СПОСОБ СОЕДИНЕНИЯ МНОГОУРОВНЕВЫХ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ УСТРОЙСТВ
METHOD OF CONNECTING MULTILEVEL SEMICONDUCTOR DEVICES

Область техники, к которой относится изобретение
Варианты осуществления, описанные здесь, как правило, относятся к многоуровневому способу изготовления и электрическому межсоединению в микроэлектронных устройствах.
Уровень техники
Многоуровневые полупроводниковые приборы включают в себя множество кристаллов, установленные друг над другом и скрепленные электрическими соединениями, расположенными между ними. В одном примере, многоуровневое устройство образовано из двух или более пластин (включающие в себя множество кристаллов на них), которые соединены друг с другом на границе раздела между двумя или более пластин. Соединенные пластины разделены на кристаллы и соединены проволокой, образуя множество устройств.
В некоторых примерах, некоторые кристаллы (например, микросхемы на кристаллах) пластин неисправны и непригодны для использования. Эти дефектные кристаллы находятся в многоуровневых полупроводниковых приборах по причине наличия соединений между пластинами, что является причиной выхода из строя устройства, которое не может использоваться даже там, где многие другие кристаллы в устройстве являются полностью работоспособными. Соответственно, данный недостаток пластины уменьшает общий объем выпуска работоспособных многоуровневых устройств.
В других примерах, межсоединения между кристаллами в пределах многоуровневого полупроводникового устройства осуществляются посредством проводных соединений между различными уровнями. Например, два или более полупроводниковых кристалла установлены друг над другом (например, скреплены) на подложке и электрические провода проходят вдоль проводной контактной площадки полупроводникового кристалла подложки. На подложке электрические межсоединения дополнительное направляются в массив шариковых выводов на другой стороне подложки. Многоуровневый полупроводниковый кристалл запрессован для защиты как кристалла и электрических проводов. Электрические провода обеспечивают косвенное взаимодействие между двумя или более уровнями многоуровневого устройства. Косвенное взаимодействие между двумя или более уровнями посредством соединительных проводов ограничивает передачу данных и мощность (например, скорость передачи данных и соответствующие характеристики).
Кроме того, использование подложки и крышки отливной формы на уложенных друг на друга кристаллах, увеличивает высоту (высота z) многоуровневого устройства.
Таким образом, необходимо использовать улучшенные способы изготовления многоуровневых устройств и быстродействующие способы межсоединения уровней, что позволит решить эти и другие технические задачи.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 является видом в поперечном разрезе многоуровневого полупроводникового устройства, включающее в себя межуровневые соединения, простирающиеся через кромку, что латерально простираются из кристалла.
Фиг. 2 представляет собой детальный вид в разрезе многоуровневого полупроводникового устройства, показанного на фиг. 1.
Фиг. 3 представляет собой блок-схему алгоритма, показывающую один пример способа изготовления многоуровневого полупроводникового устройства.
Фиг. 4 представляет собой таблицу, показывающую различия в высоте полупроводниковых приборов.
Фиг. 5 показывает блок-схему алгоритма, показывающую один пример способа изготовления многоуровневого полупроводникового устройства.
Фиг. 6 представляет собой таблицу сравнения Z высоты полупроводникового устройства, включающее в себя проводное соединение, и полупроводникового устройства, включающее в себя переходные отверстия в пределах латеральных кромок.
Фиг. 7 является блок-схемой алгоритма, показывающей другой пример способа изготовления многоуровневого полупроводникового устройства.
Фиг. 8 показывает блок-схему алгоритма, показывающую еще один пример способа для изготовления многоуровневого полупроводникового устройства.
Фиг. 9 представляет собой вид в поперечном сечении другого примера многоуровневого полупроводникового устройства, включающего в себя переходные отверстия, проходящие через одну или более латеральных кромок.
Фиг. 10 представляет собой блок-схему алгоритма, показывающую другой пример способа для изготовления многоуровневого полупроводникового устройства.
Фиг. 11 представляет собой принципиальную схему электронной системы, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения.
Описание вариантов осуществления
В следующем описании и на чертежах достаточно ясно проиллюстрированы конкретные варианты осуществления, чтобы дать возможность специалистам в данной области их реализовать. Другие варианты осуществления могут включать в себя структурные, логические, электрические, процессы и другие изменения. Части и признаки некоторых вариантов осуществления могут быть включены в состав или замещены на аналогичные из других вариантов осуществления. Варианты осуществления, изложенные в формуле изобретения, охватывают все доступные эквиваленты этих пунктов формулы изобретения.
На фиг. 1 показан пример полупроводникового устройства 100, включающее в себя множество кристаллов 102. Как показано, например, на фиг. 1, полупроводниковое устройство 100 включает в себя, по меньшей мере, первый кристалл 104 и второй кристалл 106. Как показано, первый и второй кристаллы 104, 106 соединены по верхней и нижней поверхностям соответствующего кристалла. Как дополнительно показано на фиг. 1, полупроводниковый прибор 100 включает в себя одну или несколько кромок 108, простирающиеся латерально, например, в соответствии с латеральным расстоянием 110 кромки от каждого из кристалла 102. В качестве примера, как показано по отношению к первому и второму кристаллам 104, 106, соответствующие кромки 108 простираются в поперечном направлении от соответствующих краев первого и второго кристаллов 104, 106.
В одном примере, кромки 108 выполнены, но не ограничиваясь этим, из полимерного материала, такого как диэлектрической формовочной массы, выполненной с возможностью покрывать первый и второй кристаллы 104, 106 и, соответственно, защитить кристаллы. В другом примере, первый и второй кристаллы 104, 106 выполнены, но не ограничиваясь этим, из более ударопрочных материалов, чем формовочная масса, используемая на кромке 108. Например, первый и второй кристалле 104, 106 изготовлены из кремния. В другом примере, кромки 108 выполнены из более мягкого полимера (например, низкомодульный упругий материал), выполненный с возможностью защищать первый и второй кристаллы 104, 106 полупроводникового устройства 100. Чем мягче полимерный материал кромки 108, тем легче его разрезать, как описано здесь (например, лазерным сверлом, механическим сверлом, FIB системой, травлением или тому подобное)
Обращаясь снова к фиг. 1, как показано, множество переходных отверстий 112 простираются через один или более кристаллов 102. Как будет описано в данном описании, проводящие переходные отверстия 112 обеспечивает возможность взаимодействия и передачи данных между каждым из кристаллов 102, а также внешней схемой, включающей в себя, но не ограничиваясь этим, массив 114 шариковых выводов, корпус LGA, матрицу штырьковых контактов или т.п., расположенные вдоль поверхности полупроводниковое устройство 100. Как показано на поперечном сечении, показанного на фиг. 1, множество переходных отверстий 112 находится на кромках 108, в отличие от первого и второго кристаллов 104, 106. Как будет описано здесь, переходные отверстия 112 в одном примере, образованы после укладки кристалла 102 друг на друга в конфигурации, показанной на фиг. 1. Например, переходные отверстия 112 просверлены в кромках 108, например, посредством одного или более механического, химического (литографией) или лазерного способа сверления.
Как будет описано дополнительно далее, каждый из кристаллов 102 в одном примере включает в себя уровень перераспределения, например структурированную последовательность из проводящих дорожек, расположенных смежно с каждым из кристаллов 102. Уровень перераспределения простирается по контуру кристалла 102 до кромки 108. Проводящие дорожки, образованные вдоль уровня перераспределения, выполнены с возможностью соединяться с переходными отверстиями 112. Соответственно, каждый из кристаллов 102 полупроводникового прибора 100 может взаимодействовать через переходные отверстия 112 с одним или несколькими другими кристаллами 102 и, возможно, с массивом 114 шариковых выводов. Предоставляя кромки 108 для каждого из кристалла 102 и соответствующих переходных отверстий 112 в нем, обеспечивается прямое соединение между одним или более кристаллом 102 и массивом 114 шариковых выводов, в отличие от косвенного соединения, которое обеспечивается проводным соединением с одним или более кристаллов, покрытых в формовочным колпачком (имеет такой размер, чтобы инкапсулировать свободные провода), и нижележащую подложку с массивом шариковых выводов. То есть, в одном примере кромки 108, выступающие из множества кристаллов 102 (например, в соответствии с размерностью бокового выступа 110 кромки) обеспечивает механизм для компактного приема множества переходных отверстий 112, которые позволяют обеспечить прямое соединение между кристаллами 102 полупроводникового устройства 100 без необходимости использования формовочного колпачка, покрывающего проводные соединения множества кристаллов 102 и подложки или тому подобное для обеспечения такой связи. Соответственно, высота полупроводникового прибора 100 (например, высота Z) существенно меньше, чем высота полупроводникового прибора, включающего в себя множество соединенных между собой кристаллов посредством проводного соединения, и затем инкапсулируются в формованном колпачке, и имеющее нижележащую подложку. Например, в некоторых примерах, высота Z обеспечивает уменьшение высоты полупроводникового прибора 100, имеющее переходные отверстия 112, находящиеся на кромке 108, может достигать 0,2 мм относительно сопоставимого устройства, имеющего проводные соединения. Обращаясь снова к фиг. 1, как дополнительно показано, полупроводниковый прибор 100 в одном примере включает в себя массив 114 шариковых выводов, включающий в себя множество припаечных шариков 116, расположенных вдоль одного или более кристаллов 102. В примере, показанном на фиг. 1, первый кристалл 104 (например, уровень перераспределения первого кристалла 104, описанного здесь) непосредственно соединен с припаечными шариками 116. Соответственно, передача данных для каждого из кристаллов 102 через переходные отверстия 112, соответственно осуществляется первым кристаллом 104 и любые другие кристаллы 102 через переходные отверстия 112. Припаечные шарики 116, предусмотренные в массиве 114 шариковых выводов, обеспечивают ввод и вывод в и из полупроводникового прибора 100, в то же время, избегая необходимости использовать подложку, лежащую в основе множества кристаллов 102 для приема информации и передачи информации из полупроводникового устройства. То есть, путем непосредственного соединения массива 114 шариковых выводов с уровнем перераспределения первого кристалла 104, нет необходимости использовать подложку, которая применяется в некоторых полупроводниковых приборах, для полупроводникового прибора 100, показанного на фиг. 1, таким образом, обеспечивается дополнительная экономия пространства и формируется более компактное устройство. Предоставляя множество переходных отверстий 112 через кромки 108 вместе с массивом 114 шариковых выводов, обеспечивая непосредственное соединение вдоль первого кристалла 104 для высокоскоростной передачи в пределах (и в и из) полупроводникового прибора 100, что уменьшает в то же время общую высоту полупроводникового устройства 100 до минимума.
