技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明構(gòu)思的示例性實(shí)施例涉及一種半導(dǎo)體裝置，更具體地，涉及一種具有柔性互連件的半導(dǎo)體裝置及其制造方法。

背景技術(shù)：

包括在可穿戴裝置中的半導(dǎo)體裝置可以具有柔性并且可以支撐可穿戴裝置的彎曲特性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明構(gòu)思的示例性實(shí)施例可以提供一種具有柔性結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體裝置及其制造方法。

根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例性實(shí)施例，半導(dǎo)體裝置包括彼此分隔開的多個(gè)半導(dǎo)體芯片。間隔區(qū)形成在多個(gè)半導(dǎo)體芯片中相鄰的半導(dǎo)體芯片之間。再分布層設(shè)置在至少一個(gè)半導(dǎo)體芯片上。再分布層包括電連接到至少一個(gè)半導(dǎo)體芯片的至少一條再分布線。再分布層包括設(shè)置在間隔區(qū)中的互連件?；ミB件包括設(shè)置在至少一條再分布線上的有機(jī)層。有機(jī)層比多個(gè)半導(dǎo)體芯片柔軟。

根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例性實(shí)施例，半導(dǎo)體裝置包括至少兩個(gè)彼此沒有物理地結(jié)合的半導(dǎo)體芯片，每個(gè)半導(dǎo)體芯片具有電路層。再分布層設(shè)置在半導(dǎo)體芯片的電路層上。再分布層電連接到電路層。再分布層包括電連接到電路層的再分布線和圍繞再分布線的絕緣層。絕緣層比半導(dǎo)體芯片柔軟。再分布層包括將至少兩個(gè)半導(dǎo)體芯片彼此連接的互連件。

根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例性實(shí)施例，半導(dǎo)體裝置包括彼此分隔開的至少兩個(gè)半導(dǎo)體芯片，間隔區(qū)形成在至少兩個(gè)半導(dǎo)體芯片的每個(gè)之間。再分布層設(shè)置在每個(gè)半導(dǎo)體芯片上。每個(gè)半導(dǎo)體芯片包括具有電路層的頂表面和與頂表面相對的底表面以及通過頂表面暴露并電連接到電路層的鍵合焊盤。再分布層包括覆蓋半導(dǎo)體芯片的頂表面并具有暴露鍵合焊盤的第一開口的第一絕緣層。至少一條再分布線設(shè)置在第一絕緣層上并通過第一開口連接到鍵合焊盤。第二絕緣層設(shè)置在第一絕緣層上并覆蓋至少一條再分布線。第一絕緣層和第二絕緣層包括比半導(dǎo)體芯片柔軟的有機(jī)層?；ミB件穿過間隔區(qū)。互連件包括將至少兩個(gè)半導(dǎo)體芯片彼此電連接的金屬線。有機(jī)層圍繞金屬線?；ミB件在半導(dǎo)體芯片之間能夠自由地彎曲。

根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例性實(shí)施例，制造半導(dǎo)體裝置的方法包括：提供至少兩個(gè)半導(dǎo)體芯片，每個(gè)半導(dǎo)體芯片包括電路層和電連接到電路層的鍵合焊盤；在半導(dǎo)體芯片上形成電連接到半導(dǎo)體芯片上的鍵合焊盤的再分布層。再分布層的形成包括在半導(dǎo)體芯片上形成具有暴露鍵合焊盤的第一開口的第一絕緣層，在第一絕緣層上形成通過第一開口連接到鍵合焊盤的再分布線，在第一絕緣層上形成覆蓋再分布線的第二絕緣層。半導(dǎo)體芯片彼此分隔開，間隔區(qū)設(shè)置在半導(dǎo)體芯片之間。第一絕緣層和第二絕緣層包括比半導(dǎo)體芯片柔軟的有機(jī)層，再分布層包括穿過間隔區(qū)的柔性互連件。

根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例性實(shí)施例，制造半導(dǎo)體裝置的方法包括：在支撐板上提供至少兩個(gè)彼此分隔開的半導(dǎo)體芯片；在每個(gè)半導(dǎo)體芯片上形成再分布層。再分布層包括至少一條電連接到半導(dǎo)體芯片的再分布線和圍繞至少一條再分布線的有機(jī)層。所述方法包括從半導(dǎo)體芯片去除支撐板。再分布層包括穿過位于半導(dǎo)體芯片之間的間隔區(qū)的柔性互連件。

