[发明专利]具有分层保护机制的半导体装置及相关系统、装置及方法

说明书

一种半导体装置包含：第一裸片；第二裸片，其经附接于所述第一裸片上方；第一金属围封壳及第二金属围封壳，其两者直接接触所述第一裸片及所述第二裸片，且在所述第一裸片与所述第二裸片之间垂直延伸，其中所述第一金属围封壳外围地环绕一组一或多个内部互连件，且所述第二金属围封壳外围地环绕所述第一金属围封壳而未直接接触所述第一金属围封壳；第一围封壳连接器，其将所述第一金属围封壳电连接到第一电压电平；第二围封壳连接器，其将所述第二金属围封壳电连接到第二电压电平；且其中所述第一金属围封壳、所述第二金属围封壳、所述第一围封壳连接器及所述第二围封壳连接器经配置以提供围封电容。

相关申请案

本申请案含有与周伟(Wei Zhou)、布雷特·斯特里特(Bret Street)及马克·塔特尔(Mark Tuttle)的标题为“具有保护机制的半导体装置及相关系统、装置及方法(SEMICONDUCTOR DEVICE WITH A PROTECTION MECHANISM AND ASSOCIATED SYSTEMS,DEVICES,AND METHODS)”的先前申请的美国专利申请案相关的标的物。相关申请案经让与给美光科技公司(Micron Technology,Inc.)，且由2017年8月31日申请的第15/693,230号申请案识别。所述申请案的标的物以引用的方式并入本文中。

本申请案含有与周伟及布雷特·斯特里特的标题为“具有电耦合保护机制的半导体装置及相关系统、装置及方法(SEMICONDUCTOR DEVICE WITH AN ELECTRICALLY-COUPLEDPROTECTION MECHANISM AND ASSOCIATED SYSTEMS,DEVICES,AND METHODS)”的同时申请的美国专利申请案相关的标的物。相关申请案经让与给美光科技公司，且由档案号010829-9263.US00识别。所述申请案的标的物以引用的方式并入本文中。

技术领域

本技术涉及半导体装置，且特定来说涉及具有分层保护机制的半导体装置。

背景技术

半导体装置裸片(包含存储器芯片、微处理器芯片及成像器芯片)通常包含安装于另一结构(例如，衬底、另一裸片等)上且包在塑料保护罩中的半导体裸片。裸片包含例如用于存储器单元、处理器电路及成像器装置的功能特征以及电连接到功能特征的互连件。互连件可电连接到保护罩外部的端子以将裸片连接到较高级电路。

如图1中说明，半导体装置100(例如，三维互连(3DI)类型的装置或半导体封装装置)可包含其上具有裸片互连件104的裸片102，裸片102连接到其上具有衬底互连件108的衬底结构106(例如，印刷电路板(PCB)、半导体或晶片级衬底、另一裸片等)。裸片102及衬底结构106可通过裸片互连件104及衬底互连件108彼此电耦合。此外，裸片互连件104及衬底互连件108可(例如，通过接合工艺，例如扩散接合或混合接合)彼此直接接触或通过中间结构(例如，焊料)接触。半导体装置100可进一步包含囊封剂(例如底胶填充110)，所述囊封剂包围或囊封裸片102、裸片互连件104、衬底结构106、衬底互连件108、其一部分或其组合。

随着其它领域的技术进步及增加的应用，市场一直在寻找更快且更小的装置。为了满足市场需求，半导体装置的物理大小或尺寸正在被推向极限。举例来说，正努力减小裸片102与衬底结构106之间的分离距离(例如，针对3DI装置及裸片堆叠封装)。

然而，归因于各种因素(例如，底胶填充110的粘度电平、陷留空气/气体、底胶填充110的不均匀流动、互连件之间的空间等)，囊封工艺可能不可靠，例如在裸片102与衬底结构106之间留下空隙114(例如，其中互连件的部分未能直接接触底胶填充110)。空隙114可能引起互连件之间(例如，衬底互连件108之间及/或裸片互连件104之间)的短路及泄漏而引起半导体装置100的电气故障。此外，由于装置越来越小，制造成本可增长(例如，基于使用纳米粒子底胶填充而非传统底胶填充)。

附图说明