具体实施方式

下面描述用于防止晶片上芯片(COW)封装的晶片弯曲和切割缺陷的若干个实施例的具体细节。在一个实例中，一种用于分离COW组件中的半导体管芯堆叠的方法包括在装置晶片的第一表面上以图案(例如，栅格)方式布置分隔壁，使得所述分隔壁之间的区域限定安装位置。该方法还包括在相应的安装位置安装各个管芯堆叠，使得各个管芯堆叠通过分隔壁彼此分开。管芯堆叠可与分隔壁间隔开间隙，且分隔壁可具有与管芯堆叠相同的高度或比管芯堆叠高。然后，将管芯堆叠和分隔壁被装入覆盖管芯堆叠并填充管芯堆叠和分隔壁之间的间隙的聚合物材料中。分隔壁抑制装置晶片的弯曲并保持管芯堆叠的取向。然后，通过蚀刻或溶解分隔壁使管芯堆叠彼此分离。举例来说，分隔壁可由溶解于水或另一溶剂中的材料制成，使得不需要锯来将管芯堆叠彼此切割开。因此，COW预期具有较少的由划片引起的对管芯的损坏(如果有的话)。

图1A是COW组件10的截面图，COW组件10具有装置晶片104、在装置晶片104上以栅格阵列布置的分隔壁130，以及在分隔壁130之间的区域中的安装位置处安装在装置晶片104上的管芯堆叠106(分别标识为106a、106b和106c)。在大多数应用中，几百个管芯堆叠106安装在装置晶片104上用于封装。

在封装COW组件10的这个阶段，临时载体晶片100在处理期间支撑并保护装置晶片104。更具体地，装置晶片104的第二侧136通过粘合剂102附接到载体晶片100。载体晶片100可以是硅(Si)、玻璃或其它适当的材料。然后，将分隔壁130和管芯堆叠106附接到装置晶片104。管芯堆叠106可各自具有若干单独的半导体管芯110。在图1A中所说明的实施例中，管芯堆叠106可各自包含四个管芯110(单独地识别为管芯110a-d)，但应理解，管芯堆叠106可基于系统的要求而具有任何数目的管芯(例如，2、3、4、5、6、7、8、10、12或更多个)。管芯110可以是存储器管芯，包含任何已知类型的存储器管芯。

装置晶片104可以是具有一或多个贯穿其中延伸的硅通孔(TSV)107的硅晶片，焊球、柱和焊盘(未示出)可以在第二表面136处附接到硅通孔(TSV)107。因此，装置晶片104可以用作中介层。在其它实施例中，装置晶片104本身可以具有管芯，例如逻辑管芯、处理器或用于操作存储器管芯110的其它类型的管芯。

可通过将管芯110a附接到装置晶片104，且然后将管芯110b-d彼此串联堆叠以在装置晶片104上的适当位置处形成管芯堆叠106来在装置晶片104上形成管芯堆叠106。替代地，可在与装置晶片104分离时将管芯110a-d堆叠在一起，并且然后将管芯堆叠106附接到装置晶片104。

图1B更详细地示出了包含管芯堆叠106a和106b的COW组件10的一部分。管芯堆叠106可在管芯110a与装置晶片104之间和在管芯110a-d中的每一个之间具有非导电膜(NCF)120以将管芯110a-d粘附到装置晶片104且彼此粘附。管芯110a下的NCF 120可以与管芯110a-110d之间的NCF 120相同或不同。可以使用诸如底部填充材料之类的其它材料来代替NCF 120。管芯110a-d还通过导电柱或凸块(未示出)彼此电连接并电连接到装置晶片104，所述导电柱或凸块被布置成对应于部件中的每个部件之间的TSV的阵列和/或球垫的阵列。

管芯堆叠106通过限定通道距离的通道112(也在图1A中示出)彼此隔开。通道112的宽度可是均匀的以将管芯堆叠106彼此精确地分离。在另一个实施例中，一些通道112的宽度可以相对彼此不同。