附圖說明

通過參照附圖詳細(xì)地描述本發(fā)明構(gòu)思的示例性實(shí)施例，本發(fā)明構(gòu)思的上述和其它特征將變得更加明顯，在附圖中：

圖1A是示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一些示例性實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的剖視圖。

圖1B至圖1D是示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一些示例性實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的平面圖。

圖1E和圖1F是示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一些示例性實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的彎曲的剖視圖。

圖2A和圖2B是示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一些示例性實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的剖視圖。

圖3A至圖3G是示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一些示例性實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的制造方法的剖視圖。

圖4A至圖4D是示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一些示例性實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的制造方法的剖視圖。

圖5A至圖5C是示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一些示例性實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的制造方法的剖視圖。

具體實(shí)施方式

圖1A是示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一些示例性實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的剖視圖。圖1B至圖1D是示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一些示例性實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的平面圖。圖1E和圖1F是示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一些示例性實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的彎曲的剖視圖。

參照圖1A，半導(dǎo)體裝置10可以包括至少兩個(gè)半導(dǎo)體芯片110和將半導(dǎo)體芯片110彼此電連接的互連件165?；ミB件165可以是柔性互連件。半導(dǎo)體芯片110可以彼此分隔開，間隔區(qū)80設(shè)置在相鄰的半導(dǎo)體芯片110之間，因此半導(dǎo)體芯片110彼此可以沒有物理結(jié)合。半導(dǎo)體芯片110可以是存儲(chǔ)器芯片、邏輯芯片或它們的組合。例如，半導(dǎo)體芯片110可以具有系統(tǒng)級(jí)封裝件(SiP)或系統(tǒng)芯片(SoC)構(gòu)造。

半導(dǎo)體芯片110可以具有頂表面110a和與頂表面110a相對的底表面110b。半導(dǎo)體芯片110的頂表面110a和底表面110b中的一個(gè)表面可以是有效表面，半導(dǎo)體芯片110的頂表面110a和底表面110b中的另一個(gè)表面可以是非有效表面。在本發(fā)明構(gòu)思的一些示例性實(shí)施例中，半導(dǎo)體芯片110的頂表面110a可以是在其上設(shè)置有一個(gè)或更多個(gè)鍵合焊盤112和電連接到鍵合焊盤112的電路層111的有效表面。半導(dǎo)體芯片110的底表面110b可以是非有效表面。

半導(dǎo)體裝置10可以包括設(shè)置在半導(dǎo)體芯片110的頂表面110a上的再分布層160。再分布層160可以是連續(xù)的再分布層。再分布層160可以包括圍繞一條或更多條再分布線130的柔性絕緣層120。例如，半導(dǎo)體芯片110的主要成分可以包括硅，柔性絕緣層120可以包括比半導(dǎo)體芯片110的主要成分柔軟的材料。例如，柔性絕緣層120可以包括有機(jī)層(例如聚酰亞胺)。包括有機(jī)層的柔性絕緣層120可以設(shè)置在間隔區(qū)80中。例如，柔性絕緣層120的設(shè)置在間隔區(qū)80中的部分可以包括有機(jī)層。設(shè)置在半導(dǎo)體芯片110上和設(shè)置在間隔區(qū)80中的柔性絕緣層120可以是設(shè)置在多個(gè)半導(dǎo)體芯片110中的每個(gè)上和設(shè)置在形成于相鄰半導(dǎo)體芯片110之間的每個(gè)間隔區(qū)80中的連續(xù)的一體形成的層。

根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例性實(shí)施例，包括柔性絕緣層120和再分布線的再分布層160可以設(shè)置在每個(gè)半導(dǎo)體芯片110上并可以額外地設(shè)置在相鄰半導(dǎo)體芯片110之間的間隔區(qū)80中。

再分布線130可以電連接到鍵合焊盤112。例如，再分布線130可以包括可以連接到鍵合焊盤112的金屬(例如，銅(Cu)或鋁(Al))或它們的合金。再分布層160可以包括將半導(dǎo)體芯片110彼此電連接的互連件165。包括在互連件165中的再分布線130可以將半導(dǎo)體芯片110彼此電連接。互連件165可以是再分布層160的穿過彼此相鄰的半導(dǎo)體芯片110之間的間隔區(qū)80的部分。

半導(dǎo)體裝置10可以包括一個(gè)或更多個(gè)電連接到再分布層160的外部端子150。例如，外部端子150可以包括連接到球置焊盤(landing pads)140的焊料球或焊料凸起。

