本發(fā)明一般地涉及半導體器件，并且更具體地涉及形成具有減少的z維度的半導體封裝的方法和半導體器件。

背景技術：

半導體器件通常在現(xiàn)代電子產(chǎn)品中被發(fā)現(xiàn)。半導體器件在電氣組件的數(shù)目和密度方面變化。分立半導體器件通常包含一種類型的電氣組件，例如，發(fā)光二極管（LED）、小信號晶體管、電阻器、電容器、電感器和功率金屬氧化物半導體場效應晶體管（MOSFET）。集成半導體器件通常包含數(shù)百到數(shù)百萬的電氣組件。集成半導體器件的示例包括微控制器、微處理器和各種信號處理電路。

半導體器件執(zhí)行范圍廣泛的功能，諸如信號處理、高速計算、傳送和接收電磁信號、控制電子設備、將太陽光變換為電力以及創(chuàng)建用于電視顯示的視覺圖像。在娛樂、通信、功率轉(zhuǎn)換、網(wǎng)絡、計算機和消費產(chǎn)品的領域發(fā)現(xiàn)半導體器件。在軍事應用、航空、汽車、工業(yè)控制器和辦公設備中也發(fā)現(xiàn)半導體器件。

半導體器件利用半導體材料的電氣性質(zhì)。半導體材料的結(jié)構(gòu)允許通過電場或基極電流的施加或者通過摻雜工藝來操縱材料的導電率。摻雜將雜質(zhì)引入半導體材料以操縱和控制半導體器件的導電率。

半導體器件包含有源和無源電氣結(jié)構(gòu)。包括雙極和場效應晶體管的有源結(jié)構(gòu)控制電流的流動。通過改變電場或基極電流的施加以及摻雜的水平，晶體管促進或限制電流的流動。包括電阻器、電容器和電感器的無源結(jié)構(gòu)創(chuàng)建執(zhí)行各種電氣功能所需要的電壓和電流之間的關系。無源和有源結(jié)構(gòu)被電氣連接以形成電路，該電路使得半導體器件能夠執(zhí)行高速操作和其他有用功能。

半導體器件通常使用兩個復雜制造工藝（即，前端制造和后端制造，每一個可能涉及數(shù)百個步驟）來制造。前端制造涉及在半導體晶片的表面上形成多個管芯。每個半導體管芯通常是相同的，并且包含通過電氣連接有源和無源組件形成的電路。后端制造涉及從完成的晶片單體化個別的半導體管芯并且封裝該管芯以提供結(jié)構(gòu)支撐、電氣互連和環(huán)境隔離。如本文中使用的術語“半導體管芯”指代詞語的單數(shù)和復數(shù)形式二者，并且相應地，可以指代單個半導體器件和多個半導體器件二者。

半導體制造的一個目標是生產(chǎn)較小的半導體器件。較小的器件通常消耗較少的功率，具有較高的性能，并且被更有效地生產(chǎn)。此外，較小的半導體器件具有較小的覆蓋區(qū)域，這對于較小的最終產(chǎn)品是所期望的。較小的半導體管芯大小通過前端工藝的改進來實現(xiàn)，從而導致具有較小、較高密度的有源和無源組件的半導體管芯。后端工藝的提高也導致具有較小覆蓋區(qū)域的半導體器件，并且通過改進電氣互連和封裝材料來實現(xiàn)。減小的封裝輪廓對蜂窩或智能電話行業(yè)中的封裝來說特別重要。

封裝大小的減小通過減少封裝覆蓋區(qū)域，即，通過減小封裝的x和y維度來實現(xiàn)。封裝大小的減小還通過減少封裝高度或厚度，即，通過減少封裝的z維度來實現(xiàn)。z維度的減少通過減小封裝內(nèi)的半導體管芯的厚度來完成。然而，減小半導體管芯厚度增加了半導體管芯的易碎性，從而使得半導體管芯和整體封裝更容易受到損害。此外，形成具有減小的厚度的封裝通常涉及增加總成本并且減小生產(chǎn)量的耗時的制造工藝。

技術實現(xiàn)要素：

存在形成具有減小的厚度同時減少制造時間和成本的魯棒半導體器件的需要。因此，在一個實施例中，本發(fā)明是一種制作半導體器件的方法，該方法包括下述步驟：提供多個第一半導體管芯，該第一半導體管芯包括在第一半導體管芯上形成的多個凸塊；在與凸塊相對的第一半導體管芯之上形成保護層；在第一半導體管芯之上沉積密封劑；從凸塊之上去除密封劑的一部分；以及在凸塊和密封劑之上形成導電層。

在另一實施例中，本發(fā)明是一種制作半導體器件的方法，該方法包括下述步驟：提供第一半導體管芯；在第一半導體管芯之上形成第一保護層；在第一半導體管芯之上沉積密封劑；從第一半導體管芯之上去除密封劑的一部分；以及在密封劑的第一表面之上形成第一導電層。

在另一實施例中，本發(fā)明是一種制作半導體器件的方法，該方法包括下述步驟：提供第一半導體管芯；在第一半導體管芯之上沉積密封劑；從在第一半導體管芯之上去除密封劑的一部分；以及在密封劑之上形成導電層。

在另一實施例中，本發(fā)明是一種半導體器件，該半導體器件包括第一半導體管芯和在第一半導體管芯之上形成的保護層。密封劑被沉積在第一半導體管芯周圍。在相對于保護層的第一半導體管芯之上形成導電層。

附圖說明

圖1a-1h圖示了在半導體管芯之上形成保護層的方法；

圖2a-2c圖示了形成具有暴露的后表面的半導體管芯的方法；

圖3a-3g圖示了形成具有在半導體管芯之上形成的背側(cè)保護層的半導體器件的方法；

圖4圖示了具有在半導體管芯之上形成的背側(cè)保護層的半導體器件；

圖5圖示了具有帶有暴露的后表面的半導體管芯的半導體器件；

圖6圖示了具有在半導體管芯之上布置的散熱器的半導體器件；

圖7圖示了具有堆疊的半導體管芯的半導體器件；

圖8a-8h圖示了制作具有跨半導體器件的表面布置的保護層的半導體器件的方法；

圖9圖示了具有跨半導體器件的表面布置的保護層的半導體器件；

圖10圖示了具有跨半導體器件的表面形成的保護層的堆疊的半導體管芯的半導體器件；

圖11a-11c圖示了形成具有用于電氣連接堆疊的器件的導電通孔的半導體器件的方法；

圖12圖示了在開放半導體器件堆疊中具有多個半導體器件的半導體封裝；以及

圖13圖示了在封閉半導體器件堆疊中具有多個半導體器件的半導體封裝。

具體實施方式

在以下參考附圖的描述中，在一個或多個實施例中描述本發(fā)明，在附圖中，相同的數(shù)字表示相同或相似的元件。盡管在用于實現(xiàn)本發(fā)明的目的的最佳模式方面描述了本發(fā)明，但是本領域技術人員將理解，本公開意在涵蓋如由所附權利要求以及如由以下公開和附圖支持的權利要求等價物限定的本發(fā)明的精神的范圍內(nèi)的替代、修改和等價物。

半導體器件通常使用兩個復雜的制造工藝：前端制造和后端制造來制造。前端制造涉及在半導體晶片的表面上形成多個管芯。晶片上的每個管芯包含電氣連接以形成功能電氣電路的有源和無源電氣組件。諸如晶體管和二極管的有源電氣組件具有用于控制電流的流動的能力。諸如電容器、電感器和電阻器的無源電氣組件創(chuàng)建執(zhí)行電氣電路功能所需要的電壓和電流之間的關系。

