TWI855065B - 封裝結構及製作方法 - Google Patents

Abstract

本案關於用於形成薄外形尺寸半導體封裝的方法及設備。在一實施例中，透過微噴或雷射燒蝕來構造一玻璃或矽基板，以形成用於透過基板而形成互連的結構。而後，將基板用作一框架以形成其中具有嵌入式晶粒的一半導體封裝。

Description

封裝結構及製作方法

本案的實施例大體上係關於半導體封裝結構及其形成方法。更具體而言，本案描述的實施例係關於薄外形尺寸半導體封裝的結構及其製作方法。

由於對微型電子元件和組件的需求不斷增長，積體電路已發展成為複雜的2.5D和3D設備，在單個晶片上可以包含數百萬個電晶體、電容器、和電阻器。晶片設計的進展得到更大的電路密度，從而提高了積體電路的處理能力和速度。需要更大電路密度的更快處理能力，對製造積體電路封裝中所使用的材料、結構、及製程產生相應的需求。然而，除了這些趨向於更高的整合度與更高效能的趨勢外，人們一直在追求降低製造成本。

傳統而言，積體電路封裝已能在有機封裝基板上製造，係由於在其中容易形成特徵和連接，及與有機複合物相關的相對較低的封裝製造成本。然而，隨著電路密度的增加和電子元件的進一步小型化，因用於維持設備規模和相關效能要求的材料結構分辨率的限制，有機封裝基板的利用變得不切實際。近來，已經利用放置在有機封裝基板上的被動矽中介層作為重分佈層來製造2.5D及/或3D積體電路封裝，以補償與有機封裝基板相關的一些限制。矽中介層的利用受到高頻寬密度、低功耗的晶粒對晶粒通訊、以及進階封裝應用中異質整合需求的潛力所驅動。但是，在矽中介層中的特徵例如矽通孔（TSV）的形成，仍然很困難且成本很高。特別地，高深寬比的矽透過蝕刻、化學機械平面化和半導體後端線（BEOL）互連而產生高成本。

因此，在本領域中需要用於進階封裝應用的改進的半導體封裝結構及其形成方法。

在一實施例中，提供了一種封裝組件。該封裝組件包括矽框架，該矽框架具有與第二表面相對的第一表面和至少一個空腔，該空腔中設置有半導體晶粒。該框架進一步包括一通孔，其具有通孔表面，該通孔表面定義出開口，該開口從第一表面到第二表面延伸穿過該框架。絕緣層形成在第一表面和第二表面上並且接觸半導體晶粒的每一側的至少一部分。電連接係設置在該通孔內，並且該絕緣層設置在該電互連與該通孔表面之間。

在一實施例中，提供了一種封裝組件。該封裝組件包括嵌入式晶粒組件，該嵌入式晶粒組件具有：框架，該框架包括矽；氧化層，設置在該框架的表面上方；以及，一或多個半導體晶粒，設置在該框架內並在其上形成有積體電路。絕緣層係形成在該氧化層上，並且包括其中佈置有陶瓷顆粒的環氧樹脂材料。該封裝組件進一步包括一或多個金屬互連，其設置在一部分的嵌入式晶粒組件內。在一些配置中，氧化層設置在框架的所有暴露表面上，並因此圍繞該框架。

在一實施例中，提供了一種封裝組件。該封裝組件包括一嵌入式晶粒組件，該嵌入式晶粒組件具有：框架，該框架包括矽；一或多個半導體晶粒，設置在該框架內；第一絕緣層，形成在該框架上；以及，一或多個電互連，設置成穿過該框架或該第一絕緣層。該第一絕緣層由具有陶瓷顆粒的一環氧樹脂材料形成。一重分佈層係還進一步形成在該嵌入式晶粒組件上，並包括一第二絕緣層係形成在第一絕緣層上，及一或多個電重分佈連接係設置成穿過該第二絕緣層。

本案關於用於形成薄外形尺寸半導體封裝的方法及設備。在一實施例中，透過微噴處理來對基板進行結構化或成形，以使得能夠穿過基板形成互連。在另一實施例中，藉由直接雷射圖案化來構造基板。此後，將基板用作封裝框架，以形成其中設置有晶粒的一或多個半導體封裝。在其他實施例中，基板被用作諸如動態隨機存取記憶體（DRAM）堆疊之類的半導體元件堆疊的框架。

本案揭示的方法和裝置進一步包括新穎的薄外形尺寸半導體封裝結構，其用以代替傳統的利用玻璃纖維填充的環氧框架與矽中介層作為重分佈層的封裝結構。大體上，現今封裝的可擴充性受到用於形成各種封裝結構的材料（例如，環氧樹脂模塑料、具有環氧樹脂黏合劑的FR-4和FR-5級玻璃纖維編織布等）的剛性和平坦度的限制。這些材料的固有特性，導致難以在其中進行精細的特徵（例如，小於50μm）的圖案化。此外，由於現今封裝材料的熱特性、封裝基板、模塑料、及整合在其中的任何半導體晶粒之間可能會發生熱膨脹係數（CTE）不匹配，因此，現今的封裝結構需要更大的焊料凸塊及更大的間距，以減輕CTE不匹配引起的任何翹曲。因此，傳統的封裝結構的特徵在於低的晶粒對封裝的面積比及較低的封裝直通頻寬，從而導致總體功率效率降低。本案揭示的方法與設備提供了克服與上述傳統封裝結構相關的許多缺點的半導體封裝結構。

第1圖圖示出形成薄外形尺寸半導體封裝的代表性方法100的流程圖。方法100具有多個操作110、120、130、及140。參照第2~16L圖更詳細地描述每個操作。該方法可以包括一或多個附加操作，這些附加操作在任何定義的操作之前、兩個定義的操作之間、或在所有定義的操作之後執行（除非上下文排除了可能性）。

大體上，方法100包括在操作110中，構造要用作封裝框架的基板，進一步詳細描述參考第2、3A~3D、4A~4F、5A~5F、6A~6E、7A~7D、及8圖。在操作120中，形成具有一或多個嵌入式晶粒與絕緣層的嵌入式晶粒組件，將參照第9圖和第10A~10K圖以及第11圖和第12A~12G圖對其進行更詳細地描述。在操作130中，形成一或多個互連於嵌入式晶粒組件中及/或穿過嵌入式晶粒組件，以用於嵌入式晶粒框架組的互連，這將參照第13圖及第14A~14H圖進行更詳細地描述。在操作140中，形成第一重分佈層在嵌入式晶粒組件上，以將互連的接觸點重新定位到嵌入式晶粒組件表面上的所需的橫向位置。在一些實施例中，在從嵌入式晶粒組件分離單個封裝之前，除了第一重分佈層之外，還可以形成一或多個附加的重分佈層，這將參考第15圖和第16A~16L圖進行更詳細的描述。

第2圖圖示出代表性的方法200的流程圖，該方法用於構造要在形成半導體封裝期間作為一框架的基板。第3A~3D圖示意性地圖示出在第2圖中表示的基板結構化製程200的不同階段的基板302的截面圖。因此，為了清楚起見，在此一起描述第2圖及第3A~3D圖。

方法200開始於操作210與對應的第3A圖。基板302由任何合適的框架材料形成，包括但不限於III-V族化合物半導體材料、矽、晶體矽（例如，Si＜100＞或Si＜111＞）、氧化矽、矽鍺、摻雜或未摻雜的矽、摻雜或未摻雜的多晶矽、氮化矽、石英、硼矽酸鹽玻璃、玻璃、藍寶石、氧化鋁、及陶瓷。在一實施例中，基板302是單晶p型或n型矽基板。在一實施例中，基板302是多晶p型或n型矽基板。在另一實施例中，基板302是p型或n型矽太陽能基板。基板302可以進一步具有多邊形或圓形形狀。例如，基板302可以包括具有或不具有倒角邊緣的一大致正方形的矽基板，其橫向尺寸在約120mm至約180mm之間。在另一個示例中，基板302可以包括圓形的含矽晶圓，其直徑在約20mm至約700mm之間，例如在約100mm至約500mm之間，例如約300mm。

除非另有說明，否則本案所述的實施例及實施例在厚度為約50μm至約1000μm，例如約90μm至約780μm的基板上進行。例如，基板302具有在約100μm至約300μm之間的厚度，例如在約110μm至約200μm之間的厚度。在另一示例中，基板302具有在約60μm至約160μm之間的厚度，例如在約80μm至約120μm之間的厚度。

在操作210之前，可以經由線鋸、劃線與折斷、機械磨料鋸、或雷射切割將基板302切片並與塊狀材料分離。切片通常在由其形成的基板表面中引起機械缺陷或變形，例如刮痕、微裂紋、碎裂、及其他機械缺陷。因此，在操作210中，將基板302暴露於第一損壞移除製程，以使其表面光滑和平坦化並去除任何機械缺陷，以準備用於隨後的結構化和封裝操作。在一些實施例中，可以透過調節第一損壞移除製程的製程參數，來進一步使基板302變薄。例如，隨著對第一損壞移除製程的暴露增加，可以減小基板302的厚度。

在操作210中的損壞移除製程，包括將基板302暴露於基板拋光製程及/或蝕刻製程，然後進行漂洗和乾燥製程。在一些實施例中，操作210包括化學機械拋光（CMP）製程。在一實施例中，蝕刻製程是包括選擇性地去除所需的材料（例如，污染物及其他不需要的化合物）的緩衝蝕刻製程的濕式蝕刻製程。在其他實施例中，蝕刻製程是利用各向同性的水蝕刻製程的濕式蝕刻製程。任何合適的濕式蝕刻劑或濕式蝕刻劑的組合可以用於濕式蝕刻製程。在一實施例中，將基板302浸入HF蝕刻水溶液中以進行蝕刻。在另一實施例中，將基板302浸入KOH蝕刻水溶液中以進行蝕刻。

在一些實施例中，在蝕刻製程中將蝕刻溶液加熱至約30℃至約100℃之間的溫度，例如約40℃至約90℃之間。例如，將蝕刻溶液加熱到約70ºC的溫度。在其他實施例中，在操作210中的蝕刻製程是乾蝕刻製程。乾蝕刻製程的示例包括基於電漿的乾蝕刻製程。透過控制基板302暴露於蝕刻製程期間所使用的蝕刻劑（例如，蝕刻溶液）的時間來調節基板302的厚度。例如，隨著對蝕刻劑的暴露增加，基板302的最終厚度會被減小。或者，基板302可以具有更大的最終厚度，同時減少了對蝕刻劑的暴露。

在操作220與230中，現已平坦化且基本上無缺陷的基板302具有一或多個特徵，例如在其中進行圖案化及光滑化的通孔303及空腔305（在圖3B中的基板302的下部橫截面中圖示出一個空腔305及四個通孔303）。通孔303用於形成穿過基板302的直接接觸電互連，而空腔305用於在其中容納並封裝（即，嵌入）一或多個半導體晶粒。第4A~4C、5A~5C、6A~6C、及7A~7B圖圖示出根據本案描述的實施例的在特徵形成與損傷或缺陷移除（例如，光滑化）製程的不同階段的基板302的截面圖。因此，現已將參考第4A~4C、5A~5C、6A~6C、及7A~7B圖更詳細地說明操作220和230。

