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      半導體器件的制作方法

      文檔序號:11762493閱讀:406來源:國知局
      半導體器件的制作方法與工藝

      本申請要求由Francis J.CARNEY和Michael J.SEDDON發(fā)明的、提交于2015年9月17日的名稱為“SEMICONDUCTOR PACKAGES AND METHODS”(半導體封裝件及制造方法)的美國臨時申請No.62/219,666的權益,該臨時申請以引用方式并入本文,并且據(jù)此要求該申請的共同主題的優(yōu)先權。

      技術領域

      本實用新型總體涉及半導體器件,更具體地講涉及半導體器件和形成微互連結構的方法。



      背景技術:

      半導體器件在現(xiàn)代電子產品中很常見。電子部件中半導體器件的數(shù)量和密度各不相同。半導體器件可執(zhí)行多種多樣的功能,諸如模數(shù)信號處理、傳感器、電磁信號的發(fā)送和接收、電子器件控制、功率管理以及音頻/視頻信號處理。分立半導體器件通常包含一種類型的電子部件,例如,發(fā)光二極管(LED)、小信號晶體管、電阻器、電容器、電感器、二極管、整流器、晶閘管以及功率金屬氧化物半導體場效應晶體管(MOSFET)。集成半導體器件通常包括數(shù)百至數(shù)百萬的電子部件。集成半導體器件的例子包括微控制器、專用集成電路(ASIC)、標準邏輯、放大器、時鐘管理、存儲器、接口電路以及各種信號處理電路。

      半導體器件的重要部分是半導體管芯之間的互連結構所需的區(qū)域。圖1示出了已知的管芯間互連構造,其中半導體管芯50與半導體管芯52相鄰(但隔開)設置。焊絲54在半導體管芯50的有源表面58上的接觸墊56和半導體管芯52的有源表面62上的接觸墊60之間提供電互連。要使焊絲54形成和成形,需要半導體管芯50和52之間隔開距離D1,還需要隔開專門的邊緣間距D2。另外,半導體管芯通常預留專門的邊緣空間,該專門的邊緣空間在進行鋸片改造時用作劃道柵格,在劃片街區(qū)(saw street)的裂痕擴散時用作裂痕止溝,或者在劃片街區(qū)開裂時用于密封管芯邊緣,最終防止水分進入有源區(qū)附近。管芯邊緣空間的要求仍然不清楚。人們希望減小電互連所需的專門的邊緣間距,以便盡量增大有源管芯區(qū)域,從而為給定半導體封裝件提供信號處理功能,同時減小半導體封裝件的總體占用面積。

      本領域已經使用管芯堆疊技術來盡量減小半導體封裝件占用面積,管芯堆疊對低功率技術(例如,存儲器器件)有用。然而,熱耗散和應力過度是堆疊管芯存在的問題,尤其是對于功率MOSFET和集成驅動器。管芯間互連的另一常見方法是使用硅通孔(TSV),但硅通孔的制造成本極高。



      技術實現(xiàn)要素:

      本實用新型的一方面的目的是提供一種節(jié)省成本的半導體器件。

      本實用新型的至少一方面涉及一種半導體器件,其特征在于,包括:第一襯底;第二襯底;在所述第一襯底上方形成的第一導電層;在所述第二襯底上方形成的第二導電層,其中所述第二襯底鄰近所述第一襯底設置;以及跨所述第一襯底的所述第一導電層和所述第二襯底的所述第二導電層而形成的互連件。

      優(yōu)選地,所述第一襯底的第一側表面和所述第一導電層接觸所述第二襯底的第一側表面和所述第二導電層。

      優(yōu)選地,所述第一導電層沿所述第一襯底的所述第一側表面向下形成,并且所述第二導電層沿所述第二襯底的所述第一側表面向下形成。

      優(yōu)選地,半導體器件還包括:所述第一襯底的所述第一側表面的外延部;以及所述第二襯底的所述第一側表面的凹陷部,其中所述外延部被設置到所述凹陷部中,以聯(lián)鎖所述第一襯底和所述第二襯底。

