[发明专利]形成超高密度嵌入式半导体管芯封装的半导体器件和方法

说明书

本发明涉及形成超高密度嵌入式半导体管芯封装的半导体器件和方法。半导体器件具有多个半导体管芯。第一预制绝缘膜被布置在半导体管芯上。在第一预制绝缘膜上形成导电层。在半导体管芯和第一预制绝缘膜上形成互连结构。在半导体管芯上层压第一预制绝缘膜。第一预制绝缘膜包括玻璃布料、玻璃纤维或玻璃填料。半导体管芯被嵌入第一预制绝缘膜内，其中第一预制绝缘膜覆盖半导体管芯的第一表面和侧表面。互连结构被形成在与第一表面相对的半导体管芯的第二表面上。在半导体管芯上布置第一预制绝缘膜之后，去除第一预制绝缘膜的一部分。在第一预制绝缘膜上布置第二预制绝缘膜。

要求国内优先权

本申请要求2013年3月6日提交的美国临时申请号61/773,308和2013年6月14日提交的美国临时申请号61/835,321的权益，这些申请通过引用结合到本文中。

技术领域

本申请一般涉及半导体器件以及，更具体而言，涉及形成超高密度（UHD）嵌入式晶片级球栅阵列（eWLB）半导体管芯封装的半导体器件和方法。

背景技术

在现代电子产品中常发现半导体器件。半导体器件在电子部件的数目和密度方面不同。分立半导体器件一般含有一种类型的电子部件，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含有数百到数十万的电子部件。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）、太阳能电池和数字微镜器件（DMD）。

半导体器件执行广泛的功能，例如信号处理、高速计算、发射和接收电磁信号、控制电子器件、将太阳光转化为电力，以及为电视显示器创建视觉投影。在娱乐、通信、功率转换、网络、计算机和消费产品的领域中发现半导体器件。也在军事应用、航空、汽车、工业控制器和办公设备中发现半导体器件。

半导体器件利用半导体材料的电学属性。半导体材料的结构允许通过电场或基极电流的施加或通过掺杂的过程来操纵其导电性。掺杂将杂质引入到半导体材料中，以操纵和控制的半导体器件的导电性。

半导体器件包含有源和无源电学结构。有源结构，包括双极场效应晶体管，控制电流的流动。通过改变掺杂水平以及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，创建执行各种电学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，这使半导体器件能够执行高速操作和其他有用的功能。

一般使用两个复杂的制造过程来制造半导体器件，即前端制造和后端制造，每一个都潜在地涉及数百个步骤。前端制造涉及半导体晶片的表面上多个管芯的形成。每个半导体管芯通常是相同的，并且包含通过电连接有源和无源部件所形成的电路。后端制造涉及从完成的晶片单切（singulate）各个半导体管芯，并将管芯封装以提供结构支撑和环境隔离。如本文所使用的术语“半导体管芯”是指该词语的单数和复数两种形式，并因此既可以指代单个半导体器件也可以指代多个半导体器件。

半导体制造的一个目标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，并且可以被更有效地生产。此外，更小的半导体器件具有更小的覆盖区（footprint），这是为更小的终端产品所期望的。更小的半导体管芯尺寸可以通过产生具有更小、更高密度的有源和无源部件的半导体管芯的前端过程中的改进来实现。通过电互连和封装材料中的改进，后端过程可以产生具有更小覆盖区的半导体器件封装。

在传统的扇出型半导体封装中，半导体管芯被嵌入在临时载体上的密封剂或绝缘层中作为重新配置的晶片。例如，密封剂可以通过模具注塑而被沉积在半导体管芯和载体上。类似地，绝缘层可以被积累或形成在载体上以嵌入半导体管芯。在此之后，将载体去除以暴露半导体管芯。将包括一个或多个导电层的积累（build-up）互连结构形成在暴露的半导体管芯上，以用于电性再分配。