[发明专利]RF半导体装置和其制造方法

说明书

本公开涉及一种射频装置，该射频装置包含模制装置管芯和位于模制装置管芯之下的多层重新分布结构。模制装置管芯包含装置区域、阻挡层和第一模制化合物，装置区域具有后段制程(BEOL)部分和位于BEOL部分之上的前段制程(FEOL)部分。FEOL部分包含隔离区段和有源层，有源层被隔离区段围绕。由氮化硅形成的阻挡层位于有源层之上并且位于隔离区段的顶表面之上。第一模制化合物位于阻挡层之上。在本文中，在第一模制化合物与有源层之间不存在硅晶体。多层重新分布结构包含多个凸点结构，多个凸点结构位于多层重新分布结构的底部处并且电耦接到模制装置管芯的FEOL部分。

技术领域

本公开涉及一种射频(RF)装置和其制造过程，并且更具体地涉及具有增强的热性能和增强的电性能的RF装置，以及提供具有增强性能的RF装置的晶圆级制造和封装工艺。

背景技术

蜂窝装置和无线装置的广泛利用驱动了射频(RF)技术的快速发展。在其上制造RF装置的衬底在实现RF技术的高水平性能方面发挥着重要作用。在常规的硅衬底上制造RF装置可以受益于低成本的硅材料、大规模的晶圆生产能力、完善的半导体设计工具和完善的半导体制造技术。尽管使用常规的硅衬底对RF装置制造有益处，但在本行业中众所周知，常规的硅衬底可能对于RF装置具有两个不期望的性质：谐波失真和低电阻率值。谐波失真是在硅衬底之上构建的RF装置中实现高水平线性化的关键障碍。

另外，高速且高性能的晶体管更密集地集成在RF装置中。因此，由于大量晶体管集成在RF装置上，大量功率穿过晶体管，和/或晶体管操作速度高，由RF装置产生的热量将显著增加。因此，期望将RF装置封装在用于实现更好的散热的配置中。

晶圆级扇出型(WLFO)技术和嵌入式晶圆级球栅阵列型(eWLB)技术目前在便携式RF应用中引起了广泛关注。WLFO和eWLB技术被设计成在不增加封装体大小的情况下提供高密度输入/输出(I/O)端口。这种能力允许在单个晶圆内密集地封装RF装置。

为了提高RF装置的操作速度和性能，适应RF装置发热量的增加，减少RF装置的有害谐波失真，并且利用WLFO/eWLB技术的优势，因此本公开的目的是提供一种改进的用于具有增强性能的RF装置的晶圆级制造和封装工艺。进一步地，还需要在不增加装置大小的情况下增强RF装置的性能。

发明内容

本公开涉及一种具有增强性能的射频(RF)装置和其制造过程。所公开的RF装置包含模制装置管芯和多层重新分布结构。模制装置管芯包含装置区域、阻挡层和第一模制化合物，装置区域具有前段制程(front-end-of-line，FEOL)部分和后段制程(back-end-of-line，BEOL)部分。在本文中，FEOL部分位于BEOL部分之上，并且包含隔离区段和有源层，有源层被隔离区段围绕并且未竖直延伸超过隔离区段。由氮化硅形成的阻挡层连续地位于有源层的顶表面和FEOL部分的隔离区段的顶表面之上。第一模制化合物位于阻挡层之上。在第一模制化合物与有源层之间不存在不具有锗、氮或氧含量的硅晶体。包含多个凸点结构的多层重新分布结构形成于模制装置管芯的BEOL部分之下。凸点结构位于多层重新分布结构的底表面上并且电耦接到模制装置管芯的FEOL部分。

在RF装置的一个实施例中，有源层由应变硅外延层形成，在300K的温度下，应变硅外延层中的硅的晶格常数大于5.461。

在RF装置的一个实施例中，阻挡层的厚度介于与10μm之间。

在RF装置的一个实施例中，BEOL部分包含连接层，FEOL部分进一步包含接触层，并且多层重新分布结构进一步包含重新分布互连件。在本文中，有源层和隔离区段位于接触层之上，并且BEOL部分位于接触层之下。凸点结构通过多层重新分布结构内的重新分布互连件和BEOL部分内的连接层电耦接到模制装置管芯的FEOL部分。

在RF装置的一个实施例中，隔离区段竖直延伸超过有源层的顶表面，以在隔离区段内和有源层之上限定开口。在本文中，阻挡层覆盖开口内的暴露表面。