通過一系列工藝步驟在半導體晶片的表面之上形成無源和有源組件，一系列工藝步驟包括摻雜、沉積、光刻、蝕刻和平坦化。摻雜通過諸如離子注入或熱擴散的技術將雜質(zhì)引入半導體材料。摻雜工藝通過響應于電場或基極電流動態(tài)地改變半導體材料導電率來修改有源器件中的半導體材料的導電率。晶體管包含不同類型和程度的摻雜的區(qū)域，該不同類型和程度的摻雜的區(qū)域按照使得晶體管能夠促進或限制在施加電場或基極電流時的電流的流動所需要的那樣來布置。

有源和無源組件由具有不同電氣性質(zhì)的材料層形成。這些層可以通過部分地按被沉積的材料的類型確定的各種沉積技術來形成。例如，薄膜沉積能夠涉及化學氣相沉積（CVD）、物理氣相沉積（PVD）、電解電鍍和非電解鍍工藝。每個層通常被圖案化以形成有源組件、無源組件或組件之間的電氣連接的一部分。

后端制造指代將完成的晶片切割或單體化成個別的半導體管芯并且封裝該半導體管芯以用于結(jié)構(gòu)支撐、電氣互連和環(huán)境隔離。為了單體化半導體管芯，沿著晶片的稱為鋸切道或劃線的非功能區(qū)來刻劃并且劃破晶片。使用激光切割工具或鋸片來單體化晶片。在單體化之后，個別的半導體管芯被安裝到包括用于與其他系統(tǒng)組件互連的管腳或接觸焊盤的封裝襯底。然后，在半導體管芯之上形成的接觸焊盤被連接到封裝內(nèi)的接觸焊盤。電氣連接用導電層、凸塊、柱狀凸塊、導電膠或焊線制作。密封劑或其他成型材料被沉積在封裝之上以提供物理支撐和電氣隔離。然后，完成的封裝被插入電氣系統(tǒng)，并且使得半導體器件的功能可用于其他系統(tǒng)組件。

圖1a示出了具有諸如硅、鍺、磷化鋁、砷化鋁、砷化鎵、氮化鎵、磷化銦、碳化硅的基底襯底材料102或用于結(jié)構(gòu)支撐的其他塊體半導體材料的半導體晶片100。由非有源的、管芯間的晶片區(qū)域或如以上描述的鋸切道106分離的多個半導體管芯或組件104形成在晶片100上。鋸切道106提供用于將半導體晶片100單體化成個別的半導體管芯104的切割區(qū)域。

圖1b示出了半導體晶片100的一部分的橫截面視圖。每個半導體管芯104具有后表面或非有源表面108以及包含模擬或數(shù)字電路的有源表面110，模擬或數(shù)字電路被實現(xiàn)為根據(jù)管芯的電氣設計和功能在管芯內(nèi)形成并且電氣互連的有源器件、無源器件、導電層和電介質(zhì)層。例如，該電路包括一個或多個晶體管、二極管以及在有源表面110內(nèi)形成的其他電路元件，用于實施模擬電路或數(shù)字電路，諸如數(shù)字信號處理器（DSP）、ASIC、MEMS、存儲器或其他信號處理電路。半導體管芯104還包含集成無源器件（IPD），諸如電感器、電容器和電阻器，以用于RF信號處理。

使用PCD、CVD、電解電鍍、非電解鍍工藝或其他適當?shù)慕饘俪练e工藝在有源表面110之上形成導電層112。導電層112包括鋁（Al）、銅（Cu）、錫（Sn）、鎳（Ni）、金（Au）、銀（Ag）、鈀（Pd）、SnAg、SnAgCu、CuNi、CuNiAu、CuNiPdAu或其他適當?shù)膶щ姴牧匣蚱浣M合的一個或多個層。導電層112作為電氣連接到有源表面110上的電路的接觸焊盤進行操作。接觸焊盤112促進在半導體管芯104內(nèi)的有源電路和外部器件之間的后續(xù)電氣互連，例如印刷電路板（PCB）。

使用蒸發(fā)、電解電鍍、非電解鍍、落球或絲網(wǎng)印刷工藝在接觸焊盤112之上沉積導電凸塊材料。凸塊材料是具有可選焊劑溶體的Al、Sn、Ni、Au、Ag、鉛（Pb）、鉍（Bi）、Cu、焊料及其組合。例如，凸塊材料是共晶Sn/Pb、高鉛焊料或無鉛焊料。凸塊材料使用適當?shù)恼掣交蚪雍瞎に嚤唤雍系浇佑|焊盤112。凸塊材料通過對該材料加熱到材料的熔點以上而被回流以形成球或凸塊114。在一些應用中，凸塊114被二次回流以改善與接觸焊盤112的電氣連接。凸塊114還可以被壓焊或熱壓焊到接觸焊盤112。凸塊114表示在接觸焊盤112之上形成的一種類型的互連結(jié)構(gòu)?；ミB結(jié)構(gòu)還可以使用柱狀凸塊、微型凸塊或其他電氣互連。

在圖1c中，使用層壓、絲網(wǎng)印刷、旋轉(zhuǎn)涂布、噴涂或其他適當?shù)姆椒▉碓谕箟K114和晶片100之上形成臨時保護層116。臨時保護層116包含光致抗蝕劑、液體涂布材料、干膜、聚合物膜、聚合物復合材料或具有柔度、結(jié)構(gòu)支撐、熱穩(wěn)定性和易剝離的性質(zhì)的其他材料的一個或多個層。保護層116覆蓋凸塊114和有源表面110。在一個實施例中，保護層116是背面研磨帶。保護層116是犧牲層，該犧牲層用于在后續(xù)制造工藝期間，例如在晶片100的背面研磨期間，提供結(jié)構(gòu)支撐并且保護有源表面110。在沉積保護層116之后，諸如UV曝光和加熱工藝的額外處理被應用，以提供必要的粘附性和機械性質(zhì)。

在圖1d中，晶片100的背側(cè)表面108經(jīng)受用研磨機118的背面研磨操作，以減小半導體管芯104的厚度。背面研磨操作從表面108去除基底襯底材料102的一部分，并且留下具有新的背側(cè)表面120的半導體管芯104。化學蝕刻、等離子體蝕刻、化學機械研磨（CMP）或激光直接消融（LDA）工藝用于去除基體襯底材料102的一部分。在一個實施例中，背面研磨操作將半導體管芯104的厚度減小到25-300微米（μm），即半導體管芯104在背面研磨之后具有在25-300μm之間的z維度。保護層116在背面研磨操作期間保護有源表面110，并且防止研磨碎屑污染接觸焊盤112和有源表面110內(nèi)的器件。保護層116還在背面研磨期間和之后在結(jié)構(gòu)上支撐半導體管芯104。由保護層116提供的結(jié)構(gòu)支撐允許從表面108去除基底襯底材料102的較大部分。

