TWI548009B - 用於針對晶圓上晶片組件的暫時性晶圓模製的方法 - Google Patents

Description

用於針對晶圓上晶片組件的暫時性晶圓模製的方法 【相關申請案之交互參照/納入參考】

此申請案係參考到2012年11月15日申請的美國申請案序號13/678,026(代理人文件編號25064US01)、以及2012年11月15日申請的美國申請案序號13/678,046(代理人文件編號25032US01)，該申請案茲在此以其整體納入作為參考。

本發明的某些實施例係有關於半導體晶片封裝。更明確地說，本發明的某些實施例係有關用於針對晶圓上晶片組件的暫時性晶圓模製的方法。

半導體封裝係保護積體電路或晶片免於物理性損壞以及外部的應力。此外，其可以提供一導熱路徑以有效率地移除在一晶片中所產生的熱，並且例如亦提供電連接至其它例如是印刷電路板的構件。用於半導體封裝的材料通常包括陶瓷或塑膠，並且外觀形狀尺寸已經從陶瓷扁平封裝及雙排型封裝進步到尤其是針柵陣列及無引線的晶片載體封裝。

透過此種系統與如同在本申請案的其餘部分中參考圖式所闡述的本發明比較，習知及傳統的方法的進一步限制及缺點對於具有此項 技術的技能者而言將會變成是明顯的。

本發明的一態樣為一種用於半導體封裝之方法，該方法係包括：接合一或多個半導體晶粒至一中介層晶圓；施加一暫時性模製材料至接合的該一或多個半導體晶粒；背面處理該中介層晶圓；單一化該中介層晶圓以產生分別包括接合的該一或多個半導體晶粒以及一中介層晶粒中的至少一個之複數個組件；接合該複數個組件中的一或多個至一或多個封裝基板；移除該暫時性模製材料；電性測試接合的該一或多個半導體晶粒；以及根據該電性測試來接合一或多個額外的晶粒至該複數個組件中的一或多個。

本發明的另一態樣為一種用於半導體封裝之方法，該方法係包括：接合一或多個半導體晶粒至一半導體晶圓；施加一暫時性模製材料至接合的該一或多個半導體晶粒；在接合該一或多個半導體晶粒以及施加該暫時性模製材料之後，背面處理該半導體晶圓；單一化背面處理後的該半導體晶圓以產生複數個組件，該複數個組件分別包括接合的該一或多個半導體晶粒中的至少一個、該半導體晶圓的至少一部分以及該暫時性模製材料的至少一部分；接合該複數個組件中的一或多個至一或多個封裝基板；移除該暫時性模製材料；電性測試接合的該一或多個半導體晶粒；以及根據該電性測試來接合一或多個額外的晶粒至該複數個組件中的一或多個。

本發明的另一態樣為一種用於半導體封裝之方法，該方法係包括：接合一或多個半導體晶粒至一中介層晶圓，其中至少在該一或多個 半導體上包括一中央處理器單元；施加一暫時性模製材料以囊封接合的該一或多個半導體晶粒；在接合該一或多個半導體晶粒以及施加該暫時性模製材料之後，背面處理該中介層晶圓；單一化該中介層晶圓以產生分別包括接合的該一或多個半導體晶粒以及一中介層晶粒中的至少一個之複數個組件；接合該複數個組件中的一或多個至一或多個封裝基板；移除該暫時性模製材料；電性測試接合的該一或多個半導體晶粒；以及根據該電性測試來接合一或多個動態隨機存取記憶體(DRAM)晶粒至該複數個組件中的一或多個。

100‧‧‧封裝

101‧‧‧晶粒

103‧‧‧封裝基板

105‧‧‧被動元件

107‧‧‧中介層

109‧‧‧微凸塊

111‧‧‧焊料球

113‧‧‧蓋子

115‧‧‧直通矽晶穿孔(TSV)

117‧‧‧背面凸塊

118‧‧‧熱介面材料

119‧‧‧墊

121‧‧‧動態隨機存取記憶體(DRAM)

122‧‧‧晶粒

123‧‧‧金屬互連

125‧‧‧底膠填充材料

127‧‧‧中介層

129‧‧‧黏著層

131‧‧‧金屬墊

150‧‧‧封裝

201‧‧‧中介層晶圓

201A-201C‧‧‧中介層晶粒

203A、203B‧‧‧晶粒

205‧‧‧微凸塊

207‧‧‧直通矽晶穿孔(TSV)

