本发明实施例涉及一种扇出型硅中介物。
背景技术：
在制造扇出型晶片级封装(fan-outwaferlevelpackage，fowlp)期间，在形成环氧模制化合物(epoxymoldingcompound，emc)框架及重布线层之前使用拾放操作来对管芯或中介物进行定位。所述拾放操作是在放置大约5微米或大于5微米的管芯或中介物期间可能会造成侧向上的变化的机械操作。由于衬底穿孔结构的节距接近大约10微米的尺寸，因此拾放操作期间的放置误差可导致衬底穿孔结构与重布线层之间出现有缺陷的电连接，且因此在包装半导体管芯期间导致良率损失。
技术实现要素：
本发明实施例提供一种扇出型硅中介物，其包括：桥接管芯，包括延伸穿过硅衬底的硅穿孔结构的阵列；包封体中介物框架，在侧向上环绕桥接管芯；管芯侧重布线结构，包括管芯侧接合垫；封装侧金属接垫，接触硅穿孔结构的阵列的封装侧端面；以及封装侧重布线结构，在管芯侧重布线结构相对于桥接管芯的相对侧处位于封装侧金属接垫上。
本发明实施例提供一种扇出型硅中介物，其包括：桥接管芯，包括硅穿孔(tsv)结构的阵列；封装侧金属接垫，接触硅穿孔结构的阵列的端面；包封体中介物框架，在侧向上环绕桥接管芯；集成扇出型穿孔(tiv)结构，垂直地延伸穿过包封体中介物框架；封装侧重布线结构，位于封装侧金属接垫上；以及管芯侧重布线结构，电连接到tsv结构的阵列且包括管芯侧接合垫。
本发明实施例提供一种形成芯片封装结构的方法，其包括：形成穿过硅衬底的上部部分的通孔结构；在所述通孔结构上方形成管芯侧金属内连线结构；通过薄化所述硅衬底的后侧来形成穿过硅衬底的硅穿孔(tsv)结构的阵列，其中所述通孔结构竖直地延伸穿过经薄化的所述硅衬底的整个厚度，以成为所述硅穿孔结构的阵列；在硅穿孔结构的阵列的后侧表面上形成封装侧金属接垫，由此形成桥接管芯；将桥接管芯设置在载体衬底上，使得封装侧金属接垫比硅穿孔结构更接近载体衬底；在桥接管芯周围及在载体衬底之上形成包封体中介物框架；在桥接管芯及包封体中介物框架之上形成管芯侧重布线结构；以及将至少一个半导体管芯贴合到管芯侧重布线结构。
附图说明
结合附图阅读以下详细说明，能最好地理解本公开的各个方面。注意，根据行业中的标准惯例，各种特征未按比例绘制。事实上，为论述的清晰起见，可任意增大或减小各种特征的尺寸。
图1a到图1h是形成根据本发明实施例的桥接管芯的结构的一系列垂直剖视图。
图2a是根据本发明实施例的示例性结构的一个区的垂直剖视图，所述示例性结构包括第一载体衬底、牺牲基质层及延伸穿过所述牺牲基质层的通孔腔的阵列。
图2b是图2a所示示例性结构的俯视图。
图2c是图2a及图2b所示的示例性结构的一个区的俯视图。垂直平面a–a’是图2a所示垂直剖视图的平面。
图3a是根据本发明实施例的在形成集成扇出型穿孔(through-integrated-fan-outvia，tiv)结构之后的示例性结构的一个区的垂直剖视图。
图3b是图3a所示示例性结构的俯视图。
图3c是图3a及图3b所示示例性结构的一个区的俯视图。垂直平面a–a’是图3a所示垂直剖视图的平面。
图4a是根据本发明实施例的在将桥接管芯贴合到第一载体衬底之后的示例性结构的一个区的垂直剖视图。
图4b是图3a所示示例性结构的俯视图。
图4c是图4a及图4b所示示例性结构的一个区的俯视图。垂直平面a–a’是图4a所示垂直剖视图的平面。
图5是根据本发明实施例的在每一桥接管芯周围形成环氧模制化合物(emc)中介物框架之后的示例性结构的一个区的垂直剖视图。
图6是根据本发明实施例的在形成管芯侧重布线结构之后的示例性结构的一个区的垂直剖视图。
图7是根据本发明实施例的在贴合焊料材料部分之后的示例性结构的一个区的垂直剖视图。
图8是根据本发明实施例的在将半导体管芯贴合到管芯侧接合接合垫之后的示例性结构的一个区的垂直剖视图。
图9是根据本发明实施例的在形成环氧模制化合物(emc)管芯框架之后的示例性结构的一个区的垂直剖视图。
图10是根据本发明实施例的在将第二载体衬底贴合到半导体管芯之后且在剥除第一载体衬底之后的示例性结构的一个区的垂直剖视图。
图11是根据本发明实施例的在形成封装侧重布线结构及封装侧c4焊料球之后的示例性结构的一个区的垂直剖视图。
图12是根据本发明实施例的将要分割扇出型硅中介物的单体化期间的示例性结构的一个区的垂直剖视图。
图13是根据本发明实施例的扇出型硅中介物与半导体管芯的总成的垂直剖视图。
图14是根据本发明实施例的扇出型硅中介物、半导体管芯、封装衬底及环结构的总成的垂直剖视图。
图15是根据本发明实施例的通过将扇出型硅中介物、封装衬底及环结构的总成贴合到印刷电路板(printedcircuitboard，pcb)而形成的结构的垂直剖视图。
图16是说明形成根据本发明实施例的芯片封装结构的步骤的第一流程图。
图17是说明形成根据本发明实施例的芯片封装结构的步骤的第二流程图。
具体实施方式
以下公开内容提供诸多不同的实施例或实例以实施所提供主题的不同特征。下文阐述组件及排列的具体实例以简化本公开。当然，这些仅是实例并不旨在进行限制。举例来说，在以下说明中，第一特征形成在第二特征之上或形成在第二特征上可包括第一特征与第二特征形成为直接接触的实施例，且还可包括其中在第一特征与第二特征之间可形成额外特征以使得所述第一特征与所述第二特征可不直接接触的实施例。另外，本公开可在各种实例中重复使用参考编号和/或字母。此重复是出于简明及清晰目的，而并非自身指示所论述的各种实施例和/或配置之间的关系。
此外，为便于说明起见，本文中可使用例如“在…下面(beneath)”、“在…下方(below)”、“下部的(lower)”、“在…上方(above)”、“上部的(upper)”等空间相对性用语来阐述图中所说明的一个元件或特征与另一(其他)元件或特征之间的关系。除图中所绘示的定向之外，所述空间相对性用语还旨在囊括器件在使用或操作中的不同定向。可以其他方式对设备进行定向(旋转90度或处于其他定向)，且同样地可据此对本文中所使用的空间相对性描述语加以解释。除非明确陈述，否则认定具有相同参考编号的各元件具有相同的材料组成且具有处于同一厚度范围内的厚度。
本公开涉及半导体器件，且确切来说涉及含有硅中介物的芯片封装结构及其形成方法，所述硅中介物包括衬底穿孔结构且具有增大的覆叠容差(overlaytolerance)。
