包括介電質波導的集成扇出封裝件的制作方法

包括介電質波導的集成扇出封裝件的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種半導體結構和方法。半導體結構包括：介電質波導，垂直設置在第一層與第二層之間；驅動器管芯，被配置為在第一輸出節點處生成驅動信號；第一傳輸電極，沿著介電質波導的第一側放置并且被配置為接收來自第一輸出節點的驅動信號；第一接收器電極，沿著介電質波導的第一側放置；以及接收器管芯，被配置為接收從第一接收電極接收的信號。
【專利說明】包括介電質波導的集成扇出封裝件
[0001 ]相關申請的交叉參考
[0002]本申請是2014年9月11日提交的、第14/483，247號美國申請的部分繼續申請，其全部內容結合于此作為參考。
技術領域
[0003]本發明總體涉及半導體領域，更具體地，涉及集成光波導。
【背景技術】
[0004]集成光波導通常用作集成光路中的組件，集成光路集成多種光子功能。集成光波導用于在具有最小衰減的情況下，將光從集成芯片(IC)上的第一點限制和引導至IC上的第二點。一般情況下，集成光波導為位于可見光譜中的光波長上的信號提供功能。

【發明內容】

[0005]根據本發明的一個方面，提供了一種半導體結構，包括:介電質波導，垂直設置在第一層與第二層之間;驅動器管芯，被配置為在第一輸出節點處生成驅動信號;第一傳輸電極，沿著所述介電質波導的第一側放置并且被配置為接收來自所述第一輸出節點的所述驅動信號;第一接收電極，沿著所述介電質波導的第一側放置；以及接收器管芯，被配置為接收從所述第一接收電極處接收的信號。
[0006]優選地，該半導體結構還包括:模制層，圍繞位于保護層上的驅動器管芯和接收器管芯;其中，所述第一層設置在所述模制層上。
[0007]優選地，該半導體結構還包括:第二傳輸電極，沿著所述介電質波導的第二側放置并且電耦合至傳輸地。
[0008]優選地，所述第一傳輸電極包括設置在所述介電質波導上方的第一金屬結構，并且所述第二傳輸電極包括設置在所述介電質波導上方的第二金屬結構；以及其中，所述第一傳輸電極和所述第二傳輸電極為鏡像圖像。
[0009]優選地，該半導體結構還包括:第二接收電極，沿著所述介電質波導的第二側放置并且電耦合至接收地。
[0010]優選地，所述第一接收電極包括設置在所述介電質波導上方的第一金屬結構，并且所述第二接收電極包括設置在所述介電質波導上方的第二金屬結構；以及其中，所述第一接收電極和所述第二接收電極為鏡像圖像。
[0011]優選地，該所述介電質波導包括具有比所述第一層和所述第二層的介電常數大的介電常數的介電材料。
[0012]優選地，該所述介電質波導包括聚酰亞胺或聚苯并惡唑。
[0013]優選地，該所述介電質波導包括氮化硅或二氧化硅。
[0014]優選地，該所述介電質波導包括以下材料的至少一種:ZrO2、A1203、Hf Ox、Hf S i Ox、ZrTi0x、Ti02和TaOx。
[0015]優選地，該所述介電質波導包括SrTi03介電質或Zr02-Al203_Zr02復合介電結構。
[0016]根據本發明的另一方面，提供了一種半導體結構，包括:介電質波導，設置在第一介電材料與第二介電材料之間并且具有基本為矩形的截面;第一金屬層，沿著所述介電質波導的第一側設置；以及第二金屬層，沿著所述介電質波導的第二側設置;其中，所述第二介電材料設置在模制層上，并且所述模制層圍繞驅動器管芯和接收器管芯。
[0017]優選地，該第一傳輸電極和第一接收電極設置在所述第一金屬層內，所述第一傳輸電極耦合至所述驅動器管芯，并且所述第一接收電極耦合至所述接收器管芯；以及第二傳輸電極和第二接收電極設置在所述第二金屬層內，所述第二傳輸電極耦合至傳輸地，并且所述第二接收電極耦合至接收地。
[0018]優選地，該所述介電質波導的寬度在位于所述第一傳輸電極下的過渡區域中從第一寬度逐漸減小至第二寬度，并且所述第二寬度比所述第一寬度窄。