Обращаясь теперь к фиг. 2, где показан более детальный вид в поперечном разрезе полупроводникового устройства 100, ранее показанного на фиг. 1. В подробном представлении на фиг. 2, множество кристаллов 102 снова показаны в многоуровневой конфигурации, и каждый из кристаллов 102 включают в себя соответствующую кромку 108, простирающуюся латерально, например, в соответствии с боковым выступом 110 кромки, от кристалла 102. В одном из примеров, каждый из кристаллов 102 является частью матрицы 201 в сборе, включающую в себя соответствующий кристалл 102, кромку 108 и уровень 202 перераспределения, как описано здесь (и, возможно, прессмассу 200).
Как показано на фиг. 2, предусмотрено множество переходных отверстий 112, расположенных на кромке 108, которые проходит непрерывно между кристаллами 102. В другом примере одно или более из переходных отверстий 112 простираются через одну или несколько из кромок 108 для обеспечения связи между двумя или более кристаллами 102 полупроводникового устройства 100 или между кристаллом 102 и массивом шариковых выводов (через уровень 202 перераспределения). То есть, переходные отверстия 112 расположены на кромках 108, простирающиеся частично или полностью через стек кристаллов в сборе 201. Другие переходные отверстия 112, предусмотренные на кромках 108, простираются через два или более кромок 108, чтобы соответствующим образом обеспечить связь между двумя или более кристаллами 102 многоуровневого полупроводникового прибора 100. Переходные отверстия 112 в одном из примеров, просверлены с обеих сторон кромки 108, например, через верхнюю поверхность 203 и нижнюю поверхность 205 полупроводникового устройства 100. В другом примере осуществления, множество переходных отверстий 112 просверлены с одной или обеих сторон 203, 205 полупроводникового прибора. В другом примере переходные отверстия 112 просверлены после укладки. Соответственно, переходные отверстия 112 легче выровнять по ранее уложенных кристаллах 102. Сверление выполняется посредством одной эффективной операции, которая объединяет конструкцию переходных отверстий, в один этап, в отличие от формирования множества отдельных переходных отверстий и затем укладки и выравнивания переходных отверстий (например, кристалл).
Как описано выше, каждая из матриц 201 в сборе включает в себя кристалл 102, а также уровень 202 перераспределения, образованного рядом с кристаллом 102. Как показано, уровень 202 перераспределения простирается за контур (например, боковой контур кристалла 102) и простирается в кромку 108. Например, в одном примере кристалл 102 инкапсулируется в формовочную массу 200, например, в панели корпуса, как описано здесь. После приема в пределах панели корпуса формовочная масса 200 вводится в панель корпуса и затвердевает вокруг каждого из кристаллов 102. Технология литографии используется для обеспечения проводящих дорожек уровня 202 перераспределения вдоль каждого из кристаллов 102. Как показано, например, на фиг. 2, уровень 202 перераспределения соответственно простирается в поперечном направлении из множества кристаллов 102 по и через множество кромок 108 каждой из матрицы 201 в сборе. Уровень 202 перераспределения, таким образом, обеспечивает конфигурацию "веера", которая обеспечивает распределенную взаимосвязь каждого из кристаллов 102 с другими кристаллами в пределах полупроводникового прибора 100, а также с массивов 114 шариковых выводов (например, посредством переходных отверстий 112). Кроме того, веерный уровень 202 перераспределения взаимодействует с множеством переходных отверстий 112, находящиеся на кромках 108, чтобы соответствующим образом снизить общую высоту полупроводникового прибора 100, в то же время, обеспечивая прямую связь между каждым из кристаллов 102, и соответствующие прямое соединение с массивом 114 шариковых выводов, лежащий в основе первого кристалла 104. Уровень перераспределения обеспечивает проводящие дорожки, которые простираются в поперечном направлении от кристалла, которые затем соединяются посредством переходных отверстий 112. Иначе говоря, переходные отверстия 108 и уровни 202 перераспределения обеспечивают взаимосвязи, которые размещены в пределах кромок 108, не требуя наличия большого формовочного колпачка (например, используемого для инкапсуляции свободных проводов).
Как дополнительно показано на фиг. 2, формовочная масса 200 (например, диэлектрическая смола, который образует соответствующий полимер) обеспечивается в поперечном направлении и поверх множества кристаллов 102 до укладки кристаллов друг на друга. В другом примере, формовочная масса 200 обеспечивается на сторонах множества кристаллов 102, в отличие от расположения вдоль верхней поверхности каждого из кристаллов 102. Формовочная масса 200 простирается в поперечном направлении с образованием кромки 108, имеющей боковой выступ 110 кромки относительно кристалла 102. Как описывалось ранее, после формовки множества кристаллов 102 (как описано здесь в плоской панели, имеющей конфигурацию пластины или панели), множество кристаллов 102 отрезают от панели, проверяют их работоспособность и затем укладываются в соответствии с конфигурацией, показанной на фиг. 2, например, как многоуровневая конфигурация полупроводникового устройства 100. В другом примере, множество кристаллов испытывается перед разделением пластин на кристаллы из исходной кремниевой пластины и формирования восстановленной панели кристалла (как описано здесь).
Каждый из кристаллов 102 соединен друг с другом посредством уровня адгезионного покрытия 204 или другого связующего вещества, расположенного между каждой матрицей 201 в сборе. Как показано на фиг. 2, адгезионное покрытие 204 выравнивает каждый из кристаллов 102 и поддерживает кристалл 102 в выровненной конфигурации. После укладки кристалла 102 друг на друга, в одном примере множество переходных отверстий 112 просверлены в полупроводниковом устройстве 100, чтобы тем самым обеспечить взаимосвязь между каждым из кристаллов 102 посредством уровня 202 перераспределения каждой из матрицы 201 в сборе.
В другом примере переходные отверстия 112 формируются отдельно в каждой из матриц 201 в сборе до укладки матриц в сборе друг на друга в конфигурации, показанной на фиг 2. Соответственно, переходные отверстия 112 выравниваются во время выполнения процедуру укладки друг на друга, чтобы соответствующим образом обеспечить взаимосвязь между каждой из матриц 201 в сборе (и массивом 114 шаровых выводов). В одном примере, переходные отверстия 112 заполняются проводящим материалом, таким как медь и т.п., распыленным или обеспечивается посредством осаждения паров для соединения каждого из кристаллов 102 полупроводникового прибора 100, а также соединения кристалла 102 с массивом 114 шаровых выводов.
Обращаясь снова к фиг. 2, как описано выше в данном документе, каждое из переходных отверстий 112, показанные на кромках 108, и латерально разнесенные относительно каждого кристалла 102. То есть кристаллы 102 соединены друг с другом посредством проводящих переходных отверстий 112 на латерально простирающихся кромках 108. Посредством обеспечения взаимосвязи между кристаллами 102 на латеральных частях каждой из матрицы 201 в сборе, соединения между каждым из кристаллов 102, а также массивом 114 шаровых выводов объединяются в переходных отверстиях 112, а также на уровне 202 перераспределения веером от каждого из кристалла 102 (например, боковых кромок 108). Соответственно, компоненты других полупроводниковых приборов, такие как проводная подложка, находящаяся под многоуровневыми кристаллами и формовочным колпачком для инкапсуляции и защиты кристалла, а также проводных соединений между каждым из кристаллов и основной подложки, соответственно, не используются. Вместо этого, в полупроводниковом устройстве 100 каждый из кристаллов 102 формуется с помощью формовочной массы, чтобы обеспечить латерально простирающуюся кромку 108 для уровней 202 перераспределения, а также пространство для латерально расположенных переходных отверстий 112. Соответственно, вертикальная высота или Z высота полупроводникового устройства 100 минимизируется по отношению к Z высоте других конфигураций полупроводниковых приборов, использующие проводные соединения и базовые подложки (а также соответствующие формовочные колпачки поверх проволочных соединений).