在基板302具有小於約200μm的厚度，例如約100μm的厚度或約50μm的厚度的實施例中，如第4A圖和第5A圖所示，可以首先將基板302耦合到一可選的載板406。載板406在基板結構化製程200期間，為基板302提供機械支撐並防止基板302破裂。載板406由任何合適的化學和熱穩定的剛性材料形成，包括但不限於玻璃、陶瓷、金屬等。載板406的厚度在約1mm至約10mm之間，例如在約2mm至約5mm之間。在一實施例中，載板406具有帶紋理的表面。在其他實施例中，載板406具有拋光或光滑的表面。

基板302可以經由黏合層408耦合到載板406。黏合層408由任何合適的臨時黏合材料形成，包括但不限於蠟、膠、或類似的黏合材料。經由機械輥壓、壓制、層壓、旋塗、或刮塗將黏合層408塗覆到載板406上。在一實施例中，黏合層408為水溶性或溶劑可溶黏合層。在其他實施例中，黏合層408是紫外線釋放黏合層。在其他實施例中，黏合層408是熱釋放黏合層。在這樣的實施例中，例如，透過將黏合層408暴露於110℃以上，例如150℃以上的溫度下，黏合層408的黏合性質在暴露於熱處理時劣化。黏合層408可以進一步包括一層或多層附加膜（未示出），例如襯墊、基膜、壓敏膜、及其他合適的層。

在一些實施例中，在將基板302黏合到載板406上之後，將抗蝕劑膜塗覆到基板302上以形成抗蝕劑層404，如第4A圖和第5A圖所示。在基板302具有大於約200μm的厚度，例如約250μm的厚度的實施例中，在不首先將基板302耦合到載板406的情況下，在基板302上形成抗蝕劑層404。抗蝕劑層404用於將所需的圖案轉移到基板302，在隨後的處理操作期間在基板302上形成抗蝕劑層404的。在圖案化之後，抗蝕劑層404在隨後的結構化操作期間，保護下面的基板302的選定區域。

基板302大體具有基本平坦的表面，在該表面上形成抗蝕劑層404。在一些實施例中，例如第5A圖中所示，抗蝕劑層404藉由抗蝕劑黏合層409結合到基板302。抗蝕劑黏合層409由任何合適的臨時結合材料形成，包括但不限於聚乙烯醇、具有2-乙基-2-（羥甲基）-1,3-丙二醇的三酯、及其他水或溶劑可溶的材料。在一實施例中，抗蝕劑黏合層409由與黏合層408不同的材料形成。在一實施例中，抗蝕劑黏合層409的成分與黏合層408基本相似。透過機械輥壓、壓制、層壓、旋塗、或刮塗，將抗蝕劑黏合層409塗覆到基板302上。在其他實施例中，抗蝕劑層404由諸如聚乙烯醇的臨時結合材料形成，因此使得抗蝕劑層404能夠直接塗覆並結合到基板302的表面。抗蝕劑層404可以包括一或多個層，例如，一第一抗蝕劑層與一第二抗蝕劑層（未示出）。

在一實施例中，例如第4A圖所示的實施例，抗蝕劑層404是光敏層（例如，光抗蝕劑）。抗蝕劑層404可以包括一溶劑、一光抗蝕劑樹脂、及一光酸產生劑。光抗蝕劑樹脂可以是任何正型光抗蝕劑樹脂或任何負型光抗蝕劑樹脂。代表性的光抗蝕劑樹脂包括丙烯酸酯、酚醛清漆樹脂、聚（甲基丙烯酸甲酯）、及聚（烯烴碸）。也可以使用其他光抗蝕劑樹脂。暴露於電磁輻射後，光酸產生劑會產生帶電物質，例如酸性陽離子與陰離子。光酸產生劑還可產生極化物質。光酸產生劑使樹脂對電磁輻射敏感。代表性的光酸產生劑包括磺酸鹽化合物，例如磺化鹽、磺化酯、及磺酰氧基酮。其他合適的光酸產生劑包括鎓鹽，例如芳基重氮鹽、鹵鎓鹽，芳香鋶鹽、及氧化鋶鹽或硒鹽。其他代表性的光酸產生劑包括硝基芐基酯、s-三嗪衍生物、離子碘鎓磺酸鹽、全氟鏈烷磺酸鹽、芳基三氟甲磺酸及其衍生物和類似物、連苯三酚衍生物、及烷基二碸。也可以使用其他光酸產生劑。在一實施例中，例如第5A圖所示的實施例，抗蝕劑層404是一雷射敏感抗蝕劑。

在形成抗蝕劑層404之後，將其上形成有抗蝕劑層404的基板302暴露於電磁輻射以圖案化抗蝕劑層404，如圖4B和5B所示。在圖4B所示的實施例中，其上形成有抗蝕劑層404的基板302暴露於紫外線（UV）範圍內的電磁輻射。部分的抗蝕劑層404被選擇性地暴露，並且部分的抗蝕劑層404被選擇性地不暴露於UV輻射。在暴露於UV輻射時，抗蝕劑層404的選擇性暴露的部分在結構上變弱（經由陰影示出），而選擇性未暴露的部分保持其結構完整性。在一實施例中，在暴露於UV輻射之前，在光抗蝕劑層404上或附近形成具有所需圖案的遮罩412。在其他實施例中，遮罩412是位於抗蝕劑層404與UV輻射源之間的一主光罩。遮罩412被配置為將所需的UV輻射圖案轉移到抗蝕劑層404。遮罩412由任何合適的聚合物材料形成，包括但不限於PTFE、PVDF、FEP、聚酰亞胺等。

在圖5B所示的實施例中，其上形成有雷射敏感抗蝕劑層404的基板302暴露於由雷射源307而不是UV輻射源產生的電磁輻射。這樣，圖案化係藉由有針對性的雷射燒蝕來完成，而無需使用遮罩。雷射源307可以是用於對抗蝕劑層404進行圖案化的任何合適類型的雷射。在一些示例中，雷射源307是飛秒綠光雷射。在其他示例中，雷射源307是飛秒UV雷射。雷射源307產生連續的或脈衝的雷射束310，以圖案化抗蝕劑層404。例如，雷射源307可以產生脈衝雷射束310，該脈衝雷射束310的頻率在100kHz與1200kHz之間，例如在約200kHz至約1000kHz之間。雷射源307大體被配置為在抗蝕劑層404中形成任何所需的圖案。還可以設想，操作時的電磁輻射可以替代地包括電子束或離子束，而不是雷射束。

抗蝕劑層404可以在抗蝕劑層404被圖案化之後，例如在將負型光抗蝕劑暴露於電磁輻射，以引起抗蝕劑中的材料交聯之後，由具有合適硬度的任何材料來形成。通常，在抗蝕劑層404已經被圖案化（例如，沉積、暴露、和顯影）之後，抗蝕劑層404需要具有一種或多種所需的機械性質。在一實施例中，抗蝕劑層404由具有圖案化後的肖氏A標度硬度值在40與90之間，例如在60與70之間的材料形成。例如，抗蝕劑層404由圖案化後的肖氏A級硬度值約為65的材料形成。在一實施例中，抗蝕劑層404由圖案化後具有約0.5MPa至約10MPa之間，例如約1MPa至約8MPa之間的拉伸強度的材料形成。例如，抗蝕劑層404可以由圖案化之後的具有約7MPa的拉伸強度的材料形成。在一實施例中，抗蝕劑層404由聚二甲基矽氧烷材料形成。在其他實施例中，抗蝕劑層404由聚乙烯醇、具有2-乙基-2-（羥甲基）-1、3-丙二醇的三酯等所形成。

在對抗蝕劑層404進行圖案化之後，對其上形成有抗蝕劑層404的基板302進行微噴處理，以在基板302中形成所需的圖案，如圖4C和5C所示。在微噴製程期間，使用高壓載氣將粉末顆粒流309朝著基板302推進，以去除基板302及/或在其上形成的層的暴露部分。使用任何合適的基板研磨系統執行微噴製程。

微噴製程係由粉末顆粒309的材料特性、撞擊基板302的暴露表面的粉末顆粒的動量與基板302的材料特性、以及（如果適用）抗蝕劑層404的選擇性暴露部分來決定。為了獲得所需的基板圖案化特性，對粉末顆粒309的類型和尺寸、研磨系統的施加器噴嘴到基板302的尺寸和距離、用於推動粉末顆粒309的載氣的與速度和流速相關的壓力、以及流體流中的粉末顆粒309的密度進行調整。例如，基於基板302和粉末顆粒309的材料，以確定用於將粉末顆粒309朝向基板302推進以供所需的固定微噴設備噴嘴孔尺寸的載氣的所需流體壓力。在一實施例中，用以微噴基板302的流體壓力介於約50psi至約150psi之間，例如介於約75psi至約125psi之間，以達成載氣與粒子速度介於每秒約300至約1000米（m/s），及/或每秒約0.001至約0.002立方米（m3/s）的流速。例如，在微噴期間用於推動粉末顆粒309的惰性氣體（例如，氮氣（N2）、CDA、氬氣）的流體壓力為約95psi，以實現載氣與粒子速度在約2350 m/s。在一實施例中，用於對基板302進行微噴處理的施加器噴嘴具有約0.1至約2.5毫米（mm）的內徑，該內徑設置在距基板302約1 mm至約5 mm的距離處，例如在約2 mm至約4 mm之間。例如，在微噴期間，施加器噴嘴設置在距基板302約3 mm的距離處。

一般而言，用具有足夠硬度和高熔點的粉末顆粒309進行微噴製程，以防止顆粒在與基板302及/或在其上形成的任何層接觸時黏附。例如，利用由陶瓷材料形成的粉末顆粒309進行微噴製程。在一實施例中，在微噴製程中使用的粉末顆粒309由氧化鋁（Al₂ O₃ ）形成。在另一實施例中，粉末顆粒309由碳化矽（SiC）形成。也可以考慮用於粉末顆粒309的其他合適的材料。粉末顆粒309的尺寸大小通常在直徑約15 μm至約60 μm之間，例如直徑在約20μm至約40μm之間。例如，粉末顆粒309的平均粒徑為直徑約27.5μm。在另一個例子中，粉末顆粒309的平均粒徑為直徑約23μm。

在操作220中及在圖4C和5C中記載的微噴製程的有效性，進一步取決於抗蝕劑層404的材料特性。使用肖氏A級硬度太高的材料，可能導致抗蝕劑層404的側壁之間的粉末顆粒309發生不希望的彈跳，從而降低了粉末顆粒309轟擊基板302的速度，並最終降低了粉末顆粒309在侵蝕或移除基板302的暴露區域的製程中的有效性。相反，利用肖氏A級硬度太低的材料可能導致粉末顆粒309與抗蝕劑層404的不希望的黏附。可以預期到，如上所述，抗蝕劑層404材料使用的肖氏A級硬度值在約40至約90之間。