[0019]優選地，該所述介電質波導包括具有比所述第一介電材料和所述第二介電材料的介電常數大的介電常數的介電材料。
[0020]優選地，該半導體結構還包括:第一多個傳輸電極，設置在位于所述介電質波導上面的所述第一金屬層內并且耦合至驅動器管芯的多個輸出節點；以及第二多個傳輸電極，設置在位于所述介電質波導下面的所述第二金屬層內并且耦合至傳輸地。
[0021]根據本發明的又一方面，提供了一種方法，包括:將驅動器管芯和接收器管芯附著在封裝件中；應用模塑料以圍繞所述驅動器管芯和所述接收器管芯;在所述驅動器管芯、所述接收器管芯和所述模塑料上方形成第一層;在所述第一層上形成介電波導；以及在所述介電質波導上形成第二層。
[0022]優選地，該方法還包括:形成第一傳輸電極，所述第一傳輸電極沿著所述介電質波導的第一側放置;形成第二傳輸電極，所述第二傳輸電極沿著所述介電質波導的第二側放置并且電耦合至傳輸地；以及其中，所述驅動器管芯包括被配置為將傳輸信號提供至所述第一傳輸電極的輸出節點。
[0023]優選地，該方法還包括:形成第一接收電極，所述第一接收電極沿著所述介電質波導的第一側放置;形成第二接收電極，所述第二接收電極沿著所述介電質波導的第二側放置并且電耦合至接收地；以及其中，所述接收器管芯被配置為接收從所述第一接收電極接收的信號。
[0024]優選地，該方法還包括:圖案化所述第一層以形成第一多個開口；在所述第一多個開口內形成第一金屬材料以形成所述第二傳輸電極和所述第二接收電極;圖案化位于所述第一層上的波導層以形成介電質波導開口 ；在所述介電質波導開口內形成波導介電材料以形成所述介電質波導；圖案化位于所述波導層上的第二層以形成第二多個開口 ；以及在所述第二多個開口內形成第二金屬材料以形成所述第一傳輸電極和所述第一接收電極。
【附圖說明】
[0025]當結合附圖進行閱讀時，根據下面詳細的描述可以最佳地理解本發明的各個方面。應該注意，根據工業中的標準實踐，各種部件沒有被按比例繪制。實際上，為了清楚的討論，各種部件的尺寸可以被任意增加或減少。
[0026]圖1A是根據本發明的一些實施例的半導體結構的示意圖。
[0027]圖1B是根據本發明的一些實施例的圖1A中示出的半導體結構的三維(3D)視圖。
[0028]圖2是根據本發明的一些其他的實施例的半導體結構的側視圖。
[0029]圖3是根據本發明的一些實施例的圖2中所示的半導體結構的頂視圖。
[0030]圖4是根據本發明的一些實施例的形成包括圖1A中所示的半導體件結構的集成扇出(InFO)封裝件的方法400的流程圖。
[0031]圖5至圖24是根據本發明的一些實施例的在制造工藝的不同階段中，包括圖1A中所示的半導體結構的集成扇出(InFO)封裝件的截面圖。
【具體實施方式】
[0032]以下公開內容提供了許多不同實施例或實例，用于實現所提供主題的不同特征。以下將描述組件和布置的具體實例以簡化本發明。當然，這些僅是實例并且不意欲限制本發明。例如，在以下描述中，在第二部件上方或上形成第一部件可以包括第一部件和第二部件直接接觸的實施例，也可以包括形成在第一部件和第二部件之間的附加部件使得第一部件和第二部件不直接接觸的實施例。而且，本發明在各個實例中可以重復參考數字和/或字母。這種重復僅是為了簡明和清楚，其自身并不表示所論述的各個實施例和/或配置之間的關系。
[0033]本說明書中使用的術語通常具有其在本領域中以及在使用每一個術語的具體的內容中的普通含義。本說明書中使用的實例，包括本文所討論的任何術語的實例，僅是示例性的，并且絕不是限制本發明的或任何示例性術語的范圍和意義。同樣，本發明不限于本說明書中給出的各個實施例。
[0034]盡管本文可以使用術語“第一”、“第二”等以描述各個元件，但是這些元件不應被這些術語限制。這些術語用于將一個元件與另一個元件區別開。例如，在不背離本發明的范圍的情況下，可以將第一元件叫做第二元件，并且類似地，可以將第二元件叫做第一元件。如本文所使用的，術語“和/或”包括一個或多個所列的相關聯項目的任何以及所有的組合。