      優(yōu)選地,所述第一導電層在所述外延部上方延伸,并且所述第二導電層延伸到所述凹陷部中。

      優(yōu)選地,半導體器件還包括鄰近所述第一襯底設置的第三襯底,其中所述第三襯底的側表面接觸所述第一襯底的側表面。

      優(yōu)選地,所述第一襯底包括多邊形形狀。

      優(yōu)選地,所述第一襯底包括第一半導體管芯,并且所述第二襯底包括第二半導體管芯。

      優(yōu)選地,所述第一導電層接觸所述第二導電層。

      本實用新型的至少一方面涉及一種半導體器件,其特征在于,包括:第一半導體管芯;第二半導體管芯;在所述第一半導體管芯上方形成的第一導電層;以及在所述第二半導體管芯上方形成的第二導電層,其中所述第二半導體管芯鄰近所述第一半導體管芯設置,其中所述第一半導體管芯的第一側表面和所述第一導電層接觸所述第二半導體管芯的第一側表面和所述第二導電層。

      本實用新型的一方面的技術效果是所提供的半導體器件是節(jié)省成本的。

      附圖說明

      圖1示出了相鄰半導體管芯之間的常見焊絲互連結構;

      圖2a至圖2d示出了具有多個由劃片街區(qū)隔開的半導體管芯的半導體晶圓;

      圖3a至圖3d示出了在具有接觸側表面的相鄰半導體管芯之間形成管芯間互連的工藝;

      圖4a至圖4b示出了沿半導體管芯的側表面垂直向下形成導電層;

      圖5a至圖5c示出了在半導體管芯的側表面上形成導電外延部和凹陷部;

      圖6a至圖6b示出了在半導體管芯的側表面上形成具有角形輪廓的導電外延部和凹陷部;

      圖7a至圖7b示出了在半導體管芯具有導電外延部和凹陷部的多個側面上的管芯間互連;

      圖8示出了具有角形側表面的半導體管芯的管芯間互連;

      圖9示出了矩形封裝件中的多個半導體管芯的管芯間互連;

      圖10示出了六邊形封裝件中的多個半導體管芯的管芯間互連;以及

      圖11示出了襯底上的成對半導體管芯的管芯間互連。

      具體實施方式

      下文參照附圖描述了一個或多個實施方案,其中同樣的數(shù)字代表相同或相似的元件。雖然為了實現(xiàn)某些目標而按照最佳方式描述附圖,但該描述意在覆蓋可包括在本公開內容的精神和范圍內的替代形式、修改形式和等同形式。本文所用的術語“半導體管芯”是指該詞語的單數(shù)和復數(shù)形式,因此可指代單個半導體器件和多個半導體器件。

      半導體器件一般采用兩種復雜的制造工藝來制造:前端制造和后端制造。前端制造涉及在半導體晶圓的表面上形成多個管芯。晶圓上的每個管芯包括有源電子部件和無源電子部件,有源電子部件和無源電子部件電連接以形成功能電路。有源電子部件諸如晶體管和二極管具有控制電流流動的能力。無源電子部件(例如,電容器、電感器和電阻器)形成執(zhí)行電路功能所必需的電壓電流關系。

      后端制造是指將成品晶圓分割或切割成單獨的半導體管芯,并封裝半導體管芯以實現(xiàn)結構支撐、電互連和環(huán)境隔離。使用等離子蝕刻、激光切割工具或鋸片沿晶圓的非功能區(qū)(稱為劃片街區(qū)或劃道)對晶圓進行切割。在切割后,單獨半導體管芯被安裝至封裝襯底,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焊盤。然后將形成在半導體管芯上方的接觸焊盤連接至封裝件內的接觸焊盤。電連接可利用導電層、凸塊、柱狀凸塊、導電膏或焊絲形成。密封劑或其他模制材料沉積在封裝件上方,以提供物理支撐和電絕緣隔離。然后,將成品封裝件插入到電系統(tǒng)中,半導體器件的功能便可提供給其他系統(tǒng)部件使用。

      圖2a示出具有基極襯底材料102諸如硅、鍺、磷化鋁、砷化鋁、砷化鎵、氮化鎵、磷化銦、碳化硅或其他基體半導體材料以提供結構支撐的半導體晶圓100。多個半導體管芯或部件104形成在晶圓100上,通過無源的管芯間晶圓區(qū)域或者說鋸道106隔開,如上所述。劃片街區(qū)106提供用以將半導體晶圓100切割成單獨半導體管芯104的切割區(qū)域。在一個實施方案中,半導體晶圓100的寬度或直徑為100-450毫米(mm),厚度為50-100微米(μm)或15-250μm。