通常，本公开的方法及结构可用于提供在组装期间在将桥接管芯放置在载体晶片上期间不容易受覆叠变化影响的扇出型硅中介物。桥接管芯包括硅穿孔(through-siliconvia，tsv)结构阵列及封装侧金属接垫，所述封装侧金属接垫接触tsv结构的阵列的封装侧端面(endsurface)。封装侧金属接垫提供比tsv结构的端面更大的面积，以使得即使在将桥接管芯放置到晶片载体以形成重构晶片期间可能会出现大的覆叠变化，封装侧重布线结构与封装侧金属接垫的对齐也不容易发生意外电断开(电连接断开)或意外电短路(电连接)。包封体中介物框架(例如，环氧模制化合物(emc)中介物框架)在侧向上环绕重构晶片中的每一桥接管芯，可对所述重构晶片进行处理以在一侧上形成管芯侧重布线结构。可将至少一个半导体管芯贴合到每一重构晶片，且随后可剥除载体晶片。封装侧重布线结构可在重构晶片上直接形成在封装侧金属接垫上，这可由于介于中间的封装侧金属接垫而使得封装侧重布内连线与tsv结构的阵列之间的覆叠变化的容差增大。扇出型硅中介物可形成在至少一个半导体管芯的每一集合上。可对重构晶片进行切割以将扇出型硅中介物与至少一个半导体管芯的贴合集合的每一组合单体化。可通过使用封装侧金属接垫提高扇出型硅中介物的工艺良率及可靠性。现在参考附图阐述本公开实施例的方法及结构的各个方面。
参考图1a，根据本发明实施例说明用于形成桥接管芯的结构。桥接管芯是包括硅衬底410及前侧绝缘层420的中介物结构，所述前侧绝缘层420形成于硅衬底410的前侧表面上。前侧绝缘层420包括绝缘材料，例如氧化矽，且可通过沉积介电材料或者通过对硅衬底410的表面部分进行热氧化来形成。硅衬底410的厚度可在20纳米至400纳米的范围内，但也可使用更小或更大的厚度。可形成垂直地延伸至硅衬底410中的导电结构。此种导电结构包括衬底穿孔结构414。衬底穿孔结构414被相应的衬底贯通绝缘间隔件412环绕。可首先在硅衬底410内以通孔结构形式形成衬底穿孔结构414，其中所述通孔结构的垂直尺寸小于硅衬底410的厚度。随后，可移除硅衬底410的后侧，以使得硅衬底410在薄化之后的厚度小于衬底穿孔结构414的厚度，从而为衬底穿孔结构414提供“衬底贯通”配置。
首先提供的硅衬底410可以是直径为150mm、200mm、300mm或450mm且厚度处于675微米到825微米范围内的可买到的硅晶片。硅衬底410可包含原子浓度小于1.0×1014/cm3的电掺杂物(例如，p型掺杂物或n型掺杂物)，以提供低导电性且将可能由电感耦合诱发的涡电流最小化，所述电感耦合是由往来于将在随后接近地放置的半导体管芯或重布内连线或者位于所述半导体管芯或重布内连线之间的高频率电信号所致。
硅衬底410可包括管芯区域的二维阵列(例如，矩形阵列)。每一管芯区域可对应于可随后形成的桥接管芯的区域。可在硅衬底410的每一管芯区域内形成深度大于20微米的深沟槽的阵列。举例来说，可在前侧绝缘层420上形成硬掩模层(例如，氮化硅层和/或硼硅酸盐玻璃层)，且可将光刻胶层施加在硬掩模层之上。可以光刻方式将所述光刻胶层图案化以形成穿过所述光刻胶层的开口的阵列，且可将开口的图案转移到硬掩模层中。可实行使用硬掩模(且可选地，使用经图案化的光刻胶层)作为刻蚀掩模的各向异性刻蚀以形成延伸穿过前侧绝缘层420且从硅衬底410的前侧表面朝硅衬底410的后侧垂直地延伸的深沟槽。光刻胶层可在各向异性刻蚀工艺期间被消耗掉，且可随后例如使用湿式刻蚀工艺移除硬掩模层。在本文中被称为深沟槽的开口的阵列垂直地延伸穿过前侧绝缘层420且从硅衬底410的前侧表面朝硅衬底410的后侧表面垂直地延伸。
深沟槽的深度可处于10微米到100微米(例如20微米到60微米)范围内，但也可使用更小及更大的深度。每一深沟槽的最大侧向尺寸(例如直径)可处于3微米到30微米(例如6微米到15微米)范围内，但也可使用更小及更大的最大侧向尺寸。通常，深沟槽的最大侧向尺寸被选择成足够大以使得能在硅衬底410中进行深刻蚀，且被选择成足够小以使得衬底贯通绝缘间隔件412与衬底穿孔(through-substratevia，tsv)结构414的组合能填充深沟槽。深沟槽可被形成为具有一维周期性的行(即，一维阵列)，或可被形成为二维阵列，所述二维阵列可以是周期性二维阵列(例如，矩形阵列或六边阵列)。相邻的成对深沟槽之间的中心到中心距离可处于6微米到60微米范围内。
参照图1b，在前侧绝缘层420及tsv结构414的阵列之上沉积管芯侧介电材料层426。管芯侧介电材料层426的每一层可包括介电材料，例如氧化硅、多孔性或无孔有机硅玻璃、碳氮化硅、氮化硅或其他一些本领域熟知的内连层介电材料。管芯侧介电材料层426的总厚度的范围可为200纳米至10000纳米，例如是400纳米至5000纳米，但也可使用更小或更大的厚度。
可在管芯侧介电材料层426内形成管芯侧金属内连线结构424。管芯侧金属内连线结构424的形成例如包括：在管芯侧介电材料层的每一层级处形成线路腔(linecavity)、通孔腔和/或集成式的线路与通孔腔；在位于每一层级处的各种腔中沉积至少一种导电材料；并将位于每一层级处的所述至少一种导电材料平坦化。管芯侧金属内连线结构424可包括金属线结构、金属通孔结构、金属接垫结构和/或集成式金属线与通孔结构。可执行后段工艺(back-end-of-line；beol)处理步骤在管芯侧介电材料层426中形成管芯侧金属内连线结构424。后段工艺处理步骤例如是深紫外(deepultraviolet；duv)光刻与双镶嵌金属沉积以及平坦化工艺。管芯侧介电材料层426中的金属线的线宽可处于50纳米至500纳米的范围内，例如是100纳米至250纳米，但也可使用更小或更大的宽度。最小节距(minimum-pitch)的线路之间的间距(spacing)可处于50纳米至500纳米的范围内，例如是100纳米至250纳米，但也可使用更小或更大的宽度。管芯侧金属接垫428可形成在管芯侧介电材料层426的最顶部层级处。在一个实施例中，管芯侧金属接垫428
可包括可用作微凸块的铜接垫或铜柱。在一个实施例中，管芯侧金属接垫428可具有处于10微米到50微米范围内的最大侧向尺寸(例如，直径)，且可具有处于5微米到50微米范围内的高度。
参考图1c，可将载体衬底300贴合到图1b所示结构的前侧表面，图1b所示结构的前侧表面包括管芯侧金属接垫428的表面。可使用粘合层301将载体衬底300贴合到管芯侧金属接垫428的表面。载体衬底300可与硅衬底410具有相同的大小。
在一个实施例中，载体衬底300可包含光学透明材料，例如玻璃或蓝宝石。在这些实施例中，粘合层301可包括光热转换(light-to-heatconversion，lthc)层，所述光热转换层可沉积在包括管芯侧金属接垫428的顶表面及管芯侧介电材料层426的顶表面的平坦表面上。lthc层是使用旋转涂布方法施加的溶剂型涂层，且形成将紫外线光转换成热量以致使材料失去粘性的层。举例来说，lthc层可包括可从3m