[0035]此外，為了便于描述，本文中可以使用諸如“在…下方”、“在…下面”、“下部”、“在…上面”、“上部”等的空間關系術語，以描述如圖中所示的一個元件或部件與另一元件或部件的關系。除了圖中所示的方位外，空間關系術語旨在包括器件在使用或操作過程中的不同方位。裝置可以以其他方式定位(旋轉90度或在其他方位)，并且在本文中使用的空間關系描述符可以同樣地作相應地解釋。
[0036]在本文中，術語“耦合”也可以被稱為“電耦合”，并且術語“連接”可以被稱為“電連接” ο “親合”和“連接”也可以用于指示兩個或多個元件相互配合或相互作用。
[0037]圖1A是根據本發明的一些實施例的半導體結構100的示意圖。圖1B是根據本發明的一些實施例的圖1A中示出的半導體結構100的三維(3D)視圖。如圖1A和圖1B示例性地示出，半導體結構100包括被配置為傳播信號的介電質波導101、驅動器電路102和接收器電路112。在一些實施例中，通過介電質波導101傳播的信號是單端信號。在一些其他的實施例中，通過介電質波導101傳播的信號是差分信號。
[0038]在一些實施例中，驅動器電路102被配置為接收輸入信號SIN，并且在輸出節點1021處輸出傳輸信號SI。通過傳輸線103的方式將傳輸信號SI提供至傳輸耦合元件105。在一些實施例中，例如，傳輸耦合元件105包括設置在介電質波導101的相對側上的一對金屬結構，例如包括微帶。為了說明，傳輸耦合元件105包括位于介電質波導101的相對側上的傳輸電極104和106。在一些實施例中，傳輸電極104和106相對于介電質波導101對稱。在一些實施例中，傳輸電極104和106的形狀和/或圖案為鏡像圖像。
[0039 ]對于圖1A中的說明，沿著介電質波導101的第一側(例如，上側)放置傳輸電極104。在一些實施例中，傳輸電極104設置為在金屬互連層內沿著介電質波導101的頂面，并且被配置為接收來自驅動器電路102的傳輸信號SI。
[0040]通過傳輸線103的方式將傳輸電極104連接至驅動器電路102，其中傳輸線103為從驅動器電路102至傳輸電極104的傳輸信號SI提供寬帶寬傳輸。在一些實施例中，傳輸電極104包括在傳輸線103內。
[0041]沿著介電質波導101的第二側(例如，下側)放置傳輸電極106。在一些實施例中，傳輸電極106設置為在另一金屬互連層內沿著介電質波導101的底面，并且連接至接地端107ao
[0042]介電質波導101被配置為將傳輸信號SI傳輸至接收器耦合元件109。介電質波導101設置在層間介電(ILD)材料內，并且介電質波導101包括具有比周圍的ILD材料的介電常數(或介電質常數)大的介電常數的介電材料。
[0043]在一些實施例中，接收器耦合元件109包括設置在介電質波導101的相對側上的一對金屬結構，包括微帶。為了說明，接收器耦合元件109包括位于介電質波導101的相對側上的接收電極108和110。在一些實施例中，接收電極108和110相對于介電質波導101對稱。在一些實施例中，接收電極108和110的形狀和/或圖案為鏡像圖像。
[0044]沿著介電質波導101的第一側(例如，上側)放置接收電極108。在一些實施例中，接收電極108在其中設置傳輸電極104的金屬互連層內接收電極沿著介電質波導101的頂面設置，并且被配置為接收來自介電質波導101的信號SI’，該信號等效于傳輸信號SI。接收電極108通過傳輸線111的方式連接至接收器電路112。傳輸線111為從接收電極108至接收器電路112的接收信號S I’提供寬帶寬傳輸。
[0045]沿著介電質波導101的第二側(例如，下側)放置接收電極110。在一些實施例中，接收電極110在其中設置傳輸電極106的金屬互連層內沿著介電質波導101的底面設置，并且連接至接地端107b。