209‧‧‧前側墊

210‧‧‧底膠填充材料

211‧‧‧模製材料

213‧‧‧背面凸塊

215‧‧‧載體

217‧‧‧黏著膜支撐件

219‧‧‧封裝基板

221‧‧‧底膠填充材料

223‧‧‧額外的晶粒

250‧‧‧組件

301-325‧‧‧步驟

圖1A是描繪根據本發明的一範例實施例的一種利用一暫時性晶圓模製而被配置的積體電路封裝之圖。

圖1B是描繪根據本發明的一範例實施例的一種被配置以一晶粒至中介層晶圓的第一接合以及堆疊的晶粒之積體電路封裝之圖。

圖1C-1E係描繪根據本發明的一範例實施例的用於利用一黏著膜來接合多個晶粒的範例步驟。

圖2A-2L係描繪在根據本發明的一範例實施例的一種利用一暫時性模製材料的晶粒至中介層晶圓接合之製程中的範例步驟。

圖3是描繪在根據本發明的一範例實施例的一種晶粒至晶圓第一接合以及暫時性模具之製程中的範例步驟之流程圖。

本發明的某些特點可見於用於針對晶圓上晶片組件的暫時 性晶圓模製的方法。本發明的範例特點可包括接合一或多個半導體晶粒至一中介層(interposer)晶圓、施加一暫時性模製材料以囊封該一或多個接合的半導體晶粒、以及背面處理該中介層晶圓。該中介層晶圓可被單一化以產生複數個分別包括該接合的一或多個半導體晶粒以及一中介層晶粒中的至少一個之組件，並且該複數個組件中的一或多個可被接合到一或多個封裝基板。該暫時性模製材料可被移除，並且該接合的一或多個半導體晶粒可被測試。該模製材料211可利用一種溶劑來加以移除。根據該電性測試，一或多個額外的晶粒可被接合到該複數個組件中的一或多個。一或多個半導體晶粒可被置放在該中介層晶圓上以供利用一黏著膜的接合。該中介層晶圓可利用下列的一或多個而被單一化：一雷射切割製程、反應性離子蝕刻、一鋸開技術、以及一電漿蝕刻製程。該背面處理可包括薄化該中介層晶圓以露出直通矽晶穿孔(TSV)並且設置金屬接點在該露出的TSV上。該一或多個半導體晶粒可以利用一質量回焊(mass reflow)製程或是一熱壓縮製程而被接合至該中介層晶圓。該一或多個額外的晶粒可利用一回焊製程或是一熱壓縮製程而被接合至該單一化的中介層晶圓。該中介層晶圓可被單一化以產生該複數個組件，其中該中介層晶圓被接合到一黏著膜。

圖1A是描繪根據本發明的一範例實施例的一種利用一暫時性晶圓模製而被配置的積體電路封裝之圖。參照圖1A，其係展示有一種封裝100，其包括複數個晶粒101、一封裝基板103、被動元件105、一中介層107、焊料球111、一蓋子113以及熱介面材料118。

該複數個晶粒101可包括已經從一或多個半導體晶圓分開的積體電路晶粒。例如，該複數個晶粒101可包括像是數位信號處理器 (DSP)、網路處理器、電源管理單元、音訊處理器、RF電路、無線基頻系統單晶片(SoC)處理器、感測器、以及特殊應用積體電路之電路。此外，該複數個晶粒101可包括微凸塊109以用於提供在該複數個晶粒101中的電路以及在該中介層107的表面上的接觸墊之間的電性接觸。儘管四個個別的晶粒被展示在圖1A中，但應注意的是根據例如是功能、可利用的中介層面積以及晶粒尺寸，甚至是單一晶粒之任意數目的晶粒都可被利用。

該中介層107可包括一例如是矽晶圓的半導體晶圓，其具有提供從該中介層107的一表面至相對的表面之導電的路徑之直通矽晶穿孔(TSV)115。該中介層107亦可包括用於達成電性及機械的接觸至該封裝基板103之背面凸塊117。在另一範例情節中，該中介層107可包括玻璃或是一種有機積層材料，任一種材料都能夠具有例如是500x500mm的數量級的大面板格式。

該封裝基板103可包括一用於該中介層107、複數個晶粒101、被動元件105、以及蓋子113的機械式支承結構。例如，該封裝基板103可包括在底表面上的焊料球111，以用於提供電性接觸至外部的裝置及電路。該封裝基板103亦可包括在一種非導電材料中之導電的線路以用於經由墊來提供從該焊料球至該晶粒101的導電的路徑，該墊被配置以接收該中介層107上的背面凸塊117。此外，該封裝基板103可包括用於接收該焊料球111的墊119。例如，該墊119可包括一或多種凸塊下的金屬，以用於在該封裝基板103以及該焊料球111之間提供一適當的電性及機械的接觸。

例如，該被動元件105可包括例如是電阻器、電容器及電感 器的電性元件，其可以提供功能給在該晶粒101中的元件及電路。該被動元件105可包括可能是難以整合在該晶粒101中的積體電路內之元件，例如高值的電容器或電感器。在另一範例情節中，該被動元件105可包括一或多個晶體振盪器，以用於提供一或多個時脈信號至該晶粒101。

該蓋子113可提供氣密密封給在藉由該蓋子113以及封裝基板103所界定的凹處內之元件。一熱介面可被產生以用於從該複數個晶粒101經由該熱介面材料118來將熱傳出至該蓋子113，該熱介面材料118亦可作用為一黏著劑。