参考图1d，可将硅衬底410的后侧薄化，直到在实体上暴露出tsv结构414的底表面。可例如通过研磨、抛光、各向同性刻蚀工艺、各向异性刻蚀工艺或其组合来达成硅衬底410的薄化。举例来说，可使用研磨工艺、各向同性刻蚀工艺及抛光工艺的组合将硅衬底410的后侧薄化。硅衬底410在薄化之后的厚度可处于10微米到100微米(例如20微米到60微米)范围内。硅衬底410在薄化之后的厚度足够厚以使得硅衬底410在薄化之后具备足够的机械强度，且足够薄以在实体上暴露出tsv结构414的后侧表面(即，底表面)。
参考图1e，硅衬底410的后侧表面可相对于tsv结构414的在实体上暴露的端面及在侧向上环绕相应tsv结构414的衬底贯通绝缘间隔件412的圆柱形部分而在垂直方向上凹陷。在一个实施例中，可使用相对于tsv结构414的金属材料及衬底贯通绝缘间隔件412的介电材料而选择性地刻蚀硅衬底410中的硅的湿式刻蚀工艺。在示例性实例中，使用氢氧化钾(koh)溶液的湿式刻蚀工艺可用于使硅衬底410的后侧表面在垂直方向上凹陷。硅衬底410的后侧表面的垂直凹陷距离可处于100nm到1,000nm(例如200nm到500nm)范围内，但也可使用更小及更大的垂直凹陷距离。
参考图1f，可在硅衬底410的凹陷的后侧表面之上且在tsv结构414的在实体上暴露的端面之上沉积至少一种介电材料，例如氮化硅和/或氧化硅。可例如通过化学机械平坦化将所述至少一种介电材料平坦化，以在实体上暴露出tsv结构414的端面。所述至少一种介电材料的剩余部分形成后侧绝缘层431。后侧绝缘层431的在实体上暴露的水平表面可与tsv结构414的在实体上暴露的端面位于同一水平面内。后侧绝缘层431的厚度可处于100nm到1,000nm(例如200nm到500nm)范围内，但也可使用更小及更大的厚度。
可在后侧绝缘层431以及tsv结构414的阵列之上沉积封装侧介电材料层432。封装侧介电材料层432可包含介电材料，例如氧化硅、多孔或无孔有机硅酸盐玻璃、氮化硅碳、氮化硅或本领域中已知的任何其他内连线层级介电材料。封装侧介电材料层432的厚度可处于200nm到10,000nm(例如400nm到5,000nm)范围内，但也可使用更小及更大的厚度。
封装侧金属接垫438可被形成为穿过位于tsv结构414的阵列的后侧表面上的后侧绝缘层431。在一个实施例中，封装侧金属接垫438可包括可用作微凸块的铜接垫或铜柱。在一个实施例中，封装侧金属接垫438可具有处于10微米到50微米范围内的最大侧向尺寸(例如直径)，且可具有处于5微米到50微米范围内的高度。
参考图1g，可例如通过紫外线辐射或通过在剥离温度下进行热退火来使粘合层301分解。在载体衬底300包含光学透明材料且粘合层301包括lthc层的实施例中，可通过使紫外线光照射透过透明载体衬底来使粘合层分解。lthc层可吸收紫外线辐射并产生热量，这会使lthc层的材料分解且使得从包括硅衬底410的总成剥除透明载体衬底。在粘合层301包含热分解粘合材料的实施例中，可在剥离温度下实行热退火工艺以将包括硅衬底410的总成从载体衬底300剥除。可从硅衬底410、tsv结构414、衬底贯通绝缘间隔件412、后侧绝缘层431、管芯侧金属接垫428、管芯侧介电材料层426、封装侧金属接垫438及封装侧介电材料层432的总成剥除载体衬底300。随后，可通过沿着锯切沟道执行锯切工艺来锯切包括硅衬底410的所述总成。锯切沟道被示意性地表示为虚线。锯切沟道对应于相邻的成对管芯区域da之间的边界。
参考图1h，包括硅衬底410的总成的每一经锯切部分构成桥接管芯405。可将管芯贴合膜(daf)321贴合到每一桥接管芯405的封装侧金属接垫438及封装侧介电材料层432的在实体上暴露的平坦表面。在替代实施例中，在将包括硅衬底410的总成锯切成桥接管芯405之前，可将daf321施加到封装侧金属接垫438的平坦表面及封装侧介电材料层432的平坦表面。
在一个实施例中，可使用双侧热释放胶带(double-sidethermalreleasetape)来提供daf321。举例来说，可将双侧热释放胶带设置为五层式堆叠，所述五层式堆叠包括第一释放衬垫、压敏粘合剂、聚酯膜、热释放粘合剂及第二释放衬垫。第一释放衬垫可被剥离并废弃，且可通过下压将daf321的压敏粘合剂贴合到封装侧金属接垫438的在实体上暴露的平坦表面及封装侧介电材料层432的在实体上暴露的平坦表面。随后可移除第二释放层。daf可包括自下而上包含压敏粘合剂、聚酯膜及热释放粘合剂的堆叠。在示例性实例中，压敏粘合剂的厚度可为约10微米，聚酯膜的厚度可处于50微米到100微米范围内，且热释放粘合剂的厚度可处于30微米到60微米范围内。热释放粘合剂的剥离温度可为约170摄氏度。可买到的双侧热释放胶带的实例是由日东电工(nittodenkotm)提供的revalphatm。每一桥接管芯405可包括硅衬底410、tsv结构414、衬底贯通绝缘间隔件412、后侧绝缘层431、管芯侧金属接垫428、管芯侧介电材料层426、封装侧金属接垫438、封装侧介电材料层432及daf321。如上文所论述，在一些实施例中，封装侧介电材料层432与后侧绝缘层431可为一体式结构(unitarystructure)。每一daf321的第一表面可贴合到相应的桥接管芯405的封装侧金属接垫438。
参考图2a到图2c，示出第一载体衬底350，第一载体衬底350可以是透明载体衬底(例如，玻璃衬底或蓝宝石衬底)。在一个实施例中，第一载体衬底350可具有处于150mm到450mm范围内的直径，或可被设置为面板，例如矩形面板。可在第一载体衬底350之上形成牺牲基质层360。牺牲基质层360可包含可相对于第一载体衬底350的材料而被选择性移除的材料。举例来说，如果第一载体衬底350包含透明介电材料或金属，则牺牲基质层360可包含例如多晶硅等半导体材料、或聚合物材料。牺牲基质层360的厚度可与桥接管芯405的厚度大约相同。举例来说，牺牲基质层360的厚度可处于50微米到400微米(例如100微米到200微米)范围内，但也可使用更小及更大的厚度。
可在牺牲基质层360的顶表面之上施加光刻胶层(未示出)，且可以光刻方式将所述光刻胶层图案化，以在每一管芯区域da内形成开口的阵列。管芯区域da可被排列为跨越第一载体衬底350的矩形周期性阵列。每一管芯区域da内的开口图案可被排列成使得所述开口在侧向上环绕随后将放置有桥接管芯405的区域。可使用相对于第一载体衬底350的材料而选择性刻蚀牺牲基质层360的材料的各向异性刻蚀工艺来将光刻胶层中的开口图案转移至牺牲基质层360中。可在每一管芯区域内形成穿过牺牲基质层360的通孔腔359的阵列。随后，可例如通过灰化移除光刻胶层。
在一个实施例中，每一管芯区域da内的通孔腔359可被排列成使得通孔腔359在侧向上环绕矩形区域，所述矩形区域的尺寸大于在图1g的处理步骤处提供的桥接管芯的尺寸。每一通孔腔359的侧向尺寸(例如直径)可处于10微米到120微米(例如20微米到60微米)范围内，但也可使用更小及更大的侧向尺寸。