      圖2b示出了半導體晶圓100的一部分的剖視圖。每個半導體管芯104具有背面或非有源表面108以及有源表面或有源區(qū)110,有源表面或有源區(qū)包括模擬電路或數(shù)字電路,所述模擬電路或數(shù)字電路的具體實施形式是在管芯內形成的并且根據(jù)管芯的電子設計和功能而電互連的有源器件、無源器件、導電層和介電層。例如,該電路可包括一個或多個晶體管、二極管以及在有源表面110內形成以實現(xiàn)模擬電路或數(shù)字電路(例如,數(shù)字信號處理器(DSP)、微控制器、ASIC、標準邏輯、放大器、時鐘管理、存儲器、接口電路和其他信號處理電路)的其他電路元件。半導體管芯104可還包括用于RF信號處理的集成無源器件(IPD),例如電感器、電容器和電阻器。有源表面110可包括圖像傳感器區(qū)域,其在互補金屬氧化物半導體(CMOS)或N型金屬氧化物半導體(NMOS)技術中的實施形式是半導體電荷耦合器件(CCD)和有源像素傳感器?;蛘撸雽w管芯104可以是光學透鏡、檢測器、垂直腔面發(fā)射激光器(VCSEL)、波導、堆疊管芯、電磁(EM)濾波器或多芯片模塊。

      使用PVD、CVD、電解電鍍、化學電鍍工藝或其他合適的金屬沉積工藝在有源表面110上方形成導電層112。導電層112可以是一層或多層鋁(Al)、銅(Cu)、錫(Sn)、鎳(Ni)、金(Au)、銀(Ag)、鈦(Ti)、鈦鎢(TiW)或其他合適的導電材料。導電層112用作與有源表面110上的電路電連接的管芯間接觸墊。在一個實施方案中,導電層112在半導體管芯104的邊緣處或邊緣附近形成。

      作為質量控制流程的一部分,半導體晶圓100經過電測試和檢查。使用人工目視檢查和自動光學系統(tǒng)對半導體晶圓100進行檢查??墒褂密浖Π雽w晶圓100進行自動光學分析。目視檢查方法可采用諸如掃描電子顯微鏡、高強度光或紫外線或者金相顯微鏡的設備。檢查半導體晶圓100的結構特性,包括翹曲、厚度變化、表面顆粒、不規(guī)則性、開裂、分層和變色。

      半導體管芯104內的有源部件和無源部件經受晶圓級的電性能和電路功能測試。如圖2c中所示,使用包括多個探針或測試引線118的測試探頭116或者其他測試裝置來測試每個半導體管芯104的功能和電參數(shù)。探針118用于與每個半導體管芯104上的節(jié)點或導電層112形成電接觸,并且向接觸墊112提供電刺激。半導體管芯104響應電刺激,該響應由計算機測試系統(tǒng)120測量并與預期響應進行比較,以測試半導體管芯的功能。電測試內容可包括電路功能、引線完整性、電阻率、連續(xù)性、可靠性、結深、ESD、RF性能、驅動電流、閾值電流、泄漏電流以及特定于部件類型的操作參數(shù)。對半導體晶圓100進行檢查和電測試使被指定為已知合格管芯(KGD)的那些半導體管芯104能夠用于半導體封裝。

      在圖2d中,采用等離子蝕刻將半導體晶圓100沿劃片街區(qū)106切割成單個半導體管芯104。等離子蝕刻的優(yōu)點是可使半導體管芯104形成精密的側表面,同時可保持基極襯底材料的結構和完整性?;蛘撸娩徠蚣す馇懈罟ぞ?22將半導體晶圓100沿劃片街區(qū)106切割成單個半導體管芯104??蓪蝹€半導體管芯104進行檢查和電測試,以鑒定切割后的KGD。

      圖3a至圖3d示出了在具有接觸側表面的并排半導體管芯之間形成管芯間互連構造的工藝。圖3a示出了包含犧牲基極材料(例如,硅、聚合物、氧化鈹、玻璃或其他合適的低成本剛性材料)的載體或臨時襯底130的一部分的剖視圖,所述犧牲基極材料用于結構支撐。襯底130還可以是引線框、紫外(UV)或非UV膠帶、安裝到膜框的膠帶、插入物、板或堅硬膠帶。接口層或雙面膠帶132在襯底130上方形成為臨時粘合劑結合膜、蝕刻停止層或熱釋放層。