Кроме того, поскольку переходные отверстия 112 находятся на кромках 108, то переходные отверстия 112 более легко формируются в полупроводниковом приборе 100. Например, переходные отверстия, по меньшей мере, в некоторых примерах, образованы на кремнии кристалла 102. Кремний труднее просверлить, потому что он является хрупким и твердым материалом (например, имеет более высокий модуль упругости). Однако, полимер, используемый в формовочной массе 200 полупроводникового прибора 100, обеспечивает более мягкий материал (по отношению к кремнию) для сверления каждого из переходных отверстий 112. Чем мягче материал кромки 108, тем соответственно легче просверлить переходные отверстия 112 в полупроводниковом устройстве 100 и, соответственно, проводящий материал легко осаждается в пределах переходных отверстий 112 для соединения каждый из уровней 202 перераспределения соответствующего кристалла 102 матрицы 201 в сборе. Аналогично, благодаря более легкому способу формирования переходных отверстий 112 посредством использования формовочной массы кромок 108, повреждение полупроводникового устройства 100, например, до или после формирования многоуровневой конфигурации кристалла 102, таким образом, минимизируется. В противоположность этому, сверления кремниевого материала одного или более кремниевого кристалла является проблематичным, поскольку существует риск появления зазубрин или повреждения полупроводника в кристалле. Один из примеров формовочной массы 200 включает в себя, но не ограничивается этим, эпоксидную смолу, включающую в себя одну или более добавок, выполненных с возможностью регулировать свойства кромок 108 (например, корпус полупроводникового прибора 100), чтобы удовлетворить требования к упаковке. Например, эпоксидная смола содержит добавки для регулировки одного или более модуля упругости, коэффициента теплового расширения, температуры отверждения, времени отверждения, температуры стеклования, теплопроводности и тому подобное.
Фиг. 3 показывает технологическую схему процесса выполнения последовательности одного примера процесса для изготовления полупроводникового прибора, такого как полупроводникового прибора 100, показанного на фиг. 1 и 2. На первом этапе 301 множество кристаллов 302 показаны на монолитной полупроводниковой пластине 300. Например, множество кристаллов 302 формируются на кремниевой пластине, как известно в данной области техники (путем маскировки и травления пластины). Кристаллы 302 на кремниевой пластине 300 проверяются для определения работоспособных кристаллов (работоспособные кристаллы без производственных или функциональных ошибок). Полупроводниковая пластина 300 разделена соответствующим образом на отдельные кристаллы 302. Возможно, кристаллы 302 исследуются после разделения и затем отделяются.
Работоспособные кристаллы 306 отделены от остальных кристаллов 302 и на этапе 303 работоспособные кристаллы 306 располагаются на панели рамки 304. Как показано на фиг. 3, панель рамки 304 в одном примере имеет, по существу, аналогичную конфигурацию полупроводниковой пластины 300, показанной на этапе 301. В другом примере, как описано здесь, панель рамки 304 имеет другую форму, например, квадратную или прямоугольную. Множество работоспособных кристаллов 306 устанавливаются на панели рамки 304 и формируется восстановленная панель 308 кристалла. Например, формовочная масса, такая как смолы или тому подобное, которая затвердевает в диэлектрическом полимере, подается в панель рамки 304. Формовочная масса затвердевает вокруг каждого из работоспособных кристаллов 306, чтобы соответствующим образом образовать отдельную матрицу 201 в сборе, показанную на фиг. 2 (включающую в себя кристалл 102, а также соответствующую кромку 108). В конфигурации, показанной на этапе 303, восстановленная панель 308 кристалла готова для укладки друг на друга, например, для формирования одного или нескольких полупроводниковых приборов 100, описанных выше в данном документе.
В другом примере, после формирования восстановленной панели кристалла (например, после формования работоспособных кристаллов 306) образуются уровни 202 перераспределения для каждого из кристаллов 306. Например, используется изготовление и литография для травления проводящих дорожек уровней 202 перераспределения на формовочной массе 200 и кристалле 306. Как ранее описано, уровни 202 перераспределения имеют веерную конфигурацию, простирающиеся по контуру работоспособных кристаллов 306, а также кромок 108 (например, фиг. 2).
Обратимся теперь к этапу 305, восстановленные панели 308 кристалла показаны в разобранной конфигурации с каждой из множества панелей 310 кристалла, которые уложены друг на друга. Как показано, работоспособные кристаллы 306 каждой из множества восстановленной панели 310 кристалла показаны, по существу, аналогично конфигурации и, соответственно, выровнены между каждой из восстановленной панели 310 кристалла. То есть, работоспособные кристаллы 306 каждой из панелей 310 кристалла, например, включающая в себя первую и вторую восстановленную панели 312, 314 кристаллов, выровнены соответственно, для обеспечения многоуровневого полупроводникового прибора, при отделении (разделении) многоуровневых кристаллов на более позднем этапе процесса. Как описано выше, в одном примере, адгезионный материал 204 наносится между каждым из множества восстановленных панелей 310 кристаллов, чтобы обеспечить соединение между множеством восстановленных панелей 310 кристаллов, включающее в себя выравнивание в ней кристаллов.
На этапе 307 множество переходных отверстий 112 образованы в многоуровневых множествах восстановленных панелей 310 кристаллов. Например, как показано на этапе 307, многоуровневая панель 316 в сборе включает в себя множество восстановленных панелей 310 кристаллов в уложенной друг на друга и скрепленной конфигурации. Соответственно, множество кристаллов 102 (соответствующих работоспособным кристаллам 306) панелей 310 выровнены в конфигурации, соответствующей структуре устройства 100, показанного на фиг. 1 и 2. Проходные отверстия 112 формируются на кромках 108 (включающие в себя уровни 202 перераспределения, показанные на фиг. 2), простирающиеся в поперечном направлении от каждого из кристалла 102 (306 показано на фиг. 3).
В одном примере переходные отверстия 112 образуются при выполнении периодического процесса, например, включающий в себя сверление кромок 108 каждого из соответствующих кристаллов 102. То есть в многоуровневой панели 316 в сборе (до разделения) множества переходных отверстий 112 просверлены через многоуровневую панель 316 в сборе, что, соответственно, способствует ускоренному формированию переходных отверстий 112 в каждом из полупроводниковых приборов на одной стадии производства. В еще одном примере, многоуровневая панель 316 в сборе разделяется на множество полупроводниковых устройств 100. Множество разделенных полупроводниковых приборов 100 отдельно просверливаются для образования переходных отверстий 112, проходящие через кромки 108. После образования переходных отверстий 112, проводящий материал, такой как медь, распыляется или осаждается посредством пара в каналах переходных отверстий 112 для электрического соединения кристаллов 306 (например, через уровни 202 перераспределения кромок 108).
Как показано на этапе 309, массив 114 шариковых выводов (также показаны на фиг. 1 и 2) также предусмотрен. Аналогичным образом на этапе 307, в одном примере массив 114 шариковых выводов для каждого из полупроводниковых устройств 100, сформированный вдоль полупроводниковых устройств, все еще находится в пределах многоуровневой панели 316 в сборе, показанной на этапе 307. Возможно, массив 114 шариковых выводов образуется вдоль полупроводниковых приборов 100 после разделения, например, в полупроводниковом устройстве 100, показанного на этапе 309.
Обращаясь снова к этапу 309, окончательно сформированное полупроводниковое устройство 100 показано с многоуровневой структурой кристаллов 102 и проходными отверстиями 112, простирающиеся через кромки 108. Массив 114 шаровых выводов также показан на нижнем уровне полупроводникового устройства 100, например, соединенный с уровнем перераспределения, ассоциированный с первым кристаллом 104 (как показано на фиг. 2).
Процесс, показанный на фиг. 3, схематически обеспечивает множество полупроводниковых приборов 100, таких как, устройства, показанные на фиг. 1 и 2. В связи с тем, что каждая из панелей рамки 304 и соответствующая восстановленная панель 310 кристаллов включает в себя только работоспособные кристаллы 306, то полупроводниковые устройства 100, по существу, не включают в себя поврежденные или неисправные кристаллы 102. То есть, снова обращаясь к этапу 305, каждый из работоспособных кристаллов 306, инкорпорированные в каждое из множеств восстановленных панелей 310 кристаллов, предварительно проверены и являются работоспособными. Соответственно, полупроводниковые приборы 100, полученные посредством использования многоуровневой панели 316 в сборе, соответственно являются работоспособными. Процесс, показанный на чертеже, сводит к минимуму или предотвращает нахождение дефектных или поврежденных полупроводников до момента изготовления, например, при использовании монолитной полупроводниковой подложки, имеющей в ней работоспособные, неисправные или поврежденные полупроводники. В предшествующих способах изготовления неисправные или поврежденные полупроводники были инкорпорированы в готовое устройство, что приводило к снятию с эксплуатации в остальном полностью исправного устройства. Иначе говоря, используя процесс, описанный в настоящем документе, один или несколько (например, множество) неисправных или поврежденных кристаллов 302, в других случаях находящиеся в одной или более полупроводниковых пластинах 300, не могут находиться в полностью исправных полупроводниковых приборах 100, изготовленных согласно описанному ранее способу.