在一範例情節中，當該中介層107仍然是一整個中介層晶粒的晶圓之部分時，該封裝100可藉由首先接合該複數個晶粒101至該中介層107來加以製造，並且可利用一質量回焊或是熱壓縮製程來加以接合。該具有複數個晶粒101附接的中介層晶圓接著可加以處理以供進一步的組裝。

在一範例實施例中，如同在圖2B中所繪，在該複數個晶粒101已經耦接至一中介層晶圓之後，一暫時性模製材料可被利用以囊封該複數個晶粒101。一旦被囊封後，該中介層晶圓可以晶粒側向下地耦接至一載體，使得該中介層晶圓的背面可被薄化，例如以露出該TSV 115以致能背面凸塊117的沉積，即如同在圖2C-2E中所示者。一旦該背面凸塊117被施加後，如同在圖2F中所示，該中介層晶圓可被黏貼至一黏著膜及支撐環，並且如同在圖2G中所示，該載體可被移除。如同在圖2H中所示，該中介層晶圓接著可經由一切割製程而被單一化，此係產生在一中介層晶粒上包括該複數個晶粒101中的一或多個之單一化的組件，其接著可從該黏著層被移除。

該單一化的組件接著可利用不是質量回焊、就是熱壓縮而被接合至該封裝基板103。在其中並非全部的複數個晶粒101都已經在上述的第一接合製程中被置放在該中介層107上的實例中，該接合的晶粒可以在接合其餘的晶粒之前先受到電性測試。在其中在晶粒之間的顯著成本差異是使得在接合較昂貴的晶粒之前先接合及測試較低成本的晶粒是所期望的實例中，此可能是有利的。在該接合的晶粒已經被測試之後，其餘的晶粒可被接合至該中介層107，並且一毛細管底膠填充(underfill)可被施加以填入在該複數個晶粒101以及該中介層107之間的容積內。

一旦該複數個晶粒101被接合至該中介層107後，該蓋子113可被置放在該接合的組件上，以提供氣密密封並且保護該電路不受外部環境的影響。最後，電性測試可以在該接合製程後在其餘的晶粒上加以執行，以驗證是否達成適當的電連接並且沒有短路或開路存在。

圖1B是描繪根據本發明的一範例實施例的一種被配置以一晶粒至中介層晶圓的第一接合以及堆疊的晶粒之積體電路封裝之圖。參照圖1B，其係展示有一種封裝150，其包括該複數個晶粒101、封裝基板103、被動元件105、中介層107以及動態隨機存取記憶體(DRAM)121的一堆疊。例如，該複數個晶粒101、封裝基板103、被動元件105以及中介層107可以是實質如同相關圖1A所述者，但是對於該複數個晶粒101之不同的晶粒以及DRAM 121的堆疊係具有不同的電連接。

例如，DRAM 121的堆疊可包括晶粒的一堆疊，以用於提供高密度的記憶體給在該複數個晶粒101中的電路、或是在該封裝150外部的電路。DRAM 121的堆疊例如可以前後地加以堆疊，並且因此包括TSV以 用於在該個別的晶粒之間提供電連接。

在一範例情節中，當該中介層107仍然處於晶圓型式，亦即在單一化成為個別的中介層晶粒之前，該封裝150可藉由首先接合該複數個晶粒101以及DRAM 121的堆疊至該中介層107來加以製造。該晶粒101可利用質量回焊或是熱壓縮製程來加以接合。如同在圖1A及圖2A-2L中所述，在接合DRAM 121的堆疊(例如，接合到以單一化或是晶圓型式的中介層107)之前，一暫時性模製材料可被利用以將該晶粒101囊封在一中介層晶圓上，以供進一步處理及測試。

如同在圖2C-2E中所示，一旦被囊封在該暫時性模製材料中，該中介層晶圓可以在晶粒側向下地耦接至一載體，因而該中介層晶圓的背面可被薄化，例如以露出該TSV 115來使得背面凸塊117的沉積成為可能的。一旦該背面凸塊117被施加後，如同在圖2F中所示，該中介層晶圓可被黏貼至一黏著膜及支撐環，並且如同在圖2G中所示，該載體可被移除。該中介層晶圓接著可經由一切割製程而被單一化，例如，此係產生在一中介層晶粒上包括該複數個晶粒101中的一或多個之單一化的組件，其接著可從該黏著層被移除，即如同在圖2H中所示者。在一範例情節中，該單一化製程可包括下列的一或多個：一雷射切割製程、反應性離子蝕刻、一鋸開技術、以及一電漿蝕刻製程。

該單一化的組件接著可以利用不是質量回焊、就是熱壓縮製程而被接合至該封裝基板103。在其中上述的第一接合製程中只有該複數個晶粒101被設置在該中介層107上的實例中，該複數個晶粒101可以在接合其餘的晶粒(亦即DRAM 121)的堆疊之前先受到電性測試。在其中在晶粒之 間的顯著成本差異是使得在接合較昂貴的晶粒之前先接合及測試較低成本的晶粒是所期望的實例中，例如當DRAM 121的堆疊是遠比該複數個晶粒101昂貴時，此可能是有利的。在該複數個晶粒101已經被測試之後，DRAM 121的堆疊例如可利用一質量回焊或是熱壓縮製程而被接合至該中介層107，並且一毛細管底膠填充可被施加以填入在DRAM 121的堆疊以及該中介層107之間的容積內。