參照圖1B，在本發(fā)明構(gòu)思的一些示例性實(shí)施例中，當(dāng)從平面圖觀察時(shí)，再分布層160可以基本覆蓋半導(dǎo)體芯片110的整個(gè)頂表面110a，互連件165可以基本占據(jù)整個(gè)間隔區(qū)80。在本發(fā)明構(gòu)思的一些示例性實(shí)施例中，當(dāng)從平面圖觀察時(shí)，互連件165可以僅占據(jù)間隔區(qū)80的一部分(例如，中心部分)。在本發(fā)明構(gòu)思的一些示例性實(shí)施例中，當(dāng)從平面圖觀察時(shí)，多個(gè)互連件165可以占據(jù)間隔區(qū)80的一部分(例如，見圖1D)或基本占據(jù)整個(gè)間隔區(qū)80。再分布線130可以包括在互連件165中。

參照圖1E，當(dāng)柔性絕緣層120圍繞再分布線130時(shí)，互連件165可以在半導(dǎo)體芯片110之間自由地彎曲。在本發(fā)明構(gòu)思的一些示例性實(shí)施例中，通過互連件165的自由彎曲，半導(dǎo)體芯片110中的一個(gè)可以距另一個(gè)半導(dǎo)體芯片110變得更近或更遠(yuǎn)(A)。

在本發(fā)明構(gòu)思的一些示例性實(shí)施例中，半導(dǎo)體芯片110中的一個(gè)可以通過互連件165的自由彎曲來上升到比另一個(gè)半導(dǎo)體芯片110高的水平(B)或半導(dǎo)體芯片110中的一個(gè)可以通過互連件165的自由彎曲來下降到比另一個(gè)半導(dǎo)體芯片110低的水平(C)。在本發(fā)明構(gòu)思的一些示例性實(shí)施例中，至少一個(gè)半導(dǎo)體芯片110可以通過互連件165的自由彎曲來扭曲(D)。

半導(dǎo)體芯片110的運(yùn)動(dòng)不限于A到D的運(yùn)動(dòng)，而是可以各種修改。例如，在距另一個(gè)半導(dǎo)體芯片110變得更近的同時(shí)，半導(dǎo)體芯片110中的一個(gè)可以扭曲或上升。因此，由于半導(dǎo)體裝置10包括可以自由地彎曲的互連件165，所以半導(dǎo)體裝置10可以包括在例如可穿戴裝置中。

互連件165與半導(dǎo)體芯片110相鄰的部分可以設(shè)置在半導(dǎo)體芯片110面向間隔區(qū)80的側(cè)壁110ca上。例如，互連件165的邊緣可以粘附于半導(dǎo)體芯片110的側(cè)壁110ca，互連件165的中心部分可以自由地彎曲。

根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一個(gè)或更多個(gè)示例性實(shí)施例，互連件165可以不設(shè)置在半導(dǎo)體芯片110的側(cè)壁110ca上(例如，見圖1F)。因此，基本上整個(gè)互連件165可以自由地彎曲。

圖2A和圖2B是示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一些示例性實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的剖視圖。

參照圖2A，半導(dǎo)體裝置10還可以包括設(shè)置在每個(gè)半導(dǎo)體芯片110上的成型層170。成型層170可以設(shè)置在半導(dǎo)體芯片110的底表面110b上。成型層170可以覆蓋半導(dǎo)體芯片110不面向間隔區(qū)80的側(cè)壁110cb。設(shè)置在相鄰的半導(dǎo)體芯片110上的成型層170不需要彼此連接，因此成型層170不必影響半導(dǎo)體芯片110的運(yùn)動(dòng)?；ミB件165可以設(shè)置在半導(dǎo)體芯片110的側(cè)壁110ca上?；ミB件165比成型層170柔軟或有彈性。

參照圖2B，半導(dǎo)體裝置20可以包括邊緣20e。邊緣20e可以是可自由彎曲的邊緣。半導(dǎo)體裝置20可以包括半導(dǎo)體芯片110和再分布層160。半導(dǎo)體芯片110可以具有頂表面110a和底表面110b，再分布層160可以設(shè)置在半導(dǎo)體芯片110的頂表面110a上。半導(dǎo)體芯片110的頂表面110a可以是有效表面，半導(dǎo)體芯片110的底表面110b可以是非有效表面。再分布層160可以包括再分布線130和圍繞再分布線130的柔性絕緣層120(例如，有機(jī)層120)。