在抗蝕劑層404是光抗蝕劑的實施例中，例如在圖4C中記載的實施例中，在微噴製程的開始時，基板302保持未暴露。因此，粉末顆粒309首先轟擊光抗蝕劑的表面，導致經UV暴露的材料與光抗蝕劑的結構弱化部分被移除和去除。粉末顆粒309最終穿透並去除了脆性的UV暴露部分，從而在抗蝕劑層404中形成空隙，從而將基板302的所需區域暴露，而其他區域仍然被光抗蝕劑的UV未暴露的部分屏蔽。然後繼續進行微噴，直到粉末顆粒309從基板302的暴露區域中移出並去除所需量或深度的材料，從而在基板302中形成所需的圖案。在透過雷射燒蝕將抗蝕劑層404圖案化的實施例中，例如圖5C所示的實施例，在微噴製程之前，基板302的所需區域已經經由抗蝕劑層404中的空隙而暴露。因此，可以想到在微噴期間去除最少或未去除抗蝕劑層404。

上述的在操作220中用於在基板302中形成特徵的製程，可能會在基板302的表面上導致不希望的機械缺陷，例如碎裂和破裂。因此，在執行操作220以在基板302中形成所需的特徵之後，在操作230中使基板302暴露於第二損壞移除和清潔製程，以使基板302的表面光滑並去除不需要的碎屑，隨後從載板406剝離抗蝕劑層404及可選地剝離基板302。第4D~4F圖和第5D~5F圖圖示出根據本案所述實施例的在第二損壞移除、清潔、抗蝕劑剝離、及基板剝離製程的不同階段的基板302的截面圖。因此，現已將參考第4D~4F圖及第5D~5F圖更詳細地描述操作230。

在操作230中的第二損壞移除製程與在操作210中的第一損壞移除製程基本相似，並且包括將基板302暴露於蝕刻製程，然後進行漂洗和乾燥。蝕刻製程進行預定的持續時間，以使基板302的表面光滑，特別是暴露於微噴製程的表面。在另一態樣中，利用蝕刻製程來去除微噴製程中殘留的不需要的碎屑。可以在蝕刻製程期間去除黏附到基板302的殘留粉末顆粒。第4D圖和第5D圖圖示出去除碎屑和表面光滑之後的基板302。

在一實施例中，蝕刻製程是利用緩衝蝕刻製程的濕式蝕刻製程，其相對於抗蝕劑層404材料優先蝕刻基板表面。例如，緩衝蝕刻製程對聚乙烯醇具有選擇性。在其他實施例中，蝕刻製程是利用水蝕刻製程的濕式蝕刻製程。任何合適的濕式蝕刻劑或濕式蝕刻劑的組合可以用於濕式蝕刻製程。在一實施例中，將基板302浸入HF蝕刻水溶液中以進行蝕刻。在另一實施例中，將基板302浸入KOH蝕刻水溶液中以進行蝕刻。在蝕刻製程中，可以將蝕刻溶液進一步加熱至約40℃至約80℃之間的溫度，例如約50℃至約70℃之間的溫度。例如，將蝕刻溶液加熱到約60℃的溫度。蝕刻製程可以是各向同性的或各向異性的。在其他實施例中，操作230中的蝕刻製程是乾蝕刻製程。乾蝕刻製程的示例包括基於電漿的乾蝕刻製程。

在去除雜物並且使基板表面光滑之後，將基板302暴露於抗蝕劑剝離製程。如第4E和5E圖所示，利用剝離製程將抗蝕劑層404從基板302上剝離下來。在一實施例中，透過將抗蝕劑黏合層409溶解/助溶，使用濕式製程將抗蝕劑層404從基板302上剝離下來。還可以考慮使用其他類型的蝕刻製程來釋放抗蝕劑黏合層409。在一實施例中，使用機械軋製製程從基板302上物理地剝離抗蝕劑層404或抗蝕劑黏合層409。在一實施例中，灰化製程用於使用例如氧電漿輔助製程從基板302去除抗蝕劑層404。

在抗蝕劑剝離製程之後，如第4F和5F圖所示，將基板302暴露於可選的載體剝離製程。載體剝離製程的利用，取決於基板302是否耦合到載板406以及用於耦合基板302和載板406的結合材料的類型。如上所述，如第4A~4F圖及第5A~5F圖所示，在基板302的厚度小於約200μm的實施例中，基板302係連接至載板406以在操作220中形成特徵時提供機械支撐。基板302藉由黏合層408耦合到載板406。因此，在微噴及隨後的基板蝕刻和抗蝕劑剝離之後，將與載板406耦合的基板302暴露於載體剝離製程，以藉由釋放黏合層408將基板302從載板406剝離。

在一實施例中，藉由將基板302暴露於烘烤製程來釋放黏合層408。基板302暴露於約50℃至約300℃之間的溫度，例如約100℃至約250℃之間的溫度。例如，將基板302暴露於約150℃至約200℃之間的溫度，例如約160℃，持續所需的時間，以釋放黏合層408。在其他實施例中，透過將基板302暴露於UV輻射來釋放黏合層408。

第4F和5F圖圖示出在完成操作210~230之後的基板302。第4F和5F圖中的基板302的橫截面，圖示了穿過其中形成的單個空腔305，並且在任一側上被兩個通孔303圍繞。在完成參照第4A~4F圖和第5A~5F圖描述的操作之後的基板302的示意性頂視圖如第8圖中所示，下面進一步詳細描述。

第6A~6E圖圖示出在與上述操作類似的操作220和230的替代順序期間的基板302的示意性截面圖。針對操作220與230記載的替代順序，涉及與僅一個表面相比在兩個主要的相對表面上對基板302進行圖案化，從而使得在基板302的結構化製程中能夠提高效率。第6A~6E圖中記載的實施例基本上包括參考第4A ~4F圖和第5A~5F圖描述的所有製程。例如，第6A圖對應於第4A和5A圖，第6B圖對應於第4B和5B圖，第6C圖對應於第4C和5C圖，第6D圖對應於第4D和5D圖，並且第6E圖對應於第4F和5F圖。然而，與先前的實施例不同，第6A~6E圖中記載的操作220的實施例包括基板302，該基板302具有形成在其主要相對表面606、608上的兩個抗蝕劑層404，這與形成在單個表面上的一抗蝕劑層404不同。因此，在每個操作期間，將需要在基板的兩側上，同時（即，同時地）或一個接一個地（即，順序地）執行在操作210~230期間執行的製程。儘管第6A圖~6E僅圖示出形成通孔303，但是本案描述的製程也可以用於形成空腔305，或者空腔305及通孔303。

因此，在將基板302的一側上的抗蝕劑層404暴露於用於圖案化的電磁輻射（諸如包括表面608的一側）之後，可以選擇性地翻轉基板302，使得相對表面606上的抗蝕劑層404也暴露在電磁輻射下以進行圖案化，如圖6B所示。類似地，在基板302的表面608上執行微噴製程之後，可以選擇性翻轉基板302，從而可以如圖6C所示對著相對的表面606進行微噴。此後，將基板302暴露於第二損壞移除與清潔製程以及抗蝕劑剝離製程，如第6D~6E圖所示。透過在基板302的主要相對表面606、608上利用兩個抗蝕劑層404，並且對兩個表面606和608執行微噴製程，可以減少或消除經由微噴製程而在其中形成的特徵的潛在錐度，並且可提高用來構造基板302的製程的效率。

第7A圖至第7D圖圖示出在用於操作220和230的另一替代順序期間的基板302的示意性截面圖，其中一所需圖案係透過直接雷射燒蝕而在基板302中形成。如第7A圖所示，將諸如太陽能基板或甚至半導體晶圓之類的基板302放置在雷射燒蝕系統（未示出）的支架706上。支架706可以是用於在雷射燒蝕期間為基板302提供機械支撐的任何合適的剛性且平坦的或紋理化的（例如，結構化的）表面。在一些實施例中，支架706包括用於將基板302靜電夾吸到支架706的靜電卡盤。在一些實施例中，支架706包括用於將基板302真空夾吸到支架706的真空卡盤。在將基板302放置在支架706上之後，透過雷射燒蝕在基板302中形成所需的圖案，如圖7B所示。

雷射燒蝕系統可包括用於圖案化基板302的任何合適類型的雷射源307。在一些示例中，雷射源307是紅外（IR）雷射。在一些示例中，雷射源307是皮秒UV雷射。在其他示例中，雷射源307是飛秒UV雷射。在其他示例中，雷射源307是飛秒綠光雷射。雷射源307產生用於圖案化基板302的連續或脈衝雷射束310。例如，雷射源307可以產生脈衝雷射束310，該脈衝雷射束310的頻率在5 kHz和500 kHz之間，例如在10 kHz和約200 kHz之間。在一示例中，雷射源307被配置為以約200nm至約1200nm之間的波長和約10ns至約5000ns之間的脈衝持續時間遞送脈衝雷射束，並且輸出功率為約10瓦至約100瓦。雷射源307被配置為在基板302中形成任何所需的圖案和特徵，包括空腔305及通孔303。

類似於微噴，對基板302進行直接雷射圖案化的製程，可能在基板302的表面上引起不希望的機械缺陷，包括碎裂和破裂。因此，在透過直接雷射圖案化在基板302中形成所需的特徵之後，將基板302暴露於基本上類似於上述實施例的第二損壞移除和清潔製程。第7C~7D圖圖示出在執行第二損壞移除和清潔製程之前和之後的結構化基板302，從而導致在其中形成有空腔305及四個通孔303的光滑基板302。

再次參考第2圖和第3D圖，在操作230中去除基板302中的機械缺陷之後，在操作240中將基板302暴露於氧化製程以在其所需表面上生成或沉積絕緣氧化膜（即層）314。例如，可以在基板302的所有表面上形成氧化膜314，使得其圍繞基板302。絕緣氧化膜314用作基板302上的鈍化層，並提供保護性外部屏障，以防腐蝕和其他形式的損壞。在一實施例中，氧化製程為熱氧化製程。熱氧化製程在約800℃至約1200℃之間的溫度下執行，例如在約850℃至約1150℃之間。例如，熱氧化製程是在約900℃至約1100℃之間的溫度下進行的，例如在約950℃至約1050℃之間的溫度下進行。在一實施例中，熱氧化製程是利用水蒸氣作為氧化劑的濕氧化製程。在一個實施例中，熱氧化製程是利用分子氧作為氧化劑的一乾式製程。可以想到的是，在操作240中可以將基板302暴露於任何合適的氧化製程以在其上形成氧化膜314。氧化膜314的厚度通大體在約100 nm至約3 μm之間，例如在約200 nm至約2.5 μm之間。例如，氧化膜314的厚度在約300nm至約2μm之間，例如約1.5μm。

第8圖圖示出根據一實施例的示例性結構化基板302的示意性俯視圖。如上文參考第2、3A~3D、4A~4F、5A~5F、6A~6E、7A~7D圖所述，可以在操作210~240期間構造基板302。基板302被示為具有兩個四邊形的空腔305，並且每個空腔305被複數個通孔303圍繞。在一實施例中，每個空腔305被沿四邊形空腔305的每個邊緣306a~d佈置的兩排801、802的通孔303所圍繞。儘管在每排801、802中顯示了十個通孔303，但是可以預期的是，可以在一排中形成任何所需數量的通孔303。此外，在操作220期間，可以在基板302中形成任何所需數量和佈置的空腔305及通孔303。例如，基板302可具有在其中形成的多於或少於兩個的空腔305。在另一個示例中，基板302可以具有沿著空腔305的每個邊緣306a~d形成的多於或少於兩排的通孔303。在另一示例中，基板302可以具有兩排或更多排的通孔303，其中每排中的通孔303是交錯的並且與另一排的通孔303不對準。