参考图3a到3c，可在穿过牺牲基质层360的通孔腔359中沉积至少一种导电材料，例如金属氮化物衬垫材料(例如tin、tan、wn或其组合)与金属填充材料(例如w、mo、co、ru、cu或任何其他过渡金属)的组合。可通过执行平坦化工艺(例如，化学机械平坦化工艺)从包括牺牲基质层360的顶表面的水平面上方移除所述至少一种导电材料的多余部分。所述至少一种导电材料的填充通孔腔359的剩余部分构成集成扇出型穿孔(through-integrated-fan-outvia，tiv)结构486，所述tiv结构486是垂直地延伸穿过将在随后完成的扇出型硅中介物的导电通孔结构。
随后，可相对于第一载体衬底350及tiv结构486选择性地移除牺牲基质层360。举例来说，如果第一载体衬底350包括玻璃衬底或蓝宝石衬底，且如果牺牲基质层360包含例如多晶硅等半导体材料，则可实行使用koh溶液的湿式刻蚀工艺来相对于第一载体衬底350及tiv结构486选择性地移除牺牲基质层360。
参考图4a到图4c，可将在图1g的处理步骤处提供的桥接管芯405贴合到第一载体衬底350，以使得daf321接触第一载体衬底350的顶表面。可将每一daf321的第二表面贴合到第一载体衬底350。每一桥接管芯405可放置在相应的管芯区域da内，且可在侧向上被tiv结构486的相应阵列环绕。每一桥接管芯405可设置在第一载体衬底350之上，以使得封装侧金属接垫438比tsv结构414更接近第一载体衬底350中介物。
可使用拾放设备将桥接管芯405放置在第一载体衬底350上。在放置有桥接管芯405的管芯区域da内桥接管芯405与tiv结构486的阵列在对齐上的覆叠变化(overlayvariation)由放置桥接管芯405的拾放设备的覆叠准确性(overlayaccuracy)来决定。典型的可买到拾放设备提供大约5微米的覆叠变化，但更昂贵的拾放设备可提供更小的覆叠变化。可通过相应的daf321将每一桥接管芯405贴合到第一载体衬底350。
参考图5，可将包封体(例如环氧模制化合物(epoxymoldingcompound,emc))施加到桥接管芯405与tiv结构486之间的间隙。emc包括含有环氧树脂的化合物，所述含有环氧树脂的化合物可被硬化(即固化)以提供具有足够的硬度及机械强度的介电材料部分。emc可包括环氧树脂、硬化剂、二氧化硅(作为填料材料)及其他添加剂。可根据黏滞性(viscosity)及流动性而以液体形式或以固体形式提供emc。液体emc通常提供更好的操控性(betterhandling)、良好的流动性、更少的空隙、更好的填充性及更少的流痕。固体emc通常提供更小的固化收缩(cureshrinkage)、更好的坚挺性(stand-off)以及更小的管芯漂移(drift)。emc内的高填料含量(例如重量百分比为85％)可缩短模制时间、降低模制收缩且减小模制翘曲。emc中均匀的填料尺寸分布可减少流痕且可增强流动性。emc的固化温度可低于daf321的释放(剥离)温度。举例来说，emc的固化温度可处于125℃到150℃范围内。
可在固化温度下将emc固化以形成emc基质(matrix)，所述emc基质在侧向上包围桥接管芯405及tiv结构486中的每一者。emc基质包括彼此在侧向上邻接的多个环氧模制化合物(emc)中介物框架460。每一emc中介物框架460位于相应的管芯区域da内，并且在侧向上环绕相应的桥接管芯405及tiv结构486的相应阵列且可形成在相应的桥接管芯405及tiv结构486的相应阵列周围。可通过平坦化工艺从包括桥接管芯405的顶表面及tiv结构486的顶表面的水平面上方移除emc的多余部分，所述平坦化工艺可使用化学机械平坦化。
参考图6，可在桥接管芯405及tiv结构486上形成管芯侧重布线结构470。具体来说，可在包括桥接管芯405、emc中介物框架460及tiv结构486的总成的每一管芯区域da内形成管芯侧重布线结构470。管芯侧重布线结构470是相对于桥接管芯405、emc中介物框架460及tiv结构486的总成而形成在管芯侧(即，面向将在随后贴合的半导体管芯的一侧)的重布线结构。
每一管芯侧重布线结构470可包括管芯侧重布线介电层472、管芯侧重布内连线(redistributionwiringinterconnect)474及管芯侧接合垫478。管芯侧重布线介电层472包含相应的介电聚合物材料，例如聚酰亚胺(polyimide，pi)、苯并环丁烯(benzocyclobutene，bcb)或聚苯并二恶唑(polybenzobisoxazole，pbo)。可通过旋转涂布并烘干相应的介电聚合物材料来形成每一管芯侧重布线介电层472。每一管芯侧重布线介电层472的厚度可处于2微米到40微米(例如4微米到20微米)范围内。可例如通过以下方式将每一管芯侧重布线介电层472图案化：在每一管芯侧重布线介电层472上方施加相应的光刻胶层并将所述相应的光刻胶层图案化，并且使用刻蚀工艺(例如，各向异性刻蚀工艺)将光刻胶层中的图案转移到管芯侧重布线介电层472中。随后，可例如通过灰化移除光刻胶层。
可通过以下方式形成管芯侧重布内连线474及管芯侧接合垫478中的每一者：通过溅镀来沉积金属晶种层；在金属晶种层之上施加光刻胶层并将所述光刻胶层图案化以形成穿过所述光刻胶层的开口的图案；电镀金属填充材料(例如，铜、镍、或铜与镍的堆叠)；移除光刻胶层(例如通过灰化)；及刻蚀金属晶种层的位于经电镀金属填充材料部分之间的部分。金属晶种层可包括例如钛阻障层及铜晶种层的堆叠。钛阻障层可具有处于50nm到300nm范围内的厚度，且铜晶种层可具有100nm到500nm范围内的厚度。用于管芯侧重布内连线474的金属填充材料可包括铜、镍、或铜与镍。为形成每一管芯侧重布内连线474而沉积的金属填充材料的厚度可处于2微米到40微米(例如4微米到10微米)范围内，但也可使用更小或更大的厚度。每一管芯侧重布线结构470中的配线层级(即，管芯侧重布内连线474的层级)的总数目可处于1到10范围内。
管芯侧接合垫478的金属填充材料可包括铜。为形成管芯侧接合垫478而沉积的金属填充材料的厚度可处于5微米到100微米范围内，但也可使用更小或更大的厚度。管芯侧接合垫478可具有矩形、圆角矩形或圆形的水平横截面形状。如果管芯侧接合垫478形成为受控塌陷芯片连接(controlledcollapsechipconnection，c4)接垫，则管芯侧接合垫478的厚度可处于5微米到50微米范围内，但也可使用更小或更大的厚度。作为另外一种选择，管芯侧接合垫478可被配置成用于进行微凸块接合(即c2接合)，且可具有处于30微米到100微米范围内的厚度，但也可使用更小或更大的厚度。在此种实施例中，管芯侧接合垫478可被形成为侧向尺寸处于10微米到25微米范围内且节距处于20微米到50微米范围内的微凸块(例如铜柱)的阵列。