      采用拾放操作將圖2a至圖2d的半導體管芯104安裝到襯底130,其中背面108朝向襯底取向,并且并排半導體管芯104的基極襯底材料102的側表面134在135處對準。圖3b示出了安裝到襯底130以實現(xiàn)重組或重構晶圓137的半導體管芯104。具體地講,半導體管芯104a的基極襯底材料102的側表面134與半導體管芯104b的基極襯底材料102的側表面134直接物理接觸。一般來說,半導體管芯104的側表面134與并排半導體管芯104的側表面接觸?;蛘撸⑴虐雽w管芯104之間的距離可忽略不計,為小于20微米(μm)或小于5μm。

      使用PVD、CVD、電解電鍍、化學電鍍工藝或其他合適的金屬沉積工藝形成導電層136,以與半導體管芯104a-104b的導電層112重疊。在一個實施方案中,使用等離子增強化學氣相沉積(PeCVD)工藝跨半導體管芯104a的導電層112和半導體管芯104b的導電層112而形成導電層136。導電層136可以是一層或多層Al、Cu、Sn、Ni、Au、Ag、Ti、TiW或其他合適的導電材料。導電層136還可以是各向異性導電膜(ACF)。導電層136提供半導體管芯104a的導電層112與半導體管芯104b的導電層112的電互連,兩個導電層并排設置,并且側表面134彼此物理接觸。導電層112可包含鍍覆的焊料和焊劑。半導體管芯104a-104b的導電層112在焊料回流時進行電連接。

      或者,使用蒸鍍、電解電鍍、化學電鍍、球降(ball drop)或絲網(wǎng)印刷工藝將導電材料沉積在半導體管芯104a的導電層112和半導體管芯104b的導電層112之間的接合處上方,參見圖3c。導電材料可以是Al、Sn、Ni、Au、Ag、Pb、Bi、Cu、焊料以及它們的組合,并且具有任選的焊劑。例如,導電材料可以是共熔Sn/Pb、高鉛焊料或無鉛焊料。使用合適的附接或結合工藝將導電材料結合到半導體管芯104a-104b的導電層112。在一個實施方案中,通過將導電材料加熱到其熔點以上,使該材料回流,從而形成互連件138。在一些應用中,再次使互連件138回流,以提高與導電層112的電接觸效率?;ミB件138還可壓縮結合或熱壓縮結合到導電層112。導電材料可以是利用紫外光或熱量進行固化的導電環(huán)氧樹脂。應當注意,單個互連件138在半導體管芯104a-104b上的導電層112之間提供電互連。

      圖3d示出了半導體管芯104a-104d的頂視圖,其中每個半導體管芯的側表面134與配對半導體管芯的側表面直接物理接觸。半導體管芯104a的基極襯底材料102的側表面134與半導體管芯104b和104c的基極襯底材料102的側表面134接觸。半導體管芯104d的基極襯底材料102的側表面134與半導體管芯104b和104c的基極襯底材料102的側表面134接觸。

      互連件138跨半導體管芯104a的導電層112和半導體管芯104b的導電層112而形成,以在半導體管芯之間形成電互連?;ミB件138跨半導體管芯104a的導電層112和半導體管芯104c的導電層112而形成,以在半導體管芯之間形成電互連?;ミB件138跨半導體管芯104b的導電層112和半導體管芯104d的導電層112而形成,以在半導體管芯之間形成電互連。互連件138跨半導體管芯104c的導電層112和半導體管芯104d的導電層112而形成,以在半導體管芯之間形成電互連?;ミB件138表示可跨導電層112而形成的一種類型的互連件。半導體管芯104a-104d的側表面134之間的直接接觸(或可忽略不計的距離)允許通過以下方式實現(xiàn)半導體管芯104a-104d的導電層112之間的小距離管芯間互連:例如導電膠、微凸塊、印刷焊料、焊絲、噴鍍膜、蒸鍍膜、導電環(huán)氧樹脂、ACF或其他最小距離電互連。單個互連件138在半導體管芯104a-104d上的導電層112之間提供電互連。