一旦DRAM 121的堆疊被接合至該中介層107後，一蓋子可被置放在該接合的組件上，例如以提供氣密密封並且保護該電路不受外部環境的影響。如同先前相關圖1A所論述的，在某些範例實施例中，一熱介面材料可被設置在DRAM 121的堆疊(及/或該複數個晶粒101)以及此種蓋子之間。最後，電性測試可以在該接合製程後在其餘的晶粒上加以執行，以驗證是否達成適當的電連接並且沒有短路或開路存在。

圖1C-1E係描繪根據本發明的一範例實施例的用於利用一黏著膜來接合多個晶粒的範例步驟。參照圖1C，其係展示有複數個晶粒122以及一黏著層129。該複數個晶粒122的每一個可包括金屬互連123以用於後續的接合至其它晶粒。在另一範例情節中，該金屬互連123例如可包括微凸塊或是銅柱。

該黏著膜129例如可包括一黏著帶，該複數個晶粒122可被接合(例如，黏著)至其，即如同在圖1C中所繪者。該黏著膜129例如可以是一暫時性黏著劑，以用於附接多個晶粒(例如，先前被單一化的晶粒)至一晶圓內之其它晶粒。例如。該中介層127可包括一晶圓的個別的中介層晶粒(在此情形中，該中介層127係包括一“中介層晶圓”)。在一範例情節中， 該複數個晶粒122可以暫時被置放在該黏著膜129上。儘管圖1C係描繪該複數個晶粒122為由三個晶粒所構成，但是更多或較少的晶粒(包含單一晶粒)也是可能的而且被思及。

在利用該黏著膜129來接合該複數個晶粒122至該中介層127之前，一選配的底膠填充材料125亦可被設置在該中介層晶圓127上，即如同由圖1D中的底膠填充材料125所描繪者。該底膠填充材料125例如可用於後續的熱壓縮接合製程，並且可容許有在一後續的熱壓縮接合製程期間透過一快速固化之瞬間的底膠填充。該底膠填充材料125例如可包括膏、帶等等。此可以改善接合良率，因為相較於用在該晶粒122的每一個之一個別的置放及底膠填充製程，單一底膠填充製程可以被利用於該複數個晶粒122。該複數個晶粒122可以面朝上地被置放在該黏著膜上，因而在該複數個晶粒122的表面上之金屬互連123可耦接至一接收的晶粒。

如同在圖1D及1E中所示，在該黏著膜129上的複數個晶粒122接著可被置放在該中介層127上，其中在該黏著膜129上的複數個晶粒122之最初的設置可以致能細微的控制該複數個晶粒122和該中介層127的間隔與對齊。該中介層127可包括用於接收該金屬互連123的金屬墊131。一旦該複數個晶粒122被設置在該中介層127上，一接合製程(例如，一熱壓縮接合製程)可以為了在該金屬互連123以及金屬墊131之間的適當電性及機械的接合來加以執行。一旦接合後，該黏著膜129可被移除，此係產生在圖1E中所示的結構。

儘管圖1C-1E之先前的論述(以及在此的其它論述)聚焦在當此種晶粒被設置及/或接合時的用於保持晶粒的黏著膜之利用，但是本發明 的各種特點可輕易地延伸至其它可被使用於保持此種晶粒的結構。此外，儘管先前的討論(以及在此的其它論述)大致聚焦在晶粒至一中介層晶圓的附接，但是本發明的各種特點可輕易地延伸至其它類型的晶圓。再者，儘管先前的討論(以及在此的其它論述)大致聚焦在當此種晶粒被設置及/或接合時用於保持晶粒的黏著劑的利用，但是本發明的各種特點可輕易地延伸至除了半導體晶粒之外的電氣構件。

圖2A-2L係描繪在根據本發明的一範例實施例的一種利用一暫時性模製材料的晶粒至中介層晶圓接合之製程中的範例步驟。此種步驟例如可被利用以產生在圖1A及1B中所描繪的各種封裝及/或其子組件。

參照圖2A，其係展示有一中介層晶圓201以及晶粒203A及203B。該晶粒203A及203B可包括已經從一或多個半導體晶圓分開的積體電路晶粒。例如，該晶粒203A及203B可包括像是數位信號處理器(DSP)、網路處理器、電源管理單元、音訊處理器、RF電路、無線基頻系統單晶片(SoC)處理器、感測器以及特殊應用積體電路之電路。此外，該晶粒203A及203B可包括微凸塊205，以用於提供在該晶粒203A及203B中的電路以及在該中介層晶圓201的表面上的前側墊209之間的電性接觸。

