[实用新型]微电子单元及系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及微电子器件的封装，特别是半导体器件的封装。本实用新型特别涉及一种微电子单元和包含该微电子单元的系统。

背景技术

微电子元件通常包括半导体材料例如硅或砷化镓的薄板，通常称作裸片或半导体芯片。半导体芯片通常被作为单独的、封装单元提供。在某些单元设计中，半导体芯片被安装于基板或芯片载体上，基板或芯片载体被安装于电路板例如印制电路板上。

有源电路被制作在半导体芯片的第一表面(例如前表面)上。为了便于电连接到有源电路，芯片在同一表面上设置有焊垫。焊垫典型地布置为规则的阵列，或者围绕裸片的边缘或者，对许多存储装置来说，在裸片中心处。焊垫通常由约0.5μm厚的导电金属例如铜或铝制成。焊垫的尺寸随装置的类型而不同，但典型地在一侧上有几十微米至几百微米的尺寸。

硅过孔技术(TSV)用于连接焊垫和半导体芯片的与第一表面相反的第二表面(例如后表面)。传统的过孔包括穿透半导体芯片的孔和从第一表面至第二表面延伸通过孔的导电材料。焊垫可以电连接到过孔上，以允许焊垫和半导体芯片第二表面上的导电元件之间连通。

传统的TSV孔可能会减少可以用于包含有源电路的第一表面的那部分。可以用于有源电路的第一表面上的可用空间的这种减少可能增加用以制作每个半导体芯片所需硅的量，因而潜在地增加了每个芯片的成本。

在芯片的任意物理配置中，尺寸是一个很重要的考虑因素。随着便携式电子装置的快速发展，越来越强烈地需要更紧凑物理配置的芯片。仅仅通过实例，通常被称为“智能手机”的装置，利用强大的数据处理器、存储器和辅助装置例如全球定位系统接收器、电子照相机和局域网连接，连同高分辨率显示器和相关的图形处理芯片一起，集成了移动电话的功能。这种装置可以提供如下性能：例如完整的网络连通性、包括全分辨率视频的娱乐、导航，电子银行以及更多，所有这些都处于口袋大小的装置内。复杂的便携式装置需要将许多芯片封装于很小的空间内。而且，一些芯片具有很多输入和输出连接，通常称为“I/O”。这些I/O必须与其他芯片的I/O互连。互连应该很短并且应该具有低阻抗以使信号传播延迟最小化。形成互连的部件应该不会大大增加该组件的尺寸。类似的需求在作为例如数据服务器的其他应用中也出现了，例如用于网络搜索引擎中的那些数据服务器。例如，在复杂的芯片之间提供许多短小、低阻抗的互连的结构可能增加搜索引擎的带宽并且减小其能量消耗。

虽然在半导体过孔形成和互连方面已经取得了一些进步，但仍需要改进以使半导体芯片的尺寸最小化，同时提高电互连的可靠性。本实用新型的这些特征通过构造如下所述的微电子封装和制作微电子封装的方法而实现了。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点，使半导体芯片尺寸最小化，同时提高电互连的可靠性。

根本实用新型的一个方面，一种制造微电子单元的方法包括提供半导体元件的步骤，半导体元件具有前表面、背离前表面的后表面。半导体元件可包括其内的多个有源半导体器件。半导体元件可包括暴露在前表面处的多个导电垫。导电垫可具有暴露在半导体元件前表面处的顶表面和与顶表面相反的底表面。

所述制造微电子单元的方法可以还包括下述步骤：通过朝向半导体元件引导精细研磨颗粒的喷流而形成至少一个第一开口，其从所述后表面朝向所述前表面延伸，部分地穿过半导体元件。所述方法可以还包括下述步骤：形成至少一个第二开口，其从所述至少一个第一开口延伸到至少一个导电垫的底表面，所述至少一个第二开口暴露所述至少一个导电垫的底表面的至少一部分。所述方法可以还包括下述步骤：形成至少一个导电触点和与其相连的至少一个导电互连。形成导电互连的步骤可包括以与所述至少一个导电垫的底表面接触的方式沉积导电材料。每个导电互连可在一或多个所述第一开口内延伸并且可被连接至所述至少一个导电垫。至少一个导电触点可以暴露在半导体元件的后表面处，用以电连接至外部器件。

在一种代表性的实施方式中，所述多个导电垫中的至少一个可以电连接至所述多个有源半导体器件中的至少一个。在一个实施方式中，至少一个导电触点可以覆盖于半导体元件的后表面。在特定实施方式中，精细研磨颗粒的平均尺寸可以为至少1微米。在一个实施方式中，精细研磨颗粒的喷流可包括气体介质。在一种代表性的实施方式中，精细研磨颗粒的喷流可包括液体介质。在特定实施方式中，第一开口可具有沿着所述后表面在横向方向上的第一宽度，并且至少一个所述导电触点可具有在横向方向上的第二宽度，所述第一宽度大于第二宽度。