在圖1e中，在半導體管芯104的表面120上形成背側(cè)保護層122。通過層壓、絲網(wǎng)印刷、旋轉(zhuǎn)涂布、噴涂或其他適當?shù)姆椒▉硇纬杀硞?cè)保護層122。背側(cè)保護層122是下述材料中的一個或多個層：具有或沒有填料的光敏聚合物電介質(zhì)膜、非光敏聚合物電介質(zhì)膜、環(huán)氧材料、環(huán)氧樹脂、聚合物材料、聚合物復合材料，諸如具有填料的環(huán)氧樹脂、具有填料的環(huán)氧丙烯酸酯、或具有適當填料的聚合物、熱固性塑料層壓板、或具有類似絕緣和結(jié)構(gòu)性質(zhì)的其他材料。背側(cè)保護層122是不導電的，并且在環(huán)境上保護半導 體管芯104的背側(cè)表面120。背側(cè)保護層還提供用于增加剛性并且減少半導體管芯104的易碎性的結(jié)構(gòu)支撐。背側(cè)保護層122還可以提供散熱，以改善半導體器件的熱性能。背側(cè)保護層122還可以提供用于控制總體封裝翹曲的翹曲調(diào)諧能力。

在圖1f中，在界面層或雙側(cè)帶126之上布置半導體晶片100。界面層126通過膜框架或臨時載體124被適當保持。界面層126在膜框架124之上被形成為臨時粘附接合膜、蝕刻停止層或分離層。晶片100被安裝到界面層126，其中背側(cè)保護層122朝著界面層126定向并且接觸界面層126。

膜框架124、界面層126和晶片100在爐中或者利用加熱板在一定溫度下被加熱并且在足以釋放保護層116并且暴露凸塊114和有源表面110的持續(xù)時間內(nèi)被加熱。如果在保護層116釋放時背側(cè)保護層122沒有被充分固化，則允許晶片100、膜框架124和界面層126繼續(xù)在一定溫度下并且在足以允許背側(cè)保護層122完全固化的持續(xù)時間內(nèi)進行烘烤。

圖1g示出了在去除保護層116之后的半導體晶片100。半導體晶片100使用鋸片或激光切割工具128貫穿鋸切道106被單體化成個別的半導體管芯104。替代地，使用化學或等離子體蝕刻工藝來單體化半導體管芯104。

圖1h示出了單體化之后的半導體管芯104。在半導體管芯104的后表面120上形成背側(cè)保護層122。背側(cè)保護層120保護后表面120免受污染并且在物理上加強半導體管芯104。然后，半導體管芯104被清洗、干燥和照射。清洗工藝包括旋轉(zhuǎn)沖洗干燥（SRD）工藝、等離子體清洗工藝、干洗工藝、濕法清洗工藝或其組合。半導體管芯104被檢查并且電氣測試，以用于在單體化之前或之后識別已知的良好管芯（KGD）。然后，將被清洗和檢查的半導體管芯104裝載到拾放設備以用于進一步處理。

圖2a-2c示出了形成具有暴露的背側(cè)表面120的半導體管芯104的方法。從圖1d繼續(xù)，半導體晶片100被布置在界面層126和膜框架124之上。圖2a示出了具有朝著界面層126定向并且與界面層126接觸的后表面120的、在膜框架124之上安裝的半導體晶片100。

膜框架124、界面層126和晶片100在爐中或者利用加熱板在一定溫度下被加熱并且在足以釋放保護層116并且暴露凸塊114和有源表面110的持續(xù)時間內(nèi)被加熱。圖2b示出了在去除保護層116之后的半導體晶片100。使用鋸片或激光切割工具128貫穿鋸切道106將半導體晶片100單體化成個別的半導體管芯104。替代地，使用等離子體或化學蝕刻工藝來單體化半導體管芯104。

圖2c示出了單體化之后的半導體管芯104。半導體管芯104具有暴露的背側(cè)表面120。然后，個別的半導體管芯104被清洗、干燥和照射。清洗工藝包括SRD工藝、等離子體清洗工藝、干法清洗工藝、濕法清洗工藝或其組合。半導體管芯104被檢查并且電氣測試，以用于在單體化之后識別KGD。然后，將被清洗和檢查的半導體管芯104裝載到拾放設備以用于進一步處理。

圖3a-3g示出了形成具有在半導體管芯之上形成的背側(cè)保護層的半導體器件的方法。圖3a示出了包含諸如硅、聚合物、氧化鈹、玻璃或用于結(jié)構(gòu)支撐的其他適當?shù)牡统杀緞傂圆牧系臓奚撞牧系妮d體或臨時襯底130的一部分的橫截面視圖。界面層或雙面帶132在載體130之上被形成為臨時粘附接合膜、蝕刻停止層或熱釋放層。例如使用拾放操作來在載體130和界面層132之上布置圖1h的半導體管芯104，其中背側(cè)保護層122朝著載體定向。

圖3b示出了作為重構(gòu)或重新配置的晶片134被安裝到界面層132和載體130的半導體管芯104。凸塊114遠離載體130被定向。通過界面層132來在載體130之上適當?shù)乇３职雽w管芯104。在半導體管芯104周圍布置可重新使用的保護環(huán)136。

在圖3c中，使用絲網(wǎng)印刷、噴涂、錫膏印刷、壓縮成型、傳遞成型、液體密封劑成型、真空層壓、旋轉(zhuǎn)涂布或其他適當?shù)耐扛卜椒▉碓诎雽w管芯104和載體130之上沉積密封劑或成型化合物138。密封劑138被沉積在半導體管芯104周圍，并且覆蓋凸塊114、有源表面110和半導體管芯104的四個側(cè)表面104。密封劑138包括聚合物復合材料，諸如具有填料的環(huán)氧樹脂、具有填料的環(huán)氧丙烯酸酯或具有適當填料的聚合物。密封劑138是不導電的并且在環(huán)境上保護半導體管芯104免受外部元件和污染物的影響。

在圖3d中，保護環(huán)136被去除，并且密封劑138的表面140經(jīng)受研磨操作以平面化密封劑138并且暴露凸塊114。研磨機142從表面140去除密封劑138的一部分。研磨操作顯露出凸塊114的一部分并且留下具有平面化表面144的密封劑。在研磨之后，表面144與凸塊114共面。

在圖3e中，使用諸如印刷、PVD、CVD、濺射、電解電鍍和非電解鍍的圖案化和金屬沉積工藝來在凸塊114和密封劑138的表面144之上形成導電層146。導電層146是Al、Cu、Sn、Ni、Au、Ag或其他適當導電材料的一個或多個層。導電層146操作為在半導體管芯104之上形成的再分布層（RDL）。導電層146提供從凸塊114延伸到在半導體管芯104和密封劑138之上的其他區(qū)域的導電路徑。導電層146的一部分電氣連接到凸塊114。導電層146的其他部分根據(jù)半導體管芯104的設計和功能電氣共用或電氣隔離。

在一個實施例中，在暴露凸塊114之后，通過將重構(gòu)的晶片134放入高速納米顆粒噴射或激光印刷機來形成導電層146。然后，以期望的圖案在凸塊114和密封劑138之上直接印刷導電層146的跡線。納米Cu或Ag跡線用于形成導電層146。在印刷完成之后，將跡線固化或燒結(jié)。替代地，跡線與印刷實時被同時地燒結(jié)。

在另一實施例中，在暴露凸塊114之后，在密封劑138的表面144和凸塊114上執(zhí)行去污操作。在去污之后，在爐中干燥密封的半導體管芯104。在干燥之后，執(zhí)行非電解鍍操作。接下來，執(zhí)行干膜層壓工藝，之后是干膜圖案化和銅電解電鍍。然后，去除干膜，并且執(zhí)行閃刻（flash etching）和退火工藝，以完成在凸塊114和密封劑138之上的導電層146的形成。

