[发明专利]在半导体小片和互连结构周围形成可穿透膜包封料的半导体器件和方法

说明书

技术领域

本发明大体涉及半导体器件，并且更具体地涉及在半导体小片和互连结构周围形成可穿透膜包封料(penetrable film encapsulant)的半导体器件和方法。

背景技术

半导体器件在现代电子产品中很常见。半导体器件在电气部件的数量和密度方面不同。分立半导体器件通常包含一种类型的电气部件，例如发光二极管(LED)、小信号晶体管、电阻器、电容器、电感器以及功率金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)。集成半导体器件典型地包含数百至数百万的电气部件。集成半导体器件的实例包括微控制器、微处理器、电荷耦合器件(CCD)、太阳能电池以及数字微镜器件(DMD)。

半导体器件执行各种各样的功能，诸如信号处理、高速计算、传送和接收电磁信号、控制电子器件、将日光转变为电力以及为电视显示创建视像投射。在娱乐、通信、功率转换、网络、计算机以及消费品的领域中都用到半导体器件。还在军事应用、航空、汽车、工业控制器以及办公设备中用到半导体器件。

半导体器件采用半导体材料的电气特性。半导体材料的原子结构允许通过电场或基极电流的施加或通过掺杂工艺来操纵其导电率。掺杂将杂质引入半导体材料中以操纵和控制半导体器件的导电率。

半导体器件包含有源和无源的电气结构。包括双极型晶体管和场效应晶体管在内的有源结构控制电流的流动。通过改变掺杂的程度和 电场或基极电流的施加，晶体管或者促进或者限制电流的流动。包括电阻器、电容器以及电感器在内的无源结构创建对于执行各种电气功能所必要的、电压与电流之间的关系。无源结构与有源结构电气相连(electrically connected)以形成电路，所述电路使得半导体器件能够执行高速计算及其他有用的功能。

通常利用两个复杂的制造工艺，即前端制造和后端制造来制造半导体器件，所述前端制造和后端制造分别涉及大概数百个步骤。前端制造涉及多个小片(die)在半导体晶圆的表面上的形成。每个小片典型地是完全相同的并且包含通过使有源部件与无源部件电气相连而形成的电路。后端制造涉及从已完成的晶圆中分切出单个小片并且对小片进行封装以提供结构支撑和环境隔离。

半导体制造的一个目标在于生产更小的半导体器件。更小的器件典型地消耗更少的功率、具有更高的性能并且可以更高效地生产。另外，更小的半导体器件具有更小的占用面积(footprint)，这对于更小的最终产品而言是所期望的。可通过产生具有更小、密度更高的有源和无源部件的小片的前端工艺的改进来实现更小的小片尺寸。后端工艺可通过电气互连和封装材料的改进产生具有更小占用面积的半导体器件封装。

在扇出晶圆级芯片尺度封装(Fo-WLCSP)中，通常将半导体小片安装到临时载体上。典型地通过模具注塑(mold injection)将包封料沉积在半导体小片和载体上。载体被去除以露出半导体小片，并且在露出的半导体小片上形成内建互连结构。

已知半导体小片在包封期间，特别是在模具注塑期间，竖向和横向地偏移，这会引起内建互连结构的不对准。将半导体小片固定在载体上以减少小片偏移的一种技术涉及在载体上形成可浸润焊垫(wettable pad)并且用凸块(bump)将半导体小片固定到所述可浸润焊垫上。可浸润焊垫的形成典型地涉及光刻、蚀刻以及电镀，这些都是费时且昂贵的制造工艺。可浸润焊垫和凸块增加了半导体小片与内建互 连结构之间的互连阻抗。

通常通过包封料形成多个导电通孔或立柱以得到与层叠的半导体器件的z方向竖向电气互连。导电通孔典型地与包封料共面。导电通孔的最小露出表面面积降低了对于层叠的半导体器件的接合可靠性(joint reliability)。

发明内容

存在减少小片偏移以及提高对层叠的半导体器件的接合可靠性的需要。据此，在一个实施例中，本发明是一种制作半导体器件的方法，所述方法包括下述步骤：提供临时载体，在所述临时载体上形成多个第一凸块，在所述第一凸块之间将半导体小片安装到所述临时载体上，提供包括基层(base layer)、第一粘合剂层以及第二粘合剂层的可穿透膜包封料层，将所述可穿透膜包封料层按压到所述半导体小片和第一凸块上以将所述半导体小片和第一凸块嵌入所述第一粘合剂层和第二粘合剂层之内，将所述可穿透膜包封料层固化，分离所述第一粘合剂层和第二粘合剂层以去除所述基层和第一粘合剂层并且将所述第二粘合剂层留在所述半导体小片和第一凸块周围，去除所述临时载体，以及在所述半导体小片和第二粘合剂层上形成互连结构。