3D封装件及其形成方法技术

本发明专利技术公开了一种封装件，包括中介层，中介层包括没有通孔的第一衬底、位于第一衬底上方的再分布线和位于再分布线上方并与再分布线电连接的多个第一连接件。第一管芯位于多个第一连接件上方并与多个第一连接件接合。第一管芯包括第二衬底和位于第二衬底中的通孔。第二管芯位于多个连接件上方并与多个连接件接合。第一管芯和第二管芯通过再分布线彼此电连接。多个第二连接件位于第一管芯和第二管芯上方。多个第二连接件通过第二衬底中的通孔电连接至多个第一连接件。本发明专利技术还公开了3D封装件的形成方法。

【技术实现步骤摘要】
3D封装件及其形成方法
本专利技术一般地涉及半导体
，更具体地来说，涉及封装件及其形成方法。
技术介绍
在一些三维集成电路(3DIC)中，首先将器件管芯接合至中介层，然后将中介层进一步接合至封装衬底以形成封装件。需要消散器件管芯在这些操作期间所产生的热量。在传统的结构中，为了散热，将器件管芯的衬底附接至散热器，散热器的尺寸大于器件管芯和封装衬底的尺寸。因此，器件管芯所产生的热量扩散到更大的区域。将散热片附接至散热器以消散传导至散热器的热量。通过热界面材料(TIM)将器件管芯附接至散热片，热界面材料可以包括环氧基材料。此外，可以将诸如硅颗粒的一些导热材料混合在环氧基材料中以提高TIM的导热性。通过另一TIM将散热片附接至散热器。由于这两种TIM的使用，降低了散热效率。而且，传统的封装件还面临日益减小的厚度和提高封装件中的封装部件之间的通讯效率的挑战。
技术实现思路
为了解决现有技术中所存在的缺陷，根据本专利技术的一方面，提供了一种封装件，包括：中介层，包括：第一衬底，所述第一衬底中没有通孔；再分布线，位于所述第一衬底上方；和多个第一连接件，位于所述再分布线上方并且与所述再分布线电连接；第一管芯，位于所述多个第一连接件上方并且与所述多个第一连接件接合，所述第一管芯包括：第二衬底；和通孔，位于所述第二衬底中；第二管芯，位于所述多个连接件上方并且与所述多个连接件接合，其中，所述第一管芯和所述第二管芯通过所述再分布线彼此电连接；以及多个第二连接件，位于所述第一管芯和所述第二管芯上方，所述多个第二连接件通过所述第二衬底中的所述通孔电连接至所述多个第一连接件。在该封装件中，所述中介层中没有有源器件。在该封装件中，所述中介层中没有无源器件。该封装件进一步包括：模塑料，环绕所述第一管芯和所述第二管芯，所述模塑料的顶面与所述第一管芯的顶面齐平；以及介电层，位于所述第一管芯、所述第二管芯和所述模塑料上方，其中所述多个第二连接件位于所述介电层上方。在该封装件中，所述第二管芯中没有通孔。在该封装件中，所述第一管芯通过面对背接合而接合至所述中介层，所述第一管芯的背面接合至所述中介层的正面。在该封装件中，所述第一管芯通过面对面接合而接合至所述中介层，所述第一管芯的正面接合至所述中介层的正面。根据本专利技术的另一方面，提供了一种封装件，包括：中介层，所述中介层中没有有源器件，所述中介层包括：硅衬底，所述硅衬底中没有通孔；再分布线，位于所述硅衬底上方；和多个第一连接件，位于所述再分布线上方并且与所述再分布线电连接；第一管芯，位于所述多个连接件上方并且与所述多个连接件接合，所述第一管芯包括：第一半导体衬底；多个第一通孔，位于所述第一半导体衬底中；和金属柱，电连接至所述多个第一通孔；第二管芯，位于所述多个连接件上方并且与所述多个连接件接合，其中，所述第一管芯和所述第二管芯通过所述再分布线彼此电连接；模塑料，环绕所述第一管芯和所述第二管芯，所述模塑料的顶面与所述第一管芯的顶面齐平；以及多个第二连接件，位于所述第一管芯和所述第二管芯上方，所述多个第二连接件通过所述第一半导体衬底中的所述多个第一通孔和所述金属柱电连接至所述多个第一连接件。