在一實施例中，空腔305和通孔303的深度等於基板302的厚度，從而在基板302的相對表面上形成孔(例如，貫穿基板302的厚度)。例如，形成在基板302中的空腔305和通孔303的深度，取決於基板302的厚度，可以在約50μm至約1mm之間，例如在約100μm至約200μm之間，例如在約110μm至約190μm之間。在其他實施例中，空腔305及/或通孔303的深度可以等於或小於基板302的厚度，從而在基板302的僅一個表面(例如，側面)中形成孔。

在一實施例中，取決於將在封裝製造期間被嵌入其中(下面更詳細地描述)的半導體晶粒1026(在第10B圖中示出)的一或多個的尺寸，每個空腔305的橫向尺寸在約3mm至約50mm之間，例如在約8mm至約12mm之間，例如在約9mm至約11mm之間。半導體晶粒大體包括形成在諸如一塊半導體材料的基板材料上及/或之內的複數個積體電路。在一實施例中，空腔305的尺寸設計為具有與嵌入其中的晶粒1026的橫向尺寸基本相似的橫向尺寸。例如，每個空腔305形成為具有超過晶粒1026的橫向尺寸達一幅度的橫向尺寸，該幅度小於約150μm，例如小於約120μm，例如小於100μm。減小空腔305和要嵌入其中的晶粒1026的尺寸的變化，可以減少其後利用的間隙填充材料的量。

在一實施例中，每個通孔303的直徑在約50μm至約200μm之間，例如在約60μm至約130μm之間，例 如在約80μm至110μm之間。在排801中的通孔303的中心與在排802中的相鄰通孔303的中心之間的一最小間距807，在約70μm至約200μm之間，例如在約85μm至約160μm之間，例如在約100μm至約140μm之間。儘管參考第8圖描述了實施例，但是可以利用以上參考操作210~240以及第2、3A~3B、4A~4C、5A~5C、6A~6C、及7A~7B圖描述的基板結構化製程，以在基板302中形成具有任何所需的深度、橫向尺寸、及形態的圖案化特徵。

在構造基板302之後，透過利用基板302作為一框架而在基板302周圍形成一或多個封裝。第9圖和第11圖分別圖示出代表性方法900和1100的流程圖，所述方法900和1100用於在最終封裝形成之前在基板302周圍製造一中介的嵌入式晶粒組件1002。第10A~10K圖示意性地圖示出在第9圖中記載的方法900的不同階段的基板302的截面圖，第12A~12G圖示意性地圖示出在第11圖中記載的方法1100的不同階段的基板302的截面圖。為了清楚起見，本案一起描述第9圖和第10A~10K圖，並且本案一起描述第11圖和第12A~12G圖。

大體上，方法900在操作902和第10A圖開始，其中將現已具有在其中形成的所需特徵的基板302的第一側1075(例如，表面606)放置在第一絕緣膜1016a上。在一實施例中，第一絕緣膜1016a包括一或多個由基於聚合物的電介質材料形成的層。例如，第一絕緣膜1016a包括由可流動的堆積材料形成的一層或多層。在第10A圖所 示的實施例中，第一絕緣膜1016a包括可流動的環氧樹脂層1018a。環氧樹脂層1018a可以由包含陶瓷填充劑的環氧樹脂形成，例如填充(例如包含)二氧化矽(SiO₂)顆粒的環氧樹脂。可用於形成環氧樹脂層1018a和絕緣膜1016a的其他層的陶瓷填料的其他示例包括氮化鋁(AlN)、氧化鋁(Al₂O₃)、碳化矽(SiC)、氮化矽(Si₃N₄)、Sr₂Ce₂Ti₅O₁₆、矽酸鋯(ZrSiO₄)、矽灰石(CaSiO₃)、氧化鈹(BeO)，二氧化鈰(CeO₂)、氮化硼(BN)、鈣銅鈦氧化物(CaCu₃Ti₄O₁₂)、氧化鎂(MgO)、二氧化鈦(TiO₂)、氧化鋅(ZnO)等。在一些示例中，用於形成環氧樹脂層1018a的陶瓷填料具有尺寸在約40nm至約1.5μm之間，例如在約80nm至約1μm之間的顆粒。例如，用於形成環氧樹脂層1018a的陶瓷填料具有尺寸範圍在約200nm至約800nm之間，例如在約300nm至約600nm之間的顆粒。在一些實施例中，用於形成環氧樹脂層1018a的陶瓷填料包括尺寸小於所需特徵(例如，通孔、空腔、或貫穿組件的通孔)的寬度或直徑小於，例如小於約25%的顆粒，如小於所需特徵寬度或直徑的約15%。

環氧樹脂層1018a的厚度通常小於約60μm，例如在約5μm至約50μm之間。例如，環氧樹脂層1018a的厚度在約10μm和約25μm之間。在一實施例中，絕緣膜1016a進一步包括一或多個保護層。例如，絕緣膜1016a包括聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)保護層1022a。然而， 對於絕緣膜1016a，可以考慮層和絕緣材料的任何合適的組合。在一些實施例中，整個絕緣膜1016a具有小於約120μm的厚度，例如小於約90μm的厚度。

可以將基板302耦合到其第一側1075上的絕緣膜1016a，特別是耦合到絕緣膜1016a的環氧樹脂層1018a，還可以選擇性地放置在載體1024上，以在隨後的處理操作中進行機械支撐。載體由任何合適的機械性的及熱穩定的材料形成。例如，載體1024由聚四氟乙烯(PTFE)形成。在另一個示例中，載體1024由PET形成。

在操作904處並且在第10B圖中記載，一或多個半導體晶粒1026被放置在形成在基板302中的空腔305內，使得半導體晶粒1026現已在一側上被絕緣膜1016a約束(如第10B圖中所示之單個半導體晶粒1026)。在一實施例中，晶粒1026是具有在其主動表面1028上形成的積體電路的多用途晶粒。晶粒1026被放置在空腔305內，並且被定位在絕緣膜1016a的經由空腔305暴露的表面上。在一實施例中，晶粒1026放置在設置或形成在絕緣膜1016a上的黏合層(未示出)上。

在將晶粒1026放置在空腔305中之後，在操作906和第10C圖中，將第一保護膜1060放置在基板302的第二側1077(例如，表面608)上。保護膜1060耦合到基板302的第二側1077並且與第一絕緣膜1016a相對，以使得其接觸並覆蓋設置在空腔305內的晶粒1026的主動表面1028。在一實施例中，保護膜1060由與保護層1022a 相似的材料形成。例如，保護膜1060由PET形成，如雙軸PET。然而，保護膜1060可以由任何合適的保護材料形成。在一些實施例中，保護膜1060的厚度在約50μm和約150μm之間。

在操作908處將基板302暴露於層壓製程，基板302現已固接在第一側面1075上的絕緣膜1016a上及第二側面1077上的保護膜1060上，並且還具有晶粒1026設置在其中。在層壓製程中，基板302暴露在高溫下，導致絕緣膜1016a的環氧樹脂層1018a軟化，並流入絕緣膜1016a和保護膜1060之間的空隙或體積中，例如流入空腔305的內壁與晶粒1026之間的通孔303及間隙1051中。因此，如第10D圖所示，半導體晶粒1026至少部分地嵌入絕緣膜1016a和基板302的材料內。

在一實施例中，層壓製程是可以在高壓釜或其他合適的裝置中執行的真空層壓製程。在一實施例中，使用熱壓製程來執行層壓製程。在一實施例中，層壓製程在約80℃至約140℃之間的溫度下進行約5秒至約1.5分鐘，例如約30秒至約1分鐘。在一些實施例中，層壓製程包括施加約1psig至約50psig之間的壓力，同時將約80℃至約140℃之間的溫度施加至基板302和絕緣膜1016a約5秒至約1.5分鐘的時間。例如，層壓製程在約5psig至約40psig的壓力，約100℃至約120℃的溫度下進行約10秒至約1分鐘的時間。例如，層壓製程在約110ºC的溫度下執行約20秒。

在操作910中，去除保護膜1060，並將現已具有環氧樹脂層1018a的層壓絕緣材料至少部分地圍繞基板302及一或多個晶粒1026的基板302，放置在第二保護膜1062上。如第10E圖中所記載，第二保護膜1062耦合到基板302的第一側1075，使得第二保護膜1062設置成抵靠著（例如，相鄰）絕緣膜1016a的保護層1022a。在一些實施例中，現已耦合到保護膜1062的基板302可以選擇地放置在載體1024上，以在第一側面1075上提供附加的機械支撐。在一些實施例中，在將保護膜1062與現已層壓有絕緣膜1016a的基板302耦合之前，將保護膜1062放置在載體1024上。通常，保護膜1062在組成上與保護膜1060基本相似。例如，保護膜1062可由PET形成，如雙軸PET。但是，保護膜1062可以由任何合適的保護材料形成。在一些實施例中，保護膜1062的厚度在約50μm至約150μm之間。

在將基板302耦合到第二保護膜1062之後，在操作912和第10F圖，將與第一絕緣膜1016a基本相似的第二絕緣膜1016b放置在基板302的第二側1077上，從而替換保護膜1060。在一實施例中，第二絕緣膜1016b位於基板302的第二側1077上，使得第二絕緣膜1016b的環氧樹脂層1018b接觸並覆蓋在空腔305內的晶粒1026的主動表面1028。在一實施例中，放置在基板302上的第二絕緣膜1016b，可在絕緣膜1016b與環氧樹脂層1018a的已經層壓的絕緣材料之間部分地圍繞一或多個晶粒1026的表面上形成一或多個空隙。第二絕緣膜1016b可以包括由聚合物系介電材料形成的一層或多層。如第10F圖所示，第二絕緣膜1016b包括類似於上述環氧樹脂層1018a的環氧樹脂層1018b。第二絕緣膜1016b可以進一步包括由與保護層1022a類似的材料形成的保護層1022b，例如PET。

在操作914，將第三保護膜1064放置在第二絕緣膜1016b上方，如第10G圖所示。通常，保護膜1064的成分與保護膜1060、1062基本相似。例如，保護膜1060由PET形成，如雙軸PET。然而，保護膜1064可以由任何合適的保護材料形成。在一些實施例中，保護膜1064的厚度在約50μm和約150μm之間。

將現已固接到第二側面1077上的絕緣膜1016b與保護層1064以及第一側面1075上的保護膜1062與可選的載體1024的基板302，在操作916和第10H圖中暴露於第二層壓製程。與操作908的層壓製程相似，基板302暴露在高溫下，導致絕緣膜1016b的環氧樹脂層1018b軟化，並流入絕緣膜1016b與環氧樹脂層1018a的已層壓的絕緣材料之間的任何空隙或體積中，從而使其與環氧樹脂層1018a的絕緣材料整合。因此，空腔305及通孔303變成充滿了（例如，封裝、密封）絕緣材料，並且先前放置在空腔305中的半導體晶粒1026變成完全嵌入環氧樹脂層1018a、1018b的絕緣材料內。