      管芯間互連構造縮減了半導體封裝件的尺寸和成本,并且可應用于大部分(即便不是全部)半導體材料。如果封裝件區(qū)域為矩形并且半導體管芯104a-104b在其中以聯(lián)鎖構型接觸,則可增加半導體封裝件的占用面積或總可用面積的效率。而且與圖1所述的分開的半導體管芯之間的焊絲相比,這種布置的電感和電阻降低。

      圖4a至圖4b示出了在并排半導體管芯之間形成管芯間互連構造的另一工藝。圖4a示出了具有有源表面142和側表面144的半導體管芯或襯底140a和140b(與從半導體晶圓100切割的半導體管芯104相似)的正交視圖。使用PVD、CVD、電解電鍍、化學電鍍工藝或其他合適的金屬沉積工藝在半導體管芯140a的有源表面142和側表面144上方形成導電層146。同樣,使用PVD、CVD、電解電鍍、化學電鍍工藝或其他合適的金屬沉積工藝在半導體管芯140b的有源表面142和側表面144上方形成導電層147。導電層146和147可以是一層或多層Al、Cu、Sn、Ni、Au、Ag、Ti、TiW或其他合適的導電材料。導電層146-147用作分別與半導體管芯140a-140b上的有源表面142上的電路電連接的管芯間接觸區(qū)。

      采用拾放操作將半導體管芯140a-140b放在一起。圖4b示出了半導體管芯140a的基極襯底材料的側表面144與半導體管芯140b的基極襯底材料的側表面144直接物理接觸的頂視圖。半導體管芯140a的側表面144上的導電層146與半導體管芯140b的側表面144上的導電層147對準并形成電接觸,從而實現(xiàn)較大的接觸表面積。一般來說,每個半導體管芯140的側表面144與另一個并排半導體管芯140的側表面形成接觸,同時導電層146與導電層147形成電連接,從而提供較大的接觸表面積。

      使用蒸鍍、電解電鍍、化學電鍍、焊球滴落(ball drop)或絲網(wǎng)印刷工藝將導電材料沉積在半導體管芯140a的導電層146和半導體管芯140b的導電層147之間的接合處上方。導電材料可以是Al、Sn、Ni、Au、Ag、Pb、Bi、Cu、焊料以及它們的組合,并且具有任選的焊劑。例如,導電材料可以是共熔Sn/Pb、高鉛焊料或無鉛焊料。使用合適的附接或結合工藝將導電材料結合到半導體管芯140a-140b的導電層146-147。在一個實施方案中,通過將導電材料加熱到其熔點以上,使該材料回流,從而形成互連件148。在一些應用中,再次使互連件148回流,以提高與導電層146-147的電接觸效率?;ミB件148還可壓縮結合或熱壓縮結合到導電層146-147。導電材料可以是利用紫外光或熱量進行固化的導電環(huán)氧樹脂。

      互連件148跨半導體管芯140a的導電層146和半導體管芯140b的導電層147之間的接合處而形成,以在半導體管芯之間形成電互連。在回流期間,互連件148可沿側表面144上的導電層146和147向下流動,以實現(xiàn)更大的牢固結合部并為制造公差作出考慮?;ミB件148表示可跨導電層146-147而形成的一種類型的互連件。半導體管芯140a-140d的側表面144之間的直接接觸允許通過以下方式實現(xiàn)半導體管芯140a-140d的導電層146-147之間的小距離管芯間互連:例如導電膠、微凸塊、印刷焊料、焊絲、噴鍍膜、蒸鍍膜、導電環(huán)氧樹脂、ACF或其他最小距離電互連。

      圖5a至圖5c示出了在聯(lián)鎖并排半導體管芯之間形成管芯間互連構造的另一工藝。圖5a示出了具有有源表面152和側表面154的半導體管芯或襯底150a和150b(與從半導體晶圓100切割的半導體管芯104相似)的正交視圖。半導體管芯150a的側表面154經過等離子蝕刻而形成外延部156,并且半導體管芯150b的側表面154經過等離子蝕刻而形成凹陷部158。精密等離子蝕刻允許外延部156和凹陷部158以能夠緊密且牢固地聯(lián)鎖在一起的尺寸形成。等離子蝕刻形成了半導體管芯104具有外延部156和凹陷部158的精密側表面,同時保持基極襯底材料的結構和完整性。

