[发明专利]具有穿硅通孔（TSV）垂直互连的全模制半导体结构

说明书

本发明涉及一种具有穿硅通孔(TSV)垂直互连的全模制半导体结构。一种制造半导体器件的方法可以包括：提供包括导电互连的大型半导体晶粒，第一密封剂布置在所述大型半导体晶粒的四个侧面上、所述大型半导体晶粒的有源表面上以及所述导电互连的周围。可以在所述大型半导体晶粒上和所述第一密封剂上形成第一构建互连结构。垂直导电互连可以形成在所述第一构建互连结构上和嵌入式器件安装位置的周围。可以在所述嵌入式器件安装位置上布置包括穿硅通孔(TSV)的嵌入式器件。第二密封剂可以布置在构建结构上和嵌入式器件的至少五个侧面周围。第二构建结构可以形成为布置在平坦表面上并且配置为电联接到嵌入式器件的TSV和垂直导电互连。

相关申请的交叉引用

本发明主张2021年7月1日提交的第63/217,640号美国临时专利 (标题为“具有穿硅通孔(TSV)垂直互连的可堆叠全模制半导体结 构”)的权益(包括申请日期)，其公开内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及一种全模制半导体封装及其制造方法，所述封装包括 穿过全模制嵌入式器件的穿硅通孔(TSV)，以提供穿过嵌入式器件 的垂直电互连。半导体器件可以进一步包括布置在具有TSV的全模制 嵌入式器件上的全模制大型半导体晶粒(die)。

背景技术

半导体器件常见于现代电子产品中。半导体器件在电气组件的数 量和密度上各不相同。分立半导体器件通常包含一种类型的电气组件， 例如，发光二极管(LED)、小信号晶体管、电阻器、电容器、电感 器和功率金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)。集成式半导 体器件通常包含数百到数百万个电气组件。集成式半导体器件的示例 包括微控制器、微处理器、存储器、模数或数模转换器、功率管理和 电荷耦合器件(charged-coupleddevices，CCD)以及包括数字微镜器 件(digital micro-mirror devices，DMD)的MEMS器件。

半导体器件执行广泛的功能，例如，信号处理、高速计算、发送 和接收电磁信号、控制电子装置、存储信息以及为显示器创建视觉投 影。半导体器件应用于娱乐、通信、功率转换、网络、计算机和消费 品的许多领域。半导体器件也应用于军事应用、航空、汽车、工业控 制器和办公设备。

半导体器件利用半导体材料的电特性。半导体材料的原子结构允 许通过施加电场或基极电流或通过掺杂工艺来操纵其导电性。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性。

半导体器件包含有源电结构和无源电结构。有源结构(包括双极、 互补金属氧化物半导体和场效应晶体管)控制电流的流动。通过改变 掺杂和施加电场或基极电流的水平，晶体管促进或限制电流的流动。 无源结构(包括电阻器、电容器和电感器)在执行各种电功能所需的 电压和电流之间建立关系。无源结构和有源结构电连接以形成使得半 导体器件能够执行高速计算和其他有用的功能的电路。

通常采用两种复杂的制造工艺(即前端制造和后端制造)来制造 半导体器件，每种工艺可能涉及数百个步骤。前端制造涉及在半导体 晶圆的表面上形成多个半导体晶粒。每个半导体晶粒通常是相同的并 且包含通过电连接有源组件和无源组件而形成的电路。后端制造涉及 从成品晶圆分离单个半导体晶粒并对晶粒进行封装，以提供结构支撑 和环境隔离。本文中使用的术语“半导体晶粒”指词语的单数和复数 形式，因此可以指单个半导体器件和多个半导体器件。

半导体制造的一个目标是生产更小的半导体器件。当集成在可穿 戴电子设备、便携式手持通信装置(例如，电话)和其他应用中时， 较小的器件通常消耗更少的电力，具有更高的性能，可以更高效地生 产，具有更小的形状因子，并且可以不再笨重。换言之，较小的半导 体器件可能具有较小的占用空间、较低的高度或两者兼有，这对于较 小的终端产品是合意的。可以通过改进前端工艺来实现更小的半导体 晶粒尺寸，从而使半导体晶粒具有更小的、更高密度的有源组件和无 源组件。通过改进电互连和封装材料，后端工艺可以使半导体器件封 装具有更小的占用空间。

发明内容