在一實施例中，層壓製程是可以在高壓釜或其他合適的裝置中執行的真空層壓製程。在一實施例中，使用熱壓製程來執行層壓製程。在一實施例中，層壓製程在約80℃至約140℃的溫度下進行約1分鐘至約30分鐘的時間。在一些實施例中，層壓製程包括施加約10 psig至約150 psig之間的壓力，同時將約80℃至約140℃之間的溫度施加至基板302和絕緣膜1016b約1分鐘至約30分鐘之間。例如，層壓製程是在約20 psig至約100 psig之間的壓力，以約100℃至約120℃之間的溫度下進行約2分鐘至10分鐘的時間。例如，層壓製程在約110℃的溫度下進行約5分鐘。

層壓之後，在操作918中將基板302與載體1024分離，並去除保護膜1062、1064，從而形成層壓的嵌入式晶粒組件1002。如第10I圖所示，嵌入式晶粒組件1002包括基板302，其具有形成在其中的一或多個空腔305及/或通孔303，並填充有環氧樹脂層1018a、1018b的絕緣介電材料，以及在空腔305中的嵌入式晶粒1026。環氧樹脂層1018a、1018b的絕緣介電材料包圍基板302，使得絕緣材料覆蓋基板302的至少兩個表面或側面，例如兩個主表面606、608，並覆蓋嵌入的半導體晶粒1026的所有側面。在一些示例中，在操作918中，亦從嵌入式晶粒組件1002去除保護層1022a、1022b。通常，保護層1022a與1022b、載體1024、及保護膜1062與1064係透過任何合適的機械製程而從嵌入式晶粒組件1002去除，例如從其剝離。

在去除保護層1022a、1022b和保護膜1062、1064之後，將嵌入式晶粒組件1002暴露於固化製程以完全固化（即，經由化學反應和交聯來硬化）環氧樹脂層1018a、1018b的絕緣介電材料，從而形成固化的絕緣層1018。絕緣層1018基本上圍繞基板302與嵌入其中的半導體晶粒1026。例如，絕緣層1018接觸或至少封裝基板302的側面1075、1077（包括表面606、608）及每個半導體晶粒1026的至少六個側面或表面，其具有如第10I圖所示的直角棱柱形狀（即，在二維視圖中僅圖示出四個表面1028與1029）。

在一實施例中，固化製程在高溫下進行以完全固化嵌入式晶粒組件1002。例如，固化製程在約140℃至約220℃之間的溫度下進行約15分鐘至約45分鐘的一段時間，例如在約160℃至約200℃之間的溫度下並進行約25分鐘至約35分鐘的一段時間。例如，固化製程在約180℃的溫度下執行約30分鐘。在另外的實施例中，操作918中的固化製程，係在或接近環境壓力的條件（例如，大氣壓）下進行。

在固化之後，在操作920中，一或多個貫穿組件的通孔1003被鑽入穿過嵌入式晶粒組件1002，從而形成穿過嵌入式晶粒組件1002的整個厚度的通道，用於隨後的互連形成。在一些實施例中，嵌入式晶粒組件1002可以被放置在諸如載體1024之類的載體上，以在貫穿組件的通孔1003及隨後的接觸孔1032的形成期間提供機械支撐。貫穿組件的通孔1003鑽入穿過形成在基板302中並且隨後填充有絕緣層1018的通孔303。因此，貫穿組件的通孔1003可周緣地圍繞著填充在通孔303內的絕緣層1018。藉由使絕緣層1018的含陶瓷填料的環氧樹脂材料排列在通孔303的壁上，在導電的矽基基板302與互連1444之間進行電容耦合（參考第13圖和第14E~14H的圖描述），因而，相較於使用傳統通孔絕緣襯墊或薄膜的其他傳統互連結構，在完成的封裝1602（參考第15圖和第16K與16L圖的描述）中的相鄰定位的通孔303及/或重分佈連接1644（參考第15圖和第16H~16L圖的描述）之間的電容耦合會被大幅減少。此外，環氧樹脂材料的可流動性，使得能夠實現更一致和可靠的封裝和絕緣，從而透過使已完成的封裝1602的洩漏電流最小化來增強電效能。

在一實施例中，貫穿組件的通孔1003的直徑小於約100μm，例如小於約75μm。例如，貫穿組件的通孔1003的直徑小於約60μm，例如小於約50μm。在一實施例中，貫穿組件的通孔1003的直徑在約25μm至約50μm之間，例如直徑在約35μm至約40μm之間。在一實施例中，使用任何合適的機械製程來形成貫穿組件的通孔1003。例如，使用機械鑽孔製程形成貫穿組件的通孔1003。在一實施例中，貫穿組件的通孔1003藉由雷射燒蝕形成穿過嵌入式晶粒組件1002。例如，使用紫外線雷射形成貫穿組件的通孔1003。在一實施例中，用於雷射燒蝕的雷射源具有約5kHz至約500kHz之間的頻率。在一實施例中，雷射源被配置成以約10ns至約100ns之間的脈衝持續時間以約50微焦耳（μJ）至約500μJ之間的脈衝能量來傳送脈衝雷射束。使用具有小的陶瓷填料顆粒的環氧樹脂材料進一步促進了小直徑通孔（例如通孔1003）的更精確的雷射圖案化，因為其中的小陶瓷填料顆粒展現出減小的雷射光的反射、散射、繞射、以及在雷射燒蝕製程中遠離要形成通孔的區域的雷射光的透射。

在操作922和第10K圖，在絕緣層1018上鑽出一或多個接觸孔1032，以露出形成在每個嵌入式晶粒1026的主動表面1028上的一或多個接觸1030。藉由雷射燒蝕在絕緣層1018上鑽出接觸孔1032，從而使半導體晶粒1026的所有外表面被絕緣層1018覆蓋並包圍，並且暴露出接觸點1030。因此，接觸件1030藉由形成接觸孔1032而暴露。在一實施例中，雷射源可以產生脈衝雷射束，該脈衝雷射束的頻率在約100kHz至約1000kHz之間。在一實施例中，雷射源被配置成以在約10E-4ns至約10E-2ns之間的脈衝持續時間，以約100nm至約2000nm之間的波長，且以在約10 µJ至約300 µJ之間的脈衝能量，傳送脈衝雷射束。在一實施例中，使用CO₂ 、綠光雷射、或UV雷射來鑽出接觸孔1032。在一實施例中，接觸孔1032的直徑介於約5μm至約60μm之間，例如介於約20μm至約50μm之間。

在形成接觸孔1032之後，在操作922中將嵌入式晶粒組件1002暴露於去污製程，以去除在貫穿組件的通孔1003的形成和接觸孔1032期間，由雷射燒蝕引起的任何不想要的殘留物及/或碎屑。因此，去污製程清除了貫穿組件的通孔1003和接觸孔1032，並完全暴露了嵌入式晶粒1026的主動表面1028上的接觸點1030，以用於隨後的金屬化。在一實施例中，去污製程是濕式去污製程。任何合適的水蝕刻劑，溶劑及/或其組合可用於濕式去污製程。在一實例中，過錳酸鉀（KMnO₄ ）溶液可用作蝕刻劑。取決於殘留物的厚度，在操作922中嵌入式晶粒組件1002在濕式去污製程中的暴露程度可以改變。在另一實施例中，去污製程是乾式去污製程。例如，去污製程可以是使用O₂ ：CF₄ 混合氣體的電漿去污製程。電漿去污製程可以包括透過施加約700W的功率並使O₂ ：CF₄ 以約10：1（例如100：10 sccm）的比率流動約60秒至約120秒的時間段來產生電漿。在進一步的實施例中，去污製程是濕式和乾式製程的組合。

在操作922處的去污製程之後，嵌入式晶粒組件1002已備妥以在其中形成互連路徑，下面參考第13圖和第14A~14H圖進行描述。

如上所述，第9圖和第10A~10K圖圖示出用於形成中介的嵌入式晶粒組件1002的代表性方法900。第11圖和第12A~12G圖圖示出與方法900基本相似但具有較少操作的替代方法1100。方法1100通常包括七個操作1110~1170。但是，方法1100的操作1110、1120、1160、及1170分別基本上類似於方法900的操作902、904、920、及922。因此，為清楚起見，在此僅描述分別在第12C、12D、及12E圖中記載的操作1130、1140、及1150。

在將該一或多個半導體晶粒1026放置在藉由空腔305暴露的絕緣膜1016a的表面上之後，在操作1130和第12C圖中，在層壓前，將第二絕緣膜1016b定位在基板302的第二側1077（例如，表面608）上方。在一些實施例中，第二絕緣膜1016b位於基板302的第二側1077上，使得第二絕緣膜1016b的環氧樹脂層1018b接觸並覆蓋空腔305內的晶粒1026的主動表面1028。在一些實施例中，第二載體1025固接到第二絕緣膜1016b的保護層1022b，以在隨後的處理操作期間提供附加機械支撐。如第12C圖所示，經由通孔303及在半導體晶粒1026與空腔305的內壁之間的間隙1051，在絕緣膜1016a與1016b之間形成一或多個空隙1050。

在操作1140和第12D圖，將現已固接到絕緣膜1016a和1016b並具有設置在其中的晶粒1026的基板302，暴露於單一層壓製程。在單一層壓製程中，基板302暴露於高溫下，導致兩個絕緣膜1016a、1016b的環氧樹脂層1018a和1018b軟化並流入絕緣膜1016a、1016b之間的空隙或體積中，例如孔305和晶粒1026的內壁之間的間隙1051而進入通孔303。因此，半導體晶粒1026變成嵌入於其內充滿通孔303的絕緣膜1016a、1016b的材料。

類似於參考第9圖和第10A~10K圖描述的層壓製程，在操作1140中的層壓製程，可以是可以在高壓釜或其他合適的裝置中執行的真空層壓製程。在另一實施例中，使用熱壓製程來執行層壓製程。在一實施例中，層壓製程在約80℃至約140℃的溫度下進行約1分鐘至約30分鐘的時間。在一些實施例中，層壓製程包括施加約1 psig至約150 psig之間的壓力，同時對基板302和絕緣膜1016a、1016b層施加約80℃至約140℃之間的溫度，持續約1分鐘到30分鐘的時間間隔。例如，層壓製程在約100℃和約120℃之間的溫度下持續約2分鐘至10分鐘，持行約10 psig和約100 psig之間的壓力。例如，層壓製程在約110℃的溫度下進行約5分鐘。

在操作1150中，從基板302去除絕緣膜1016a與1016b中的一或多個保護層，從而形成層壓的嵌入式晶粒組件1002。如第12E圖所示，嵌入式晶粒組件1002包括基板302，其具有形成在其中的一或多個空腔305及/或通孔303，並填充有環氧樹脂層1018a、1018b的絕緣介電材料，以及在空腔305中的嵌入式晶粒1026。絕緣材料包圍基板302，使得絕緣材料覆蓋基板302的至少兩個表面或側面，例如表面606、608。在一示例中，保護層1022a、1022b被從嵌入式晶粒組件1002移除，因此嵌入式晶粒組件1002係從載體1024、1025脫離。通常，保護層1022a、1022b及載體1024、1025透過任何合適的機械製程而去除，例如從其上剝離。

在去除保護層1022a、1022b之後，將嵌入式晶粒組件1002暴露於固化製程，以完全固化環氧樹脂層1018a、1018b的絕緣介電材料。絕緣材料的固化，得到形成固化的絕緣層1018。如第12E圖中所記載且類似於對應於第10I圖的操作918，絕緣層1018實質上圍繞基板302及嵌入其中的半導體晶粒1026。