該中介層晶圓201可包括複數個個別的中介層晶粒，每一個中介層晶粒可耦接至一或多個例如是晶粒203A及203B的晶粒。在該中介層晶圓201中的垂直線係指出該中介層晶圓201可被切割成為複數個中介層晶粒之處。儘管圖2A係展示每一中介層晶粒接合有單一晶粒，但是根據例如是空間及/或電路需求，任意數目的晶粒在此都是可能的且被思及。

該中介層晶圓201亦可包括前側墊209以用於提供電性接觸 至該晶粒203A及203B以及未來接合的晶粒或其它的電氣構件。再者，例如一旦該中介層晶圓201已經被薄化後，該中介層晶圓201可包括直通矽晶穿孔(TSV)207以用於提供從該中介層的一表面至另一表面之導電的路徑。

例如，該晶粒203A及203B可被置放在該中介層晶圓201上並且利用一熱壓縮接合技術來加以接合。在另一範例情節中，一質量回焊製程可被利用來接合該晶粒203A及203B至該中介層晶圓201。一種非導電膏(NCP)或膜亦可被利用以協助形成該接合。此外(或替代的是)，一毛細管底膠填充接著可被施加，並且可填入在該晶粒203A及203B以及該中介層晶圓201之間的容積內。圖2B係描繪該晶粒203A及203B是利用底膠填充材料210而被接合至該中介層晶圓201。

如同在圖2B中所繪，在該晶粒203A及203B之間的空間可被填入一種模製材料211。例如，該模製材料211可包括一種聚合物材料，其可提供一非導電的結構支撐給被接合至該中介層晶圓201的晶粒，在後續的處理步驟中以及當被切割成為個別的封裝時保護該晶粒。儘管未顯示在圖2B中，該模製材料亦可被置放在該晶粒203A及203B的頂端上。

該模製材料211可包括各種不同類型的模製材料中的任一種的特徵。例如且非限制性的，該模製材料211可以是可利用一種溶劑加以溶解的熱塑性材料，藉此致能該模製的暫時性使用。該模製材料211可以在來自一柱塞(plunger)機構的壓力下，於一升高的溫度下(至少部分地)被固化。

例如，圖2C係描繪圖2B的模製組件被置放在一例如是載體215的支承結構上。該載體215例如可包括一種多孔的材料以用於後續的 溶劑為基礎的移除，並且可被接合到該晶粒203A及203B及/或該模製材料211的頂端，以例如是協助該中介層晶圓201的背面處理。

在一範例情節中，如同在圖2D中所繪，該中介層晶圓201例如可利用一背面拋光或研磨來加以薄化，以露出該TSV 207。在另一範例情節中，該中介層晶圓201可被薄化到一其中該TSV仍然稍微被覆蓋的厚度。在此一範例情節中，該中介層晶圓201接著可選擇性地在覆蓋該TSV 207的區域中加以蝕刻，以露出該TSV 207。一保護層接著可沉積在其餘的矽之上，並且該露出的TSV的一拋光可加以執行以用於改善至該TSV的接觸。此外，金屬墊可沉積在該拋光後的TSV上，以用於更佳的與圖2E中所示的背面凸塊213接觸。

在該中介層晶圓201已經被薄化之後，如同在圖2E中所示，該背面凸塊213可加以沉積，以用於在該TSV以及接著接合的基板(例如封裝基板)之間達成接觸。在該背面凸塊213的沉積後，一黏著膜支撐件217可被貼到該被薄化的中介層晶圓的背表面，即如同在圖2F中所示者。該黏著膜支撐件217可包括由一支撐框架所圍繞之一薄的黏著膜，其中該黏著膜可被壓抵該被薄化的中介層晶圓以及背面凸塊213。此例如可以強化在該模製的晶圓的晶粒側之後續處理期間的處理容易性。於是，如同在圖2G中所示，該載體215可被移除。在一範例情節中，該載體215例如可藉由加熱及機械力、或是利用一化學溶劑來加以移除。

該模製組件(例如，包括該晶粒203A及203B、模製材料211以及中介層晶圓201)接著可利用一例如是反應性離子蝕刻、電漿蝕刻(例如一感應耦合電漿)、雷射切割或是機械鋸之切割技術而被單一化。在一範例 情節中，該模製的組件可以被部分地切割並且接著利用機械式拉開該晶粒來加以分開，此係產生單一化的中介層晶粒(以及包含此種晶粒的組件)，即如同由該中介層晶粒201A-201C所描繪者。

該單一化模製的晶粒/中介層組件的每一個(如同由該晶粒203A、中介層晶粒201A以及附接至其的模製材料211所描繪者)可以從該黏著膜支撐件217被移除，並且接著可經由該背面凸塊213而被接合至該封裝基板219(或是另一基板)，即如同在圖2I中所繪者。該組件例如可以利用一質量回焊製程或是一熱壓縮製程而被接合至該基板219。

該封裝基板219例如可包括在一前表面上的接觸墊以用於和該中介層晶粒201A上的背面凸塊213達成接觸，並且包括在一背表面上的接觸墊以用於焊料球的設置，以供例如最終接合該封裝基板219至一印刷電路板。此外，一底膠填充製程可以在包括該晶粒203A、中介層晶粒201A以及封裝基板219的組件上加以執行，此係產生該底膠填充材料221。