在处理COW组件10的此阶段，分隔壁130可占据通道112，使得管芯堆叠106a的一侧142接触分隔壁130的一侧，从而形成整体界面，而相邻管芯堆叠106b的一侧144接触同一分隔壁130的另一侧，从而形成另一整体界面。在一些实施例中，可在已将管芯堆叠106安装到装置晶片104之后通过将分隔壁材料分配到管芯堆叠106之间的通道112中来形成分隔壁130。例如，可以使用喷墨打印、3D打印、掩模打印或其它合适的工艺在装置晶片104上原位形成分隔壁130。在其它实施例中，分隔壁130可预形成为与装置晶片104分开的完整单元或独立壁。例如，可以处理分隔壁材料的片材以形成具有预定尺寸的安装位置的特定图案。替代地，可将分隔壁材料被分配到模具中，然后被干燥(固化)以具有所需的构型。然后，在将管芯堆叠106安装到装置晶片104之前，可以将预先形成的分隔壁粘附到装置晶片104。在一个实施例中，分隔壁130可以以单个件或两个或多个件胶合或粘附到装置晶片104的第一表面138(图1A)。在一些实施例中，分隔壁130可防止NCF 120延伸到相邻管芯堆叠106之间的通道112中。

分隔壁材料可溶于水或其它溶剂，或者分隔壁材料可以是碳基、硅(Si)或适于干法蚀刻去除的其它材料。水溶性分隔壁材料的实例是HogoMax。其它溶剂可溶解的分隔壁材料的实例是布鲁尔科学晶片结合的HT-10.10(Brewer Science Wafer Bond HT-10.10)和尼桑化学的NAD7009(Nissan Chemical NAD7009)。在另外的实例中，可干法蚀刻的分隔壁材料可以包含透明碳和聚酰亚胺。适合用作分隔壁材料的材料不限于这些实例。

图2是在分隔壁130已经形成在装置晶片104的第一表面138上之后，但是在管芯堆叠106已经放置在装置晶片104上之前的处理阶段的COW组件10的截面图。图3是根据本技术的分隔壁130的栅格140的俯视图。一起参见图2和图3，分隔壁130的栅格140界定具有经配置以接纳管芯堆叠106的第一尺寸W_S1(仅图3)和第二尺寸W_S2的安装区域146。一般来说，安装区域146经配置以接纳一或多个管芯堆叠106。例如，安装区域146可为由直线组成的(例如，正方形或矩形)以容纳管芯堆叠106的覆盖面积。

栅格图案140可由经配置以驻留在管芯堆叠106之间的通道112中的多个交叉线形成。在一个实施例中，如图3所示，沿第一方向174延伸的基本上平行的线可以与沿第二方向176延伸的基本上平行的线以90度角相交。分隔壁130可具有宽度W_W(参见图2)，其可足够宽以接触相邻管芯堆叠106的侧面，如先前所论述。在另一实施例中，宽度W_W可小于相邻管芯堆叠106之间的通道112(图1B)的宽度，从而在管芯堆叠106与分隔壁130之间留下空间或间隙。

分隔壁130可具有对应于管芯堆叠106(图1B)的高度H_s的高度H_w(见图2)。在一些实施例中，分隔壁130的分隔壁高度H_w可等于管芯堆叠高度H_s，而在其它实施例中，分隔壁高度H_w可小于或大于管芯堆叠高度H_s。

在一些实施例中，如上所述，分隔壁130的栅格140可以是预先形成的部件，其被切割、模制、由层构建或以其他方式单独形成以提供栅格图案140。可在将管芯堆叠106附接到装置晶片104之前将预形成的栅格140粘附到装置晶片104，或替代地，可在管芯堆叠106中的一些或所有处于合适位置之后将预形成的栅格140附接到装置晶片104。预形成的栅格140可以是单件或多件。