      在圖5b中,使用PVD、CVD、電解電鍍、化學電鍍工藝或其他合適的金屬沉積工藝在半導體管芯150a的有源表面152和側表面154的外延部156上方形成導電層160。同樣,在半導體管芯150b的有源表面152和側表面154的凹陷部158上方形成導電層161。導電層160-161可以是一層或多層Al、Cu、Sn、Ni、Au、Ag、Ti、TiW或其他合適的導電材料。導電層160-161用作分別與半導體管芯150a-150b的有源表面152上的電路電連接的管芯間接觸區(qū)。

      采用拾放操作將半導體管芯150a-150b放在一起。半導體管芯150a-150b被布置成使得被導電層160覆蓋的外延部156與被導電層161覆蓋的凹陷部158對準。一旦外延部156插入凹陷部158中,半導體管芯150a-150b便被牢固地聯(lián)鎖。圖5c示出了被導電層160覆蓋的外延部156插入被導電層161覆蓋的凹陷部158中并且半導體管芯150a與半導體管芯150b聯(lián)鎖的頂視圖。半導體管芯150a的基極襯底材料的側表面154與半導體管芯150b的基極襯底材料的側表面154直接物理接觸。半導體管芯150a的外延部156上方的導電層160與半導體管芯150b的凹陷部158上的導電層161形成電連接,從而提供較大的接觸表面積。

      使用蒸鍍、電解電鍍、化學電鍍、焊球滴落(ball drop)或絲網(wǎng)印刷工藝將導電材料沉積在半導體管芯150a的有源表面152上的導電層160和半導體管芯150b的有源表面152上的導電層161之間的接合處上方。導電材料可以是Al、Sn、Ni、Au、Ag、Pb、Bi、Cu、焊料以及它們的組合,并且具有任選的焊劑。例如,導電材料可以是共熔Sn/Pb、高鉛焊料或無鉛焊料。使用合適的附接或結合工藝將導電材料結合到半導體管芯150a-150b的有源表面152上的導電層160-161。在一個實施方案中,通過將導電材料加熱到其熔點以上,使該材料回流,從而形成互連件162。在一些應用中,再次使互連件162回流,以提高與導電層160-161的電接觸效率?;ミB件162還可壓縮結合或熱壓縮結合到導電層160-161。導電材料可以是利用紫外光或熱量進行固化的導電環(huán)氧樹脂。

      互連件162跨半導體管芯150a的有源表面152上的導電層160和半導體管芯150b的有源表面152上的導電層161之間的接合處而形成,以在半導體管芯之間形成電互連。在回流期間,互連件162可沿側表面154上的導電層160和161向下流動,以實現(xiàn)更大的牢固結合部并為制造公差作出考慮?;ミB件162表示可跨導電層160-161而形成的一種類型的互連件。半導體管芯150a-150b的外延部156和凹陷部158之間的直接接觸允許通過以下方式實現(xiàn)半導體管芯150a-150b的導電層160-161之間的小距離管芯間互連:例如導電膠、微凸塊、印刷焊料、焊絲、噴鍍膜、蒸鍍膜、導電環(huán)氧樹脂、ACF或其他最小距離電互連。

      圖6a示出了另一實施方案的正交視圖,其中外延部156具有角形輪廓164并且凹陷部158具有相對的角形輪廓166,以實現(xiàn)更牢固的聯(lián)鎖。精密等離子蝕刻允許具有角形輪廓164的外延部156和具有角形輪廓166的凹陷部158以能夠緊密且牢固地聯(lián)鎖在一起的尺寸形成。等離子蝕刻形成了半導體管芯104帶有角形輪廓外延部156和角形輪廓凹陷部158的精密側表面,同時保持基極襯底材料的結構和完整性。使用PVD、CVD、電解電鍍、化學電鍍工藝或其他合適的金屬沉積工藝在半導體管芯150a的有源表面152和側表面154的角形輪廓外延部156上方形成導電層160。同樣,在半導體管芯150b的有源表面152和側表面154的角形輪廓凹陷部158上方形成導電層161。