参考图7，可将焊料材料部分490贴合到管芯侧接合垫478。在管芯侧接合垫478包括c4接合垫的实施例中，焊料材料部分490可以是c4焊料球，即呈球形状的可用于进行c4接合的焊料材料部分。在管芯侧接合垫478包括用于进行c2接合的微凸块的阵列的实施例中，焊料材料部分490可以是焊料顶盖，所述焊料顶盖润湿(wet)相应微凸块的整个平坦端面且具有大体半球形的形状。在一个实施例中，焊料材料部分490可包括圆柱形铜柱的阵列，所述圆柱形铜柱各自具有直径处于10微米到25微米范围内的圆形的水平横截面形状。虽然使用以球形c4焊料球表示焊料材料部分490的实施例阐述本公开，但焊料材料部分490是具有半球形状的焊料顶盖的实施例显然涵盖在本文中。
参考图8，可将至少一个半导体管芯(701、702)贴合到每一管芯侧重布线结构470，所述每一管芯侧重布线结构470位于相应的管芯区域da内。因此，至少一个半导体管芯(701、702)可电连接到位于相应的管芯区域da内的相应的桥接管芯405。每一半导体管芯(701、702)可通过焊料材料部分490的相应子集接合到管芯侧接合垫478的相应子集。在一个实施例中，至少一个半导体管芯(701、702)可通过微凸块的阵列贴合到管芯侧重布线结构470。在一个实施例中，多个半导体管芯(701、702)可经由一个微凸块的阵列或经由多个微凸块的阵列贴合到管芯侧重布线结构470。在此种实施例中，半导体管芯(701、702)中的至少一者包括节距与管芯侧接合接合垫478相同的微凸块778的阵列，管芯侧接合接合垫478包括另一微凸块的阵列。可在将半导体管芯(701、702)中的至少一者的每一微凸块778的阵列设置在焊料材料部分490的阵列之上之后实行对焊料材料部分490进行回焊的c2接合工艺。
可在每一经接合的焊料材料部分490的阵列周围形成至少一个底部填充材料部分492。可通过在对焊料材料部分490进行回焊之后在焊料材料部分490的阵列周围注入底部填充材料来形成每一底部填充材料部分492。可使用任何已知的底部填充材料施加方法，所述底部填充材料施加方法可以是例如毛细底部填充方法、模制式底部填充方法或印刷式底部填充方法。在一个实施例中，可将多个半导体管芯(701、702)贴合到每一管芯区域da内的管芯侧重布线结构470，且单个底部填充材料部分492可在所述多个半导体管芯(701、702)下方连续地延伸。
所述至少一个半导体管芯(701、702)可包括本领域中已知的任何半导体管芯。在一个实施例中，所述至少一个半导体管芯(701、702)可包括系统芯片(system-on-chip，soc)管芯，例如应用处理器管芯。在一个实施例中，所述至少一个半导体管芯(701、702)可包括多个半导体管芯(701、702)。在一个实施例中，所述多个半导体管芯(701、702)可包括第一半导体管芯701及至少一个第二半导体管芯702。在一个实施例中，所述第一半导体管芯701可以是中央处理单元管芯，且所述至少一个第二半导体管芯702可包括图形处理单元(graphicprocessingunit，gpu)管芯。在另一实施例中，第一半导体管芯701可包括系统芯片(soc)管芯，且所述至少一个第二半导体管芯702可包括至少一个高带宽存储器(highbandwidthmemory，hbm)管芯，所述至少一个高带宽存储器管芯中的每一者包括静态随机存取存储器管芯的垂直堆叠且提供在电子器件工程联合委员会(jointelectrondeviceengineeringcouncil，jedec)标准(即，由jedec固态技术协会界定的标准)下界定的高带宽。贴合到管芯侧重布线结构470的半导体管芯(701、702)的顶表面可位于同一水平面内。
管芯侧金属内连线结构424可用作半导体管芯(701、702)之间的高速管芯间导电路径的区段。具体来说，可采用管芯侧重布内连线474与管芯侧金属内连线结构424的组合来达成半导体管芯(701、702)之间的高速信号传输。在一个实施例中，半导体管芯(701、702)可包括系统芯片(soc)管芯及至少一个高带宽存储器管芯，且可采用管芯侧重布内连线474与管芯侧金属内连线结构424的组合来提供系统芯片管芯与所述至少一个高带宽存储器管芯之间的高速通信。另外或作为另外一种选择，在一个实施例中，半导体管芯(701、702)可包括图形处理单元(gpu)及至少一个高带宽存储器管芯，且可采用管芯侧重布内连线474与管芯侧金属内连线结构424的组合来提供图形处理单元与所述至少一个高带宽存储器管芯之间的高速通信。
参考图9，将另一包封体(例如环氧模制化合物(emc))施加到半导体管芯(701、702)之间的间隙。在此处理步骤处施加的emc可使用可用于形成上文所述的emc中介物框架460的emc材料中的任一种。在固化温度下将emc固化，以形成在侧向上包围半导体管芯(701、702)中的每一者的emc基质。emc基质包括彼此在侧向上邻接的多个环氧模制化合物(emc)管芯框架760。每一emc管芯框架760位于相应的管芯区域da内，且在侧向上环绕接合到下伏管芯侧重布线结构470的至少一个半导体管芯(701、702)的相应集合且可形成在所述至少一个半导体管芯(701、702)的相应集合周围。可通过平坦化工艺从包括半导体管芯(701、702)的顶表面的水平面上方移除emc的多余部分，所述平坦化工艺可使用化学机械平坦化。通常，每一emc管芯框架760在侧向上环绕至少一个半导体管芯(701、702)。
参考图10，可将第二载体衬底370贴合到半导体管芯(701、702)及emc管芯框架760。可使用适合的临时粘合层371。如果第二载体衬底370包含光学透明材料，则临时粘合层371可包括光热转换(lthc)层。作为另外一种选择，临时粘合层371可包含热去活化(thermallydeactivated)粘合材料。随后，可例如通过在将热释放粘合剂去活化的温度下实行热退火工艺来剥离桥接管芯405与第一载体衬底350之间的管芯贴合膜321。一旦剥离管芯贴合膜321，则可例如通过劈裂(cleave)从包括桥接管芯405、emc中介物框架460、管芯侧重布线结构470及半导体管芯(701、702)的总成剥除第一载体衬底350。
参考图11，可例如通过湿式清洁工艺来移除管芯贴合膜321。桥接管芯405的在实体上暴露的表面可在垂直方向上从包括emc中介物框架460的水平表面及tiv结构486的水平表面的水平面凹陷达垂直凹陷距离，所述垂直凹陷距离可与管芯贴合膜321在移除之前的厚度相同。举例来说，所述垂直凹陷距离可处于50微米到200微米范围内。