[0046]第一對金屬結構以間隔S與第二對金屬結構橫向分離，從而使得上部電極104和108以及下部電極106和110沿著介電質波導101的長度是非連續的。在一些實施例中，間隔S在幾微米至數十毫米的數量級。
[0047]在一些實施例中，接收器電路112被配置為接收所接收的信號SI’，并且在輸出節點1121處輸出輸出信號SOUT O通過傳輸線111的方式傳輸來自接收器耦合元件109的接收信號 SI，。
[0048]具有較大介電常數的介電質波導101使得引入介電質波導101內的電磁福射通過全內反射而限制在介電質波導101內，從而使得電磁輻射從驅動電路102導向至接收電路112。在一些實施例中，介電質波導101包括氮化硅(SiN)或碳化硅(SiC)。在一些實施例中，介電質波導101包括室溫(如，25°C)液相高K聚合物，例如，包括聚酰亞胺(PI)、聚苯并惡唑(PBO)等。在其他的一些實施例中，介電質波導101包括室溫或低溫(如，250°C以下)液相S12或旋涂玻璃(SOG)，其介電常數大于或等于大約4。在其他的一些實施例中，介電質波導101包括液相SiNx或其他高K電介質。在一些其他的實施例中，介電質波導101包括低溫(如，180°C)化學汽相沉積(例如，包括大氣壓CVD(APCVD)、亞大氣壓CVD(SACVD)、等離子體增強的CVD (PECVD)、金屬有機物CVD (MOCVD)等)的S12 (CVD-S12)、SiNx或Si 0義沉積。在其他的一些實施例中，介電質波導1I包括:低溫(如，210 °C )高K電介質沉積，例如，包括ZrO2-Al2O3-ZrO2(ZAZ);或其他高K電介質沉積，例如，包括Zr02、Al203、Hf0x、HfSi0x、ZrTi0x、Ti02、TaOx等。在其他的一些實施例中，介電質波導1I包括混合原子層沉積的SrO (ALD-SrO)和化學汽相沉積的RuO2 (CVD-RuO2)。例如，在一些其他的實施例中，介電質波導1I包括SrT i03(STO)介電層。
[0049]為了說明的目的給出前述材料。介電質波導101的各種材料都在本發明所考慮的范圍內。
[0050]在一些實施例中，ILD材料包括二氧化硅(Si02)。在其他實施例中，ILD材料包括低k介電材料，例如，包括摻雜氟的二氧化硅、摻雜碳的二氧化硅、多孔二氧化硅或類似的材料。
[0051]圖2是根據本發明的一些實施例的半導體結構100的側視圖。在一些實施例中，介電質波導101包括具有沿著方向216遞減的寬度w的一個或多個錐形端。或者說，沿著過渡區域的方向218的長度，寬度從第一寬度減小至較窄的第二寬度。例如，介電質波導101包括第一錐形端和第二錐形端，第一錐形端具有隨著過渡區域212而減小的寬度，并且第二錐形端具有隨著過渡區域214而減小的寬度。
[0052]介電質波導101的錐形端被配置為通過減小電極104和/或電極108與介電質波導1I之間的輻射的反射來提高效率，其中，通過介電質波導1I的錐形端，電磁輻射耦合在電極104和/或電極108與介電質波導101之間。為了說明，錐形過渡區域改變電磁輻射與介電質波導的側壁相互作用的角度。相應地，因為總內反射是電磁輻射入射在表面上的角度的函數，所以增加了電極104和/或電極108與介電質波導101之間的電磁輻射的耦合。
[0053]圖3是根據本發明的一些實施例的圖2中所示的半導體結構的頂視圖。圖3示例性地示出的半導體結構100包括被配置為并行傳播電磁輻射的集成的介電質波導10 Ia至1lc0
[0054]在一些實施例中，半導體結構100包括設置在驅動器電路102與接收器電路112之間的介電質波導1la至101c。在一些實施例中，介電質波導1la至1lc物理地彼此平行布置。在一些實施例中，介電質波導1la至1lc彼此鄰接。在一些其他的實施例中，介電質波導1la至101 c彼此空間分離。