該模製材料211接著可被移除，此係產生圖2J中所描繪的組件250。例如，該模製材料可包括一可利用一種溶劑來加以移除的熱塑性材料。若必要的話，此之後可以是一清洗步驟。

該晶粒203A以及因此至晶粒203A的電互連接著可被電性測試開路及短路，並且該晶粒203A的其它效能參數可以在接合其它晶粒至該中介層晶粒201A之前先加以評估。此係使得在大部分的處理都完成之後能夠設置某些晶粒至該中介層晶粒201A，而當某些晶粒相較於其它晶粒是非常昂貴時，此可能是特別所期望的。

一旦該晶粒203A以及相關的電互連已經被測試後，其它例 如是額外的晶粒223之晶粒可被接合至該中介層晶粒201A。例如，該額外的晶粒223可利用一質量回焊製程或是一熱壓縮製程來加以接合。例如，一種底膠填充材料亦可利用一毛細管底膠填充製程及/或預先施加的底膠填充而被置放在該額外的晶粒223以及該封裝基板219之間的容積內。

在一範例情節中，該晶粒203A例如可包括像是一CPU的控制器電路，而該額外的晶粒223可包括DRAM的一堆疊。在此例中，該晶粒203A可被接合至該中介層晶圓201，其接著可以如上所述地加以處理，以使得該晶粒203A中的電路能夠在接合該額外的晶粒223至該組件之前先被測試。例如，若該晶粒203A在處理成為一組件之後並非是完整有作用的，則該組件可以被報廢，而不損失到將該額外的晶粒223接合至該組件的費用。當該額外的晶粒223顯著地比該晶粒203A昂貴時，此可能尤其是所期望的，其中該晶粒203A的功能以及相關的處理可以在接合該額外的晶粒223之前先被測試。

在圖2B-2H中描繪的暫時性模製係藉由提供一平坦的頂表面以用於安裝到支承結構以及一般的晶圓處理，來使得該組件的處理成為可能的。此暫時性的平坦化係使得在一組件中的全部數量的晶粒之一子集合的處理成為可能的，尤其是其中某些製程具有較低的良率並且在這些製程後接合較高成本的晶粒是有利的情形。

此外，一蓋子可被置放在該封裝組件上，其中是和一在該封裝基板219的表面之黏著劑做成一氣密密封，該蓋子亦可包括一種熱介面材料。於是，該蓋子可以為了散熱之目的而接觸到該晶粒203A以及額外的晶粒223的頂表面。

圖3是描繪在根據本發明的一範例實施例的一種晶粒至晶圓(例如，一中介層晶圓)第一接合以及暫時性模具之製程中的範例步驟之流程圖。此種範例的步驟例如可包含先前在此相關圖1-2所論述的步驟中之任一個或是全部。參照圖3，其係展示有一種晶粒至中介層晶圓的製程，其係開始於一晶粒至中介層晶圓的附接及底膠填充之步驟301。該一或多個晶粒例如可以利用一質量回焊接合技術來加以接合。一毛細管底膠填充製程可以在該接合製程後被利用，其可以提供在接點之間的一絕緣的阻障並且可填入在該晶粒以及該中介層晶圓之間的容積內。應注意到的是，該製程並不限於一質量回焊技術。於是，例如一熱壓縮製程亦可被利用。熱壓縮接合技術在40微米的間距或更小下可能是有利的，其可降低或消除白凸塊，亦即高介電係數的介電層脫層。此外，平坦度可以在熱壓縮接合下加以改善，此係產生較少的因為過大的間隙所造成之開路連接。

一模製步驟303接著可被利用以平坦化位在或接近該接合的晶粒的頂端之表面。以此種方式，甚至是只有該晶粒的一子集合被接合至該中介層晶圓的正面側，該中介層晶圓也可以進行背面處理。於是，在步驟305中，該中介層晶圓可以附接至一載體，其中該晶粒側係附接至該載體。

在步驟307中，該中介層晶圓可進行背面處理，其中該中介層晶圓可被薄化以露出該TSV。此外，背面接點可被施加至在該中介層晶圓中之露出的TSV。在另一範例情節中，該中介層晶圓可被薄化至一厚度，其中該TSV仍然被稍微覆蓋，其接著可選擇性地在覆蓋該TSV的區域中被蝕刻。一保護層接著可沉積在其餘的矽之上並且該露出的TSV的一拋光可 加以執行以用於改善至該TSV的接觸。此外，為了與該背面凸塊更佳的接觸，金屬墊可沉積在該拋光後的TSV上。

在步驟309中，一膜框架接著可被置放在該中介層晶圓的背面上。該膜框架可包括一延伸在一剛性框架內之黏著膜，並且可以使得該模製的晶粒以及薄化的中介層晶圓的傳輸變得容易。在該中介層晶圓以及模製的晶粒結構已經被接合至該膜框架之後，該載體可在步驟311中被移除。在一範例情節中，該載體係包括一種多孔的結構，使得該載體例如可利用一溶劑製程來加以釋放。