在另一實施例中，通過使用噴涂、旋轉(zhuǎn)涂布或其他適當?shù)耐扛补に嚳绫┞兜耐箟K114和密封劑138的表面144沉積絲網(wǎng)涂布或光致抗蝕劑層來形成導電層146。然后，將重構(gòu)的晶片放置在爐中以干燥光致抗蝕劑層中。在干燥工藝之后，UV曝光用于圖案化光致抗蝕劑層。執(zhí)行去離子（DI）沖洗以留下在光致抗蝕劑層中形成的期望跡線圖案。然后，執(zhí)行非電解鍍以在圖案化的光致抗蝕層中沉積導電層146。非電解鍍之后是沖洗和干燥工藝以去除光致抗蝕劑層，并且留下在密封劑138的表面144和凸塊114之上形成的圖案化導電層146。

轉(zhuǎn)到圖3f，使用PVD、CVD、印刷、層壓、旋轉(zhuǎn)涂布、噴涂或其他適當?shù)耐扛补に囋诿芊鈩?38和導電層146之上形成絕緣或鈍化層148。絕緣層148包含下述的一個或多個層：阻焊、二氧化硅（SiO2）、氮化硅（Si3N4）、氮氧化硅（SiON）、五氧化二鉭（Ta2O5）、氧化鋁（Al2O3）、氧化鉿（HfO2）、苯并環(huán)丁烯（BCB）、聚酰亞胺（PI）、聚苯并惡唑（PBO）、聚合物或具有類似結(jié)構(gòu)和絕緣性質(zhì)的其他材料。通過LDA、蝕刻或其他適當工藝來去除絕緣層148的一部分，以在導電層146之上形成多個開口150。開口150暴露導電層146以用于后續(xù)的電氣互連。

在圖3g中，使用蒸發(fā)、電解電鍍、非電解鍍、落球或絲網(wǎng)印刷工藝在開口150中在導電層146之上沉積導電凸塊材料。在一個實施例中，用落球模板（即不需要掩模）來沉積凸塊材料。凸塊材料是具有可選焊劑溶體的Al、Sn、Ni、Au、Ag、Pb、Bi、Cu、焊料及其組合。例如，凸塊材料是共晶Sn/Pb、高鉛焊料或無鉛焊料。凸塊材料使用適當?shù)恼掣交蚪雍瞎に嚤唤雍系綄щ妼?46。凸塊材料通過對該材料加熱到材料的熔點以上而被回流以形成球或凸塊152。在一些應用中，凸塊152被二次回流以改善與導電層146的電氣接觸。凸塊152還可以被壓焊或熱壓焊到導電層146。凸塊152表示在導電層146之上形成的一種類型的互連結(jié)構(gòu)?；ミB結(jié)構(gòu)還可以使用導電膠、柱狀凸塊、微型凸塊或其他電氣互連。

然后，使用鋸片或激光切割工具154來將重構(gòu)的晶片134單體化成個別的半導體器件或封裝160。在單體化之后，使用熱烘烤、UV光或機械剝離從界面層132釋放半導體器件160。

圖4示出了單體化之后的半導體器件160。半導體管芯104通過凸塊114和導電層146被電氣連接到凸塊152以用于外部互連。密封劑138被沉積在半導體管芯104和背側(cè)保護層122周圍。從界面層132釋放半導體管芯104暴露背側(cè)保護層122和密封劑138的表面156。密封劑138的表面156與背側(cè)保護層122的表面共面。

在半導體管芯104和密封劑138的表面144之上形成導電層146。導電層146允許來自半導體管芯104的信號跨半導體器件160被重新路由。導電層146的一部分沿著密封劑138的表面144、平行于半導體管芯104的有源表面110水平延伸，以橫向重新分配來自凸塊114的電信號。形成在密封劑138之上延伸即延伸到半導體管芯104的覆蓋區(qū)域外的導電層146提供了在凸塊152的位置和設計布局中的較大靈活性。例如，凸塊152的間距被選擇為反映具有行業(yè)標準輸入/輸出（I/O）密度的襯底，或者凸塊152的間距和布局被選擇為匹配具有獨特I/O密度和圖案的襯底?；ミB布局中的較大靈活性使得半導體器件160與較大數(shù)目的其他器件兼容。此外，與將半導體管芯104安裝到預成型的中介層襯底相反，在密封劑138和半導體管芯104上形成導電層146減小了半導體器件160的總厚度或z維度。

在半導體管芯104的表面120上形成背側(cè)保護層122。背側(cè)保護層122加強并且保護半導體器件160內(nèi)的半導體管芯104。背側(cè)保護層122在環(huán)境上保護半導體管芯104免受外部元件的影響，并且提供剛性和物理支撐以加強半導體管芯104。背側(cè)保護層122減少在處理或其他制造工藝期間（例如在密封劑138的沉積期間或在導電層146的形成期間）半導體管芯104將被損壞的可能性。良好半導體器件160的生產(chǎn)量由于背側(cè)保護層122使得半導體管芯104在制造期間和制造之后二者不太容易受到損壞而增加。

因為半導體管芯104的厚度在圖1d中所示的背面研磨操作中被減小，所以半導體器件160具有減小的z維度。因為保護層116在背面研磨期間支撐半導體管芯104，并且背側(cè)保護層122在背面研磨之后支撐半導體管芯104，所以從半導體管芯104去除更大部分的基底襯底材料102。因此，半導體管芯104和半導體器件160的整體厚度被減小。具有背側(cè)保護層122的密封的半導體管芯104使得魯棒的半導體器件160具有減小的z維度。

圖5示出了半導體器件170。半導體器件170包括具有暴露的后表面120的半導體管芯104。半導體管芯104通過凸塊114和導電層146電氣連接到凸塊152以用于外部互連。

在半導體管芯104和密封劑138的表面144之上形成導電層146。導電層146允許來自半導體管芯104的信號跨半導體器件160被重新路由。導電層146的一部分沿著密封劑138的表面144、平行于半導體管芯104的有源表面110水平延伸，以橫向重新分配來自凸塊114的電信號。形成在密封劑138之上延伸即在半導體管芯104的覆蓋區(qū)域外延伸的導電層146提供了在凸塊152的位置和設計布局中的較大靈活性。例如，凸塊152的間距被選擇為反映具有行業(yè)標準I/O密度的襯底，或者凸塊152的間距和布局被選擇為匹配具有獨特I/O密度和圖案的襯底?；ミB布局中的較大靈活性使得半導體器件170與較大數(shù)目的其他器件兼容。此外，與將半導體管芯104安裝到預成型的中介層襯底相反，在密封劑138和半導體管芯104上形成導電層146減小了半導體器件170的總厚度或z維度。

通過在具有與界面層132接觸的后表面120的載體130之上布置圖2c的半導體管芯104來形成半導體器件170。然后，制造如圖3b-3g所示繼續(xù)。在從界面層132釋放半導體管芯104之后，半導體管芯104的后表面120與密封劑138的表面156共面。

因為半導體管芯104的厚度在圖1d中所示的背面研磨操作中被減小，所以半導體器件170具有減小的z維度。因為保護層116在背面研磨期間支撐半導體管芯104，所以從半導體管芯104去除更大部分的基底襯底材料102。因此，半導體管芯104和半導體器件170的總厚度被減小。暴露的后表面120允許從半導體管芯104的更大散熱。采用具有暴露的后表面120的半導體管芯104還進一步減小半導體器件170的總厚度。

圖6示出了類似于圖4中的半導體器件160的，具有布置在背側(cè)保護層122和密封劑138的表面156之上的散熱器182的半導體器件180。替代地，散熱器182被布置在具有暴露的后表面120的半導體管芯104之上，即在類似于圖5的半導體器件170的器件之上。散熱器182是Cu、Al或具有高導熱率的其他材料。在一個實施例中，背側(cè)保護層122是熱界面層（TIM），其被布置在半導體管芯104的后表面120和散熱器182之間，以促進從半導體管芯104到散熱器182的熱流動以及熱連接。TIM是氧化鋁、氧化鋅、氮化硼或粉狀的銀。散熱器182有助于由半導體管芯104生成的熱的分布和耗散。