在一實施例中，固化製程在高溫下進行以完全固化嵌入式晶粒組件1002。例如，固化製程在約140℃至約220℃之間的溫度下進行約15分鐘至約45分鐘的一段時間，例如約160℃至約200℃之間的溫度並進行約25分鐘到約35分鐘的一段時間。例如，固化製程在約180℃的溫度下執行約30分鐘。在另外的實施例中，在操作1150中的固化製程係在環境（例如，大氣壓）壓力條件下或附近進行。

在操作1150中固化之後，方法1100基本上類似於方法900的操作920和922。例如，嵌入式晶粒組件1002具有一或多個貫穿組件的通孔1003以及鑽入穿過絕緣層1018的一或多個接觸孔1032。隨後，如下所述，將嵌入式晶粒組件1002暴露於去污製程，之後，嵌入式晶粒組件1002已備妥以在其中形成互連路徑。

第13圖圖示出藉由嵌入式晶粒組件1002形成電互連的代表性方法1300的流程圖。第14A~14H圖示意性地圖示出在第13圖中記載的方法1300的製程的不同階段的嵌入式晶粒組件1002的截面圖。因此，為清楚起見，在此一起描述第13圖和第14A圖~14H。

在一實施例中，穿過嵌入式晶粒組件1002形成的電互連由銅形成。因此，方法1300可以選擇地在操作1310和第14A圖處開始，其中具有在其中形成的貫穿組件的通孔1003和接觸孔1032的嵌入式晶粒組件1002，具有在其上形成的黏附層1440及/或籽晶層1442。參考第14H圖，圖示出形成在嵌入式晶粒組件1002上的黏附層1440和籽晶層1442的局部放大圖。黏附層1440可以形成在絕緣層1018的所需表面上，例如嵌入式晶粒組件1002的主表面1005、1007，以及在每個晶粒1026的接觸孔1032的主動表面1028上與貫穿組件的通孔1003的內壁上，以幫助促進隨後形成的籽晶層1442和銅互連1444的黏附並阻止其擴散。因此，在一實施例中，黏附層1440充當黏附層；在另一實施例中，黏附層1440充當阻隔層。然而，在兩個實施例中，黏附層1440在下文中將被描述為「黏合層」。

在一實施例中，可選的黏附層1440由鈦、氮化鈦、鉭、氮化鉭、錳、氧化錳、鉬、氧化鈷、氮化鈷、或任何其他合適的材料或其組合形成。在一實施例中，黏附層1440的厚度介於約10nm至約300nm之間，例如介於約50nm至約150nm之間。例如，黏附層1440具有在約75nm至約125nm之間的厚度，例如約100nm。黏附層1440由任何合適的沉積製程形成，包括但不限於化學氣相沉積（CVD）、物理氣相沉積（PVD）、電漿增強CVD（PECVD）、原子層沉積（ALD）等。

可選的籽晶層1442可以形成在黏附層1440上或直接形成在絕緣層1018上（例如，不形成黏附層1440）。籽晶層1442由諸如銅、鎢、鋁、銀、金的導電材料或任何其他合適的材料或其組合形成。在一實施例中，籽晶層1442的厚度介於約50nm至約500nm之間，例如介於約100nm至約300nm之間。例如，籽晶層1442具有約150nm至約250nm之間的厚度，例如約200nm。在一實施例中，籽晶層1442的厚度介於約0.1μm至約1.5μm之間。類似於黏附層1440，籽晶層1442由任何適當的沉積製程形成，諸如CVD、PVD、PECVD、ALD乾式製程、濕式無電極電鍍製程等。在一實施例中，鉬黏附層1440與銅籽晶層1442一起形成在嵌入式晶粒組件上。Mo-Cu黏附力和籽晶層的組合，能夠改善與絕緣層1018的表面的黏附力，並在操作1370中的後續籽晶層蝕刻製程期間減少導電互連線的底切。

在分別對應於第14B圖和第14C圖的操作1320和1330，將旋塗/噴塗或乾式抗蝕劑膜1450（例如光抗蝕劑）塗覆在嵌入式晶粒組件1002和100的兩個主表面1005、1007上，且接著被圖案化。在一實施例中，抗蝕劑膜1450經由選擇性暴露於UV輻射而被圖案化。在一實施例中，在形成抗蝕劑膜1450之前將助黏劑（未示出）塗覆到嵌入式晶粒組件1002。該助黏劑透過產生用於抗蝕劑膜1450的界面結合層，並且透過從嵌入式晶粒組件1002的表面去除任何濕氣，來改善抗蝕劑膜1450對嵌入式晶粒組件1002的黏附性。在一些實施例中，助黏劑由雙（三甲基甲矽烷基）胺或六甲基二矽氮烷（HMDS）及丙二醇單甲醚乙酸酯（PGMEA）形成。

在操作1340和第14D圖中，將嵌入式晶粒組件1002暴露於抗蝕劑膜顯影製程。如第14D圖中所示，抗蝕劑膜1450的顯影導致貫穿組件的通孔1003和接觸孔1032的暴露，從而現已在其上形成有黏附層1440和籽晶層1442。在一實施例中，膜顯影製程是濕式製程，例如包括將抗蝕劑暴露於溶劑中的濕式製程。在一實施例中，膜顯影製程是利用水蝕刻製程的濕式蝕刻製程。在其他實施例中，膜顯影製程是利用對所需材料有選擇性的緩衝蝕刻製程的濕式蝕刻製程。任何合適的濕式溶劑或濕式蝕刻劑的組合，可以用於抗蝕劑膜顯影製程。

在分別對應於第1圖4E和14F的操作1350和1360，透過暴露的貫穿組件的通孔1003和接觸孔1032形成互連1444，然後去除抗蝕劑膜1450。互連1444藉由包括電鍍和化學沉積的任何合適的方法形成。在一實施例中，藉由濕式製程去除抗蝕劑膜1450。如第14E和14F圖所示，形成的互連1444填充貫穿組件的通孔1003和接觸孔1032及/或覆蓋其內週壁，並在移除抗蝕劑膜1450時，從嵌入式晶粒組件1002的表面1005、1007、及1028突出。在一實施例中，互連1444由銅形成。在其他實施例中，互連1444可以由任何合適的導電材料形成，包括但不限於鋁、金、鎳、銀、鈀、錫等。

在操作1370和第14G圖中，將其中形成有互連1444的嵌入式晶粒組件1002暴露於黏附及/或籽晶層蝕刻製程，以去除黏附層1440和籽晶層1442。在一實施例中，籽晶層蝕刻是濕式蝕刻製程，包括嵌入式晶粒組件1002的沖洗和乾燥。在一實施例中，籽晶層蝕刻製程是對所需的材料例如銅、鎢、鋁、銀、或金有選擇的一緩衝蝕刻製程。在其他實施例中，該蝕刻製程是水蝕刻製程。任何合適的濕式蝕刻劑或濕式蝕刻劑的組合可用於該籽晶層蝕刻製程。

在操作1370中的籽晶層蝕刻製程之後，可以從嵌入式晶粒組件1002中分離一或多個電功能封裝。可替代地，嵌入式晶粒組件1002可以根據需要在其上形成一或多個重分佈層1658及/或1660（在第16K~16L圖中示出），以使得能允許使互連1444的接觸點重新佈線至嵌入式晶粒組件1002的表面上的所需位置。第15圖圖示出在嵌入式晶粒組件1002上形成重分佈層1658的代表性方法1500的流程圖。第16A~16L圖示意性地圖示出在第15圖中記載的方法1500的不同階段的嵌入式晶粒組件1002的截面圖。因此，為清楚起見，在此一起描述第15圖和第16A~16L圖。

方法1500與上述方法900、1100和1300基本相似。通常，方法1500在操作1502和第16A圖開始，其中絕緣膜1616形成在嵌入式晶粒組件1002上，然後被層壓。絕緣膜1616可大致類似於絕緣膜1016，並且包括由聚合物為主的可流動介電材料形成的一層或多層。在一實施例中，如第16A圖所示，絕緣膜1616包括可流動的環氧樹脂層1618及一或多個保護層1622。在一實施例中，絕緣膜1616可包括含陶瓷填料的環氧樹脂層1618及一或多個保護層1622。在另一示例中，絕緣膜1616可以包括可光界定的聚酰亞胺層1618及一或多個保護層1622。可光界定的聚酰亞胺的材料性質使得能夠形成穿過由絕緣膜1616形成的所得互連層的較小（例如，較窄）的通孔。然而，對於絕緣膜1616，可以想到層和絕緣材料的任何合適的組合。例如，絕緣膜1616可以由非感光性聚酰亞胺、聚苯并㗁唑（PBO）、二氧化矽、及/或氮化矽形成。在一些示例中，絕緣膜1616由與絕緣膜1016不同的基於聚合物的可流動電介質材料形成。例如，絕緣膜1016可包括含陶瓷填料的環氧樹脂層，並且絕緣膜1616可包括可光界定的聚酰亞胺層。在另一個示例中，絕緣膜1616由與絕緣膜1016不同的無機介電材料形成。例如，絕緣膜1016可以包括含陶瓷填料的環氧樹脂層，並且絕緣膜1616可以包括二氧化矽層。

絕緣膜1616的厚度小於約120μm，例如在約40μm和約100μm之間。例如，包括環氧樹脂層1618和PET保護層1622的絕緣膜1616的總厚度在約50μm和約90μm之間。在一實施例中，環氧樹脂層1618的厚度小於約60μm，例如在約5μm至約50μm之間的厚度，例如約20μm的厚度。絕緣膜1616被放置在嵌入式晶粒組件1002的具有暴露的互連1444的表面上，該互連1444耦合到晶粒1026的主動表面1028上的接觸點1030及/或耦合到金屬化的貫穿組件的通孔1003，諸如主表面1005。

在放置絕緣膜1616之後，將嵌入式晶粒組件1002暴露於基本上類似於參考操作908、916、及1140所述的層壓製程的層壓製程。將嵌入式晶粒組件1002暴露在高溫下以軟化環氧樹脂層1618，其隨後會黏結到已經在嵌入式晶粒組件1002上形成的絕緣層1018。因此，在一實施例中，環氧樹脂層1618與絕緣層1018成為一體並形成其延伸。環氧樹脂層1618和絕緣層1018的整合，導致膨脹和整合的絕緣層1018覆蓋先前已暴露的互連1444。因此，結合的環氧樹脂層1618和絕緣層1018，於此將一起描述為絕緣層1018。然而，在其他實施例中，環氧樹脂層1618的層壓，及隨後的固化在絕緣層1018上形成一第二絕緣層（未示出）。在一些示例中，該第二絕緣層由與絕緣層1018不同的材料層形成。

在一實施例中，層壓製程是可以在高壓釜或其他合適的裝置中執行的真空層壓製程。在一實施例中，使用熱壓製程來執行層壓製程。在一實施例中，層壓製程在約80℃至約140℃的溫度下進行約1分鐘至約30分鐘的時間。在一些實施例中，層壓製程包括施加約10 psig至約100 psig之間的壓力，同時將約80℃至約140℃之間的溫度施加至基板302和絕緣膜1616約1分鐘至約30分鐘的時間。例如，層壓製程在約30 psig至約80 psig的壓力和約100℃至約120℃的溫度下進行約2分鐘至約10分鐘。例如，層壓製程在約110℃的溫度下進行約5分鐘。在進一步的實例中，層壓製程在約30 psig至約70 psig，例如約50 psig的壓力下進行。

