[发明专利]具有在部分之间的电介质的半导体器件

说明书

本公开的实施例涉及具有在部分之间的电介质的半导体器件。一种半导体器件，其具有在器件的有源部或部分之间的通道。诸如电介质或聚合物的弹性材料被沉积到通道中并被固化，以增加半导体器件的柔性和热膨胀性质。弹性材料减少了半导体器件与在下游工艺中该半导体器件被耦合到的衬底之间的热失配和机械失配，以改进可靠性。该半导体器件还可以包括相对于彼此横向形成的多个通道。通道中的一些通道一直延伸穿过半导体器件，而其他通道仅部分延伸通过半导体器件。

技术领域

本公开针对一种半导体器件，更特别地，针对一种具有多个有源部分的半导体器件，该有源部或部分之间具有填充有聚合物的通道。

背景技术

由于其的小尺寸以及高效的组装工艺，晶圆级芯片规模封装(“WLCSP”)在封装空间中很常见。WLCSP通常包括单个半导体裸片，并且耦合到支持衬底。针对WLCSP的最大挑战之一是WLCSP与支持衬底之间的热膨胀系数(“CTE”)的不匹配。因为在操作期间的热循环会导致WLCSP与衬底之间的连接分离，CTE中的这种不匹配导致可靠性问题。分离允许污染物与WLSCP或衬底的有源区域接触，从而导致电气短路和整体封装故障。

更具体地说，衬底通常具有第一CTE，并且WLCSP通常具有不同的第二CTE。在许多情况下，衬底的CTE通常大于WLCSP的CTE。WLCSP通常通过焊料耦合到衬底。在操作期间，由于操作产生的热量，WLCSP和衬底所得的组合经受一范围的温度。换言之，WLCSP和衬底在操作停止时返回较低的第一温度之前经受热循环，该热循环从不操作时的较低的第一温度到操作期间的较高的第二温度。通常，在WLCSP的使用寿命期间，WLCSP和衬底经受数千次(如果不是更多的话)这些开-关循环和随后的温度循环。

在这些循环的每一个循环期间，操作期间的温度升高均导致WLCSP和衬底的膨胀。然而，因为这些器件中的每个器件的CTE不同，因此衬底和WLCSP将响应于温度的改变而膨胀不同的量。随着时间的流逝，这可以导致WLCSP与衬底之间的连接破裂，并最终导致WLCSP与衬底分离。一旦破裂或分离，污染物(诸如水或灰尘)例如可以与流经WLCSP和衬底中的一者或两者的电流接触，这将导致电气短路。电气短路可以导致WLCSP或衬底的完全故障，诸如通过使WLCSP和衬底中的集成电路或其他电气连接过热、起火、爆炸或损坏。

此外，衬底与WLCSP之间CTE的差异产生了对WLCSP的尺寸的限制，因为上述问题对于较大规模的WLCSP而言更为复杂。换言之，与利用较小的WLCSP相比，因为存在更多的膨胀的材料、并且存在组件之间的更大、更弱连接，使用较大的WLCSP可能导致较早地出现问题。尺寸上的这种局限还限制了可以在WLCSP与衬底之间能够建立的电气连接的数目，因为在WLCSP上存在更少的用于电气连接的空间。因为对电气连接数目的限制限制了与WLCSP相关联的功能，电气连接的数目的局限限制了WLCSP的应用。与目前利用已知的WLCSP能够可靠生产的半导体器件和电气连接相比，半导体器件的一些应用要实现更大的半导体器件和更多的电气连接。

发明内容

本公开针对一种具有多个有源部分的半导体器件，该多个有源部分具有在部分之间的、至少部分地延伸通过或一直延伸穿过器件的通道。通道优选地填充有弹性材料，诸如聚合物或其他绝缘性和有弹性的缓冲材料。在操作期间，弹性材料吸收由于半导体器件的热膨胀而导致的半导体器件内的应力和应变。这包括经由与支持衬底耦合而引入到半导体的应力和应变(诸如在WLCSP布置中)。吸收这些内力的能力提高了半导体器件的可靠性，因为这些力不太可能将导致半导体器件从衬底破裂或分离。

本公开中描述的半导体器件还包括多个通道，其中通道中的每个通道相对于彼此是横向的。在一些示例中，若干通道一直延伸穿过半导体器件，而其他通道仅部分延伸通过半导体器件。在另外的其他示例中，通道中的所有通道一直延伸穿过半导体器件，或者通道中的所有通道仅部分延伸通过半导体器件。