[0055]驅動器電路102包括被配置為分別生成電信號的分離的驅動器元件102a至102c。電信號并行提供至傳輸電極104a至104c，傳輸電極將電信號作為電磁輻射耦合至并行傳播信號的介電質波導1la至101 c內。由于電信號并行傳輸，所以通過介電質波導10Ia至10Ic中的每一個傳播更小幅度的信號，從而進一步減小了傳輸電極104a至104c與介電質波導1la至1lc之間的損失。或者說，由驅動器元件102a至102c輸出并且由接收器元件112a至112c接收的更小幅度的信號使得傳輸耦合元件105和接收器耦合元件109具有更少的損失。
[0056]如圖3示例性地示出，在一些實施例中，電極104a至104c和/或電極108a至108c還具有或可選地具有錐形寬度，以進一步增加傳輸耦合元件105和/或接收器耦合元件109與介電質波導101之間的耦合效率。在這種實施例中，電極104a至104c和電極108a至108c具有隨著過渡區域312和314減小的寬度。在一些實施例中，電極104a至104c和電極108a至108c的錐形寬度的長度不同。或者說，與介電質波導101的錐形寬度相比，電極104a至104c和/或電極108a至108c具有不同尺寸的過渡區域。
[0057]圖4是根據本發明的一些實施例的形成包括圖1A中所示的半導體結構100的集成扇出(InFO)封裝件的方法400的流程圖。為了更好地理解本發明，參考圖1至圖3所示的半導體結構100來討論方法400，但是不限于此。
[0058]為了說明，通過方法400和圖5至圖24—起來描述圖1至圖3中的半導體結構100的制造工藝。圖5至圖24是根據本發明的一些實施例的在制造工藝的不同階段中，包括圖1A中所示的半導體結構的集成扇出(InFO)封裝件500的截面圖。盡管與方法400—起描述圖5至圖24，但是將理解圖5至圖24中公開的結構并不限制于方法400。在一些其他的實施例中，集成扇出(InFO)封裝件500包括如圖2至圖3所示的半導體結構。
[0059]雖然本文將所公開的方法示出和描述為一系列的步驟或事件，但是應當理解，所示出的這些步驟或事件的順序不應解釋為限制意義。例如，一些步驟可以以不同順序發生和/或與除了本文所示和/或所述步驟或事件之外的其他步驟或事件同時發生。另外，并不要求所有示出的步驟都用來實施本文所描述的一個或多個方面或實施例。此外，可在一個或多個分離的步驟和/或階段中執行本文所述步驟的一個或多個。
[0060]參考圖4的方法400，在操作410中，如圖5所示，提供載體601、粘合層602和聚合物基層603。
[0061]在一些實施例中，載體601包括玻璃、陶瓷或其他合適的材料以在器件封裝件中形成各個部件期間提供結構支撐。在一些實施例中，在載體601上方設置粘合層602(例如，包括膠層、光熱轉換(LTHC)涂層、紫外(UV)膜等)。通過粘合層602將聚合物基層603涂覆在載體601上。在一些實施例中，聚合物基層603由聚苯并惡唑(PBO)、味之素積層膜(ABF)、聚酰亞胺、苯并環丁烯(BCB)、阻焊(SR)膜、管芯附著膜(DAF)等形成，但是本發明不限于此。
[0062]參考圖4的方法400，在操作S420中，如圖6所示，隨后，形成背側再分布層(RDL)604。在一些實施例中，RDL 604包括形成在一個或多個聚合物層中的導電部件6041，例如，包括導線和/或通孔。在一些實施例中，聚合物層可以使用例如包括旋涂技術、濺射等的任何合適的方法由任何合適的材料(例如，包括P1、PBO、BCB、環氧樹脂、硅樹脂、丙烯酸酯、納米填充酚樹脂、硅氧烷、含氟聚合物、聚降冰片烯等)形成。
[0063]在一些實施例中，導電部件6041形成在聚合物層中。這種導電部件6041的形成包括圖案化聚合物層(例如，使用光刻和蝕刻工藝的組合)以及在圖案化的聚合物層中形成導電部件6041(例如，沉積晶種層和使用掩模層以限定導電部件6041的形狀)。設計導電部件6041以形成功能電路和用于隨后附著的管芯的輸入/輸出部件。
