[发明专利]形成通过封装剂之上的绝缘层的开口供互连结构的增强粘合性的半导体器件和方法

说明书

技术领域

一般来说，本发明涉及半导体器件，并且更具体来说，涉及形成通过封装剂之上的绝缘层的开口供互连结构的增强粘合性的半导体器件和方法。

背景技术

半导体器件常见于现代电子产品中。半导体器件在电子组件的数量和密度方面有所不同。分立半导体器件一般包含一种类型的电组件，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含数百至数百万电组件。集成半导体器件的示例包括微控制器、微处理器、电荷耦合器件(CCD)、太阳能电池和数字微镜器件(DMD)。

半导体器件执行大量功能，例如信号处理、高速计算、传送和接收电磁信号、控制电子装置、将太阳光变换成电力以及创建用于电视显示的可视投影。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、工业控制器和办公设备。

半导体器件利用半导体材料的电性质。半导体材料的原子结构允许其电导率通过施加电场或基极电流或者经由掺杂过程来操纵。掺杂将杂质引入半导体材料，以便操纵和控制半导体器件的导电率。

半导体器件包含有源和无源电结构。包括双极和场效应晶体管的有源结构控制电流的流动。通过改变掺杂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。包括电阻器、电容器和电感器的无源结构创建执行各种电功能所需的电压与电流之间的关系。无源和有源结构经电连接以形成电路，该电路使半导体器件能够执行高速计算和其它有用功能。

半导体器件一般使用各潜在地涉及数百个步骤的两个复杂制造过程来制造，即前端制造和后端制造。前端制造涉及在半导体晶圆的表面上形成多个小片。各小片通常是相同的，并且包含通过电连接有源和无源组件所形成的电路。后端制造涉及从成品晶圆来切分(singulate)单独小片，并且封装小片以便提供结构支承和环境隔离。

半导体制造的一个目标是产生更小的半导体器件。更小的器件通常消耗更少功率，具有更高性能，并且能够更有效地生产。另外，更小的半导体器件具有更小占用面积，这对于较小最终产品是合乎需要的。较小小片尺寸可通过前端过程的改进来实现，从而产生具有更小、更高密度的有源和无源组件的小片。通过电互连和封装材料的改进，后端过程可产生具有较小占用面积的半导体器件封装。

在展开形式晶圆级芯片规模封装(Fo-WLCSP)中，半导体小片具有有源表面，有源表面包含作为小片中形成并且按照小片的电气设计和功能电互连的有源器件、无源器件、导电层和介电层所实现的模拟或数字电路。封装剂沉积在半导体小片之上。第一钝化层在封装剂之上形成。再分布层(RDL)在第一钝化层之上形成。第二钝化层在RDL和第一钝化层之上形成。第二钝化层的一部分通过蚀刻过程去除，以便露出RDL。在第二钝化层的被去除部分中的RDL之上形成凸块。

第一钝化层与封装剂之间的粘合性在许多Fo-WLCSP中趋向于较弱。第一钝化层与封装剂之间的弱粘合性在可靠性测试、如跌落测试期间极为明显。该器件可能被后可靠性检验(post-reliability inspection)否决，或者器件在现场可能出故障。

发明内容

存在降低半导体器件上的凸块结构的故障的需要。相应地，在一个实施例中，本发明是一种制作半导体器件的方法，包括下列步骤：提供载体，将半导体小片安装到载体，将封装剂沉积在半导体小片和载体之上，去除载体，在半导体小片的占用面积外部的互连部位中的封装剂的一部分之上形成第一绝缘层，去除互连部位中的第一绝缘层的一部分以露出封装剂，在第一绝缘层和外露封装剂之上形成第一导电层，在第一导电层之上形成第二绝缘层，以及在互连部位中的第一导电层之上形成凸块。

在另一个实施例中，本发明是一种制作半导体器件的方法，包括下列步骤：提供载体，将半导体小片安装到载体，将封装剂沉积在半导体小片和载体之上，去除载体，在半导体小片的占用面积外部的互连部位中的封装剂的一部分之上形成第一绝缘层，形成通过互连部位中的第一绝缘层的开口以露出封装剂，以及在第一绝缘层和外露封装剂之上形成第一导电层。

在另一个实施例中，本发明是一种制作半导体器件的方法，包括下列步骤：提供半导体小片，将封装剂沉积在半导体小片之上和周围，在半导体小片的占用面积外部的互连部位中的封装剂的一部分之上形成第一绝缘层，形成通过互连部位中的第一绝缘层的开口以露出封装剂，以及在第一绝缘层和外露封装剂之上形成第一导电层。