化跨絕緣層426和傳導層428形成。絕緣層430包含一個或多個Si02、Si3N4、S1N、Ta205、A1203、具有或者沒有填充物或纖維的聚合物電介質抗蝕劑或者具有類似結構和絕緣屬性的其他材料層。絕緣層430的部分可以通過曝光或顯影工藝、LDA、蝕刻或者其他適當的工藝移除以便暴露傳導層428。
[0131]積聚互連結構420內包括的絕緣和傳導層的數量取決于電路布線設計的復雜度且隨著該復雜度而變化。因此，積聚互連結構420可以包括任意數量的絕緣和傳導層以便促進關于半導體管芯124的電氣互連。
[0132]電傳導凸塊材料使用蒸發(fā)、電鍍、無電鍍、球落或者絲網印刷工藝跨積聚互連結構420沉積并且電連接到傳導層428的暴露的部分。凸塊材料可以是Al、Sn、N1、Au、Ag、Pb、B1、Cu、焊料及其組合，具有可選的焊劑解決方案。例如，凸塊材料可以是共熔Sn/Pb、高鉛焊料或者無鉛焊料。使用適當的附接或鍵合工藝將凸塊材料鍵合到傳導層428。在一個實施例中，通過將凸塊材料加熱到其熔點以上而回流該材料以便形成球形球體或凸塊432。在一些應用中，第二次回流凸塊432以便改進到傳導層428的電接觸?？梢栽谕箟K432下方形成UBM。凸塊432也可以壓縮鍵合到傳導層428。凸塊432代表可以跨傳導層428形成的一種互連結構類型。該互連結構也可以使用柱形凸塊、微凸塊或者其他電氣互連。
[0133]在圖21m中，使用層壓或者其他適當的施加工藝跨積聚互連結構420施加背面研磨帶條434。背面研磨帶條434接觸積聚互連結構420的絕緣層430和凸塊432。背面研磨帶條434遵循凸塊432的表面的輪廓。背面研磨帶條434包括具有高達270°C的熱阻的帶條。背面研磨帶條434也包括具有熱釋放功能的帶條。背面研磨帶條434的實例包括UV帶條HT 440和非UV帶條MY-595。背面研磨帶條434提供了用于后續(xù)的背面研磨以及從與積聚互連結構420相對的密封劑416的背側表面436移除密封劑416的部分的結構支撐。
[0134]密封劑416的背側表面436經歷研磨機438的研磨操作以便平坦化密封劑416、密封劑386和半導體管芯124并且降低其厚度。研磨操作向下移除密封劑材料的部分至半導體管芯124的后表面128。化學蝕刻也可以用來平坦化密封劑416和半導體管芯124并且移除其部分?；瘜W蝕刻、CMP或者等離子體干法蝕刻也可以用來移除半導體管芯124和密封劑416上的背面研磨損害和殘余應力以便增強封裝強度。在一個實施例中，絕緣層380和密封劑386 —起比半導體管芯124更薄，并且密封劑416在背面研磨之后保留在密封劑386上方。在一個可替換的實施例中，在背面研磨之后，絕緣層380和密封劑386 —起的厚度與半導體管芯124的厚度相同。
[0135]在圖21η中，從PCB單元394a移除密封劑386的部分以便形成開口 440以暴露凸塊384。開口 440包括豎直或傾斜側壁并且從密封劑386的后表面且部分地通過PCB單元394a延伸以便暴露凸塊384。開口 440通過鉆孔、LDA、高能水噴射、蝕刻或者其他適當的工藝形成。在形成開口 440之后，開口 440經歷除污或清潔工藝。開口 440在跨互連結構420附接背面研磨或支撐帶條434的同時形成并且隨后被清潔。經由在半導體管芯124的外圍區(qū)中部分地通過PCB單元394a形成開口 440，凸塊384從PCB單元394a的背側暴露。在形成開口 440之后，移除背面研磨帶條434。