在该封装件中，所述第一管芯的背面通过面对背接合而接合至所述中介层的正面，并且所述金属柱的顶面与所述模塑料的顶面齐平。在该封装件中，所述第一管芯的正面通过面对面接合而接合至所述中介层的正面，并且所述多个第一通孔的顶面与所述模塑料的顶面齐平。在该封装件中，所述第二管芯进一步包括：第二半导体衬底；以及多个第二通孔，穿透所述第二半导体衬底，部分所述多个第二连接件分通过所述多个第二通孔电连接至部分所述多个第一连接件，并且所述多个第一通孔和所述多个第二通孔的顶面相互齐平。在该封装件中，所述第二管芯的顶面低于所述第一管芯的顶面，并且所述模塑料的一部分延伸至所述第二管芯的顶面上方并且与所述第二管芯的顶面接触。在该封装件中，所述第一管芯包括逻辑管芯，并且所述第二管芯包括存储管芯。在该封装件中，所述第一管芯进一步包括：与所述金属柱处于同一平面的聚合物层，所述聚合物层环绕所述金属柱，并且所述聚合物层的表面与所述金属柱的表面齐平。根据本专利技术的又一方面，提供了一种方法，包括：在中介层晶圆的正面上接合第一管芯，所述中介层晶圆不包括位于所述中介层晶圆的第一衬底中的通孔，并且所述第一管芯包括位于所述第一管芯的第二衬底中的多个第一通孔；在所述中介层晶圆上方分配模塑料，在所述模塑料中模制所述第一管芯；实施平坦化以使所述模塑料的顶面与所述第一管芯的顶面齐平直到暴露所述第一管芯中的导电部件，所述导电部件电连接至所述中介层晶圆；在所述模塑料和所述第一管芯上方形成再分布线，所述再分布线电连接至所述导电部件；以及形成连接件以电连接至所述再分布线。在该方法中，所述第一管芯通过面对面接合而接合至所述中介层晶圆，其中，在所述平坦化之后，所述多个第一通孔的顶面与所述模塑料的顶面齐平。该方法进一步包括：在所述中介层晶圆的正面上接合第二管芯，在所述模塑料中模制所述第二管芯，所述第二管芯包括位于所述第二管芯的第二衬底中的多个第二通孔，并且在所述平坦化之后所述多个第二通孔的顶面与所述多个第一通孔的顶面齐平。在该方法中，所述第一管芯利用嵌入所述第二衬底中的所述多个第一通孔接合至所述中介层晶圆，并且在所述平坦化中去除所述第二衬底位于所述多个第一通孔上方的部分。在该方法中，所述第一管芯通过面对背接合而接合至所述中介层晶圆，并且在所述平坦化之后，所述第一管芯中的金属柱的顶面与所述模塑料的顶面齐平。该方法进一步包括：减薄所述第一衬底；以及在减薄所述第一衬底的步骤之后，切割所述中介层晶圆。附图说明为了更充分地理解本专利技术和优点，现在将结合附图所进行以下描述作为参考，其中：图1A至图1K是根据一些示例性实施例处于制造面对背封装件的中间阶段的截面图；图2A至图2I是根据一些示例性实施例处于制造面对面异质封装件的中间阶段的截面图；图3A至图3F是根据一些示例性实施例处于制造面对面异质封装件的中间阶段的截面图；以及图4示出样本封装件(当通电时)的温度作为样本封装件中的CPU管芯的功率的函数。具体实施方式以下详细论述本专利技术的实施例的制造和使用。然而，应该理解，实施例提供了许多可以在各种具体环境中实现的可应用的专利技术构思。所论述的具体实施例是示例性的，而不用于限制实施例的范围。根据各种示例性实施例提供了一种封装件及其形成方法。示出了形成封装件的中间阶段。论述了实施例的变型例。在各个附图和所有示例性实施例中，相同的参考标号用于指定相同的元件。图1A至图1K是根据一些示例性实施例处于制造面对背封装件的中间阶段的截面图，其中将中介层的正面接合至器件管芯的背面和/或存储管芯的背面。图1A至图1D示出了器件管芯100的形成。参考图1A，形成器件晶圆102。器件晶圆102包括在其中的多个相同的器件管芯100。器件晶圆102可以包括半导体衬底104，并且可以包括形成在半导体衬底104中的集成电路器件106和上面的互连结构108。