在載體之上布置半導體管芯104之前，通過在載體130和界面層132之上層壓導電箔在半導體管芯104之上形成散熱器182。然后，使用拾放操作將半導體管芯104安裝到導電箔，其中凸塊114遠離導電箔被定向。背側(cè)保護層或TIM 122包括用于在導電箔之上適當?shù)乇３职雽w管芯104的粘合材料。然后，如圖3b-3g所示，制造工藝繼續(xù)用切割工具154切割貫穿密封劑138和導電箔，即散熱器182，以將重構(gòu)的晶片134單體化成個別的半導體器件180。

替代地，在從界面層132和載體130去除重構(gòu)的晶片134之后，在半導體管芯104和密封劑138的表面156之上形成散熱器182。在去除載體130和界面層132之后，使用層壓、PVD、CVD、電解電鍍、非電解鍍工藝或者其他適當?shù)慕饘俪练e工藝來將散熱器182的導電材料布置在半導體管芯104和密封劑138的表面156之上。然后，將具有在半導體管芯104和密封劑138之上形成的導電材料182的重構(gòu)的晶片134單體化成半導體器件180。在一個實施例中，劃切帶或其他支撐載體被附著到重構(gòu)的晶片134以在散熱器182的形成期間和在單體化期間支撐重構(gòu)的晶片134。散熱器182耗散由半導體管芯104生成的熱，并且提高半導體器件180的熱性能和總體功能。

圖7示出了具有在半導體管芯104之上布置的半導體管芯192的半導體器件190。半導體管芯104具有暴露的后表面120。替代地，在具有在后表面120之上形成的背側(cè)保護層122的半導體管芯104之上布置半導體管芯192。

半導體管芯192具有后表面或非有源表面193和包含模擬或數(shù)字電路的有源表面194，該模擬或數(shù)字電路被實施為根據(jù)管芯的電氣設計和功能在管芯內(nèi)形成并且電氣互連的有源器件、無源器件、導電層和電介質(zhì)層。例如，該電路包括一個或多個晶體管、二極管和在有源表面194內(nèi)形成的其他電路元件，用于實施模擬電路或數(shù)字電路，諸如DSP、ASIC、MEMS、存儲器或其他信號處理電路。半導體管芯192還包含IPD，諸如電感器、電容器和電阻器，以用于RF信號處理。

使用PVD、CVD、電解電鍍、非電解鍍工藝或其他適當金屬沉積工藝在有源表面194之上形成導電層196。導電層196包括Al、Cu、Sn、Ni、Au、Ag、Pd、SnAg、SnAgCu、CuNi、CuNiAu、CuNiPdAu或其他適當?shù)膶щ姴牧匣蚱浣M合中的一個或多個層。導電層196操作為電氣連接到有源表面194上的電路的接觸焊盤。接觸焊盤196促進在半導體管芯192內(nèi)的有源電路和外部器件之間的后續(xù)電氣互連。

使用蒸發(fā)、電解電鍍、非電解鍍、落球或絲網(wǎng)印刷工藝在接觸焊盤196之上沉積導電凸塊材料。凸塊材料是具有可選焊劑溶體的Al、Sn、Ni、Au、Ag、Pb、Bi、Cu、焊料及其組合。例如，凸塊材料是共晶Sn/Pb、高鉛焊料或無鉛焊料。凸塊材料使用適當?shù)恼掣交蚪雍瞎に嚤唤雍系浇佑|焊盤196。凸塊材料通過對該材料加熱到材料的熔點以上而被回流以形成球或凸塊199。在一些應用中，凸塊199被二次回流以改善與接觸焊盤196的電氣連接。凸塊199還可以被壓焊或熱壓焊到接觸焊盤196。凸塊199表示在接觸焊盤196之上形成的一種類型的互連結(jié)構(gòu)。互連結(jié)構(gòu)還可以使用柱狀凸塊、微型凸塊或其他電氣互連。

貫穿半導體管芯192形成多個硅通孔（TSV）198。TSV 198從后表面193延伸到半導體管芯192的有源表面194。TSV 198是垂直互連結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)提供在后表面193之上布置的器件或組件（例如，半導體管芯104）和在有源表面194之上布置的器件或組件（例如，導電層146）之間的電氣互連。

半導體管芯192被安裝到半導體管芯104。凸塊114將半導體管芯104電氣地并且冶金地連接到半導體管芯192的TSV 198。在半導體管芯104和半導體管芯192之上和周圍沉積密封劑138。密封劑138在凸塊114周圍并且在半導體管芯104的有源表面110和半導體管芯192的后表面193之間流動。在一個實施例中，在沉積密封劑138之前，在半導體管芯104的有源表面110和半導體管芯192的后表面193之間沉積底層填料。

密封劑138經(jīng)受研磨操作，以暴露凸塊199并且平面化具有凸塊199的密封劑138的表面144。在密封劑138的表面144和凸塊199之上形成導電層146。導電層146的一部分電氣連接到凸塊199。導電層146的其他部分根據(jù)半導體管芯104和半導體管芯192的設計和功能而被電氣共用或電氣隔離。在導電層146之上形成絕緣層148和凸塊152。

半導體管芯104通過凸塊114、TSV 198、凸塊199和導電層146電氣連接到凸塊152以用于外部互連。半導體管芯192通過凸塊199和導電層146被電氣連接到凸塊152以用于外部互連。TSV 198將半導體管芯104電氣連接到半導體管芯192。

在半導體管芯192和密封劑138的表面144之上形成導電層146。導電層146允許來自半導體管芯104和192的信號跨半導體器件190被重新路由。導電層146的一部分沿著密封劑138的表面144、平行于半導體管芯192的有源表面194水平延伸，以橫向再分配來自凸塊199的電信號。形成在密封劑138之上延伸（即，在半導體管芯192的覆蓋區(qū)域外延伸）的導電層146提供了在凸塊152的位置和設計布局中的較大靈活度。例如，凸塊152的間距被選擇為反映具有行業(yè)標準I/O密度的襯底，或者凸塊152的間距和布局被選擇為匹配具有獨特I/O密度和圖案的襯底?；ミB布局中的較大靈活度使得半導體器件190與較大數(shù)目的其他襯底和器件兼容。此外，與將半導體管芯104和192安裝到預成型的中介層襯底相反，在密封劑138和半導體管芯192上形成導電層146，減小了半導體器件190的總厚度或z維度。

因為半導體管芯104的厚度在圖1d中所示的背面研磨操作中被減小，所以半導體器件190具有減小的z維度。因為保護層116在背面研磨期間支撐半導體管芯104，所以從半導體管芯104去除更大部分的基底襯底材料102。因此，半導體管芯104和半導體器件190的總厚度被減小。在半導體管芯104之上布置具有TSV 198的半導體管芯192允許半導體器件190在單個封裝內(nèi)結(jié)合具有不同功能的多個半導體管芯。連接半導體器件190內(nèi)的多個半導體管芯提高了半導體器件190的電氣性能和總體功能。