該模製的晶粒/中介層晶圓結構接著可在單一化步驟313中被單一化為複數個在中介層晶粒上之模製的晶粒。單一化例如可經由雷射切割、電漿蝕刻、反應性離子蝕刻或是一鋸開技術來加以執行。

該單一化的組件接著可在步驟315中，利用被置放在該露出的TSV上的背面接點而被附接至基板(例如，封裝基板)。該所產生的晶粒/中介層/封裝基板的組件接著可受到一回焊步驟317，其中該中介層晶粒至封裝基板的接點可被回焊，此係產生適當的電氣及物理接觸。此之後可以是一毛細管底膠填充步驟319，其係填充在該中介層晶粒以及該封裝基板之間的容積內，此係在該接點之間提供一絕緣材料並且填充該空隙以拒斥污染。

該接合的晶粒可在步驟321中被電性測試。以此種方式，若一晶粒或相關的中介層以及封裝已經變成失效的、或是不具有適當的效能，則該組件可以不前進到其中額外的晶粒可被接合的步驟323，而是可以前進到一失效模式分析步驟32以判斷出效能的問題。若該晶粒及相關的 中介層以及封裝在步驟321中通過電性測試，則額外的晶粒可在步驟323中加以附接。該額外的晶粒例如可利用一質量回焊或是熱壓縮製程來加以接合。

最後，該接合的封裝可受到一最終的測試步驟325，以用於評估在該接合的晶粒中的電子電路的效能並且測試在該接合製程中所完成的電性接點。若所要的話，該暫時性模製製程係使得在附接其餘的晶粒之前先對於晶粒的一子集合的測試成為可能的。

儘管先前圖1-3的討論主要是聚焦在包含一中介層晶粒或是其晶圓的組件及/或子組件上，但是本發明的各種特點並不限於包含此種中介層晶粒或是其晶圓的組件及/或子組件。例如，本發明的各種特點可輕易地延伸到一般的半導體晶圓，其中的中介層晶圓是一個例子。

在本發明的一實施例中，方法被揭示以用於針對晶圓上晶片的組件之一暫時性晶圓模製，並且可包括接合一或多個半導體晶粒(例如，該複數個晶粒101、晶粒203A及晶粒203B中的一或多個)至一中介層晶圓201，施加一暫時性模製材料211以囊封該一或多個接合的半導體晶粒(例如，該複數個晶粒101、晶粒203A及晶粒203B中的一或多個)，以及背面處理該中介層晶圓201。該中介層晶圓201可被單一化以產生複數個分別包括該接合的一或多個半導體晶粒(例如，該複數個晶粒101、晶粒203A及晶粒203B中的一或多個)中的至少一個之組件，並且一中介層晶粒201A以及該複數個組件250中的一或多個可被接合到一或多個封裝基板219。

該暫時性模製材料211可被移除，並且該接合的一或多個半導體晶粒(例如，該複數個晶粒101、晶粒203A及晶粒203B中的一或多個) 可被測試。該模製材料211可利用一種溶劑來加以移除。根據該電性測試，一或多個額外的晶粒(例如，DRAM 121的堆疊以及額外的晶粒223中的一或多個)可被接合到該複數個組件250中的一或多個。一或多個半導體晶粒(例如，該複數個晶粒101、晶粒203A及晶粒203B中的一或多個)可被置放在該中介層晶圓201上以供利用一黏著膜129的接合。該中介層晶圓201可利用下列的一或多個而被單一化：一雷射切割製程、反應性離子蝕刻、一鋸開技術、以及一電漿蝕刻製程。

該背面處理可包括薄化該中介層晶圓201以露出直通矽晶穿孔(TSV)207，並且設置金屬接點(即背面凸塊213)在該露出的TSV 207上。該一或多個半導體晶粒(例如，該複數個晶粒101、晶粒203A及晶粒203B中的一或多個)可利用一質量回焊製程或是一熱壓縮製程而被接合至該中介層晶圓201。該一或多個額外的晶粒(例如，DRAM 121的堆疊以及額外的晶粒223中的一或多個)可利用一回焊製程或是一熱壓縮製程而被接合至該中介層晶圓201。該中介層晶圓201可被單一化以產生該複數個組件250，其中該中介層晶圓201被接合到一黏著膜217。

儘管本發明已經參考某些實施例來加以敘述，但是將會被熟習此項技術者所理解的是可以完成各種的改變並且可以用等同物來加以取代，而不脫離本發明的範疇。此外，可以對於本發明的教示完成許多修改以適配一特定的情況或材料，而不脫離其範疇。因此，所欲的是本發明並不受限於該揭露的特定實施例，而是本發明將會包含所有落在所附的申請專利範圍的範疇內之實施例。