[0064]接下來，在操作S430中，如圖7所示，在背側RDL604和載體601上方形成圖案化的光刻膠605。在一些實施例中，例如，光刻膠605被沉積作為背側RDL 604上方的毯式層。接下來，使用光掩模(未示出)來曝光光刻膠605的各部分。然后，根據使用的是負性還是正性抗蝕劑來去除光刻膠605中曝光或未曝光的部分。所得到的圖案化的光刻膠605包括設置在載體601的外圍區域處的開口 606ο在一些實施例中，開口 606還暴露背側RDL 604中的導電部件6041。
[0065]接下來，在操作S440中，如圖8所示，晶種層607沉積在圖案化的光刻膠605上。
[0066]接下來，在操作S450中，如圖9所示，用導電材料608(例如，包括銅、銀、金等)填充開口606，以形成導電通孔。在一些實施例中，在鍍敷工藝(例如，包括電化學鍍、無電鍍等)期間，開口 606鍍敷有導電材料608 ο在一些實施例中，導電材料608過填充開口 606，并且執行研磨和化學機械拋光(CMP)工藝來去除導電材料608的位于光刻膠605上方的多余的部分。
[0067]接下來，在操作S460中，如圖11所示，去除光刻膠605。在一些實施例中，使用等離子體灰化或濕剝離工藝來去除光刻膠605。在一些實施例中，在等離子體灰化工藝之后是在硫酸(H2SO4)中的濕浸以清洗封裝件500并且去除剩余的光刻膠材料。
[0068]因此，在背側RDL 604上方形成導電通孔609。可選地，在一些實施例中，例如，利用導電栓或包括銅、金或銀引線的導電引線來替換導電通孔609。在一些實施例中，導電通孔609通過開口 610彼此間隔開，并且鄰近的導電通孔609之間的至少一個開口 610足夠大以在其中設置一個或多個半導體管芯。
[0069]接下來，在操作S470中，如圖12所示，驅動器管芯61IA和接收器管芯61IB安裝并且附著至封裝件500。為了說明，如圖所示，器件封裝件500包括載體601以及具有導電部件6041的背側再分布層604。在一些實施例中，例如，還包括其他互連結構，例如包括電連接至背側RDL 604中的導電部件6041的導電通孔609。在一些實施例中，粘合層用于將驅動器管芯61IA和接收器管芯61IB固定至背側RDL 604。
[0070]接下來，在操作S480中，如圖13所示，在開口610中將驅動器管芯611A和接收器管芯611B安裝至背側RDL 604之后，模塑料612形成在封裝件500中。
[0071]分配模塑料612以填充驅動器管芯611A與導電通孔609之間的間隙、鄰近的導電通孔609之間的間隙以及接收器管芯611B與導電通孔609之間的間隙。在一些實施例中，模塑料612可以包括諸如環氧樹脂、模制底部填充物等的任何合適的材料。在一些實施例中，壓縮模制、轉移模制和液態密封劑模制是用于形成模塑料612的合適的方法，但是本發明不限于此。例如，模塑料612以液態形式分配在驅動器管芯611A、接收器管芯611B與導電通孔609之間。隨后，執行固化工藝以凝固模塑料612。在一些實施例中，模塑料612的填充溢出驅動器管芯61IA、接收器管芯61IB和導電通孔609，從而使得模塑料612覆蓋驅動器管芯61IA、接收器管芯611B和導電通孔609的頂面。
[0072]接下來，在操作S490中，如圖14所示，執行研磨和化學機械拋光(CMP)工藝以去除模塑料612的多余部分，并且回研磨模塑料612以減小其總厚度并且因此暴露導電通孔609。
[0073]因為所得到的結構包括延伸穿過模塑料612的導電通孔609，所以導電通孔609還稱為模制貫通孔、內部貫通孔(TIV)等。在封裝件500中，導電通孔609提供至背側RDL 604的電連接。在一些實施例中，用于暴露導電通孔609的減薄工藝還用于暴露導電柱6111A和導電柱6111B。
[0074]接下來，在操作S500中，如圖15所示，在模塑料612上形成具有開口的圖案化的聚合物層613。