可在桥接管芯405、emc中介物框架460及tiv结构486上形成封装侧重布线结构440。具体来说，封装侧重布线结构440可形成在包括桥接管芯405、emc中介物框架460及tiv结构486的总成的每一管芯区域da内。封装侧重布线结构440是相对于桥接管芯405、emc中介物框架460及tiv结构486的总成而形成在衬底侧(即，面向将在随后贴合的封装衬底的一侧)上的重布线结构。
每一封装侧重布线结构440可包括封装侧重布线介电层442、封装侧重布内连线444及封装侧接合垫448。封装侧重布线介电层442包含相应的介电聚合物材料，例如聚酰亚胺(pi)、苯并环丁烯(bcb)或聚苯并二恶唑(pbo)。可通过旋转涂布并烘干相应的介电聚合物材料来形成每一封装侧重布线介电层442。每一封装侧重布线介电层442的厚度可处于2微米到40微米(例如4微米到20微米)范围内。可例如通过以下方式将每一封装侧重布线介电层442图案化：在每一封装侧重布线介电层442上方施加相应的光刻胶层并将所述相应的光刻胶层图案化，并且使用刻蚀工艺(例如，各向异性刻蚀工艺)将光刻胶层中的图案转移到封装侧重布线介电层442中。随后，可例如通过灰化移除光刻胶层。
可通过以下方式形成封装侧重布内连线444及封装侧接合垫448中的每一者：通过溅镀来沉积金属晶种层；在金属晶种层之上施加光刻胶层并将所述光刻胶层图案化，以形成穿过光刻胶层的开口图案；电镀金属填充材料(例如，铜、镍或铜与镍的堆叠)；移除光刻胶层(例如，通过灰化)；并刻蚀金属晶种层的位于经电镀金属填充材料部分之间的部分。金属晶种层可包括例如钛阻障层及铜晶种层的堆叠。钛阻障层可具有处于50nm到300nm范围内的厚度，且铜晶种层可具有处于100nm到500nm范围内的厚度。封装侧重布内连线444的金属填充材料可包括铜、镍、或铜与镍。为形成每一封装侧重布内连线444而沉积的金属填充材料的厚度可处于2微米到40微米(例如4微米到10微米)范围内，但也可使用更小或更大的厚度。每一封装侧重布线结构440中的配线层级(即，封装侧重布内连线444的层级)的总数目可处于1到10范围内。
封装侧接合垫448的金属填充材料可包括铜。为形成封装侧接合垫448而沉积的金属填充材料的厚度可处于5微米到100微米范围内，但也可使用更小或更大的厚度。封装侧接合垫448可具有矩形、圆角矩形或圆形的水平横截面形状。如果封装侧接合垫448形成为c4(受控塌陷芯片连接)接垫，则封装侧接合垫448的厚度可处于5微米到50微米范围内，但也可使用更小或更大的厚度。
通常，封装侧重布线结构440可形成在桥接管芯405与包封体中介物框架(例如，emc中介物框架460(其是位于相应的管芯区域da内的连续的emc基质的一部分))的每一组合上。封装侧重布线结构可直接形成在相应的桥接管芯405的封装侧金属接垫438上且直接形成在相应的emc中介物框架460上。管芯区域da内的桥接管芯405、emc中介物框架460、tiv结构486的集合、管芯侧重布线结构470及封装侧重布线结构440的每一组合构成扇出型硅中介物400。
在每一管芯区域da内，包括封装侧金属接垫438与tsv结构414之间的界面的水平面比包括emc中介物框架460与封装侧重布线结构440之间的界面的水平面更接近至少一个半导体管芯(701、702)达管芯贴合膜321的厚度与封装侧金属接垫438的厚度的和。包括封装侧金属接垫438与封装侧重布线结构440之间的界面的水平面比包括emc中介物框架460与封装侧重布线结构440之间的界面的水平面更接近所述至少一个半导体管芯(701、702)达管芯贴合膜321(其在图8的处理步骤处被移除)的厚度。
每一扇出型硅中介物400包括集成扇出型穿孔(tiv)结构486，集成扇出型穿孔(tiv)结构486垂直地延伸穿过emc中介物框架460且将封装侧重布线结构440中的相应的封装侧重布内连线444电连接到管芯侧重布线结构470中的相应的管芯侧重布内连线474。在一个实施例中，包括封装侧金属接垫438与tsv结构414之间的界面的水平面比包括tiv结构486与封装侧重布线结构440之间的界面的水平面更接近所述至少一个半导体管芯(701、702)达管芯贴合膜321的厚度与封装侧金属接垫438的厚度的和。包括封装侧金属接垫438与封装侧重布线结构440之间的界面的水平面比包括tiv结构486与封装侧重布线结构440之间的界面的水平面更接近所述至少一个半导体管芯(701、702)达管芯贴合膜321(其在图8的处理步骤处被移除)的厚度。因此，tiv结构486与封装侧重布线结构440之间的界面在垂直方向上和封装侧金属接垫438与封装侧重布线结构440之间的界面偏置开达管芯贴合膜321的厚度。
在每一管芯区域da内，扇出型硅中介物400包括管芯侧金属接垫428，管芯侧金属接垫428接触tsv结构414且位于tsv结构414与所述至少一个半导体管芯(701、702)之间。管芯侧金属接垫428可接触管芯侧重布内连线474。tiv结构486与管芯侧重布线结构470之间的界面和管芯侧金属接垫428与管芯侧重布线结构470之间的界面位于同一水平面内。
可将焊料材料部分450贴合到封装侧接合垫448。在封装侧接合垫448包括c4接合垫的实施例中，焊料材料部分450可以是c4焊料球，即呈球形状的可用于进行c4接合的焊料材料部分。在封装侧接合垫448包括用于进行c2接合的微凸块的阵列的实施例中，焊料材料部分450可以是焊料顶盖，所述焊料顶盖润湿(wet)相应微凸块的整个平坦的端面且具有大体半球形的形状。
参考图12，可从第二载体衬底370剥除扇出型硅中介物400的二维阵列、半导体管芯(701、702)的二维阵列及emc管芯框架760的二维阵列的总成。可通过适合的方法剥除位于第二载体衬底370与emc管芯框架760的二维阵列之间的临时粘合层(未示出)，所述适合的方法可使用紫外线辐射在临时粘合层上进行照射或使用热退火。随后，可沿着锯切沟道锯切扇出型硅中介物400的二维阵列、半导体管芯(701、702)的二维阵列及emc管芯框架760的二维阵列的总成。
参考图13，示出通过将图12所示结构单体化而形成的经锯切单元。经锯切单元包括：扇出型硅中介物400；至少一个半导体管芯(701、702)，其通过焊料材料部分490的阵列贴合到扇出型硅中介物400；以及emc管芯框架760。通常，扇出型硅中介物400可包括：桥接管芯405，所述桥接管芯405包括硅穿孔(tsv)结构414的阵列；环氧模制化合物(emc)中介物框架460，在侧向上环绕桥接管芯405；管芯侧重布线结构470，包括贴合到至少一个半导体管芯(701、702)的管芯侧接合垫478；封装侧金属接垫438，接触tsv结构414的阵列的封装侧端面；以及封装侧重布线结构440，在管芯侧重布线结构470相对于桥接管芯405的一侧的相对侧处位于封装侧金属接垫438上。