Таким образом, процент выхода годных полупроводниковых приборов 100 значительно выше, чем с использованием других процессов, где применяются вся полупроводниковая пластина 300, включающая в себя как работоспособные, так и неисправные или поврежденные кристаллы. В дополнение, увеличивается выработка изделий посредством нахождения переходных отверстий 112, например, на кромках 108, что обеспечивает прямое взаимодействие между каждым из кристаллов 102, не требуя большего формовочного колпачка и подложки, которые в противном случае необходимы для полупроводниковых приборов с проволочными соединениями. Соответственно, полупроводниковый прибор 100, образующиеся в процессе, показанный на фиг. 3, имеет более высокую функциональную надежность, а также сводит к минимуму вертикальную высоту (высота Z) по сравнению с другими полупроводниковыми приборами, образованные путем проводных соединений вместе с подложками.
Обратимся теперь к фиг. 4, где обеспечиваются два дополнительных этапа 403, 405 в качестве альтернативы этапам 303 и 305, показанных на фиг. 3. Например, панель рамки 400, показанная на фиг. 4, имеет квадратные или прямоугольные (например, некруглые) конфигурации по отношению к конфигурации пластин панели рамки 304, показанной на этапе 303. Панель рамки 400 соответственно располагает работоспособные кристаллы 306 в виде сетки, имеющей квадратную прямоугольную конфигурацию. Восстановленная панель 402 кристаллов, показанная на этапе 403, затем укладывается на множество восстановленных панелей 404 кристаллов друг на друга, как показано на этапе 405 на фиг. 4. Как дополнительно показано на фиг. 4, множество восстановленных панелей 404 кристаллов включает в себя, по меньшей мере, первую и вторую восстановленную панели 406, 408 кристаллов.
Процесс, описанный ранее на фиг. 3, затем выполняется, по существу, аналогичным образом с множеством восстановленных панелей 404 кристаллов, предусмотренных в многоуровневой конфигурации. То есть, переходные отверстия 112 находятся, в одном примере, на множестве кромок 108, проходящих в поперечном направлении от каждого из кристаллов 102. В одном примере переходные отверстия 112 формируются на кромках 108, когда как кристаллы 102 удерживаются в многоуровневой конфигурации (например, до разделения). Аналогичным образом, массив 114 шариковых выводов также применяется к первой восстановленной панели 406 кристаллов, когда как первая восстановленная панель 406 кристаллов полупроводникового устройства 100 остается в многоуровневой структуре панелей в сборе, как показано на фиг. 3 на этапе 307. В другом примере, как описано выше, переходные отверстия 112 и массив 114 шариковых выводов образованы на отделенном полупроводниковом устройстве 100, например, после отделения полупроводникового устройства 100 от многоуровневого множества восстановленных панелей 404 кристаллов.
Фиг. 5 показывает один поперечный разрез полупроводникового устройства 500, включающее в себя нижележащую подложку 506 и проводные соединения между кристаллом 502 устройства 500. Как показано дополнительно на фиг. 5, каждый из кристаллов 502 соединен с подложкой 506 посредством одного или нескольких проводов 504 и простирающиеся через полупроводниковое устройство 500, например, через формовочный колпачок 510. Как показано, по меньшей мере, некоторые из множества проводов 504 обеспечивают взаимосвязь между каждым из кристаллов 502 сначала, проходя от соответствующего кристалла 502 к подложке 506 (подложка включает в себя множество проводящих дорожек) и затем проходит от подложки 506 с использованием дополнительных проводов 504 к одному или более других кристаллов 502. Как дополнительно показано на фиг. 5, массив 508 шариковых выводов предусмотрен вдоль противоположной поверхности подложки 506 и соединен с кристаллами посредством проводов 504, проходящих от подложки 506 к кристаллам 502.
В отличие от сборки, показанной на фиг. 5, полупроводниковое устройство 100, описанное здесь (фиг. 1 и 2), включает в себя множество кристаллов 102 многоуровневой конфигурации, включающей в себя множество латерально простирающихся кромок 108 (например, см. латеральный выступ 110) от каждого из кристаллов 102. Кромки 108 формируются формовочной массой, смолой и т.п., выполненные с возможностью быть просверленными для формирования переходных отверстий 112 в них. Как описано выше, каждая матрица 201 кристаллов выполнена с уровнем 202 перераспределения, например, для обеспечения веерной конфигурации проводящих дорожек, простирающиеся за пределы горизонтального контура каждого из кристаллов 102. Соответственно, посредством переходных отверстий 112, проходящие через уровни 202 перераспределения, обеспечиваются электрические соединения между каждым из кристаллов 102 на компактной боковой позиции относительно кристалла 102 (например, на кромке 108). Взаимосвязь между кристаллами обеспечивается в боковых пространствах, прилегающих к каждому из кристаллов 102, не требуя большого формовочного колпачка 510 для размещения множества проводов 504 полупроводникового прибора 500, показанного на фиг. 5. Дополнительно, переходные отверстия 112 простираются между каждым из кристаллов 102. Например, переходные отверстия 112 простираются между двумя или более кристаллов 102, чтобы обеспечить прямые связи между кристаллами 102 и, соответственно, избегая необходимости использования промежуточной подложки 506, как показано на фиг. 5.
Кроме того, полупроводниковое устройство 100, показанное на фиг. 1 и 2, не требует подложки 506 для ввода или вывода из устройства 100. Вместо этого, устройство 100, включающее в себя соединенные между собой кристаллы 102 посредством переходных отверстий 112 и уровней 202 перераспределения, выполнены с возможностью обеспечивать ввод и вывод через массив 114 шариковых выводов, соединенный с уровнем 202 перераспределения первого кристалла 104. Иначе говоря, нет необходимости использовать подложку 506 и формовочный колпачок 510, как показано на фиг. 5, в полупроводниковом устройстве 100, показанном на фиг. 1 и 2. Вместо этого, кромки 108, простирающиеся латерально от кристалла 102, обеспечивают пространство, как для уровня 202 перераспределения, включающий в себя проводящие дорожки, так и для переходных отверстий 112, просверленные через кромки 108. Соответственно, посредством использования полупроводникового устройства 100 обеспечивается экономия пространства в вертикальном направлении (Z высота) по отношению к полупроводниковому устройству 500, показанному на фиг. 5 (требующее большого формовочного колпачка 510, а также подложки 506). Дополнительно, полупроводниковое устройство 100, показанное на фиг. 1, включает в себя относительно прямые соединения посредством переходных отверстий 112 между каждым из кристаллов 102 (без использования промежуточной подложки 506). Такое расположение обеспечивает прямую и, соответственно, быстродействующую и более надежную передачу данных между кристаллами 102 и массивом 114 шариковых выводов, ассоциированных с уровнем 202 перераспределения первого кристалла 104 (см. фиг. 2).
Обратимся теперь к фиг. 6, где показана сравнительная таблица высоты Z для различных полупроводниковых приборов, имеющих конфигурацию, представленную здесь, например конфигурацию, показанную с устройством 100 на фиг. 1 и 2. Как описано здесь, полупроводниковые устройства 100 включают в себя одну или несколько матриц 201 кристаллов, каждая из которых имеет кристаллы 102, кромки 108 и одно или более переходных отверстий, проходящие через кромку 108 к уровню 202 перераспределения. Z высоты 602 для каждой матрицы кристаллов и соответствующей формовочной массы, используемой для кромок 108 каждой матрицы кристаллов, показаны в строках таблицы для полупроводникового устройства с переходными отверстиями на кромках. Общие Z высоты 602 соответствуют количеству матриц 201 кристаллов (каждая из которых имеет высоту приблизительно 25 мкм и 10 мкм для формовочной массы) уложенные друг на друга для конкретного типа пакета. Полупроводниковые устройства 100 расположены в порядке возрастания от первого устройства (один пакет кристаллов или SDP), включающий в себя одну матрицу кристаллов, второй (двойной пакет кристаллов, DDP) с двумя матрицами кристаллов и так далее (например, QDP, включающий в себя четыре матрицы, ODP, включающий в себя восемь матриц и HDP, включающий в себя 16 матриц).
Соответствующие Z высоты 604 полупроводниковых устройств, включающие в себя проводные соединения и подложку (см. полупроводниковое устройство 500, показанное на фиг. 5) показаны в первой строке таблицы. Как показано, Z высоты матрицы кристаллов для устройства с проводными соединениями равны 25 мкм, и Z высоты формовочного колпачка на каждую матрицу кристаллов варьируются в зависимости от количества матриц кристаллов устройств. Суммарные Z высоты для каждого из устройств показаны в нижней строке на основании произведения значений Z высоты матрицы кристалла и высоты Z формовочного колпачка м просвета на число матриц кристаллов для устройства.