201A‧‧‧中介層晶粒

203A‧‧‧晶粒

210‧‧‧底膠填充材料

219‧‧‧封裝基板

221‧‧‧底膠填充材料

250‧‧‧組件

Claims (20)

1. 一種用於半導體封裝之方法，該方法係包括：接合一或多個半導體晶粒至一中介層晶圓；施加一暫時性模製材料至接合的該一或多個半導體晶粒；背面處理該中介層晶圓；單一化該中介層晶圓以產生分別包括接合的該一或多個半導體晶粒以及一中介層晶粒中的至少一個之複數個組件；接合該複數個組件中的一或多個至一或多個封裝基板；移除該暫時性模製材料；電性測試接合的該一或多個半導體晶粒；以及根據該電性測試來接合一或多個額外的晶粒至該複數個組件中的一或多個。
2. 根據申請專利範圍第1項之方法，其係包括設置該一或多個半導體晶粒在該中介層晶圓上，以供利用一黏著膜的接合。
3. 根據申請專利範圍第1項之方法，其中該單一化該中介層晶圓係包括利用下列的一或多個：一雷射切割製程、反應性離子蝕刻、一鋸開技術以及一電漿蝕刻製程。
4. 根據申請專利範圍第1項之方法，其中該背面處理係包括薄化該中介層晶圓以露出直通矽晶穿孔(TSV)。
5. 根據申請專利範圍第4項之方法，其中該背面處理係包括設置金屬接點在露出的該TSV上。
6. 根據申請專利範圍第1項之方法，其中施加一暫時性模製材料包括在 接合的複數個半導體晶粒之間以及之上施加該暫時性模製材料。
7. 根據申請專利範圍第1項之方法，其中移除該暫時性模製材料包括在接合至封裝基板之後移除該暫時性模製材料。
8. 根據申請專利範圍第1項之方法，其係包括利用一溶劑來移除該暫時性模製材料。
9. 根據申請專利範圍第1項之方法，其係包括利用下列的一或多個來接合該一或多個半導體晶粒至該中介層晶圓：一熱壓縮製程以及一質量回焊製程。
10. 根據申請專利範圍第1項之方法，其係包括單一化該中介層晶圓以產生該複數個組件，其中該中介層晶圓被接合到一黏著膜。
11. 一種用於半導體封裝之方法，該方法係包括：接合一或多個半導體晶粒至一半導體晶圓；施加一暫時性模製材料至接合的該一或多個半導體晶粒；在接合該一或多個半導體晶粒以及施加該暫時性模製材料之後，背面處理該半導體晶圓；單一化背面處理後的該半導體晶圓以產生複數個組件，該複數個組件分別包括接合的該一或多個半導體晶粒中的至少一個、該半導體晶圓的至少一部分以及該暫時性模製材料的至少一部分；接合該複數個組件中的一或多個至一或多個封裝基板；移除該暫時性模製材料；電性測試接合的該一或多個半導體晶粒；以及根據該電性測試來接合一或多個額外的晶粒至該複數個組件中的一或 多個。
12. 根據申請專利範圍第11項之方法，其係包括設置該一或多個半導體晶粒在該半導體晶圓上，以供利用一黏著膜的接合。
13. 根據申請專利範圍第11項之方法，其係包括利用下列的一或多個來單一化該半導體晶圓：一雷射切割製程、反應性離子蝕刻、一鋸開技術以及一電漿蝕刻製程。
14. 根據申請專利範圍第11項之方法，其中該背面處理包括薄化該半導體晶圓以露出直通矽晶穿孔(TSV)。
15. 根據申請專利範圍第14項之方法，其中該背面處理包括設置金屬接點在露出的該TSV上。
16. 根據申請專利範圍第11項之方法，其中施加該暫時性模製材料包括在接合的複數個半導體晶粒之間以及之上施加該暫時性模製材料。
17. 根據申請專利範圍第11項之方法，其係包括利用下列的一或多個來接合該一或多個半導體晶粒至該中介層晶圓：一熱壓縮製程以及一質量回焊製程。
18. 根據申請專利範圍第11項之方法，其係包括利用下列的一或多個來接合該一或多個半導體晶粒至該半導體晶圓：一熱壓縮製程以及一質量回焊製程。
19. 根據申請專利範圍第11項之方法，其係包括利用一溶劑來移除該模製材料。
20. 一種用於半導體封裝之方法，該方法係包括：接合一或多個半導體晶粒至一中介層晶圓，其中至少在該一或多個半 導體上包括一中央處理器單元；施加一暫時性模製材料以囊封接合的該一或多個半導體晶粒；在接合該一或多個半導體晶粒以及施加該暫時性模製材料之後，背面處理該中介層晶圓；單一化該中介層晶圓以產生分別包括接合的該一或多個半導體晶粒以及一中介層晶粒中的至少一個之複數個組件；接合該複數個組件中的一或多個至一或多個封裝基板；移除該暫時性模製材料；電性測試接合的該一或多個半導體晶粒；以及根據該電性測試來接合一或多個動態隨機存取記憶體(DRAM)晶粒至該複數個組件中的一或多個。