[发明专利]在扇出型WLCSP上堆叠半导体小片的方法及半导体装置

说明书

半导体装置具有第一半导体小片。第一互连结构，诸如导电柱，其包括形成在导电柱之上的凸点，以及第二互连结构形成在所述第一半导体小片的外围区域。第二半导体小片布置在第一互连结构和第二互连结构之间的第一半导体小片之上。第二半导体小片的高度低于第一互连结构的高度。第二半导体小片的占用空间小于第一半导体小片的中央区域。密封体沉积在第一半导体小片和第二半导体小片之上。备选地，第二半导体小片布置在包括多个互连结构的半导体封装之上。实现来自单侧FO‑WLCSP的外部连通性而没有使用导电通孔以提供高的产量及装置可靠性。

本申请要求于2013年6月28日递交的美国临时专利申请No.61/841,059的权益，通过引用将其申请结合于此。

技术领域

本发明一般涉及半导体装置，并且更具体地涉及堆叠半导体小片(die)或使用单侧扇出型晶圆级芯片规模封装(FO-WLCSP)的半导体封装的半导体装置及方法。

背景技术

半导体装置广泛存在于现代电子产品中。半导体装置在电元件的数量和密度上变化。离散的半导体装置通常包含一种类型的电元件，例如发光二极管(LED)、小信号晶体管、电阻器、电容器、电感器和功率金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)。集成半导体装置典型地包含数以百计到数百万的电元件。集成半导体装置的示例包括微控制器、微处理器、电荷-耦合装置(CCD)、太阳能电池和数字式微-反射镜装置(DMD)。

半导体装置执行广泛范围的功能，诸如信号处理、高速计算、发射及接收电磁信号、控制电子装置、将太阳光转变为电以及产生用于电视显示器的视觉投影。半导体装置存在于娱乐、通信、功率转换、网络、计算机以及消费产品的领域中。半导体装置也存在于军事应用、航空、汽车、工业控制器以及办公设备中。

半导体装置利用半导体材料的电属性。半导体材料的结构允许通过电场或基极电流的应用或经由掺杂的过程来操纵半导体材料的电导率。掺杂将杂质引入半导体材料以操纵并控制半导体装置的导电性。

半导体装置包含有源的和无源的电结构。包括双极和场效应晶体管的有源结构控制电流的流动。通过改变掺杂的水平以及电场或基极电流的应用，晶体管或是促进或是限制电流的流动。包括电阻器、电容器和电感器的无源结构产生执行多种电功能所必需的、电压和电流之间的关系。将无源及有源结构电连接以形成电路，该电路使得半导体装置能够执行高速操作和其他有用的功能。

半导体装置一般使用两种复杂的制造工艺(即前端制造和后端制造)来制造，每一制造工艺潜在地包括数以百计的步骤。前端制造包括在半导体晶圆表面上的多个小片的形成。每一半导体小片典型地是相同的并且包含由电连接的有源和无源元件形成的电路。后端制造包括从已完成的晶圆分割个体半导体小片并且封装小片以提供结构的支持和环境隔离。本文使用的术语“半导体小片”既指该单词的单一形式又指其复数形式，并且因而能够既指单个半导体装置又指多个半导体装置。

半导体制造的一个目的是生产较小的半导体装置。较小的半导体装置典型地消耗较少功率、具有较高性能并且能够更有效地生产。另外，较小的半导体装置具有较少的占用空间，这是较小的最终产品所期望的。能够通过前端工艺中的改进来实现较小的半导体小片尺寸，这导致具有较小、较高密度有源及无源元件的半导体小片。后端工艺可通过电互连和封装材料中的改进而导致具有较少占用空间的半导体装置封装。

较小半导体装置的制造依赖于对在多个水平上(3-D装置集成)的多个半导体装置之间的水平的及垂直的电互连实施改进。水平的电互连包括形成为FO-WLCSP或嵌入式晶圆级球栅阵列(eWLB)的部分的重新分配层(RDLs)，其提供半导体小片和封装外部的点之间的电连接。垂直的互连能够以导电的直通硅通孔(TSV)或直通孔通孔(THV)实现。然而，TSV和THV的使用通常涉及相当多的时间及设备，这减少了每小时件数(UPH)产量并且增加了成本。而且，通孔形成可能包括空隙的形成，该空隙减少装置可靠性，并且可能提出半导体小片放置精度和翘曲控制的问题。

发明内容