在操作1504和第16B圖中，透過機械製程將保護層1622和載體1624從嵌入式晶粒組件1002移除。在去除保護層1622和載體1624之後，將嵌入式晶粒組件1002暴露於固化製程，以完全固化新膨脹的絕緣層1018。在一實施例中，固化製程與參考操作918與1150描述的固化製程基本相似。例如，固化製程在約140℃至約220℃之間的溫度下進行約15分鐘至約45分鐘的一段時間，例如約160℃至約200℃之間的溫度並進行約25分鐘到約35分鐘的一段時間。例如，固化製程在約180℃的溫度下執行約30分鐘。在其他實施例中，操作1504中的固化製程係在環境壓力條件下或附近進行。

然後在操作1506和第16C圖中，透過雷射燒蝕，選擇性地對嵌入式晶粒組件1002進行圖案化。在操作1506中的雷射燒蝕，形成穿過新膨脹的絕緣層1018的重分佈通孔1603，並暴露所需的互連1444以用於其接觸點的重分佈。在一實施例中，重分佈通孔1603的直徑在約5μm至約60μm之間，例如在約10μm至約50μm之間，例如在約20μm至約45μm之間。在一實施例中，利用CO₂ 雷射執行操作1506處的雷射燒蝕製程。在一實施例中，利用UV雷射執行操作1506處的雷射燒蝕製程。在一實施例中，在操作1506處的雷射燒蝕製程是利用綠光雷射來執行的。例如，雷射源可以產生具有在約100kHz至約1000kHz之間的頻率的脈衝雷射束。在一實施例中，雷射源被配置成以在約10E-4ns至約10E-2ns之間的脈衝持續時間，以約100nm至約2000nm之間的波長，且以在約10 µJ至約300 µJ之間的脈衝能量，傳送脈衝雷射束。

在對嵌入式晶粒組件1002進行圖案化之後，將嵌入式晶粒組件1002暴露於與操作922和1170中的去污製程基本相似的去污製程。在操作1506的去污製程期間，從再分佈通孔1603去除在再分佈通孔1603的形成期間由雷射燒蝕形成的任何不想要的殘留物和碎屑，以清除（例如清潔）其表面以用於隨後的金屬化。在一實施例中，去污製程是濕式製程。任何合適的水蝕刻劑，溶劑及/或其組合可用於濕式去污製程。在一實例中，KMnO₄ 溶液可用作一蝕刻劑。在另一實施例中，去污製程是乾式去污製程。例如，去污製程可以是使用O₂ /CF₄ 混合氣體的電漿去污製程。在進一步的實施例中，去污製程是濕式和乾式製程的組合。

在操作1508和第16D圖，在絕緣層1018上形成可選的黏附層1640及/或籽晶層1642。在一實施例中，黏附層1640由鈦、氮化鈦、鉭、氮化鉭、錳、氧化錳、鉬、氧化鈷、氮化鈷、或任何其他合適的材料或其組合所形成。在一實施例中，黏附層1640的厚度介於約10nm至約300nm之間，例如介於約50nm至約150nm之間。例如，黏附層1640具有約75nm至約125nm之間的厚度，例如約100nm。黏附層1640可以由任何合適的沉積製程形成，包括但不限於CVD、PVD、PECVD、ALD等。

可選的籽晶層1642由諸如銅、鎢、鋁、銀、金的導電材料，或任何其他合適的材料或其組合形成。在一實施例中，籽晶層1642的厚度介於約50nm至約500nm之間，例如介於約100nm至約300nm之間。例如，籽晶層1642的厚度在約150nm和約250nm之間，例如約200nm。在一實施例中，籽晶層1642的厚度介於約0.1μm至約1.5μm之間。類似於黏附層1640，可以由任何合適的沉積製程來形成籽晶層1642，諸如CVD、PVD、PECVD、ALD乾式製程、濕式無電極電鍍製程等。在一實施例中，在操作1520中的後續籽晶層蝕刻製程期間，在嵌入式晶粒組件1002上形成鉬黏附層1640及銅籽晶層1642，以減少導電互連線的底切。

在分別對應於第16E、16F、及16G圖的操作1510、1512、及1514中，將旋塗/噴塗或乾式抗蝕劑膜1650（例如光抗蝕劑）塗覆到嵌入式晶粒組件1002的黏附及/或籽晶表面上，隨後進行圖案化和顯影。在一實施例中，在放置抗蝕劑膜1650之前，將助黏劑（未示出）塗覆到嵌入式晶粒組件1002。抗蝕劑膜1650的暴露和顯影，導致重分佈通孔1603的開口。因此，可透過選擇性地將抗蝕劑膜1650的部分暴露於UV輻射，然後透過諸如濕式蝕刻製程的一濕式製程以顯影抗蝕劑膜1650，來執行抗蝕劑膜1650的圖案化。在一實施例中，抗蝕劑膜顯影製程是利用對所需材料有選擇性的緩衝蝕刻製程的濕式蝕刻製程。在其他實施例中，抗蝕劑膜顯影製程，是利用水蝕刻製程的一濕式蝕刻製程。任何合適的濕式蝕刻劑或濕式蝕刻劑的組合，可用於抗蝕劑膜顯影製程。

在分別對應於第16H和16I圖的操作1516和1518中，穿過暴露的重分佈通孔1603形成重分佈連接1644，然後去除抗蝕劑膜1650。透過包括電鍍和化學沉積的任何合適的方法，來形成重分佈連接1644。在一實施例中，藉由一濕式製程去除抗蝕劑膜1650。如第16H和16I圖所示，在去除抗蝕劑膜1650時，重分佈連接1644填充重分佈通孔1603，並從嵌入式晶粒組件1002的表面突出。在一實施例中，重分佈連接1644係由銅形成。在其他實施例中，重分佈連接1644可以由任何合適的導電材料形成，包括但不限於鋁、金、鎳、銀、鈀、錫等。

在操作1520和第16J圖中，將具有在其上形成的重分佈連接1644的嵌入式晶粒組件1002暴露於基本上類似於操作1370的籽晶層蝕刻製程。在一實施例中，籽晶層蝕刻是濕式蝕刻製程，包括嵌入式晶粒組件1002的沖洗和乾燥。在一實施例中，籽晶層蝕刻製程是利用對籽晶層1642的所需材料有選擇性的緩衝蝕刻製程的濕式蝕刻製程。在其他實施例中，蝕刻製程是利用水蝕刻製程的一濕式蝕刻製程。任何合適的濕式蝕刻劑或濕式蝕刻劑的組合，可以用於籽晶層蝕刻製程。

在操作1522並在第16K和16L圖中記載，從嵌入式晶粒組件1002中分離一或多個完整封裝1602。然而，在操作1522之前，可以利用上述順序和製程，在嵌入式晶粒組件1002上形成附加的重分佈層，如第16L圖所示（第16K圖圖示出具有一個附加的重分佈層1658的完整封裝1602）。例如，可以在嵌入式晶粒組件1002的與第一附加重分佈層1658相反的一側或表面上形成一或多個附加重分佈層1660，例如主表面1007。替代地，一或多個附加的重新分配層1660可以形成在第一附加的重分佈層1658（未示出）的同一側或表面上，例如主表面1005。然後，在形成所有所需的重分佈層之後，可以從嵌入式晶粒組件1002中分離出完整的封裝1602。

在操作1522處形成的封裝1602可以在任何合適的封裝應用中及使用於任何合適的構造。在第17A圖中記載的一個示例性實施例中，利用四個封裝1602來形成堆疊的DRAM結構1700。因此，每個封裝1602包括嵌入在基板302內並由絕緣層1018封裝的記憶體晶粒1726（即，記憶體晶粒）（例如，具有與絕緣層1018接觸的每側的一部分）。一或多個互連1444形成為貫穿每個封裝1602的整個厚度，並與設置在相鄰（即，堆疊在其上方或下方）封裝1602的主表面1005和1007之間的一或多個焊料凸塊1746直接接觸。例如，如堆疊的DRAM結構1700中所記載的，四個或更多個焊料凸塊1746被設置在相鄰的封裝1602之間，以將每個封裝1602的互連1444與相鄰的封裝1602的互連1444橋接（例如，連接、耦合）。

在一實施例中，由焊料凸塊1746連接的相鄰封裝1602之間的空隙填充有封裝材料1748，以增強焊料凸塊1746的可靠性。封裝材料1748可以是任何合適類型的密封劑或底部填充。在一個示例中，封裝材料1748包括預組裝的底部填充材料，例如無流動底部填充（NUF）材料、非導電膏（NCP）材料、及非導電膜（NCF）材料。在一示例中，封裝材料1748包括組裝後的底部填充材料，例如一毛細管底部填充（CUF）材料及一模製底部填充（MUF）材料。在一實施例中，封裝材料1748包括含低膨脹劑樹脂，例如填充有（例如，包含）SiO₂ 、AlN、Al₂ O₃ 、SiC、Si₃ N₄ 、Sr₂ Ce₂ Ti₅ O₁₆ 、ZrSiO₄ 、CaSiO₃ 、BeO、CeO₂ 、BN、CaCu₃ Ti₄ O₁₂ 、MgO、TiO₂ 、ZnO等的一環氧樹脂。

在一實施例中，焊料凸塊1746由一種或多種金屬間化合物形成，例如錫（Sn）和鉛（Pb）、銀（Ag）、Cu、或其任何其他合適的金屬的組合。例如，焊料凸塊1746由諸如Sn-Pb、Sn-Ag、Sn-Cu、或任何其他合適的材料或其組合的焊料合金形成。在一實施例中，焊料凸塊1746包括C4（受控塌陷晶片連接）凸塊。在一實施例中，焊料凸塊1746包括C2（晶片連接，例如具有焊料蓋的Cu柱）。C2焊料凸塊的利用，使得堆疊的DRAM結構1700的接觸墊之間的間距更小，並且改善了熱及/或電效能。在一些實施例中，焊料凸塊1746的直徑在約10μm和約150μm之間，例如在約50μm和約100μm之間的直徑。焊料凸塊1746可以進一步透過任何合適的晶粒凸塊製程形成，包括但不限於電化學沉積（ECD）和電鍍。

在第17B圖中記載的另一示例性實施例中，藉由堆疊四個封裝1602並將每個封裝1602的一或多個互連1444與一或多個相鄰封裝1602的互連1444直接結合，來形成堆疊的DRAM結構1701。如圖所示，封裝1602可以透過混合式接合來結合，其中相鄰封裝的主表面1005與1007被平坦化，且彼此完全接觸。因此，每個封裝1602的一或多個互連1444形成在每個封裝1602的整個厚度上，並且與至少另一個相鄰封裝1602的一或多個互連1444直接接觸。

堆疊的DRAM結構1700與1701，提供了優於傳統DRAM結構的多個優點。這樣的好處包括薄的外形尺寸和高的晶粒對封裝的體積比，這使I/O縮放更大，可以滿足人工智慧（AI）及高效能運算（HPC）不斷增長的頻寬和功率效率的要求。結構化矽框架的利用，提供了最佳的材料剛度和導熱性，從而改善了電效能、熱管理、及3D積體電路（3D IC）架構的可靠性。此外，與傳統的TSV技術相比，本案所述的貫穿組裝的通孔對通孔結構的製造方法，以相對較低的製造成本提供了用於3D整合的高效能和靈活性。