      圖6b是另一實施方案的頂視圖,其中具有角形輪廓164的外延部156插入具有相對的角形輪廓166的凹陷部158中。半導體管芯150a的基極襯底材料的側表面154與半導體管芯150b的基極襯底材料的側表面154直接物理接觸。半導體管芯150a的角形輪廓外延部156上方的導電層160與半導體管芯150b的角形輪廓凹陷部158上的導電層161形成電連接,從而提供較大的接觸表面積?;ミB件168跨半導體管芯150a的有源表面152上的導電層160和半導體管芯150b的有源表面152上的導電層161之間的接合處而形成,以在半導體管芯之間形成電互連。在回流期間,互連件168可沿側表面154上的導電層160和161向下流動,以實現(xiàn)更大的牢固結合部并為制造公差作出考慮。具有角形輪廓外延部和角形輪廓凹陷部的聯(lián)鎖特征可在半導體管芯150a-150b的任一側表面154上形成。

      聯(lián)鎖特征可在半導體管芯的任一側表面上形成。圖7a示出了具有凹陷部172的半導體管芯或襯底170,所述凹陷部被導電層覆蓋并且在側表面174上形成,類似于圖5b。半導體管芯或襯底176,178,180,182各自具有外延部184,所述外延部被導電層覆蓋并且在側表面186上形成,類似于圖5b。半導體管芯176-182的外延部184插入半導體管芯170的凹陷部172中。圖7b示出了半導體管芯176-182接觸半導體管芯170的每側,其中被導電層覆蓋的外延部184和被導電層覆蓋的凹陷部172之間的接觸提供了管芯間電互連。

      圖8示出了具有角形側表面192的半導體管芯或襯底190a-190b的另一實施方案。導電層194可在半導體管芯190a的有源表面196上形成,類似于圖3a至圖3d,并且/或者沿側表面192垂直向下形成,類似于圖4a至圖4b。同樣,導電層195可在半導體管芯190b的有源表面196上形成。半導體管芯190a的基極襯底材料的側表面192與半導體管芯190b的基極襯底材料的側表面192直接物理接觸或相距可忽略不計的距離。半導體管芯190a的導電層194與半導體管芯190b的導電層195形成接觸或相距可忽略不計的距離?;ミB件198跨半導體管芯190a的有源表面196上的導電層194和半導體管芯190b的有源表面196上的導電層195之間的接合處而形成,以在半導體管芯之間形成電互連。在回流期間,互連件198可沿側表面192上的導電層198向下流動,以實現(xiàn)更大的牢固結合部并為制造公差作出考慮。

      圖9示出了管芯間互連構造的另一實施方案,其中半導體管芯或襯底200具有十字或“+”形狀因數(shù)。半導體管芯或襯底202,204,206,208被設置在“+”形狀因數(shù)的L形凹口內,以形成矩形半導體封裝件209。導電層212可在半導體管芯200-208的有源表面上形成,類似于圖3a至圖3d,并且/或者沿側表面210垂直向下形成,類似于圖4a至圖4b。半導體管芯200的基極襯底材料的側表面210與半導體管芯202-208的基極襯底材料的側表面210直接物理接觸或相距可忽略不計的距離。半導體管芯200的導電層212與半導體管芯202-208的導電層212形成接觸或相距可忽略不計的距離?;ミB件214跨半導體管芯200的有源表面上的導電層212和半導體管芯202-208的有源表面上的導電層212之間的接合處而形成,以在半導體管芯之間形成電互連。在回流期間,互連件214可沿側表面210上的導電層212向下流動,以實現(xiàn)更大的牢固結合部并為制造公差作出考慮。

      圖10示出了管芯間互連構造的另一實施方案,其中半導體管芯或襯底220具有多邊形形狀因數(shù)(例如,六邊形管芯)。半導體管芯或襯底222,224,226,228,229,230被設置在每個側表面232上,以制成星形半導體封裝件234。導電層236可在半導體管芯222-230的有源表面上形成,類似于圖3a至圖3d,并且/或者沿側表面232垂直向下形成,類似于圖4a至圖4b。半導體管芯220的基極襯底材料的側表面232與半導體管芯222-230的基極襯底材料的側表面232直接物理接觸或相距可忽略不計的距離。半導體管芯220的導電層236與半導體管芯222-230的導電層236形成接觸或相距可忽略不計的距離?;ミB件238跨半導體管芯220的有源表面上的導電層236和半導體管芯222-230的有源表面上的導電層236之間的接合處而形成,以在半導體管芯之間形成電互連。在回流期間,互連件238可沿側表面232上的導電層236向下流動,以實現(xiàn)更大的牢固結合部并為制造公差作出考慮。半導體管芯220的多邊形形狀因數(shù)增加了半導體封裝件的占用面積或總可用面積的效率。

