[发明专利]半导体器件和形成垂直互连的薄外形WLCSP的方法

说明书

技术领域

本发明总地涉及半导体器件，且更具体地涉及半导体器件和形成薄外形WLCSP的方法，该薄外形WLCSP包括面对面的半导体小片(die)，其具有在整个封装占据面积(footprint)上的垂直的互连能力。

背景技术

半导体器件常见于现代的电子产品。半导体器件在电气构件的数量和密度方面各有不同。离散的半导体器件通常包括一种类型的电气构件，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)。集成半导体器件通常包括上百万个电气构件。集成半导体器件的举例包括微控制器，微处理器，电荷耦合器件(CCD)，太阳能电池，和数字微镜器件(DMD)。

半导体器件执行很多功能，诸如高速计算，传送和接收电磁信号，控制电子器件，将阳光转换为电，和创建用于电视显示的视觉投射。半导体器件见于娱乐，通信，功率转换，网络，计算机，和消费者产品的领域。半导体器件还见于军事应用，航空，汽车，工业控制器，和办公室设备。

半导体器件利用半导体材料的电气属性。半导体材料的原子结构允许通过电场或基极电流的施加或通过掺杂的工艺操纵它的电传导性。掺杂将杂质引入半导体材料用以操纵和控制半导体器件的传导性。

半导体器件包括有源和无源电气结构。有源结构，包括双极和场效应晶体管，控制电流的流动。通过改变掺杂的水平和电场或基极电流的施加，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，创建执行各种电气功能所需的电压与电流之间的关系。无源和有源结构电连接以形成电路，使半导体器件能够执行高速计算和其它有用功能。

通常利用两个复杂的制造工艺制造半导体器件，即，前段制造，和后段制造，它们均潜在地包括几百个步骤。前段制造包括在半导体晶圆的表面上形成多个小片。各小片通常相同，并包括通过电连接有源和无源构件形成的电路。后段制造包括从制成的晶圆分割独立的小片，和封装小片，以提供结构上的支撑和环境上的隔离。

半导体制造的一个目的是生产更小的半导体器件。更小的器件通常消耗更少的功率，具有更高的性能，并可更有效率地生产。此外，更小的半导体器件具有更小的占据面积，这是更小的终端产品所希望的。可通过前段工艺上的改进获得更小的小片尺寸，使小片具有更小的、更高密度的有源和无源构件。后段工艺中，可通过电互连和封装材料上的改进使半导体器件封装具有更小的占据面积。

在包括堆叠的半导体小片的晶圆级芯片封装(WLCSP)中，可通过导电穿透硅通道(TSV：through silicon via)、通孔通道(THV：through hole via)或在密封剂(encapsulant)中的镀铜导电柱实现垂直的电互连。希望将WLCSP制作得尽可能薄。同时，应当最大化垂直的互连能力。TSV消耗硅区域，并减少用于电路的活性表面区域。在THV或密封剂中的导电柱的情况下，WLCSP绕下半导体小片的周长仅具有有限的垂直的互连，因为在下小片的占据面积内没有垂直的互连。薄外形的要求通过减少形成垂直的互连的占据面积限制了垂直的互连能力。

发明内容

存在对具有更强的垂直的互连能力的薄外形WLCSP的需求。因此，在一个实施例中，本发明为制造半导体器件的方法，包括以下步骤：提供具有多个第一半导体小片的半导体晶圆，第一半导体小片均具有活性表面，和将第二半导体小片安装到第一半导体小片上。第一半导体小片的活性表面定向成朝向第二半导体小片的活性表面。所述方法进一步包括以下步骤：在第一半导体小片和第二半导体小片上沉积(deposit)密封剂，移除第二半导体小片的与活性表面相对的背面的一部分，绕第二半导体小片形成导电柱，和在第二半导体小片的背面、密封剂和导电柱上形成互连结构。互连结构与导电柱电连接。所述方法进一步包括以下步骤：移除第一半导体小片的与活性表面相对的背面的一部分，和将半导体晶圆分割为单独的半导体器件。