Как показано на фиг. 6, общая Z высота 602 каждого из устройств имеющий веерный уровень 202 перераспределения с переходными отверстиями 112 на кромках 108, меньше по сравнению с соответствующими Z высотами соответствующих устройств с компоновкой, показанной на фиг. 5 (например, включающая в себя проводные соединения, в формовочный колпачок и подложку). Экономия высоты Z каждого из соответствующих матриц 201 кристаллов переносится на многоуровневые полупроводниковые устройства 100, имеющие две или более матрицы кристаллов. То есть, устройство, имеющее две и более матриц кристаллов (например, матрица 201 кристаллов) с конфигурацией, описанной здесь, умножает величину экономии высоты Z для каждой из уложенной матрицы 201 кристаллов друг на друга по отношению к соответствующей матрицы кристаллов, использованной в пакете, который использует проводные соединения, формовочный колпачок и подложку.
На фиг. 7 показан один пример способа 700 для изготовления многоуровневого полупроводникового устройства, такого как полупроводниковое устройство 100, ранее показанное в настоящем документе. В описании способа 700 сделана ссылка на один или более компонентов, признаков, функций и т.п., описанных здесь. Где это удобно, делается ссылка на компоненты и признаки посредством ссылочных номеров. Ссылочные позиции являются примерными и не являются исключительными. Например, компоненты, признаки, функции и т.п., описанные в способе 700 включают в себя, но не ограничиваются ими, соответствующее пронумерованные элементы, другие соответствующие признаки, описанные здесь (как пронумерованные, так и ненумерованные), а также их эквиваленты.
На этапе 702, способ 700 включает в себя формирование кромок 108 на первом кристалле 104 и втором кристалле 106. Кромки 108 простираются в поперечном направлении от первого и второго кристаллов 104, 106. Например, как показано на фиг. 1, множество кромок 108 простираются от каждого соответствующего кристалла в соответствии с боковым выступом 110 кромки.
На этапе 704, второй кристалл 106 укладывается поверх первого кристалла 104. Например, как показано на фиг. 2, матрица 201 кристалла включает в себя, например, соответствующие кристаллы 102 и соответствующие уровни 202 перераспределения, соединенные вместе в многоуровневой конфигурации. В одном примере, укладка кристаллов, такая как второй кристалл 106 укладывается поверх первого кристалла 104, включает в себя нанесения адгезивного материала на поверхность, по меньшей мере, между первым и вторым кристаллами 104, 106 соответственно, чтобы соединить кристаллы вместе в многоуровневой конфигурации.
На этапе 706, одно или более переходных отверстий 112 просверливаются через кромки 108 после укладки матриц 201 кристаллов в конфигурации, показанной на фиг. 2. Одно или более переходных отверстий 112 проходит между, по меньшей мере, первым и вторым кристаллами 104, 106. В другом примере, способ 700 включает в себя сверление одного или более переходных отверстий 112 через кромки 108 до укладки, например, когда множество кристаллов 102 находятся в пределах панели рамки, такой как панель рамки 304, показанной на этапе 303 на фиг. 3. Множество кристаллов 102 затем располагают в многоуровневой конфигурации с соответствующими переходными отверстиями 112, выровненные в соответствии с выравниванием множества кристаллов 102 (например, матрицы 201 кристаллов) относительно друг друга. После сверления одного или более переходных отверстий 112 проводящий материал наносится на переходные отверстия 112, например, путем осаждения паром, напылением или покрытием для соответствующего контакта с кристаллом 102. Например, множество переходных отверстий 112 обеспечивают взаимосвязь через уровни 202 перераспределения, ассоциированные с каждым из кристаллов 102.
Кроме того, в другом примере один или более проходных отверстий 112 обеспечивают взаимосвязь между кристаллами 102, а также с массивов 114 шариковых выводов, предусмотренном на уровне 202 перераспределения, ассоциированным с первым кристаллом 104.
Обратимся теперь к фиг. 8, где показан один пример способа 800 для изготовления многоуровневого полупроводникового устройства 100. В описании способа 800 сделана ссылка на один или несколько компонентов, признаков, функций и т.п., описанные здесь. Где уместно, будет сделана ссылка на компонент посредством ссылочных позиций. Ссылочные позиции являются примерными и не являются исключительными. Например, признаки, компоненты, функций и т.п., описанные в способе 800, включают в себя, но не ограничиваются ими, соответствующие пронумерованные элементы, другие соответствующие признаки, описанные в настоящем документе (как пронумерованные, так и непронумерованные), а также их эквиваленты.
Обращаясь снова к фиг. 8 на этапе 802 способ 800 включает в себя сортировку кристаллов 302 на множество работоспособных кристаллов, таких как работоспособные кристаллы 306, показанные на этапе 303 на фиг. 3, множество работоспособных кристаллов 306 исследуются или испытываются для определения их работоспособности. На этапе 804 формируется, по меньшей мере, первая восстановленная панель 308 кристаллов.
В одном из примеров, формируется первая восстановленная панель кристаллов (а также дополнительные панели кристаллов), включающая в себя расположенное отсортированное множество работоспособных кристаллов 306 в пределах панели рамки 304 на этапе 806. В другом примере, отсортированные работоспособные кристаллы 306 расположены в пределах панели рамки некруглой формы, такой как панель рамки 400, показанной на фиг. 4. На этапе 808 смола формуется вокруг множества работоспособных кристаллов 306 на панели рамки 304 (или панели рамки 400), чтобы сформировать первую восстановленную панель 308 кристаллов. Как описано выше в данном документе, кромки 108 формируются в пределах смолы и простираются в поперечном направлении от каждого из множества работоспособных кристаллов 306.
В одном из примеров, процесс формирования восстановленной панели кристаллов на этапе 804 повторяется для дополнительных панелей кристаллов, соответственно генерируя множество восстановленных панелей 312 или 404 кристаллов, показанных на фиг. 3 и 4, соответственно.
Как описано выше, множество восстановленных панелей кристаллов затем укладываются в многоуровневые панельные сборки 316 и соответствующая квадратная или некруглая конфигурация, показанная на фиг. 4, обеспечивает многоуровневую последовательность кристаллов 102 для каждого из полученного полупроводникового устройства 100 до разделения (показано на этапе 309 на фиг. 3).
В то время как в многоуровневой панельной сборке 316, например, показанной на этапе 307 по фиг. 3, множество переходных отверстий 112 образованы через соответствующие кромки 108 каждой из матриц 201 кристаллов, находящиеся в полупроводниковых устройствах 100. Например, в то время как в многоуровневой панельной сборке 316, показанной на этапе 307, множество переходных отверстий 112 образованы в периодическом технологическом процессе в соответствии с минимизированием времени, необходимым для создания переходных отверстий 112, когда полупроводниковое устройство 100 разделяется. После образования переходных отверстий 112 полупроводниковые устройства 100 отделяются от многоуровневой панельной сборки 316, чтобы сформировать полупроводниковые устройства 100, показанные на этапе 309 на фиг. 3, и дополнительно подробно показаны на фиг. 1 и 2.
Кроме того, в другом примере массив 114 шаровых выводов (показан на фиг. 1 и 2) предусмотрен для первого кристалла 104, ассоциирован с каждым из полупроводниковых устройств 100, в то же время, являясь частью многоуровневой панельной сборки 316. В еще одном примере, оба переходные отверстия 112 и массивы 114 шариковых выводов, ассоциированные с каждым из полупроводниковых устройств 100, сформированы после отделения полупроводниковых устройств из многоуровневой панельной сборки 316.
На фиг. 9 показан другой пример полупроводникового устройства 900, включающее в себя множество кристаллов 102, имеющие соответствующие кромки 904. Как показано на фиг. 9, кристаллы 102 расположены в шахматном порядке (например, сдвинуты или имеют ступенчатую конфигурацию). Например, каждая из матриц 902 кристаллов смещается относительно друг друга, чтобы сформировать шахматную последовательность кристаллов в полупроводниковом устройстве 900. Как показано на фиг. 9, каждый из кристаллов 102 смещен относительно друг друга, выставляя, по меньшей мере, одну часть, включающую в себя одну или более контактных площадок 905 каждого из кристаллов 102. В одном примере каждый из кристаллов 102 смещается, например, согласно сдвигу 906, что соответственно располагает в шахматном порядке соответствующий кристалл относительно соседнего кристалла. В другом примере, кристаллы 102 смещены на различные величины (и, возможно, в разных направлениях), чтобы соответствующим образом выставить одну или более контактных площадок 905 в соответствии с перемещением. То есть, один или более из кристаллов 102 сдвигаются на один или более, большей или меньшей степени или в отличающихся направлениях в соответствии с расположением соответствующих контактных площадок 905.