可通过锯切(例如，通过切穿emc中介物框架460的材料及emc管芯框架760的材料)形成扇出型硅中介物400的每一侧壁及emc管芯框架760的每一侧壁。如此，emc管芯框架760的侧壁可在垂直方向上与emc中介物框架460的侧壁重合。换句话说，emc管芯框架760的每一侧壁可完全位于包括emc中介物框架460的侧壁的二维欧几里得(two-dimensionaleuclidean)垂直平面内，且emc中介物框架460的每一侧壁可完全位于包括emc管芯框架760的侧壁的二维欧几里得垂直平面内。
参考图14，可提供封装衬底200。封装衬底200可以是包括芯(core)衬底210的有芯封装衬底，或者可以是不包括封装芯的无芯封装衬底。芯衬底210可包括玻璃环氧板片，所述玻璃环氧板片包括板片贯通孔的阵列。可在板片贯通孔中设置包含金属材料的芯穿孔结构214的阵列。每一芯穿孔结构214中可包括或可不包括圆柱形中空部。可选地，可使用介电衬垫212将芯穿孔结构214与芯衬底210电隔离。
封装衬底200可包括板侧表面层合电路(surfacelaminarcircuit，slc)240及芯片侧表面层合电路(slc)260。板侧slc240可包括其中形成有板侧内连线244的板侧绝缘层242。芯片侧slc260可包括其中形成有芯片侧内连线264的芯片侧绝缘层262。板侧绝缘层242及芯片侧绝缘层262可包含可以光刻方式被图案化并随后被固化的感光性环氧材料。板侧配线内连线244及芯片侧配线内连线264可包含可通过在板侧绝缘层242或芯片侧绝缘层262中的图案内进行电镀而沉积的铜。板侧接合垫248的阵列可电连接到板侧内连线244，且可被配置成允许通过焊料球进行接合。芯片侧接合垫268的阵列可电连接到芯片侧内连线264，且可被配置成允许通过c4焊料球进行接合。
贴合到扇出型硅中介物400、至少一个半导体管芯(701、702)及emc管芯框架760的总成的封装侧接合垫448的焊料材料部分450可设置在封装衬底200的芯片侧接合垫268的阵列上。可实行回焊工艺以对焊料材料部分450进行回焊，从而引起扇出型硅中介物400与封装衬底200之间的接合。在一个实施例中，焊料材料部分450可包括c4焊料球，且可使用c4焊料球的阵列将扇出型硅中介物400、所述至少一个半导体管芯(701、702)及emc管芯框架760的总成贴合到封装衬底200。可通过施加底部填充材料并对所述底部填充材料进行塑形来在焊料材料部分450周围形成底部填充材料部分292。可选地，可将稳定结构(stabilizationstructure)294(例如，顶盖结构或环结构)贴合到扇出型硅中介物400、所述至少一个半导体管芯(701、702)、emc管芯框架760及封装衬底200的总成，以减小在后续处理步骤期间和/或在总成的使用期间总成的变形。
参考图15，可提供包括pcb衬底110及pcb接合垫180的印刷电路板(pcb)100。pcb100至少在pcb衬底110的一侧上包括印刷电路系统(未示出)。可形成焊料接头190的阵列以将板侧接合垫248的阵列接合到pcb接合垫180的阵列。可通过在板侧接合垫248的阵列与pcb接合垫180的阵列之间设置焊料球的阵列，并对焊料球的阵列进行回焊来形成焊料接头190。可通过施加底部填充材料并对所述底部填充材料进行塑形来在焊料接头190周围形成底部填充材料部分192。通过焊料接头190的阵列将封装衬底200贴合到pcb100。
参考图16，根据本发明实施例说明用于形成芯片封装结构的通用工艺的一组步骤。参考步骤1610，可形成穿过硅衬底410的硅穿孔(tsv)结构414的阵列。参考步骤1620，在tsv结构414的阵列的后侧表面上形成封装侧金属接垫438。提供桥接管芯405。参考步骤1630，将桥接管芯405设置在载体衬底350之上，以使得封装侧金属接垫438比tsv结构414更接近载体衬底350。参考步骤1640，在桥接管芯405周围及在载体衬底350之上形成环氧模制化合物(emc)中介物框架460。参考步骤1650，在桥接管芯405及emc中介物框架460之上形成管芯侧重布线结构470。参考步骤1660，将至少一个半导体管芯(701、702)贴合到管芯侧重布线结构470。参考步骤1670，从包括桥接管芯405、管芯侧重布线结构470及所述至少一个半导体管芯(701、702)的总成移除载体衬底350。参考步骤1680，在封装侧金属接垫438上及在emc中介物框架460上形成封装侧重布线结构440。
参考图17，示出根据本公开一实施例的用于形成芯片封装结构的另一组一般处理步骤。参考步骤1601，形成穿过硅衬底410的上部部分的通孔结构414。参考步骤1602，在通孔结构414上方形成管芯侧金属内连线结构424。参考步骤1610，可形成穿过硅衬底410的衬底穿孔(tsv)结构414的阵列。参考步骤1620，在tsv结构414的阵列的背侧表面上形成封装侧金属接垫438。提供桥接管芯405。参考步骤1630，桥接管芯405设置在载体衬底350上方，使得封装侧金属接垫438比tsv结构414更靠近载体衬底350。参照步骤1640，在桥接管芯405周围以及载体衬底350上方形成环氧模制化合物(emc)中介物框架460。参考步骤1650，在桥接管芯405及emc中介物框架460上方形成管芯侧重布线结构470。参考步骤1660，将至少一个半导体管芯(701,702)贴附至管芯侧重布线结构470。接着，可视需要选择性的执行图16中的步骤1670及1680。
参考所有图式且根据本公开的各种实施例，提供扇出型硅中介物400。扇出型硅中介物400包括：桥接管芯405，包括延伸穿过硅衬底410的硅穿孔(tsv)结构414的阵列；包封体中介物框架，例如环氧模制化合物(emc)中介物框架460，在侧向上环绕桥接管芯405；管芯侧重布线结构470，包括贴合到至少一个半导体管芯(701、702)的管芯侧接合垫478；封装侧金属接垫438，接触tsv结构414的阵列的封装侧端面；以及封装侧重布线结构440，在管芯侧重布线结构470相对于桥接管芯405的一侧的相对侧处位于封装侧金属接垫438上。
在上述扇出型硅中介物中，所述封装侧金属接垫中的每一者接触所述硅穿孔结构中的相应的一者的端面且具有比所述硅穿孔结构中的所述相应的一者的所述端面更大的水平横截面积。
在上述扇出型硅中介物中，所述包封体中介物框架是环氧模制化合物(emc)中介物框架，且其中包括所述封装侧金属接垫与所述硅穿孔结构之间的界面的水平面比包括所述环氧模制化合物中介物框架与所述封装侧重布线结构之间的界面的水平面更接近所述管芯侧接合接垫。