      圖11示出了管芯間互連構造的另一實施方案,其中多對半導體管芯或襯底240a-240b被設置在襯底或引線框242上方。半導體管芯240a的基極襯底材料的側表面244與半導體管芯240b的基極襯底材料的側表面244直接物理接觸或相距可忽略不計的距離。導電層246可使用電鍍工藝在半導體管芯240a-240b的有源表面上形成,類似于圖3a至圖3c,并且/或者沿側表面244垂直向下形成,類似于圖4a至圖4b。導電層246橫跨半導體管芯240a-240b,以在半導體管芯之間形成電互連。

      如上所述的管芯間互連構造縮減了半導體封裝件尺寸和成本,并且可應用于大部分(即便不是全部)半導體材料。而且與分開的半導體管芯之間的焊絲相比,這種布置的電感和電阻降低。

      雖然已詳細示出并描述了一個或多個實施方案,但技術人員將認識到,在不脫離本公開的范圍的情況下,可對這些實施方案做出修改和調整。下文列舉了多個示例性實施方案,但其他實施方案也在本公開的范圍內。

      在第一實施方案中,形成半導體器件的方法包括以下步驟:提供第一半導體管芯和第二半導體管芯;在第一半導體管芯上方形成第一導電層,在第二半導體管芯上方形成第二導電層;并且鄰近第一半導體管芯設置第二半導體管芯,其中第一半導體管芯的側表面和第一導電層接觸第二半導體管芯的側表面和第二導電層。

      在第二實施方案中,第一實施方案的方法還包括以下步驟:跨第一半導體管芯的第一導電層和第二半導體管芯的第二導電層形成互連件。

      在第三實施方案中,第一實施方案的方法還包括以下步驟:沿第一半導體管芯的側表面向下形成第一導電層;并且沿第二半導體管芯的側表面向下形成第二導電層。

      在第四實施方案中,第一實施方案的方法還包括以下步驟:形成第一半導體管芯的側表面的外延部;形成第二半導體管芯的側表面的凹陷部;并且將外延部設置到凹陷部中,以聯(lián)鎖第一半導體管芯和第二半導體管芯。

      在第五實施方案中,第一實施方案的方法還包括以下步驟:在第一半導體管芯和第二半導體管芯的側表面上利用等離子蝕刻工藝。

      在第六實施方案中,第一實施方案的第一半導體管芯的第一導電層和第二半導體管芯的第二導電層包含導電環(huán)氧樹脂或各向異性導電膜。

      在第七實施方案中,半導體器件包括第一半導體管芯和第二半導體管芯。第一導電層在第一半導體管芯上方形成。第二導電層在第二半導體管芯上方形成。鄰近第一半導體管芯設置第二半導體管芯,其中第一半導體管芯的第一側表面和第一導電層接觸第二半導體管芯的第一側表面和第二導電層。

      在第八實施方案中,第七實施方案的半導體器件還包括在第一半導體管芯的第一導電層和第二半導體管芯的第二導電層上方形成的互連件。

      在第九實施方案中,第八實施方案的互連件包括在第一半導體管芯的第一導電層和第二半導體管芯的第二導電層之間的接合處上方形成的導電材料。

      在第十實施方案中,第七實施方案的第一導電層沿第一半導體管芯的第一側表面向下形成,并且第二導電層沿第二半導體管芯的第一側表面向下形成。

      在第十一實施方案中,第七實施方案的半導體器件還包括第一半導體管芯的第一側表面的外延部。還形成了第二半導體管芯的第一側表面的凹陷部。外延部被設置到凹陷部中,以聯(lián)鎖第一半導體管芯和第二半導體管芯。

      在第十二實施方案中,第十一實施方案的第一導電層在外延部上方延伸,并且第二導電層延伸到凹陷部中。

      在第十三實施方案中,第七實施方案的半導體器件還包括鄰近第一半導體管芯設置的第三半導體管芯,其中第三半導體管芯的側表面接觸第一半導體管芯的第二側表面。

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