本案描述的實施例有利地提供了用於製造進階積體電路封裝的改進的基板結構化和晶粒組裝方法。藉由利用上述方法，可以在玻璃及/或矽基板上形成高深寬比的特徵，從而能夠經濟地形成更薄和更窄的半導體封裝。藉由使用上述方法製造的薄型和小尺寸封裝，不僅具有高I/O密度、改進的頻寬和功率的優點，而且還具低應力的更高可靠性，其歸因於重量/慣性的減少和封裝結構允許靈活的焊球分佈。上述方法的其他優點，包括透過消除倒裝晶片連接及包覆成型步驟，而具有雙面金屬化能力的經濟製造性及高生產良率，這在傳統與進階封裝的大批量製造中，容易造成特徵損壞。

儘管前述內容針對本案的實施例作說明，但是在不脫離本案的基本範圍的情況下，可以設計本案的另外與進一步的實施例，並且本案的範圍由所附申請專利範圍來確定。

100:方法 110:操作 120:操作 130:操作 140:操作 200:方法 210:操作 220:操作 230:操作 240:操作 302:基板 303:通孔 305:空腔 306a~d:邊緣 307:雷射源 309:粉末顆粒 310:雷射束 314:氧化膜 404:層 406:載板 408:黏合層 409:黏合層 412:遮罩 606:表面 608:表面 706:支架 801:排 802:排 807:最小間距 900:方法 902:操作 904:操作 906:操作 908:操作 910:操作 912:操作 914:操作 916:操作 918:操作 920:操作 922:操作 1002:組件 1003:貫穿組件的通孔 1005:主表面 1007:主表面 1016:絕緣膜 1016a:第一絕緣膜 1016b:第二絕緣膜 1018:絕緣層 1018a:環氧樹脂層 1018b:環氧樹脂層 1022a:保護層 1022b:保護層 1024:載體 1025:第二載體 1026:半導體晶粒 1028:表面 1029:表面 1030:接觸點 1032:接觸孔 1050:空隙 1051:間隙 1060:保護膜 1062:保護膜 1064:保護膜 1064:保護膜 1075:第一面 1077:第二面 1100:方法 1110:操作 1120:操作 1130:操作 1140:操作 1150:操作 1160:操作 1300:方法 1310:操作 1320:操作 1340:操作 1350:操作 1370:操作 1440:黏附層 1442:籽晶層 1444:互連 1450:抗蝕劑膜 1500:方法 1502:操作 1504:操作 1506:操作 1508:操作 1510:操作 1512:操作 1516:操作 1520:操作 1522:操作 1602:封裝 1603:重分佈通孔 1616:絕緣膜 1618:環氧樹脂層 1622:保護層 1624:載具 1640:黏附層 1642:籽晶層 1644:重分佈連接 1650:抗蝕劑膜 1658:重分佈層 1660:重分佈層 1700:DRAM結構 1701:DRAM結構 1726:記憶體晶粒 1746:焊料凸塊 1748:封裝材料

因此，可以詳細地理解本案的上述特徵的方式，可以透過參考實施例來對本案進行更詳細的描述，該揭示的詳細描述如上簡要說明，在附圖中圖示出一些實施例。然而，應注意，附圖僅圖示出示例性實施例，因此不應被認為是對其範圍的限制，並且可以允許其他等效實施例。

第1圖圖示出根據本案描述的實施例的用於形成半導體封裝的製程的流程圖。

第2圖圖示出根據本案描述的實施例的用於形成半導體封裝的基板結構的製程的流程圖。

第3A圖~第3D圖示意性地圖示出在第2圖中記載的基板結構化製程的不同階段的基板的截面圖。

第4A圖至第4F圖示意性地圖示出根據本案描述的實施例的在特徵形成，及隨後的損壞移除的不同階段的基板的截面圖。

第5A圖~第5F圖示意性地圖示出根據本案描述的實施例的在特徵形成，及隨後的損壞移除的不同階段的基板的截面圖。

第6A圖~第6E圖示意性地圖示出根據本案描述的實施例的在特徵形成，及隨後的損壞移除的不同階段的基板的截面圖。

第7A圖~第7D圖示意性地圖示出根據本案描述的實施例的在特徵形成，及隨後的損壞移除的不同階段的基板的截面圖。

第8圖圖示出根據本案描述的實施例的利用第2圖、第3A~3D圖、第4A~4F圖、第5A~5F圖、第6A~6E圖、及第7A~7D圖所示的製程所構造的基板的示意性頂視圖。

第9圖圖示出根據本案描述的實施例的用於形成具有通孔與接觸孔的嵌入式晶粒組件的製程的流程圖。

第10A~10K圖示意性地圖示出在第9圖所示的製程的不同階段的嵌入式晶粒組件的截面圖。

第11圖圖示出根據本案所述的實施例的用於形成具有通孔與接觸孔的嵌入式晶粒組件的製程的流程圖。

第12A圖至第12G圖示意性地圖示出在第11圖中記載的製程的不同階段的嵌入式晶粒組件的截面圖。

第13圖圖示出根據本案描述的實施例的用於在嵌入式晶粒組件中形成互連的製程的流程圖。

第14A~14H圖示意性地圖示出在第13圖所示的互連形成製程的不同階段的嵌入式晶粒組件的截面圖。

第15圖圖示出根據本案描述的實施例的，用於在嵌入式晶粒組件上形成重分佈層然後進行封裝分割的製程的流程圖。

第16A~16L圖示意性地圖示出嵌入式晶粒組件在形成重分佈層然後進行封裝分割的不同階段的截面圖，如第15圖所示。

第17A圖和第17B圖示意性地圖示出根據本案描述的實施例的動態隨機存取記憶體（DRAM）堆疊的截面圖，該DRAM堆疊包括利用第1~16L圖所示的製程形成的複數個半導體封裝。

為了便於理解，在可能的地方使用了相同的附圖標記來表示圖中共有的相同元件。可以預期的是，一實施例的元件和特徵可以被有益地併入其他實施例中，而無需進一步敘述。

國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無 國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無

302:基板

1002:組件

1003:貫穿組件的通孔

1005:主表面

1007:主表面

1018:絕緣層

1028:表面

1030:接觸點

1032:接觸孔

1440:黏附層

1442:籽晶層

1444:互連

Claims (17)

1. 一種封裝組件，包括：一框架，具有一第一表面，該第一表面與一第二表面相對的，該框架進一步包括：一框架材料，該框架材料包含玻璃；至少一空腔，其中設置有一半導體晶粒，該至少一空腔包括一空腔表面，該空腔表面從該第一表面到該第二表面延伸穿過該框架；及一通孔，包括一通孔表面，該通孔表面定義一開口，該開口從該第一表面到該第二表面延伸穿過該框架；一絕緣層，係設置在該第一表面與該第二表面上；及一電互連，係設置在該通孔內，其中該絕緣層接觸該半導體晶粒、該空腔表面、該通孔表面、該第一表面、及該第二表面的每一側的至少一部分；該絕緣層設置在該空腔表面與該半導體晶粒之間位於該至少一空腔中；且該絕緣層設置在該通孔表面與該電互連之間位於該通孔中。
2. 如請求項1所述的封裝組件，其中該框架具有在約60μm至約160μm之間的一厚度。
3. 如請求項1所述的封裝組件，其中該至少一空腔的橫向尺寸在約3mm至約50mm之間。
4. 如請求項3所述的封裝組件，其中該至少一 空腔的橫向尺寸以一幅度大於該半導體晶粒的橫向尺寸，該幅度小於約150μm。
5. 如請求項1所述的封裝組件，其中該通孔具有在約20μm至約200μm之間的一直徑。
6. 如請求項1所述的封裝組件，進一步包括一氧化層，該氧化層形成在該框架上。
7. 如請求項1所述的封裝組件，其中該絕緣層包括一環氧樹脂。
8. 如請求項7所述的封裝組件，其中該環氧樹脂包括陶瓷顆粒。
9. 如請求項8所述的封裝組件，其中該些陶瓷顆粒包括二氧化矽顆粒。
10. 如請求項7所述的封裝組件，其中該絕緣層在該電互連與該半導體晶粒之間具有在約5μm至約50μm之間的一厚度。
11. 如請求項1所述的封裝組件，進一步包括一黏附層或一籽晶層，設置在該電互連與該絕緣層之間。
12. 如請求項11所述的封裝組件，其中該黏附層包括鉬，且該籽晶層包括銅。
13. 一種封裝組件，包括：一嵌入式晶粒組件，該嵌入式晶粒組件包括：一框架，該框架包含玻璃；至少一空腔，形成在該框架中，該至少一空腔包括一空腔表面，該空腔表面從該框架的一第一表面到該 框架的一第二表面延伸穿過該框架；一半導體晶粒，設置在該至少一空腔內，該半導體晶粒具有形成在其上的一積體電路；至少一通孔，包括一通孔表面，該通孔表面從該第一表面到該第二表面延伸穿過該框架；一金屬互連，設置成穿過該至少一通孔；及一絕緣層，形成在該框架上，該絕緣層包括一環氧樹脂材料，該環氧樹脂材料中設置有陶瓷顆粒；其中：該絕緣層接觸該半導體晶粒、該空腔表面、該通孔表面、該第一表面、及該第二表面的每一側的至少一部分；該絕緣層設置在該空腔表面與該半導體晶粒之間位於該至少一空腔中；且該絕緣層設置在該通孔表面與該金屬互連之間位於該至少一通孔中。
14. 如請求項13所述的封裝組件，其中該框架具有在約60μm至約160μm之間的一厚度。
15. 如請求項13所述的封裝組件，進一步包括：一鉬黏附層及一銅籽晶層，設置在該金屬互連與該絕緣層之間。
16. 一種封裝組件，包括：一嵌入式晶粒組件，該嵌入式晶粒組件包括：一框架，該框架包含玻璃；至少一空腔，形成在該框架中，該至少一空腔包括 一空腔表面，該空腔表面從該框架的一第一表面到該框架的一第二表面延伸穿過該框架；一或多個半導體晶粒，設置在該至少一空腔內；至少一通孔，包括一通孔表面，該通孔表面從該第一表面到該第二表面延伸穿過該框架；一電互連，設置成穿過該至少一通孔；一第一絕緣層，形成在該框架上，該第一絕緣層包括一環氧樹脂材料，該環氧樹脂材料包括陶瓷顆粒；其中：該絕緣層接觸該空腔表面、該通孔表面、該第一表面、及該第二表面的至少一部分；該絕緣層設置在該空腔表面與該半導體晶粒之間位於該至少一空腔中；且該絕緣層設置在該通孔表面與該電互連之間位於該至少一通孔中；及一重分佈層，形成在該嵌入式晶粒組件上，該重分佈層包括：一第二絕緣層，形成在該第一絕緣層上；及一或多個電重分佈連接，係設置成穿過該第二絕緣層。
17. 如請求項16所述的封裝組件，其中該第二絕緣層係由與該第一絕緣層相同的材料所形成。