在上述扇出型硅中介物中，包括所述封装侧金属接垫与所述封装侧重布线结构之间的界面的水平面比包括所述环氧模制化合物中介物框架与所述封装侧重布线结构之间的所述界面的所述水平面更接近所述管芯侧接合接垫。
在上述扇出型硅中介物中，所述包封体中介物框架是环氧模制化合物(emc)中介物框架，且其中所述扇出型硅中介物包括集成扇出型穿孔(tiv)结构，所述集成扇出型穿孔结构垂直地延伸穿过所述环氧模制化合物中介物框架且将所述封装侧重布线结构中的相应的封装侧重布内连线电连接到所述管芯侧重布线结构中的相应的管芯侧重布内连线。
在上述扇出型硅中介物中，包括所述封装侧金属接垫与所述硅穿孔结构之间的界面的水平面比包括所述集成扇出型硅穿孔结构与所述封装侧重布线结构之间的界面的水平面更接近所述管芯侧接合接垫。
在上述扇出型硅中介物中，包括所述封装侧金属接垫与所述封装侧重布线结构之间的界面的水平面比包括所述集成扇出型穿孔结构与所述封装侧重布线结构之间的所述界面的所述水平面更接近所述管芯侧接合接垫。
在上述扇出型硅中介物中，还包括：管芯侧金属接垫，所述管芯侧金属接垫接触所述硅穿孔结构且位于所述硅穿孔结构与所述管芯侧接合接垫之间；以及所述集成扇出型穿孔结构与所述管芯侧重布线结构之间的界面和所述管芯侧金属接垫与所述管芯侧重布线结构之间的界面位于同一水平面内。
在上述扇出型硅中介物中，所述硅穿孔结构中的每一者在侧向上被衬底贯通绝缘间隔件的相应的圆柱形部分环绕；以及所述硅衬底通过后侧绝缘层而与包括所述封装侧金属接垫与所述硅穿孔结构之间的界面的水平面在垂直方向上间隔开，所述后侧绝缘层在侧向上环绕所述衬底贯通绝缘间隔件的所述圆柱形部分。
在上述扇出型硅中介物中，所述管芯侧接合接垫包括微凸块的阵列；以及所述封装侧接合接垫包括受控塌陷芯片连接焊料球的阵列。
在上述扇出型硅中介物中，其中所述桥接管芯包括管芯侧金属内连线结构，所述管芯侧金属内连线结构将所述tsv结构的对应一者电连接到所述管芯侧重布线结构的对应一者。。
在上述扇出型硅中介物中，其中所述管芯侧金属内连线结构包括金属线结构与金属通孔结构的组合，或者集成的金属线与通孔结构。。
根据本发明实施例，提供一种扇出型硅中介物400。扇出型硅中介物400包括：桥接管芯405，包括硅穿孔(tsv)结构414的阵列；封装侧金属接垫438，接触tsv结构414的阵列的端面；包封体，例如环氧模制化合物(emc)中介物框架460，在侧向上环绕桥接管芯405；集成扇出型穿孔(tiv)结构486，垂直地延伸穿过emc中介物框架460；封装侧重布线结构440，位于封装侧金属接垫438上；以及管芯侧重布线结构470，位于桥接管芯405与所述至少一个半导体管芯(701、702)之间且包括贴合到所述至少一个半导体管芯(701、702)的管芯侧接合接合垫478。
在上述扇出型硅中介物中，所述集成扇出型穿孔结构与所述封装侧重布线结构之间的界面在垂直方向上和所述封装侧金属接垫与所述封装侧重布线结构之间的界面偏置开。
本发明实施例提供一种形成芯片封装结构的方法，其包括：形成穿过硅衬底的上部部分的通孔结构；在所述通孔结构上方形成管芯侧金属内连线结构；通过薄化所述硅衬底的后侧来形成穿过硅衬底的硅穿孔(tsv)结构的阵列，其中所述通孔结构竖直地延伸穿过经薄化的所述硅衬底的整个厚度，以成为所述硅穿孔结构的阵列；在所述硅穿孔结构的阵列的后侧表面上形成封装侧金属接垫，由此形成桥接管芯；将所述桥接管芯设置在载体衬底上，使得所述封装侧金属接垫比所述硅穿孔结构更接近所述载体衬底；在所述桥接管芯周围及在所述载体衬底之上形成包封体中介物框架；在所述桥接管芯及所述包封体中介物框架之上形成管芯侧重布线结构；以及将至少一个半导体管芯贴合到所述管芯侧重布线结构。
在上述方法中，其中所述封装侧金属接垫中的每一者直接形成在所述硅穿孔结构中的相应的一者的端面上且具有比所述硅穿孔结构中的所述相应的一者的所述端面更大的水平横截面积。
在上述方法中，更包括；从包括所述桥接管芯、所述管芯侧重布线结构及所述至少一个半导体管芯的总成移除所述载体衬底；以及在所述封装侧金属接垫上及在所述包封体中介物框架上形成封装侧重布线结构。
在上述方法中，其中：所述管芯侧金属内连线结构包括位于最顶部层级处的管芯侧金属接垫；通过在所述载体衬底与所述桥接管芯之间提供管芯贴附膜来将所述桥接管芯贴附至所述载体衬底；以及在将所述至少一个半导体管芯贴附至所述管芯侧重布线结构之后移除所述管芯贴附膜。
在上述方法中，所述包封体中介物框架是环氧模制化合物(emc)中介物框架，且其中所述封装侧重布线结构直接形成在所述环氧模制化合物中介物框架及所述封装侧金属接垫上；以及包括所述封装侧金属接垫与所述封装侧重布线结构之间的界面的水平面相对于包括所述环氧模制化合物中介物框架与所述封装侧重布线结构之间的界面的水平面朝所述至少一个半导体管芯凹陷达所述管芯贴合膜的厚度。
在上述方法中，还包括：使用受控塌陷芯片连接焊料球将包括所述总成及所述封装侧重布线结构的结构贴合到封装衬底。
可使用本公开的各种结构及方法来提供扇出型硅中介物400，扇出型硅中介物400中可已形成有含有tsv结构414的阵列及tiv结构486的阵列的桥接管芯405。由于桥接管芯405是通过拾放操作放置在tiv结构486的阵列之中，因此tsv结构414的阵列与tiv结构486的阵列之间的对齐变化是固有的。可在形成封装侧重布线结构440时通过使用封装侧金属接垫438来将tsv结构414的阵列与tiv结构486的阵列之间的对齐变化所造成的影响最小化。封装侧金属接垫438接触tsv结构414的阵列的端面且具有比tsv结构414的阵列的端面更大的面积。因此，在形成封装侧重布内连线444期间，封装侧金属接垫438提供比相应的下伏tsv结构414的端面更大的接触面积。通过使用封装侧金属接垫438来减小桥接管芯405与tiv结构486之间的覆叠变化所造成的影响。扇出型硅中介物400可以更高的工艺良率被制造，且可在使用寿命期间提供增强的可靠性。
上述内容概述了数个实施例的特征，以使所属领域的技术人员可更好地理解本公开的各方面。所属领域的技术人员应了解，他们可容易地使用本公开作为设计或修改其他工艺及结构的基础来施行与本文中所介绍的实施例相同的目的和/或达成与本文中所介绍的实施例相同的优点。所属领域的技术人员还应意识到这些等效构造并不背离本公开的精神及范围，且其可在不背离本公开的精神及范围的情况下在本文中做出各种改变、替代及更改。
1.一种扇出型硅中介物，包括：
桥接管芯，包括延伸穿过硅衬底的硅穿孔结构的阵列；
包封体中介物框架，在侧向上环绕所述桥接管芯；
管芯侧重布线结构，包括管芯侧接合垫；
封装侧金属接垫，接触所述硅穿孔结构的阵列的封装侧端面；以及
封装侧重布线结构，在所述管芯侧重布线结构相对于所述桥接管芯的相对侧处位于所述封装侧金属接垫上。
技术总结