圖8a-8h圖示了制作具有跨半導體器件的表面布置的保護層的半導體器件的方法。圖8a示出了包含諸如硅、聚合物、氧化鈹、玻璃或用于結(jié)構(gòu)支撐的其他適當?shù)牡统杀緞傂圆牧系臓奚撞牧系妮d體或臨時襯底200的一部分的橫截面視圖。在載體200之上形成界面層或雙面膠帶202作為臨時粘附接合膜、蝕刻停止層或熱釋放層。例如使用拾放操作在載體200和界面層202之上布置圖2c的半導體管芯104，其中背側(cè)表面120朝著載體200的界面層202定向并且與載體200的界面層202接觸。

圖8b示出了安裝到界面層202和載體200作為重構(gòu)或重新配置的晶片204的半導體管芯104。凸塊114遠離載體200被定向。通過界面層202在載體200之上適當?shù)乇３职雽w管芯104。在半導體管芯104周圍布置可重新使用的保護環(huán)206。

在圖8c中，使用絲網(wǎng)印刷、噴涂、錫膏印刷、壓縮成型、傳遞成型、液體密封劑成型、真空層壓、旋轉(zhuǎn)涂布或其他適當?shù)耐扛卜椒ㄔ诎雽w管芯104和載體200之上沉積密封劑或成型化合物208。在半導體管芯104之上和周圍沉積密封劑208。密封劑208覆蓋凸塊114、有源表面110和半導體管芯104的四個側(cè)表面。密封劑208包括聚合物復合材料，諸如具有填料的環(huán)氧樹脂、具有填料的環(huán)氧丙烯酸酯或具有適當填料的聚合物。密封劑208是不導電的，并且在環(huán)境上保護半導體管芯104免受外部元件和污染物的影響。

在圖8d中，去除保護環(huán)206，并且密封劑208的表面210經(jīng)受研磨操作以平面化密封劑208并且暴露凸塊114。研磨機212從表面210去除密封劑208的一部分。研磨操作顯露出凸塊114的一部分，并且留下具有新的平面化表面214的密封劑208。在研磨之后，表面214與凸塊114的暴露的表面共面。

在圖8e中，使用諸如印刷、PVD、CVD、濺射、電解電鍍和非電解鍍的圖案化和金屬沉積工藝在凸塊114和密封劑208的表面214之上形成導電層216。導電層216是Al、Cu、Sn、Ni、Au、Ag或其他適當?shù)膶щ姴牧系囊粋€或多個層。導電層216的一部分電氣連接到凸塊114。導電層216的其他部分根據(jù)半導體管芯104的設計和功能被電氣共用或電氣隔離。導電層216操作為在半導體管芯104之上形成的RDL。導電層216提供從凸塊114延伸到半導體管芯104和密封劑208之上的其他區(qū)域的導電路徑。

在一個實施例中，在暴露凸塊114之后，將重構(gòu)的晶片204放置在高速納米顆粒噴射或激光印刷機中。然后，以期望的圖案在凸塊114和表面214之上直接印刷導電層216的跡線。納米Cu或Ag跡線用于形成導電層216。在印刷完成之后，將跡線固化或燒結(jié)，以完成導電層216的形成。替代地，跡線與印刷同時（即實時）地燒結(jié)。

在另一實施例中，在暴露凸塊114之后，對密封劑208的表面214和凸塊114執(zhí)行去污操作。在去污之后，在爐中干燥密封的半導體管芯104。在干燥之后，執(zhí)行非電解鍍操作。接下來，執(zhí)行干膜層壓工藝，之后是干燥膜圖案化和銅電解電鍍。然后，去除干膜，并且執(zhí)行閃速蝕刻和退火工藝，以完成導電層216的形成。

在另一實施例中，通過使用噴涂、旋轉(zhuǎn)涂布或其他適當?shù)耐扛补に嚳绫┞兜耐箟K114和密封劑208的表面214沉積絲網(wǎng)涂布或光致抗蝕劑層來形成導電層216。然后，將重構(gòu)的晶片204放置在爐中以干燥光致抗蝕劑層中。在干燥工藝之后，UV曝光用于圖案化光致抗蝕劑層。執(zhí)行DI沖洗以留下在光致抗蝕劑層中形成的期望跡線圖案。然后，執(zhí)行非電解鍍以在圖案化的光致抗蝕層中沉積導電層146。非電解鍍之后是沖洗和干燥工藝以去除光致抗蝕劑層，并且留下在密封劑208的表面214和凸塊114之上形成的圖案化導電層216。

轉(zhuǎn)到圖8f，使用PVD、CVD、印刷、層壓、旋轉(zhuǎn)涂布、噴涂或其他適當?shù)耐扛补に囋诿芊鈩?08和導電層216之上形成絕緣或鈍化層218。絕緣層218包含下述的一個或多個層：阻焊、SiO2、Si3N4、SiON、Ta2O5、Al2O3、HfO2、BCB、PI、PBO、聚合物或具有類似結(jié)構(gòu)和絕緣性質(zhì)的其他材料。通過LDA、蝕刻或其他適當工藝來去除絕緣層218的一部分，以在導電層216之上形成多個開口。絕緣層218中的開口暴露導電層216以用于后續(xù)的電氣互連。

使用蒸發(fā)、電解電鍍、非電解鍍、落球或絲網(wǎng)印刷工藝在絕緣層218中的開口中在導電層216之上沉積導電凸塊材料。在一個實施例中，用落球模板即不需要掩模來沉積凸塊材料。凸塊材料是具有可選焊劑溶體的Al、Sn、Ni、Au、Ag、Pb、Bi、Cu、焊料及其組合。例如，凸塊材料是共晶Sn/Pb、高鉛焊料或無鉛焊料。凸塊材料使用適當?shù)恼掣交蚪雍瞎に嚤唤雍系綄щ妼?16。凸塊材料通過對該材料加熱到材料的熔點以上而被回流以形成球或凸塊220。在一些應用中，凸塊220被二次回流以改善與導電層216的電氣連接。凸塊220還可以被壓焊或熱壓焊到導電層216。凸塊220表示在導電層216之上形成的一種類型的互連結(jié)構(gòu)?；ミB結(jié)構(gòu)還可以使用導電膠、柱狀凸塊、微型凸塊或其他電氣互連。

在圖8g中，通過化學蝕刻、機械剝離、CMP、機械研磨、熱烘、激光掃描、UV釋放或濕法剝離來去除臨時載體200和界面層202。在去除載體200和界面層202之后，暴露密封劑208的表面221和半導體管芯104的后表面120。

然后，在半導體管芯104的表面120和密封劑208的表面221之上形成背側(cè)保護層222。背側(cè)保護層222通過層壓、絲網(wǎng)印刷、旋轉(zhuǎn)涂布、噴涂或其他適當?shù)耐扛卜椒▉硇纬伞１硞?cè)保護層222是下述中的一個或多個層：具有或不具有填料的光敏聚合物電介質(zhì)膜、非光敏聚合物電介質(zhì)膜、環(huán)氧材料、環(huán)氧樹脂、聚合物材料、聚合物復合材料，諸如具有填料的環(huán)氧樹脂、具有填料的環(huán)氧丙烯酸酯、或具有適當填料的聚合物、熱固性塑料層壓材料、或具有類似絕緣和結(jié)構(gòu)性質(zhì)的其他材料。背側(cè)保護層222是不導電的，并且提供對半導體管芯104和重構(gòu)的晶片204的環(huán)境保護和物理支撐。背側(cè)保護層222還可以提供散熱，以改善半導體器件的熱性能。背側(cè)保護層222還可以提供用于控制總體封裝翹曲的翹曲調(diào)諧能力。

