半导体器件及其形成方法技术

一种器件包括：接地面，电连接至至少一个导电柱的近端；和天线焊盘，基本上平行于接地面，其中，天线焊盘通过具有第一介电常数的介电衬垫与至少一个导电柱的远端分隔开，其中，接地面、至少一个导电柱和介电衬垫围绕天线腔，天线腔填充有具有第二介电常数的介电填充材料，第二介电常数与第一介电常数不同。本发明专利技术的实施例还涉及半导体器件及其形成方法。明的实施例还涉及半导体器件及其形成方法。明的实施例还涉及半导体器件及其形成方法。

【技术实现步骤摘要】
半导体器件及其形成方法
[0001]本申请是于2020年03月09日提交的申请号为202010156199.2的名称为“半导体器件及其形成方法”的专利技术专利申请的分案申请。


[0002]本专利技术的实施例涉及半导体器件及其形成方法。

技术介绍

[0003]天线用于射频(RF)系统中，以接收和发送数据，包括用于移动设备(诸如蜂窝电话)的数据。天线通常是与频率高达60千兆赫兹(GHz)的射频集成电路(RFIC)管芯单独设计的，并且在封装操作中组合为单个器件。单独制造之后进行封装，可以改善许多RF系统的天线性能。使用集成扇出(InFO)封装件中的再分配结构(RDS)使用RFIC管芯集成天线。开发了InFO封装件以满足更高频RF收发器设计规范。