再分布層160的有機(jī)層120可以設(shè)置在半導(dǎo)體芯片110的側(cè)壁110c上。半導(dǎo)體裝置20的邊緣20e可以自由地彎曲。例如，半導(dǎo)體裝置20的邊緣20e可以上升(B)、下降(C)和/或扭曲(D)。

圖3A至圖3G是示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一些示例性實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的制造方法的剖視圖。

參照圖3A，可以在支撐板90上設(shè)置多個(gè)半導(dǎo)體芯片110。半導(dǎo)體芯片110可以通過設(shè)置在相鄰半導(dǎo)體芯片110之間的間隔區(qū)80來彼此分隔開。支撐板90可以包括硅片或玻璃基底。半導(dǎo)體芯片110可以具有頂表面110a和底表面110b。半導(dǎo)體芯片110可以包括存儲(chǔ)器芯片、邏輯芯片或它們的組合。例如，半導(dǎo)體芯片110可以具有系統(tǒng)級(jí)封裝件(SiP)或系統(tǒng)芯片(SoC)構(gòu)造。

半導(dǎo)體芯片110的頂表面110a可以是在其上設(shè)置有一個(gè)或更多個(gè)鍵合焊盤112和電連接到鍵合焊盤112的電路層111的有效表面。半導(dǎo)體芯片110的底表面110b可以是非有效表面。支撐盤90可以與半導(dǎo)體芯片110的底表面110b接觸。

參照圖3B，可以在半導(dǎo)體芯片110的頂表面110a上設(shè)置下絕緣層122。下絕緣層122可以設(shè)置在被間隔區(qū)80暴露的支撐板90上。下絕緣層122可以包括暴露鍵合焊盤112的開口122a。例如，下絕緣層122可以通過涂層工藝或沉積工藝形成，開口122a可以通過蝕刻工藝的方法形成在下絕緣層122中。

下絕緣層122可以包括比半導(dǎo)體芯片110柔軟的有機(jī)層(例如，聚酰亞胺)或可以包括半導(dǎo)體芯片110的主要成分(例如，硅)。然而，本發(fā)明構(gòu)思的示例性實(shí)施例不限于此。例如，有機(jī)層不局限于聚酰亞胺。在本發(fā)明構(gòu)思的一些示例性實(shí)施例中，有機(jī)層可以包括比半導(dǎo)體芯片110的主要成分柔軟的其它絕緣材料。例如，有機(jī)層可以包括諸如聚乙烯醇(PVA)、聚乙烯苯酚(PVP)或聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的聚合物。

參照圖3C，再分布線130可以電連接到鍵合焊盤112。在本發(fā)明構(gòu)思的一些示例性實(shí)施例中，可以沉積金屬(例如，銅或鋁)，可以選擇性地蝕刻沉積的金屬以形成再分布線130。再分布線130可以通過下絕緣層122的開口122a電連接到鍵合焊盤112。在間隔區(qū)80中的一條或更多條再分布線130可以將半導(dǎo)體芯片110彼此電連接。

參照圖3D，可以在下絕緣層122和再分布線130上設(shè)置上絕緣層124。上絕緣層124可以包括使用例如蝕刻工藝形成的開口124a。上絕緣層124的開口124a可以暴露再分布線130的部分。上絕緣層124可以包括與下絕緣層122相同或相似的有機(jī)層。下絕緣層122和上絕緣層124可以包括在圍繞再分布線130的柔性絕緣層120中。因此，再分布層160可以包括再分布線130、下絕緣層122和上絕緣層124。再分布層160可以包括再分布線130和圍繞再分布線130的柔性絕緣層120。

參照圖3E，可以通過沉積導(dǎo)電材料(例如，金屬)和蝕刻沉積的導(dǎo)電材料來形成電連接到再分布線130的球置焊盤140。球置焊盤140可以通過上絕緣層124的開口124a電連接到再分布線130。

參照圖3F，外部端子150可以電連接到球置焊盤140。例如，可以沉積焊料，并對沉積的焊料執(zhí)行回流工藝以形成連接到球置焊盤140的外部端子150(例如，焊料球)?？梢詮陌雽?dǎo)體芯片110分離支撐板90，因此可以形成包括將半導(dǎo)體芯片110彼此電連接的柔性互連件165的半導(dǎo)體裝置10?；ミB件165可以設(shè)置在或可以不設(shè)置在半導(dǎo)體芯片110的面向間隔區(qū)80的側(cè)壁110ca上。外部端子150不需要形成在互連件165上。