Как показано на фиг. 9, каждый кристалл расположен в шахматном порядке в том же направлении, обеспечивая шахматный порядок (с уступами), чтобы, соответственно, выставить соответствующую контактную площадку 905 каждого из кристаллов 102 (за исключением самого нижнего кристалла 102 полупроводникового устройства 900). Как было описано ранее в данном документе, каждый из кристаллов 102 инкорпорирован в соответствующую матрицу 902 кристаллов. Как показано, каждая матрица 902 кристаллов включает в себя кристаллы 102, а также одну или несколько соответствующих кромок 904 для каждого из кристаллов 102.
Как показано дополнительно на фиг. 9, каждый из множества кристаллов 102 скреплены друг с другом, например, с помощью адгезивного материала 908, находящийся на поверхностях, обращенные к соседним кристаллам 102. Адгезивный материал 908 удерживает каждый из кристаллов 102 в шахматном порядке и, соответственно, сохраняет сдвиг 906 кристаллов, как показано на фиг. 9 (один пример сдвига кристаллов), чтобы тем самым обеспечить контактные площадки 905 в открытой конфигурации для последующего соединения. В одном примере, множество кристаллов 102 соединены вместе адгезивным материалом 908 перед нанесением формовочной массы, такой как формовочная масса 200 ранее показанная на фиг. 2. Как описано выше, формовочная масса 202 отверждается в диэлектрический полимер и, соответственно, обеспечивает кромки 904 для каждой из матриц 902 кристаллов. После адгезии каждого из кристалла 102 формовочная масса 202 наносится вокруг уложенных друг на друга кристаллов 102, чтобы соответствующим образом образовать промежуточный этап формирования полупроводникового устройства 900.
Одно или несколько переходных отверстий 912 просверлены на одном или более кромках 904, чтобы обеспечить соответственно взаимосвязь между кристаллами 102 и соответствующим уровнем 910 перераспределения, ассоциированным с одним или более из кристаллов 102 (например, нижний кристалл, как показано на фиг. 9), прилегающий к массиву 114 шариковых выводов. Как показано на фиг. 9 каждое из переходных отверстий 912 соединено с соответствующими контактными площадками 905 для соответствующих вышележащих кристаллов 102. Множество переходных отверстий 912, ассоциированных с каждым из кристаллов 102, соответственно простираются от контактных площадок 905 через одну или более кромок 904, ассоциированных с соответствующей матрицей 902 кристаллов. То есть, самый верхний кристалл 102 полупроводникового устройства 900 включает в себя одно или более переходных отверстий 912, простирающиеся через соответствующие кромки нижележащего кристалла 102.
После образования переходных отверстий 912 (например, путем механического сверления, литографии, лазерного сверления и т.п.), обеспечивается уровень 910 перераспределения, аналогичный уровню 202 перераспределения, показанному на фиг. 2, по меньшей мере, для одной из кристаллов 102, такой как кристаллы 102, соответствующий нижней части полупроводникового устройства 900, прилегающей к массиву 114 шариковых выводов. В одном примере уровень 910 перераспределения обеспечивает веерную конфигурацию проводящих дорожек, проходящих по контуру кристаллов 102, а также соответствующему общему контуру уложенных друг на друга кристаллов 102.
То есть, как показано на фиг. 9, уровень 910 перераспределения простирается под каждым из кристаллов 102 и обеспечивает проводящие дорожки для соединения с переходными отверстиями 912, проходящими от соответствующих контактных площадок 905 каждого из кристаллов 102 через кромки 904. В другом примере, после формирования уровня 910 перераспределения массив 114 шариковых выводов применяется к полупроводниковому устройству 900 на уровне 910 перераспределения, чтобы обеспечить входные и выходные соединения для полупроводникового устройства 900.
Обратимся теперь к фиг. 10, где показан другой пример способа формирования полупроводников (например, полупроводниковое устройство 900, показанное на фиг. 9). Как и в ранее описанном способе и показанном на фиг. 5, способ показан как последовательность схематических этапов 1001, 1003, 1005, 1007. На этапе 1001 множество кристаллов 102, отделенных от одной или более монолитных полупроводниковых пластин, проверяются на работоспособность. Работоспособные кристаллы 102 (без дефектов или повреждений) затем собираются в стек 1002 кристаллов. Например, кристаллы 102 одного или более стеков 1002 кристаллов склеиваются. Как показано на этапе 1001, стек 1002 кристаллов формируется в шахматном порядке (ступенчато, смещенный или т.п.), что, соответственно, формирует контактные площадки 905, по меньшей мере, одной поверхности каждого кристалла 102 стека 1002 кристаллов. Как описано выше, в другом примере, кристаллы 102 смещены относительно друг друга на одну или более степеней или направлений в соответствии с расположением и количеством соответствующих контактных площадок 905.
Обратимся теперь к этапу 1003 на фиг. 10, где каждый из стеков 1002 кристаллов позиционируется в пределах панели рамки 1004, включающей в себя последовательность полостей с размерами и формами, которые позволяют принять каждый из стеков 1002 кристаллов. После позиционирования стеков 1002 кристалла в полостях панели рамки 1004, используется формовочная масса вокруг множества стеков 1002 кристаллов в панели рамки 1004 с образованием кромок 904 матрицы 902 кристаллов, как показано ранее на фиг. 9. Как описано здесь, в одном примере, формовочная масса 202 представляет собой смолу, которая образует диэлектрический полимер, имеющий нижний модуль упругости по сравнению с материалом кристалла (например, кремний). Панель рамки 1004 в сочетании с формами восстановленной панели 1006 кристаллов, включающей в себя множество формованных в ней стеков кристаллов. Этап 3 показывает (пластину) панель рамки 1004 круглой формы. В другом примере, панель рамки имеет различную форму, например, прямоугольник или квадрат, как показано на фиг. 4.
Как показано на этапе 1003, матрицы 902 кристаллов, образованные стеком 1002 кристаллов, включают в себя кромки 904, простирающиеся в боковом направлении от каждого из кристаллов 102. Как показано в этой конфигурации, стек 1002 кристаллов в расположен в шахматном порядке в пределах формовочной массы 202. Каждая из кромок 904 для соответствующих кристаллов 102 соответственно изменяется в боковом измерении в соответствии со смещенной позицией каждого из кристалла 102 в стеке 1002 кристаллов. Контактные площадки 905 формируются посредством смещения кристаллов в направлении основания (как представлено на фиг. 10) стека 1002 кристаллов к кромкам 904, лежащим в основе кристаллов 1002.
На этапе 1005, множество переходных отверстий 912 просверлены в кромках 904, лежащие в основе контактных площадок 905 для соединения каждого из кристаллов 102 с уровнем 910 перераспределения, предоставленного на одном из кристаллов 102. Например, в примере, показанном на фиг. 10, самый нижний кристалл (показан как самый верхний кристалл в этой перевернутой конфигурации) обеспечивается с уровнем 910 перераспределения. Возможно, перед формированием проводящих дорожек уровня 910 перераспределения множество переходных отверстий 912, просверленных в кромках 904, соответствующим образом образуют проходы, которые будут принимать проводящий материал для соединения с уровнем, образованным уровнем 910 перераспределения. Проводящий материал применяется к каналам проходных отверстий 912 для соединения множества кристаллов 102 стека 1002 кристаллов с уровнем перераспределения полупроводникового устройства 900. В другом примере, уровень 910 перераспределения сформирован до сверления переходных отверстий 912.
На этапе 1007 изготовление полупроводникового устройства 900 завершается посредством использования массива 114 шариковых выводов с уровнем 910 перераспределения, ранее образованного на этапе 1005. Как показано на этапе 1007, полупроводниковое устройство 900 затем отделяется из восстановленной панели 1006 кристалла. Множество полупроводниковых приборов 900 отделяется из той же восстановленной панели 1006 кристаллов.
Как и в ранее описанном полупроводниковом устройстве 100, полупроводниковое устройство 900, показанное на фигурах 9 и 10, обеспечивает прямые соединения с уровнем 910 перераспределения, например, с уровнем 910 перераспределения, ассоциированного с наиболее нижнем кристаллом 102 и стеком 1002 кристаллов. Множество переходных отверстий 912 обеспечивает прямое соединение с уровнем 910 перераспределения, не требуя наличия большего формовочного колпачка, который соответственно содержит и инкапсулирует множество проволочных соединений, проходящих от каждого из кристаллов к подложке (больше, чем уровень 910 перераспределения) под стеком кристаллов. Ступенчатая или шахматная конфигурация стека 1002 кристаллов обеспечивает наличие контактных площадок 905 одного или более из кристаллов 102 и тем самым, позволяя переходным отверстиям 912 простираться от контактных площадок 905 через кромки 904 для соединения каждого из соответствующих кристаллов 102 с уровнем 910 перераспределения. Прямые соединения, представленные переходными отверстиями 912 между контактными площадками 905 и уровнем перераспределения, обеспечивает наличие тонкого слоя формовочной массы по сравнению с иным глубоким (толстым) формовочным колпачком, необходимым для надежного инкапсулирования проводов, таких как 504, показанные на фиг. 5.