技术实现思路

[0004]本专利技术的实施例提供了一种半导体器件，包括：接地面；第一导电柱，其中，所述第一导电柱电连接至所述接地面；天线焊盘，平行于所述接地面；介电衬垫，具有第一介电常数，其中，所述天线焊盘通过所述介电衬垫与所述第一导电柱的远端分隔开；以及介电填充材料，填充天线腔，其中，所述介电填充材料具有小于所述第一介电常数的第二介电常数，并且所述接地面、所述第一导电柱和所述介电衬垫围绕所述天线腔。
[0005]本专利技术的另一实施例提供了一种形成半导体器件的方法，包括：在衬底上方形成接地面；形成与所述接地面接触的第一导电柱；将管芯附接至所述衬底；用介电填充材料将所述管芯与所述第一导电柱电隔离；在所述第一导电柱的与所述接地面相对的端部处形成介电常数至少为7法拉/米(F/m)的高k介电材料的介电衬垫；在所述介电衬垫上方形成天线焊盘；以及将所述天线焊盘电连接至所述管芯。
[0006]本专利技术的又一实施例提供了一种半导体器件，包括：导电材料的第一焊盘，位于衬底上方，其中，所述第一焊盘电连接至接地面；绝缘填充材料，位于所述第一焊盘上方，所述绝缘填充材料具有小于7法拉/米(F/m)的第一介电常数；第一导电柱，电连接至所述导电材料的第一焊盘，其中，所述第一导电柱延伸穿过所述绝缘填充材料；控制器管芯，连接至所述衬底，其中，所述控制器管芯延伸穿过所述绝缘填充材料；介电材料的衬垫，位于所述绝缘填充材料和所述第一导电柱的顶面上方，所述介电材料的衬垫具有大于7法拉/米的第二介电常数；以及导电材料的第二焊盘，位于所述介电材料的衬垫上方，其中，所述导电材料的第二焊盘电连接至所述控制器管芯。
附图说明
[0007]图1是根据一些实施例的半导体器件中的贴片天线的顶视图。
[0008]图2是根据一些实施例的在半导体器件中制造贴片天线的方法的流程图。
[0009]图3是根据一些实施例的在制造工艺期间的贴片天线的截面图。
[0010]图4是根据一些实施例的在制造工艺期间的贴片天线的截面图。
[0011]图5是根据一些实施例的在制造工艺期间的贴片天线的截面图。
[0012]图6是根据一些实施例的在制造工艺期间的贴片天线的截面图。
[0013]图7是根据一些实施例的在制造工艺期间的贴片天线的截面图。
[0014]图8是根据一些实施例的在制造工艺期间的贴片天线的截面图。
[0015]图9是根据一些实施例的在制造工艺期间的贴片天线的截面图。
[0016]图10是根据一些实施例的在制造工艺期间的贴片天线的截面图。
[0017]图11是根据一些实施例的在制造工艺期间的贴片天线的截面图。
[0018]图12是根据一些实施例的半导体器件的框图。
[0019]图13是根据一些实施例的电子设计自动化(EDA)系统的框图。
[0020]图14是根据一些实施例的集成电路(IC)制造系统1400以及与其相关联的IC制造流程的框图。
[0021]图15示出了制造系统的框图。
[0022]图16A至图16B示出了掩模制造方法的流程图。
[0023]图17示出了控制掩模制造的方法的流程图。
具体实施方式
[0024]以下公开内容提供了许多用于实现提供的主题的不同特征不同的实施例或实例。下面描述了组件、值、操作、材料和布置等的具体实例以简化本专利技术。当然，这些仅是实例而不旨在限制。预期其他组件、值、操作、材料、布置等。例如，在以下描述中，在第二部件上方或者上形成第一部件可以包括第一部件和第二部件直接接触形成的实施例，并且也可以包括在第一部件和第二部件之间可以形成额外的部件，从而使得第一部件和第二部件可以不直接接触的实施例。此外，本专利技术可以在各个实例中重复参考数字和/或字母。该重复是为了简单和清楚的目的，并且其本身不指示讨论的各个实施例和/或配置之间的关系。
[0025]此外，为了便于描述，本文中可以使用诸如“在
…
下方”、“在
…
下面”、“下部”、“在
…
上面”、“上部”等的间隔关系术语，以描述如图中所示的一个元件或部件与另一元件或部件的关系。除了图中所示的方位外，间隔关系术语旨在包括器件在使用或操作工艺中的不同方位。装置可以以其它方式定位(旋转90度或在其它方位)，并且在本文中使用的间隔关系描述符可以同样地作相应地解释。
[0026]贴片天线对于使用集成扇出(InFO)封装结构的天线/射频集成电路(RFIC)管芯集成很感兴趣，因为贴片天线易于使用光刻图案化技术(诸如印刷电路板蚀刻和半导体处理步骤)来制造。贴片天线包括接地面和通过介电衬底在空间上与接地面分隔开的天线焊盘(天线贴片)。天线腔是天线焊盘和接地面之间的区域。天线腔是允许电磁波辐射到天线焊盘或从天线焊盘辐射出的谐振腔。
[0027]用于天线或RFIC管芯InFO封装结构的贴片天线能够使用光刻和集成电路制造工艺来制造。图案化技术包括沉积图案化材料(例如，光刻胶等)，将图案转移到图案化材料(例如，光刻、电子束光刻或IC制造中使用的其他图案转移技术)，以及对图案转移之后的图案化材料中的开口内未覆盖的暴露的材料进行蚀刻。蚀刻暴露的材料包括等离子体蚀刻和
浸入式蚀刻(例如，浸槽或喷涂蚀刻剂技术)。
[0028]贴片天线包括导电材料的接地面和用于天线的天线焊盘，天线焊盘通过至少一种介电材料与接地面在空间上分隔开。天线区域的接地面和贴片包括基本平行的导电材料板。调整天线区域的接地面和贴片的横向尺寸，以调节天线的射频(RF)特性。调整天线的横向尺寸也调整天线的阻抗和工作频率。
[0029]InFO封装件或InFO器件具有电连接至RF控制器管芯(管芯)的一个或多个天线焊盘，以发送、接收和解释来自其他器件的RF信号。每个贴片天线包括电连接至至少一个导电柱的接地面、天线焊盘，并且具有位于接地面和天线焊盘之间的天线腔。在一些实施例中，电连接至接地面的导电柱在天线焊盘的周边到接地面的投影内。天线腔填充有低k介电材料(例如k>约1F/m至k<约6F/m)。介电常数小于约1F/m的低k介电材料易碎，在制造工艺后进行管芯切割或器件分离期间趋于断裂。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半导体器件，包括：接地面；第一导电柱，其中，所述第一导电柱电连接至所述接地面；天线焊盘，平行于所述接地面；介电衬垫，具有第一介电常数，其中，所述天线焊盘通过所述介电衬垫与所述第一导电柱的远端分隔开，其中，所述第一导电柱构造成由四个子导电柱组成的导电柱组，所述四个子导电柱位于所述介电衬垫的周边的四个拐角处；以及介电填充材料和第二介电材料，填充天线腔，其中，所述介电填充材料具有小于所述第一介电常数的第二介电常数，并且所述接地面、所述第一导电柱和所述介电衬垫围绕所述天线腔，其中，所述第二介电材料位于所述介电填充材料上，并且所述第二介电材料中包括二氧化硅颗粒，管芯，所述管芯与所述天线腔分别设置在所述第一导电柱的相对两侧，介电层，位于所述管芯上方并且与所述介电衬垫位于同一层，其中，所述介电衬垫横向偏离所述管芯，所述介电衬垫的第一介电常数大于所述介电层的介电常数，其中，所述第一导电柱的顶面和所述第二介电材料齐平，并且所述四个子导电柱的相邻两个子导电柱由连续的所述介电填充材料和所述第二介电材料分隔开。2.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，所述第二介电常数在1法拉/米和6法拉/米之间，所述半导体器件包括第一贴片天线和第二贴片天线，所述第一贴片天线具有所述接地面、所述天线焊盘以及所述天线腔，所述第二贴片天线与所述第一贴片天线构造相同，所述第一贴片天线中的天线焊盘和所述第二贴片天线中天线焊盘之间的间隔，等于所述第一贴片天线被设计成接收的RF波长的一半波长的距离。3.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，所述第一介电常数大于7法拉/米，所述半导体器件还包括覆盖所述接地面的绝缘材料层，所述第一导电柱延伸穿过所述绝缘材料层以电连接至所述接地面。4.根据权利要求3所述的半导体器件，其中，所述介电衬垫包括二氧化钛、钛酸锶、钛酸锶钡、钛酸钡或钛酸锆铅中的一种或多种。5.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，所述介电衬垫是层压介电衬垫，包括介电常数大于7法拉/米的至少一层高k介电材料和介电常数小于6法拉/米的至少一层低k介电材料。6.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，所述天线焊盘电连接至控制器电路，所述介电衬垫的厚度在1微米至4微米之间。7.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，所述介电衬垫在平行于所述接地面的顶面的第一方向上具有第一尺寸，并且在平行于所述接地面的所述顶面的第二方向上具有第二尺寸，所述第二方向垂直于所述第一方向，所述天线焊盘在所述第一方向上具有第三尺寸，并且在所述第二方向上具有第四尺寸，并且所述第一尺寸小于所述第三尺寸，并且所述第二尺寸小于所述第四尺寸。8.一种形成半导体器件的方法，包括：在衬底上方形成接地面；形成与所述接地面接触的第一导...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭丰维，廖文翔，陈清晖，
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：