在圖8h中，重構(gòu)的晶片204被布置在具有朝著載體定向的背側(cè)保護層222的臨時載體224之上。類似于界面層202，可選界面層或雙面膠帶可以被布置在背側(cè)保護層222和載體224的表面之間。在一個實施例中，背側(cè)保護層222在載體224之上形成，并且然后重構(gòu)的晶片204被安裝在保護層222上，其中半導體管芯104的表面120被布置在保護層222上并且與保護層222接觸。

重構(gòu)的晶片204被加熱以固化背側(cè)保護層222。然后，使用鋸片或激光切割工具228將重構(gòu)的晶片204單體化成個別的半導體器件或封裝230。在單體化之后，使用熱烘烤、UV光或機械剝離來從載體224釋放半導體器件230。

圖9示出了單體化之后的半導體器件230。半導體管芯104通過凸塊114和導電層216電氣連接到凸塊220以用于外部互連。在半導體管芯104和密封劑208的表面214之上形成導電層216。導電層216的一部分沿著密封劑208的表面214、平行于半導體管芯104的有源表面110水平延伸，以橫向重新分配來自凸塊114的電信號。形成在密封劑208之上延伸（即，在半導體管芯104的覆蓋區(qū)域外延伸）的導電層216提供在凸塊220的位置和設計布局中的較大靈活性。例如，凸塊220的間距被選擇為反映具有行業(yè)標準I/O密度的襯底，或者凸塊152的間距和布局被選擇為匹配具有獨特I/O密度和圖案的襯底?；ミB布局中的較大靈活性使得半導體器件230與較大數(shù)目的其他襯底和器件兼容。與將半導體管芯104安裝到預成型的中介層襯底相反，在密封劑208和半導體管芯104上形成導電層216減小了半導體器件230的總厚度或z維度。

在半導體管芯104和密封劑208之上形成背側(cè)保護層222。背側(cè)保護層222覆蓋半導體管芯104的后表面120以及密封劑208的表面221。背側(cè)保護層222在環(huán)境上保護半導體管芯104免受外部元件的影響，并且提供剛性和物理支撐以加強半導體器件230。由于背側(cè)保護層222的存在，半導體器件230在后續(xù)處理和加工期間不太容易受到損壞。良好半導體器件230的總體功能和生產(chǎn)量由于背側(cè)保護層222使得半導體器件230不太容易受到損壞而增加。

因為半導體管芯104的厚度在圖1d中所示的背面研磨操作中被減小，所以半導體器件230具有減小的z維度。因為保護層116在背面研磨期間支撐半導體管芯104，并且背側(cè)保護層222提供剛性并且加強半導體管芯104和器件230，所以從半導體管芯104去除更大部分的基底襯底材料102。因此，半導體管芯104和半導體器件230的總厚度被減小。具有密封的半導體管芯104和背側(cè)保護層222的半導體器件230提供具有減小的z維度的魯棒的半導體器件，背側(cè)保護層222覆蓋半導體器件230的整個表面。

圖10示出了類似于圖7中的器件190的具有布置在半導體管芯104之上的半導體管芯192的半導體器件236。背側(cè)保護層222覆蓋密封劑208和半導體管芯104的后表面120。半導體管芯104的凸塊114電氣地并且冶金地連接到半導體管芯192的TSV 198。半導體管芯192的凸塊199電氣連接到導電層216。半導體管芯104通過凸塊114、TSV 198、凸塊199和導電層216電氣連接到凸塊220，以用于外部互連。半導體管芯192通過凸塊199和導電層216電氣連接到凸塊220，以用于外部互連。TSV 198電氣連接半導體管芯104和半導體管芯192。連接在半導體器件236內(nèi)的多個半導體管芯增加了半導體器件236的總體功能。

使用錫膏印刷、噴射分配、壓縮成型、傳遞成型、液體密封劑成型、真空層壓、旋轉(zhuǎn)涂布、成型底層填料或其他適當?shù)耐扛补に囋诎雽w管芯104的有源表面110和半導體管芯192的后表面193之間沉積底層填料材料238。底層填料238是環(huán)氧材料、環(huán)氧樹脂粘合材料、聚合物材料、膜或其他非導電材料。底層填料238被布置在凸塊114周圍。底層填料238是不導電的，并且在環(huán)境上保護半導體管芯免受外部元件和污染物的影響。底層填料238還增加在半導體管芯104和半導體管芯192之間的接合強度。

在底層填料材料238、半導體管芯104和半導體管芯192周圍沉積密封劑208。執(zhí)行研磨操作，以顯露出凸塊199并且平面化具有凸塊199的密封劑208的表面214。在凸塊199和密封劑208的表面214之上形成導電層216。導電層216的一部分電氣連接到凸塊199。導電層216的其他部分根據(jù)半導體管芯104和192的設計和功能被電氣共用或電氣隔離。

導電層216允許來自半導體管芯104和192的信號跨半導體器件236被重新路由。導電層216的一部分沿著密封劑208的表面214、平行于半導體管芯192的有源表面194水平延伸，以橫向重新分配來自凸塊199的電信號。形成在密封劑208之上延伸（即在半導體管芯192的覆蓋區(qū)域外延伸）的導電層216提供了在凸塊220的位置和設計布局中的較大靈活性。例如，凸塊220的間距被選擇為反映具有行業(yè)標準I/O密度的襯底，或者凸塊220的間距和布局被選擇為匹配具有獨特I/O密度和圖案的襯底。互連布局中的較大靈活性使得半導體器件236與較大數(shù)目的其他襯底和器件兼容。此外，與將半導體管芯104和192安裝到預成型的中介層襯底相反，在密封劑208和半導體管芯192上形成導電層216減小了半導體器件236的總厚度或z維度。

背側(cè)保護層222覆蓋密封劑208的表面和半導體管芯104的后表面120。背側(cè)保護層222加強半導體器件236，并且保護半導體管芯104在后續(xù)處理和加工期間免受損壞。由于背側(cè)保護層222的存在，半導體器件236在后續(xù)處理和加工期間不太容易受到損壞。良好半導體器件236的總體功能和生產(chǎn)量由于背側(cè)保護層222使得半導體器件236不太容易受到損壞而增加。

因為半導體管芯104的厚度在圖1d中所示的背面研磨操作中被減小，所以半導體器件236具有減小的z維度。因為保護層116在背面研磨期間支撐半導體管芯104，并且背側(cè)保護層222提供剛性并且支撐器件236內(nèi)的半導體管芯104，所以從半導體管芯104去除更大部分的基底襯底材料102。因此，半導體管芯104和半導體器件236的總厚度被減小。具有密封的半導體管芯104和192以及背側(cè)保護層222的半導體器件236提供具有減小的z維度的魯棒的半導體器件，背側(cè)保護層222覆蓋半導體器件236的整個表面。在半導體管芯104之上布置具有TSV 198的半導體管芯192允許半導體器件236根據(jù)單個封裝內(nèi)的不同功能來結(jié)合多個半導體管芯。連接半導體器件236內(nèi)的多個半導體管芯增加半導體器件236的電氣性能和總體功能。

圖11a-11c圖示了制作具有用于電氣連接堆疊的半導體器件的導電通孔的半導體器件的方法。從圖3f繼續(xù)，在導電層146之上形成凸塊152之后，通過化學蝕刻、機械剝離、CMP、機械研磨、熱烘、激光掃描、UV釋放或濕法剝離來去除臨時載體130和界面層132，并且在載體或臨時襯底240和界面層242之上安裝重構(gòu)的晶片134。圖11a示出了在載體240和具有凸塊152的界面層242之上布置的重構(gòu)的晶片134，凸塊152朝著界面層242定向并且與界面層242接觸。載體240包含犧牲基底材料，諸如硅、聚合物、氧化鈹、玻璃或其他適當?shù)牡统杀?、剛性材料，以用于結(jié)構(gòu)支撐。在載體240之上形成界面層或雙面膠帶242作為臨時粘附接合膜、蝕刻停止層或熱釋放層。