Кроме того, и как описано ранее, путем сверление переходных отверстий 912 на формовочной массе 202 (диэлектрический полимер) повреждает полупроводниковое устройство 900 и воздействие минимизируется при сверлении более мягкого материала (более низкий модуль упругости) формовочной массы 202 по сравнению с более твердым материалом, таки как кремний кристалла 102. Кроме того, с помощью способа, показанного на фиг. 10, процесс образования уровня 910 перераспределения изолирован по отношению к одному кристаллу 102 стека 1002 кристаллов. Например, как описано здесь, уровень 910 перераспределения предусмотрен на самом нижнем кристалле 102 стека 1002 кристаллов. Соответственно, переходные отверстия 912 проходят через боковые кромки 904 кристаллов 102 стека 1002 кристаллов до уровня 910 перераспределения, ассоциированного с наиболее нижним кристаллом 102. Уровень 910 перераспределения, таким образом, объединяет взаимосвязи каждого из множества уровней перераспределения, ассоциированного с каждым кристаллом 102 в одном уровне перераспределения, что также обеспечивает взаимосвязь с массивом 114 шариковых выводов. В другом примере, самый нижний кристалл 102 включает в себя множество уровней перераспределения слоев (например, несколько смежных уровней 910), которые локализованы в кристалле, тогда как остальная часть кристаллов 102, вышележащих над самым нижним кристаллом 102, соединены друг с другом посредством переходных отверстий 912. В еще одном примере, каждый из кристаллов 102 включает в себя соответствующий уровень 910 перераспределения и кристаллы 102 соединены между собой через уровни 910 перераспределения посредством переходных отверстий 912.
Пример электронного устройства с использованием полупроводниковых устройств 100, 900, как описано в настоящем описании, включает в себя пример применения устройства более высокого уровня для осуществления настоящего изобретения. Фиг. 11 изображает блок-схему электронного устройства 1100, включающего в себя, по меньшей мере, одно полупроводниковое устройство, изготовленное в соответствии со способами производства и структурой согласно, по меньшей мере, одного из вариантов осуществления изобретения. Электронное устройство 1100 является лишь одним примером электронной системы, в которой используются варианты осуществления настоящего изобретения. Примеры электронных устройств 1100 включают в себя, но не ограничиваются ими, персональные компьютеры, планшетные компьютеры, мобильные телефоны, игровые устройства, МР3 или другие цифровые музыкальные плееры и т.д. В этом примере, электронное устройство 1100 содержит систему обработки данных, которая включает в себя системную шину 1102 для соединения различных компонентов системы. Системная шина 1102 обеспечивает линии связи между различными компонентами электронного устройства 1100 и может быть реализована в виде одной шины, как комбинация шин или в любой другой подходящей форме.
Электронный узел 1110 соединен с системной шиной 1102. Электронный узел 1110 может включать в себя любую схему или комбинацию схем. В одном варианте осуществления электронный узел 1110 включает в себя процессор 1112, который может быть любого типа. Как используется здесь, "процессор" означает любой тип вычислительной схемы, такой как, но не ограничиваясь этим, микропроцессор, микроконтроллер, микропроцессор (CISC) со сложным набором команд, микропроцессор с сокращенным набором команд (RISC), микропроцессор с очень длинным командным словом (VLIW), графический процессор, цифровой сигнальный процессор (DSP), многоядерный процессор или любой другой тип процессора или схемы обработки.
Другие типы схем, которые могут быть включены в состав электронного узла 1110, являются пользовательскими схемами, специализированными интегральными схемами (ASIC) или тому подобное, такие как, например, один или несколько схем (например, схема 1114 связи) для использования в беспроводных устройствах, таких как мобильные телефоны, персональные данные помощники, портативные компьютеры, рации и аналогичные электронные системы. ИС может выполнять любой другой тип функции.
Электронное устройство 1100 (например, диск, такой как твердотельный накопитель или флэш-память) может также включать в себя внешнюю память 1120, которая, в свою очередь, может включать в себя один или более элементов памяти, подходящих для конкретного применения, например в качестве основной памяти 1122 в виде оперативного запоминающего устройства (RAM), один или несколько жестких дисков 1124 или одного или нескольких дисков, которые обрабатывают съемные носители 1126 информации, такие как компакт-диски (CD), карты флэш-памяти, цифровые видеодиски (DVD) и тому подобное.
Электронное устройство 1100 также может включать в себя один или более устройств 1116 отображения, один или более динамиков 1118, клавиатура или контроллер 1130, который возможно может включать в себя мышь, шаровой манипулятор, сенсорный экран, устройство распознавания или любое другое устройство, которое позволяет пользователю системы вводить информацию в и принимать информацию от электронного устройства 1100.
Чтобы лучше проиллюстрировать способ и устройство, описанное здесь, не ограничивая перечень вариантов осуществления, приводится следующее описание:
Пример 1 представляет собой устройство для способа изготовления многоуровневого полупроводникового устройства, содержит: формирование кромки на первом кристалле и втором кристалле, кромки простираются в поперечном направлении от первого и второго кристалла; укладку второго кристалла поверх первого кристалла; и сверление одного или более переходных отверстий через кромки после укладки, одно или более переходных отверстий простираются между первый и вторым кристаллами.
В примере 2 объект изобретения по примеру 1 может, возможно, включать в себя заполнение одного или нескольких переходных отверстий проводящим материалом для электрического соединения с первым и вторым кристаллами.
В примере 3, объект изобретения по любому из примеров 1-2 может, возможно, включать в себя, в котором формирование кромок включает в себя формирование диэлектрической части на первом кристалле и втором кристалле, кромки, сформированные с диэлектрической частью.
В примере 4, объект изобретения по любому из примеров 1-3 может, возможно, включать в себя, в котором формирование диэлектрической части включает в себя формовку смолы вокруг первого кристалла и второго кристалла, кромки, образованные смолой.
В примере 5, объект изобретения по любому из примеров 1-4 может, возможно, включать в себя формирование первой восстановленной панели кристаллов, включающую в себя первое множество кристаллов, сформованные в панели рамки, первое множество кристаллов, включающее в себя первый кристалл, и формирование второй восстановленной панели кристаллов, включающую в себя второе множество кристаллов, сформованные в другую панель рамки, второе множество кристаллов включает в себя второй кристалл; и формирование кромок включает в себя окружающую периферию кристаллов в первой и второй восстановленных панелей кристаллов с диэлектрическим -материалом.
В примере 6, объект изобретения по любой из примеров 1-5 может, возможно, включать в себя сортировку кристаллов в первом множестве кристаллов и втором множестве кристаллов, чтобы обеспечить наличие только работоспособных кристаллов, которые используются для формирования первой и второй восстановленных панелей кристаллов.
В примере 7, объект изобретения по любому из примеров 1-6 может, возможно, включать в себя разделение отдельных наборов первого и второго склеенных кристаллов из первой и второй восстановленных панелей кристаллов.
В примере 8, объект изобретения по любому из примеров 1-7 может, возможно, включать в себя, в котором сверление одного или более переходных отверстий состоит из одного или более лазерного сверления, механического сверления или химического травления.
В примере 9, объект изобретения по любому из примеров 1-8 может, возможно, включать в себя, в котором сверление одного или более переходных отверстий осуществляется непрерывно через первый и второй кристаллы.
В примере 10, объект изобретения по любому из примеров 1-9 может, возможно, включать в себя формирование одного или более уровней перераспределения проводящих дорожек по одному или более первому или второму кристаллам или кромкам, одно или более переходных отверстий, имеющие соединения с проводящими дорожками на кромках.
В примере 11, объект изобретения по любой из примеров 1-10 может, возможно, включать в себя, в котором укладка первого кристалла на второй кристалл включает в себя укладку в шахматном порядке второго кристалла относительно первого кристалла для обеспечения, по меньшей мере, одной контактной площадки второго кристалла.
В примере 12, объект изобретения по любому из примеров 1-11 может, возможно, включать в себя, в котором сверление одного или более переходных отверстий включает в себя сверление, по меньшей мере, одно через кромку первого кристалла, по меньшей мере, одно простирается, по меньшей мере, к одной контактной площадке второго кристалла.
В примере 13, объект изобретения по любому из примеров 1-12 может, возможно, включает в себя способ изготовления многоуровневого полупроводникового устройства, который содержит: сортировку кристаллов на множество работоспособных кристаллов, множество работоспособных кристаллов проверенные на работоспособность; и формирование, по меньшей мере, первой восстановленной панели кристаллов, включает в себя: размещение отсортированного множества работоспособных кристаллов в пределах панели рамки, и формования смолы вокруг множества работоспособных кристаллов в пределах панели рамки для формирования первой восстановленной панели кристаллов, кромки, образованные смолой, простираются в поперечном направлении от каждого из множества работоспособных кристаллов.
В примере 14, объект изобретения по любому из примеров 1-13 может, возможно, включать в себя повторение расположения формования для образования второй восстановленной панели кристаллов, кромки простираются в поперечном направлении от каждого кристалла множества работоспособных кристаллов второй восстановленной панели кристаллов.