为了清楚起见，在后续附图中没有示出集成电路器件106，但是它们仍然存在。半导体衬底104可以是硅衬底，或者可以由诸如硅锗、碳化硅、III-V族化合物半导体等的其他半导体材料形成。互连结本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种封装件，包括：中介层，包括：第一衬底，所述第一衬底中没有通孔；再分布线，位于所述第一衬底上方；和多个第一连接件，位于所述再分布线上方并且与所述再分布线电连接；第一管芯，位于所述多个第一连接件上方并且与所述多个第一连接件接合，所述第一管芯包括：第二衬底；和通孔，位于所述第二衬底中；第二管芯，位于所述多个连接件上方并且与所述多个连接件接合，其中，所述第一管芯和所述第二管芯通过所述再分布线彼此电连接；以及多个第二连接件，位于所述第一管芯和所述第二管芯上方，所述多个第二连接件通过所述第二衬底中的所述通孔电连接至所述多个第一连接件。

【技术特征摘要】
2013.03.08 US 13/789,8661.一种封装件，包括：中介层，包括：第一衬底，所述第一衬底中没有通孔；再分布线，位于所述第一衬底上方；和多个第一连接件，位于所述再分布线上方并且与所述再分布线电连接；第一管芯，位于所述多个第一连接件上方并且与所述多个第一连接件接合，所述第一管芯包括：第二衬底；和通孔，位于所述第二衬底中；第二管芯，位于所述多个第一连接件上方并且与所述多个第一连接件接合，其中，所述第一管芯和所述第二管芯通过所述再分布线彼此电连接；以及多个第二连接件，位于所述第一管芯和所述第二管芯上方，所述多个第二连接件通过所述第二衬底中的所述通孔电连接至所述多个第一连接件。2.根据权利要求1所述的封装件，其中，所述中介层中没有有源器件。3.根据权利要求2所述的封装件，其中，所述中介层中没有无源器件。4.根据权利要求1所述的封装件，进一步包括：模塑料，环绕所述第一管芯和所述第二管芯，所述模塑料的顶面与所述第一管芯的顶面齐平；以及介电层，位于所述第一管芯、所述第二管芯和所述模塑料上方，其中所述多个第二连接件位于所述介电层上方。5.根据权利要求1所述的封装件，其中，所述第二管芯中没有通孔。6.根据权利要求1所述的封装件，其中，所述第一管芯通过面对背接合而接合至所述中介层，所述第一管芯的背面接合至所述中介层的正面。7.根据权利要求1所述的封装件，其中，所述第一管芯通过面对面接合而接合至所述中介层，所述第一管芯的正面接合至所述中介层的正面。8.一种封装件，包括：中介层，所述中介层中没有有源器件，所述中介层包括：硅衬底，所述硅衬底中没有通孔；再分布线，位于所述硅衬底上方；和多个第一连接件，位于所述再分布线上方并且与所述再分布线电连接；第一管芯，位于所述多个第一连接件上方并且与所述多个第一连接件接合，所述第一管芯包括：第一半导体衬底；多个第一通孔，位于所述第一半导体衬底中；和金属柱，电连接至所述多个第一通孔；第二管芯，位于所述多个第一连接件上方并且与所述多个第一连接件接合，其中，所述第一管芯和所述第二管芯通过所述再分布线彼此电连接；模塑料，环绕所述第一管芯和所述第二管芯，所述模塑料的顶面与所述第一管芯的顶面齐平；以及多个第二连接件，位于所述第一管芯和所述第二管芯上方，所述多个第二连接件通过所述第一半导体衬底中的所述多个第一通孔和所述金属柱电连接至所述多个第一连接件。9.根据权利要求8所述的封装件，其中，所述第一管芯的背面通过面对背接合而接合至所述中介层的正面，并且所述金属柱的顶面与所述模塑料的顶面齐平。...

【专利技术属性】
技术研发人员：张进传，林俊成，余振华，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71