图4A示出了在晶片级模制之后根据本技术的包覆模制COW组件10的另一实例的截面图。在图1A-4B中，相同的附图标记表示相同的部件。在此实例中，模制材料150模制在管芯堆叠106和分隔壁130上。模制材料150可覆盖管芯堆叠106的顶部表面158和分隔壁130的顶部表面，以及管芯堆叠106的侧面。因此，模制材料150可相应地具有外侧152和154以及顶部156。

如图4B中更详细展示，分隔壁宽度W_W小于管芯堆叠106之间的通道112的通道宽度W_L，使得在管芯堆叠106的侧面与分隔壁130之间存在间隙。因此，在模制过程期间，模制材料150中的一些可在管芯堆叠106的侧面与分隔壁130之间的间隙中流动以形成模制材料150的侧面部分157(单独地标示为157a和157b)。

图5说明根据本技术的在已去除模制材料150的一部分以暴露分隔壁130之后的包覆模制COW组件10的截面图。可去除最上部管芯110d上方的模制材料150，同时沿外侧152和154留下模制材料150的至少一部分。模制材料150可从管芯堆叠106的顶部完全去除，或模制材料150的薄层可保留在最上部管芯110d的顶部上。在一些实施例中，也可以去除少量的最上部管芯110d。此薄化工艺可用于使管芯堆叠106达到所需厚度或高度H_S且暴露分隔壁130。可使用背面研磨、化学机械平坦化或其它合适的工艺来去除模制材料150。管芯堆叠106之间的分隔壁130可以抑制COW组件10在包覆模制工艺期间以及当COW组件10在包覆模制工艺之后冷却时的挠曲或弯曲。

图6示出在已去除分隔壁130以打开管芯堆叠106之间的通道112从而在相邻管芯堆叠106之间形成空通道之后的COW组件10的截面图。分隔壁130可以在COW组件10附接到划片框架并从载体晶片100去除之前被去除。分隔壁130可以在没有锯割或机械切割分隔壁材料的情况下去除。例如，可以在湿法工艺或湿法清洁中使用水或其它溶剂溶解分隔壁材料。例如，溶剂可用于去除光敏材料或临时粘合剂。在其他实施例中，如果分隔壁材料是有机碳基材料，则可以使用等离子体蚀刻来去除分隔壁材料。其它材料可用于分隔壁材料，诸如被激光烧蚀的材料。在这些情况的每一种中，分隔壁130在没有旋转刀片或其它机械切割装置的情况下被化学去除或热去除。因此，可将管芯堆叠分离成单个单元而不使管芯110的边缘碎裂或破裂。

图7示出了与图5和6中的取向相反的COW组件10的截面视图。在封装COW组件10的这个阶段，由划片框架202支撑的带膜或载体膜200已经附接到管芯堆叠106的顶表面178，并且载体晶片100已经被去除。然后从背面180(例如，图7中面向上的表面)切割装置晶片104，以形成至少大致与管芯堆叠106之间的通道112对准的间隔212。间隔212延伸穿过装置晶片104的厚度“T”以将管芯堆叠106彼此完全分离。可以使用激光、旋转锯或其它合适的技术切割装置晶片104，以切割穿装置晶片104的厚度T而不穿透管芯110a。因此，当切割装置晶片104时，刀片不沿着管芯堆叠106旁边切割。因为分隔壁130已经被去除，所以在一些实施例中不需要在装置晶片104的厚度T以下进行切割。因此，期望本技术的方法减少管芯110a-d的碎裂。