В примере 15, объект изобретения по любому из примеров 1-14 может, возможно, включать в себя соединение первой восстановленной панели кристаллов со второй восстановленной панелью кристаллов; и сверление одного или нескольких переходных отверстий в соединенных первой и второй восстановленных панелях кристаллов, одно или более переходных отверстий в пределах кромок множества работоспособных кристаллов и одно или более переходных отверстий простираются между первой и второй восстановленной панелями кристаллов.
В примере 16, объект изобретения по любому из примеров 1-15 может, возможно, включать себя, в котором соединение первой восстановленной панели кристаллов со второй восстановленной панелью кристаллов включает в себя выравнивание множеств работоспособных кристаллов каждой из первой и второй восстановленных панелей кристаллов.
В примере 17, объект изобретения по любому из примеров 1-16 может, возможно, включать в себя разделение первой и второй восстановленных панелей кристаллов на множество многоуровневых пакетов, каждый из многоуровневых пакетов включает в себя: по меньшей мере, два кристалла из множества работоспособных кристаллов первой и второй восстановленных панелей кристаллов и, по меньшей мере, одно переходное отверстие из одного или нескольких переходных отверстий.
В примере 18, объект изобретения по любому из примеров 1-17 может, возможно, включать в себя, в котором сверление одного или нескольких переходных отверстий в соединенных первой и второй восстановленных панелях кристаллов включает в себя сверление одного или нескольких переходных отверстий через кромки множества работоспособных кристаллов.
В примере 19, объект изобретения по любому из примеров 1-18 может, возможно, включать в себя заполнение одного или нескольких переходных отверстий проводящим материалом для электрического соединения первой и второй восстановленных панелей кристаллов.
В примере 20, объект изобретения по любой из примеров 1-19 может, возможно, включать в себя, в котором формирование, по меньшей мере, первой восстановленной панели кристаллов включает в себя формирование одного или более уровней перераспределения проводящих дорожек по множеству работоспособных кристаллов и соответствующих кромок, одно или несколько переходных отверстий взаимодействует с проводящими дорожками на кромках.
В примере 21 объект изобретения по любой из примеров 1-20 может, возможно, включать в себя, в котором расположение отсортированного множества работоспособных кристаллов в пределах панели рамки, включает в себя расположение отсортированного множества работоспособных кристаллов в один или несколько расположенных уступами пакеты кристаллов в пределах панели рамки, каждый один или более расположенных уступами пакет кристаллов включает в себя два или более кристаллов и, по меньшей мере, один из двух или более кристаллов сдвинут по отношению к соседнему кристаллу.
В примере 22, объект изобретения по любому из примеров 1-21 может, возможно, включать в себя, в котором формование смолы вокруг множества работоспособных кристаллов включает в себя формование смолы вокруг каждого одного или более расположенных уступами пакетов кристаллов.
В примере 23, объект изобретения по любому из примеров 1-22 может, возможно, включать в себя полупроводниковое устройство, содержащее: первый кристалл; второй кристалл, уложенный на первый кристалл; кромки, простирающиеся в поперечном направлении от каждого из первых и вторых кристаллов; первый уровень перераспределения, простирающийся по первому кристаллу и кромке первого кристалла; и одно или более переходных отверстий, проходящих, по меньшей мере, через одну из соответствующих кромок, одно или несколько переходных отверстий взаимодействует с первым и вторым кристаллами через кромки.
В примере 24, объект изобретения по любому из примеров 1-23 может, возможно, включать в себя, в котором соответствующие кромки отлиты из смолы, кромки, формованные вокруг соответствующих первого и второго кристаллов, одно или более переходных отверстий простирается, по меньшей мере, через одну из формованных из смолы кромок.
В примере 25, объект изобретения по любому из примеров 1-24 может, возможно, включать в себя диэлектрические части, образованные над каждым первым и вторым кристаллами, диэлектрические части включают в себя одну или нескольких кромок, и одно или более переходных отверстий простирается через диэлектрические части.
В примере 26, объект изобретения по любому из примеров 1-25 может, возможно, включать в себя, в котором одно или более переходных отверстий разнесены в поперечном направлении от первого и второго кристаллов.
В примере 27, объект изобретения по любому из примеров 1-26 может, возможно, включать в себя второй уровень перераспределения, простирающийся по второму кристаллу и кромке второго кристалла.
В примере 28, объект изобретения по любому из примеров 1-27 может, возможно, включать в себя первый и второй уровни перераспределения, имеющие веерную конфигурацию проводящих дорожек, простирающиеся над и под соответствующих контуров первого и второго кристаллов, и одно или несколько переходных отверстий взаимодействуют с первым и вторым уровнями перераспределения.
В примере 29, объект изобретения по любому из примеров 1-27 может, возможно, включать в себя, в котором переходные отверстия просверлены, переходные отверстия, образованные, по меньшей мере, на одной из соответствующих кромок после укладки второго кристалла поверх первого кристалла.
В примере 30, объект изобретения по любому из примеров 1-29 может, возможно, включать в себя множество кристаллов, включающее в себя первый и второй кристаллы, кромки простираются латерально от каждого из множества кристаллов, множество кристаллов имеет многоуровневую конфигурацию, и одно или более переходных отверстий простираются, по меньшей мере, через две соответствующих кромки множества кристаллов.
В примере 31, объект изобретения по любому из примеров 1-30 может, возможно, включать в себя, в котором второй кристалл расположен уступом по отношению к первому кристаллу, второй кристалл включает в себя, по меньшей мере, одну выступающую контактную площадку в соответствии с расположением уступом.
В примере 32, объект изобретения по любому из примеров 1-31 может, возможно, включать в себя, в котором одно или более переходных отверстий простираются через кромку первого кристалла, по меньшей мере, к одной выступающей контактной площадке второго кристалла.
Каждый из этих неограничивающих примеров может рассматриваться как отдельный пример или могут быть объединены в любую комбинацию или иметь любое сочетание с любым одним или более других примеров.
Приведенное выше описание включает в себя ссылки на прилагаемые чертежи, которые образуют часть подробного описания. На чертежах показаны, в качестве иллюстрации, конкретные варианты, в которых может быть осуществлено настоящее изобретение. Эти варианты осуществления также упоминается здесь как "примеры". Такие примеры могут включать в себя элементы в дополнение к тем, которые показаны или описаны. Тем не менее, авторы настоящего изобретения также предусматривают примеры, в которых применяются только показанные или описанные элементы. Кроме того, авторы настоящего изобретения также предусматривают примеры использования любой комбинации или сочетания показанных или описанных элементов (или один или более их аспектов), либо по отношению к конкретным примерам (или одного или более их аспектов), или по отношению к другим примерам (или одного или более их аспектов), показанных или описанных здесь.
В этом документе, термины "а" или "an" используются, как это принято в патентных документах, включают в себя один или более чем один, независимо от каких-либо других случаях или применения «по меньшей мере, один" или "один или более". В этом документе, термин "или" применяется для обозначения не исключительности или, например, что "А или В" включает в себя "А, но не В", "В, но не А" и "А и В", если не указано иное. В этом документе термины «включающий в себя» и «в котором» используются в качестве обычных английских эквивалентов соответствующих терминов "содержащий" и "где". Кроме того, в формуле изобретения термины «включающий в себя» и «содержащий» являются открытыми, то есть система, устройство, изделие, состав, композиция или процесс, который включает в себя элементы в дополнение к перечисленным, после такого термина в формуле изобретения считаются как находящиеся в рамках этой формулы изобретения. Кроме того, в прилагаемой формуле изобретения, термины "первый", "второй" и "третий" и т.д., используются только в качестве обозначения и не предназначены для наложения количественных требований на их объекты.
Приведенное выше описание предназначено для иллюстрации и является ограничительным. Например, описанные выше примеры (или один или более их аспектов) можно использовать в сочетании друг с другом. Другие варианты осуществления могут быть использованы, например, специалистом в данной области после рассмотрения вышеизложенного описания. Предоставлен Реферат в соответствии с требованием 37 C.F.R. §1.72 (b), чтобы позволить читателю быстро установить природу технического описания. Он представлен с пониманием того, что его содержание не будет использоваться для интерпретации или ограничения объема или значения пунктов формулы изобретения. Кроме того, в приведенном выше подробном описании различные признаки могут быть сгруппированы вместе, чтобы оптимизировать раскрытие. Это не должно быть истолковано как намерение того, что не описанный в формуле изобретения признак имеет важное значение для любого пункта формулы изобретения. Скорее, предмет изобретения может заключаться в менее чем во всех признаках конкретного раскрытого варианта осуществления. Таким образом, прилагаемая формула изобретения инкорпорирована в раздел «Подробное описание», с каждым пунктом формулы изобретения, который необходимо рассматривать, как отдельный вариант осуществления, и предполагается, что такие варианты осуществления могут быть объединены друг с другом в различных комбинации или сочетания. Объем настоящего изобретения должен быть определен со ссылкой на прилагаемую формулу изобретения вместе с полным объемом эквивалентов, к которым такие пункты формулы изобретения относятся.