[发明专利]半导体器件和形成具有垂直互连单元的低轮廓扇出式封装的方法

说明书

本发明涉及半导体器件和形成具有垂直互连单元的低轮廓扇出式封装的方法。一种半导体器件包括半导体管芯。第一互连结构被设置在半导体管芯的外围区上。半导体部件被设置在半导体管芯上。半导体部件包括第二互连结构。半导体部件被设置在半导体管芯上以使第二互连结构与第一互连结构对准。第一互连结构包括多个互连单元，该多个互连单元围绕半导体管芯的第一和第二相邻侧设置以形成互连单元的围绕半导体管芯的L形边界。第三互连结构被形成在半导体管芯上，与第一互连结构垂直。绝缘层被形成在半导体管芯和第一互连结构上。形成通过绝缘层且进入第一互连结构的多个通孔，其中第二互连结构被设置在该通孔内。

要求保护本国优先权

本申请要求保护2012年12月11日提交的美国临时申请No. 61/735,926的权益，通过引用将该申请合并于此。

技术领域

本发明总体上涉及半导体器件，并且更特别地涉及半导体器件以及形成具有垂直互连单元的扇出式封装（fan-out package）或层叠封装（package-on-package）半导体器件的方法。

背景技术

半导体器件常见于现代电子产品中。半导体器件在电气部件的数目和密度方面变化。分立的半导体器件通常包含一种类型的电气部件，例如发光二极管（LED）、小型信号晶体管、电阻器、电容器、电感器以及功率金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）。集成半导体器件典型地包含几百到几百万个电气部件。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、以及数字微镜器件（DMD）。

半导体器件执行许多种功能，诸如信号处理、高速计算、发射和接收电磁信号、控制电子器件、将太阳光变换成电、以及为电视显示创建视觉投影。半导体器件见于娱乐、通信、功率转换、网络、计算机以及消费者产品的领域中。半导体器件还见于军事应用、飞机制造业、汽车、工业控制器以及办公设备中。

半导体器件利用了半导体材料的电气性质。半导体材料的结构允许通过施加电场或基底电流或者通过掺杂工艺来操纵其电导率。掺杂将杂质引入到半导体材料中以便操纵和控制半导体器件的电导率。

半导体器件包含有源和无源电气结构。包括双极型和场效应晶体管的有源结构控制电流的流动。通过改变掺杂级以及电场或基底电流的施加，晶体管提升或者约束电流的流动。包括电阻器、电容器和电感器的无源结构创建了执行各种各样的电气功能所必需的电压和电流之间的关系。无源和有源结构被电连接以形成电路，该电路使半导体器件能够执行高速操作和其他有用功能。

通常使用两个复杂制造工艺（即前端制造和后端制造）来制造半导体器件，该前端制造和后端制造中的每一个都潜在地包括几百个步骤。前端制造包括将多个管芯形成在半导体晶片的表面上。每个半导体管芯通常相同且包含通过电连接有源和无源部件而形成的电路。后端制造包括从完成的晶片单切（singulate）个体半导体管芯以及封装该管芯以提供结构支撑和环境隔离。如这里所使用的术语“半导体管芯”指代该词语的单数和复数形式二者，并且相应地可以指代单个半导体器件和多个半导体器件二者。

半导体制造的一个目标是生产更小半导体器件。更小器件通常耗费更少功率，具有更高性能，并可以被更高效地生产。此外，更小半导体器件具有更小的覆盖区，这对于更小的最终产品来说是期望的。可以通过得到具有更小、更高密度的有源和无源部件的半导体管芯的前端工艺中的改进来实现更小的半导体管芯尺寸。后端工艺可以通过电互连以及封装材料中的改进来得到具有更小覆盖区的半导体器件封装。