[0136]使用鋸片或者激光切割工具切分重構的晶片418以便形成Fo-PoP 450。Fo-PoP450利用半導體管芯124足跡外部形成的豎直互連提供與扇出嵌入式PCB的3D電氣互連。傳導層382和凸塊384形成豎直互連且電連接到互連結構420。因此，用于下一級互連的3D互連通過凸塊384、傳導層382、積聚互連結構420和半導體管芯124形成。該3D互連在沒有跨半導體管芯124足跡的RDL或背側互連的情況下提供用于半導體管芯124的水平和豎直電氣互連。Fo-PoP 450包括細間距互連，其中凸塊384之間的間距為0.5mm或更小。在一個實施例中，傳導墊382具有至少20Mm且小于10Mm的高度。在另一個實施例中，傳導墊382的高度至少為半導體管芯124的高度的一半。在一個實施例中，絕緣層380和密封劑386 —起具有至少30Mm的高度。在另一個實施例中，絕緣層380和密封劑386 —起具有傳導墊382的高度的至少1.5倍的高度。在又一個實施例中，絕緣層380和密封劑386 —起具有與半導體管芯124的高度相等的高度。Fo-PoP 450的較小封裝廓形通過創(chuàng)建薄的3D PoP器件而改進了半導體器件的熱性能、電氣性能和翹曲行為。
[0137]圖22a_22b示出了一種形成具有嵌入的襯底和豎直互連的堆疊式3D Fo-PoP的工藝。在圖22a中，半導體器件234包括跨插入器238安裝的半導體管芯236，其中凸塊452設置在插入器238上。半導體器件234跨Fo-PoP 450安裝。
[0138]圖22b示出了堆疊式半導體器件460包括跨Fo-PoP 450堆疊的半導體器件234。在一個實施例中，半導體器件234的凸塊452跨Fo-PoP 450的凸塊384安裝并且被回流以便合并且形成凸塊462并且將半導體器件234電連接到Fo-PoP 450。Fo-PoP 450利用半導體管芯124足跡外部形成的豎直互連提供與扇出嵌入式PCB的3D電氣互連。傳導層382和凸塊384形成豎直互連且電連接到互連結構420并且將半導體管芯124電連接到半導體器件234。
[0139]盡管詳細地說明了本發(fā)明的一個或多個實施例，但是技術人員將會理解的是，可以在不脫離如所附權利要求書中所闡明的本發(fā)明的范圍的情況下對這些實施例做出修改和調適D
【權利要求】
1.一種制造半導體器件的方法，包括: 提供包括絕緣層和傳導層的襯底； 在襯底中形成第一開口； 在第一開口內設置半導體管芯； 跨半導體管芯和襯底沉積第一密封劑；以及 通過第一密封劑和絕緣層形成第二開口以便暴露傳導層。
2.權利要求1的方法，進一步包括在第二開口內形成凸塊。
3.權利要求1的方法，進一步包括在傳導層與絕緣層之間形成第二密封劑。
4.權利要求1的方法，其中提供襯底進一步包括: 提供傳導層； 跨傳導層形成凸塊；以及 跨傳導層和凸塊形成絕緣層。
5.權利要求1的方法，進一步包括圖案化傳導層以便形成傳導墊或傳導柱。
6.一種制造半導體器件的方法，包括: 提供包括絕緣層和傳導層的襯底； 在襯底中形成第一開口； 在第一開口內設置半導體管芯；以及 在絕緣層中形成第二開口以便暴露傳導層。
7.權利要求6的方法，進一步包括跨半導體管芯和襯底形成互連結構以便電連接半導體管芯和傳導層。
8.權利要求6的方法，其中提供襯底包括: 提供絕緣層； 部分地通過絕緣層形成第三開口 ；以及 跨絕緣層且在第三開口內形成傳導層。
9.權利要求6的方法，進一步包括: 跨半導體管芯和絕緣層沉積密封劑；以及 通過密封劑形成第二開口以便暴露傳導層。
10.權利要求6的方法，進一步包括: 將襯底切分成單獨的單元；以及 將所述單獨的單元安裝到載體。
11.一種半導體器件，包括: 襯底，該襯底包括第一開口 ； 半導體管芯，設置在第一開口中； 第一密封劑，跨半導體管芯和襯底沉積；以及 第二開口，通過第一密封劑且部分地通過襯底形成。
12.權利要求11的半導體器件，其中襯底進一步包括: 絕緣層；以及 嵌入到絕緣層內的傳導層。
13.權利要求11的半導體器件，其中襯底進一步包括: 絕緣層； 跨絕緣層形成的傳導層；以及 跨傳導層形成的第二密封劑。
14.權利要求13的半導體器件，進一步包括通過絕緣層和第二密封劑形成以便暴露傳導層的第二開口。
15.權利要求11的半導體器件，進一步包括在第二開口中形成的凸塊。
【文檔編號】H01L21/60GK104253105SQ201410295181
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2014年6月27日 優(yōu)先權日:2013年6月28日
【發(fā)明者】林耀劍 申請人:新科金朋有限公司