图8和9示出了图6和7所示阶段的另一实施例，其中图5所示的COW组件10已经连接到载体膜200上，并且在分隔壁130被去除之前载体晶片100已经被去除。如图8所示，COW组件10与图5所示的取向相反，并且分隔壁130和管芯堆叠106接触载体膜200。图9示出了在从背面220(例如，图9中的面向上的表面)切割装置晶片104以形成至少大致与分隔壁130对准的间隔212之后的COW组件10。装置晶片104可以被如上所述切割，诸如通过使用激光或旋转刀片，以仅切穿装置晶片104的厚度T。在装置晶片104中形成间隔212之后，可以使用湿法工艺或干法蚀刻去除分隔壁130，以打开管芯堆叠106之间的通道112(例如，类似于图7所示的通道112)。当分隔壁130由水溶性材料制成时，湿法工艺也将从装置晶片104的表面222清除由切割装置晶片104引起的碎屑。因此，可以在划片工具处完成COW组件10的最终清洁。该实施例提供了不增加附加清洁步骤的优点。

图8和9所示的实施例的一个预期优点是，保持分隔壁130直到装置晶片104被切割为COW组件10提供了额外的结构支撑以避免弯曲或翘曲。还期望由分隔壁130提供的附加结构支撑防止或至少抑制在载体晶片100的剥离期间装置晶片104的破裂和/或断裂。此外，当正在切割装置晶片104时，分隔壁130还可以保护管芯堆叠106的侧面不破裂或碎裂。

图10是根据本技术的用于处理COW组件10的方法1000的流程图。方法1000包含施加分隔壁130并将管芯堆叠106附接到装置晶片104(框1010)。可在将管芯堆叠106附接到装置晶片104之前或之后将分隔壁130施加到装置晶片104。然后，将模制材料模制在管芯堆叠106和装置晶片104上(框1020)，且诸如通过背面研磨使模制材料150的上部变薄(框1030)。在使模制材料变薄之后，存在两种选择。选项1包含去除分隔壁材料(框1040)，然后从背面划片装置晶片104(框1042)。选项2替代地包含将COW组件10附接到载体带200并去除载体晶片100(框1050)，在去除分隔壁130之前从背面切割装置晶片104(框1052)，然后去除分隔壁130(框1054)。

本发明不旨在穷举或将本技术限制为本文公开的精确形式。虽然为了说明的目的在此公开了特定实施例，但是如相关领域的普通技术人员将认识到的，在不脱离本技术的情况下，各种等效修改是可能的。在一些情况下，没有详细示出或描述公知的结构和功能以避免不必要地模糊对本技术的实施例的描述。虽然本文可以以特定顺序呈现方法的步骤，但是替代实施例可以以不同的顺序执行这些步骤。类似地，在特定实施例的上下文中公开的本技术的某些方面可以在其他实施例中组合或移除。此外，虽然在那些实施例的上下文中已经公开了与本技术的某些实施例相关联的优点，但是其他实施例也可以表现出这样的优点，并且并非所有实施例都必须表现出落入本技术的范围内的这样的优点或本文公开的其他优点。因此，本公开和相关技术可涵盖本文未明确示出或描述的其它实施例。

贯穿本发明，单数术语“一(a/an)”和“所述”包含复数指示物，除非上下文另外明确指出。类似地，除非在提及两个或更多个项目的列表时将词语“或”明确地限制为仅表示与其他项目排他的单个项目，否则在这样的列表中使用“或”将被解释为包含(a)列表中的任何单个项目，(b)列表中的所有项目，或(c)列表中的项目的任何组合。另外，术语“包括”在全文中用于表示至少包含所述特征，使得不排除任何更多数量的相同特征和/或其它特征的附加类型。本文对“一个实施例”，“一些实施例”或类似表述的引用意味着结合该实施例描述的特定特征、结构、操作或特性可以包含在本技术的至少一个实施例中。因此，本文中这些短语或表述的出现不一定全部涉及相同的实施例。此外，各种特定特征、结构、操作或特性可以以任何合适的方式组合在一个或多个实施例中。

根据上文，将理解，本文已出于说明的目的描述了本技术的特定实施例，但可在不脱离本发明的范围的情况下作出各种修改。除了所附权利要求之外，本技术不受限制。