通過使用激光器246的LDA貫穿密封劑138的表面156形成多個通孔244。替代地，通過機械鉆孔、深反應離子蝕刻（DRIE）或其他適當?shù)男纬晒に噥硇纬赏?44。通孔244完全貫穿密封劑138從表面144延伸到表面156。

在圖11b中，使用電解電鍍、非電解鍍工藝或其他適當?shù)某练e工藝來用Al、Cu、Sn、Ni、Au、Ag、Ti、W或其他適當?shù)膶щ姴牧咸畛渫?44，以形成導電通孔248。導電通孔248完全貫穿密封劑138延伸以提供在密封劑138的表面144和156之間的電氣互連。導電層146的一部分連接到導電通孔248。

使用諸如印刷、PVD、CVD、濺射、電解電鍍和非電解鍍的圖案化和金屬沉積工藝在導電通孔248和密封劑138的表面156之上形成導電層或RDL 250。導電層250包括Al、Cu、Sn、Ni、Au、Ag或其他適當?shù)膶щ姴牧系囊粋€或多個層。導電層250的一部分電氣連接到導電通孔248，并且操作為電氣連接到導電通孔248的接觸焊盤。導電層250的其他部分根據(jù)半導體管芯104的設計和功能被電氣共用或電氣隔離，并且半導體器件隨后安裝在導電層250之上。

在圖11c中，使用鋸片或激光切割工具252來將重構(gòu)的晶片134單體化成個別的半導體器件260。在單體化之后，使用熱烘烤、UV光或機械剝離來從載體240和界面層242釋放半導體器件260。

圖12示出了包括堆疊的半導體器件260的半導體封裝262。頂部半導體器件260的凸塊152電氣地并且冶金地連接到底部半導體器件260的導電層250。導電通孔248將頂部半導體器件260內(nèi)的半導體管芯104電氣連接到底部半導體器件260內(nèi)的半導體管芯104。可以在半導體封裝262內(nèi)堆疊任何數(shù)目的半導體器件260。頂部半導體器件260包括用于附加器件集成的接觸焊盤250。在半導體封裝262內(nèi)結(jié)合作為頂部器件的半導體器件260創(chuàng)建開放堆疊配置，即，允許附加半導體器件或組件被堆疊在頂部半導體器件260之上并且與頂部半導體器件260電氣連接的配置。堆疊多個器件和組件增加了半導體封裝262的總體電氣性能和功能。

在半導體管芯104的表面120上形成背側(cè)保護層122。背側(cè)保護層122加強并且保護半導體器件260內(nèi)的半導體管芯104。背側(cè)保護層122在環(huán)境上保護半導體管芯104，并且提供剛性和物理支撐，以加強半導體管芯104。背側(cè)保護層122降低了下述可能性：半導體管芯104將在處理和其他制造工藝期間，例如在密封劑138的沉積期間，或者在形成導電通孔248和導電層250期間被損壞。背側(cè)保護層122降低了半導體管芯104將在半導體器件260的堆疊期間被損壞的可能性。良好半導體封裝262的生產(chǎn)量由于背側(cè)保護層122使得半導體管芯104和半導體器件260不太容易受到損壞而增加。

因為半導體管芯104的厚度在圖1d中所示的背面研磨操作中被減小，所以半導體器件262具有減小的z維度。因為保護層116在背面研磨期間支撐半導體管芯104，并且背側(cè)保護層122在背面研磨之后支撐半導體管芯104，所以從半導體管芯104去除更大部分的基底襯底材料102。因此，半導體管芯104和半導體器件260的厚度被減小。減少半導體器件的厚度減少了半導體封裝262的總的z維度。

貫穿密封劑138形成導電通孔248提供了貫穿半導體器件260的垂直互連。形成具有垂直互連結(jié)構(gòu)的半導體器件260允許多個半導體管芯和器件在半導體封裝262內(nèi)被堆疊。結(jié)合多個半導體管芯和器件增加了半導體封裝262的總體電氣性能和功能性。

圖13圖示了包括在圖11c的半導體器件260之上布置的圖9的半導體器件230的半導體封裝264。半導體器件230的凸塊220電氣地并且冶金地連接到半導體器件260的導電層250。半導體器件230中的半導體管芯104通過凸塊114、導電層216、凸塊220、導電層250、TSV 248和導電層146電氣連接到凸塊152以用于外部互連。導電通孔248提供貫穿半導體器件260的垂直互連，并且將半導體器件230中的半導體管芯104電氣連接到半導體器件260中的半導體管芯104。

在半導體封裝264內(nèi)結(jié)合作為頂部半導體器件的半導體器件230創(chuàng)建封閉的堆疊配置，即，不允許附加半導體器件或組件在頂部半導體器件之上堆疊并且與頂部半導體器件電氣連接的配置。然而，任何數(shù)目的半導體器件260或其他半導體組件可以在半導體器件230和半導體器件260之間堆疊或者在與半導體器件230相對的半導體器件260之上堆疊。

背側(cè)保護層222覆蓋半導體管芯104的后表面120以及密封劑208的表面。背側(cè)保護層222在環(huán)境上保護半導體管芯104免受外部元件的影響，并且提供剛性并且物理支撐以加強半導體器件230。由于背側(cè)保護層222的存在，半導體器件230在處理和加工期間不太容易受到損壞。例如，背側(cè)保護層222降低了半導體器件230將在半導體器件230附連到半導體器件260期間被損壞的可能性。良好半導體封裝264的總體功能和生產(chǎn)量由于背側(cè)保護層222使得半導體器件230不太容易受到損壞而增加。

在半導體管芯104的表面120上形成背側(cè)保護層122。背側(cè)保護層122加強并且保護半導體器件260內(nèi)的半導體管芯104。背側(cè)保護層122降低了半導體管芯104將在處理或其他制造工藝期間被損壞的可能性。背側(cè)保護層122還降低了半導體器件260將在半導體器件230的附連到半導體器件260期間被損壞的可能性。良好半導體封裝264的生產(chǎn)量由于背側(cè)保護層122使得半導體器件260不太容易受到損壞而增加。

因為半導體器件230和260內(nèi)的半導體管芯104的厚度在圖1d中所示的背面研磨操作中被減小，所以半導體封裝264具有減小的z維度。因為保護層116在背面研磨期間支撐半導體管芯104，并且背側(cè)保護層122和222在背面研磨之后提供剛性并且支撐半導體管芯104，所以從半導體管芯104去除更大部分的基底襯底材料102。因此，半導體管芯104和半導體器件230和260的厚度被減小。減小半導體器件230和260的厚度減小了半導體封裝262的總的z維度。

貫穿密封劑138形成的導電通孔248提供了貫穿半導體器件260的垂直互連。形成具有垂直互連結(jié)構(gòu)的半導體器件260允許半導體器件230在半導體器件260之上被堆疊。在半導體封裝264內(nèi)結(jié)合多個半導體器件提高了半導體封裝262的電氣性能和總體功能。

盡管已經(jīng)詳細說明了本發(fā)明的一個或多個實施例，但是本領域技術人員將領會的是，對這些實施例的修改和適配可以在不背離如所附權利要求中所闡述的本發(fā)明的范圍的情況下進行。