參照圖3G，可以在半導(dǎo)體芯片110上設(shè)置成型層170。成型層170可以設(shè)置在半導(dǎo)體芯片110的底表面110b上。在本發(fā)明構(gòu)思的一些示例性實(shí)施例中，成型層170可以設(shè)置在半導(dǎo)體芯片110的不面向間隔區(qū)80的側(cè)壁110cb上。在本發(fā)明構(gòu)思的一些示例性實(shí)施例中，成型層170可以分別地覆蓋半導(dǎo)體芯片110的一個(gè)或更多個(gè)表面但是可以彼此間不連接。

圖4A至圖4D是示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例性實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的制造方法的剖視圖。

參照圖4A，可以在支撐板90上設(shè)置半導(dǎo)體芯片110。支撐板90可以包括填充半導(dǎo)體芯片110之間的間隔區(qū)80的突起95。在本發(fā)明構(gòu)思的一些示例性實(shí)施例中，突起95的頂表面95a可以與半導(dǎo)體芯片110的頂表面110a基本共平面。在本發(fā)明構(gòu)思的一些示例性實(shí)施例中，突起95的頂表面95a可以設(shè)置在比半導(dǎo)體芯片110的頂表面110a高或低的水平上。

參照圖4B，使用與參照圖3B至圖3E描述的工藝基本相同或相似的工藝，可以在半導(dǎo)體芯片110的頂表面110a上形成再分布層160和外部端子150。再分布層160可以包括圍繞再分布線130的柔性絕緣層120。外部端子150可以通過球置焊盤140電連接到再分布線130。

參照圖4C，可以從半導(dǎo)體芯片110分離支撐板90，因此可以形成包括將半導(dǎo)體芯片110彼此電連接的柔性互連件165的半導(dǎo)體裝置10?；ミB件165不需要粘附于半導(dǎo)體芯片110的側(cè)壁110ca。

參照圖4D，成型層170可以覆蓋半導(dǎo)體芯片110的底表面110b。成型層170可以覆蓋半導(dǎo)體芯片110的不面向間隔區(qū)80的側(cè)壁110cb。

圖5A至圖5C是示出了根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一些示例性實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的制造方法的剖視圖。

參照圖5A，可以在支撐板90上設(shè)置半導(dǎo)體芯片110，在半導(dǎo)體芯片110的頂表面110a上設(shè)置比半導(dǎo)體芯片110柔軟的材料(例如，諸如聚酰亞胺的有機(jī)層)以形成下絕緣層122。下絕緣層122可以包括暴露鍵合焊盤112的開口122a。在本發(fā)明構(gòu)思的一些示例性實(shí)施例中，下絕緣層122可以設(shè)置在半導(dǎo)體芯片110的側(cè)壁110c上。

參照圖5B，可以在下絕緣層122上設(shè)置再分布線130，并再分布線130可以電連接到鍵合焊盤112。覆蓋再分布線130的上絕緣層124可以包括與下絕緣層122相同或相似的材料。因此，可以形成再分布層160以使柔性絕緣層120可以圍繞再分布線130。對上絕緣層124選擇性地執(zhí)行蝕刻工藝以形成暴露部分再分布線130的開口124a。球置焊盤140可以通過上絕緣層124的開口124a電連接到再分布線130。

參照圖5C，外部端子150可以電連接到球置焊盤140?？梢詮陌雽?dǎo)體芯片110分離支撐板90，因此可以形成包括可彎曲的并且柔性的邊緣20e的半導(dǎo)體裝置20。

根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例性實(shí)施例，包括在半導(dǎo)體裝置中的半導(dǎo)體芯片可以通過可自由彎曲的柔性互連件來彼此電連接，因此可以在非平坦的表面上共形地設(shè)置半導(dǎo)體裝置。因此，根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的示例性實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置可以包括在可穿戴裝置中并且可以用于反復(fù)彎曲的環(huán)境中。

盡管通過參照本發(fā)明構(gòu)思的示例性實(shí)施例，已經(jīng)具體地展示和描述了本發(fā)明構(gòu)思，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解的是，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的精神和范圍的情況下，可以做出形式上和細(xì)節(jié)上的各種改變。