[0075]在一些實施例中，聚合物層613包括P1、PB0、BCB、環氧樹脂、硅樹脂、丙烯酸酯、納米填充酚樹脂、硅氧烷、含氟聚合物、聚降冰片烯等。在一些實施例中，聚合物層613選擇性地暴露于被配置為蝕刻聚合物層613以形成開口的蝕刻劑，例如，包括CF4、CHF3、C4F8、HF等。如圖示例性地示出，這些開口暴露導電柱61 IlA和6111B以及導電通孔609。在一些實施例中，這些開口包括一個或多個通孔和上面的金屬引線溝槽。通孔從聚合物層613的底面垂直延伸至金屬溝槽的底面，金屬溝槽延伸至聚合物層613的頂面。
[0076]在一些實施例中，如圖示例性地示出，開口填充有導電材料。例如，晶種層(未示出)形成在開口中，并且使用電化學鍍工藝、無電鍍工藝等將導電材料鍍敷在開口中。如圖示例性地示出，所得到的位于聚合物層613中的通孔電連接至導電柱6111A、導電柱6111B或導電通孔609，并且下部傳輸電極106和下部接收電極110形成在聚合物層613內。在一些實施例中，圖案化聚合物層613以形成開口，并且金屬材料形成在開口內以形成下部傳輸電極106和下部接收電極110。在一些實施例中，傳輸電極106通過聚合物層613的方式與接收電極110橫向分離。下部傳輸電極106和下部接收電極110分別通過導電通孔609和背側RDL604電連接至地。在一些實施例中，例如，通過沉積工藝的方式沉積包括銅的導電材料，如上所述，隨后進行鍍敷工藝和CMP工藝，因此為了簡潔而省略詳細描述。
[0077]接下來，在操作S510中，如圖16所示，在聚合物層613上形成波導介電材料614。在一些實施例中，波導介電材料614包括比周圍的聚合物層(例如，包括聚合物層613和616(如圖21所示))更高的介電常數。在一些實施例中，例如，通過包括PVD、CVD或PECVD的汽相沉積技術的方式將波導介電材料614形成至覆蓋聚合物層613的厚度。在一些實施例中，使用研磨和化學機械拋光(CMP)工藝來去除波導介電材料614的多余部分。
[0078]在一些實施例中，波導介電材料614包括室溫(如，25°C)液相高K聚合物，例如，包括roO、PI等。在一些其他的實施例中，波導介電材料614包括室溫或低溫(如，2500C以下)液相S12或旋涂玻璃(SOG)，其介電常數大于或等于大約4。在一些其他的實施例中，波導介電材料614包括液相SiNx或其他高K電介質。在一些其他的實施例中，波導介電材料614包括低溫(如，180°C)化學汽相沉積(例如，包括大氣壓CVD(APCVD)、亞大氣壓CVD(SACVD)、等離子體增強的CVD (PECVD)、金屬有機物CVD (MOCVD)等)的S12 (CVD-S12)、SiNx或Si0義沉積。在一些其他的實施例中，波導介電材料614包括:低溫(如，210°C)高K電介質沉積，例如，包括ZrO2-Al2O3-ZrO2(ZAZ);或其他高 K 電介質沉積，例如，包括 Zr02、Al203、Hf0x、Hf Si0x、ZrTi0x、T12、TaOx等。在一些其他的實施例中，波導介電材料614包括混合原子層沉積的SrO(ALD-SrO)和化學汽相沉積的RuO2(CVD-RuO2)t3例如，在一些其他的實施例中，波導介電材料614包括SrT13(STO)介電層。
[0079]為了說明的目的給出前述材料。波導介電材料614的各種材料都在本發明所考慮的范圍內。
[0080]接下來，在沉積之后，使用光刻和/或蝕刻工藝來圖案化波導介電材料614以形成介電質波導101。為了說明，在操作S520中，在波導介電材料614上方形成圖案化的光刻膠605b ο
[0081]接下來，使用光掩模(未示出)來曝光光刻膠605b的各部分。然后，根據使用的是負性還是正性抗蝕劑來去除光刻膠605b中曝光或未曝光的部分。如圖17所示，所得到的圖案化的光刻膠605b包括設置在傳輸電極106與接收電極110之間的部分。
[0082 ]接下來，在操作S530中，如圖18所示，執行蝕刻工藝以去除波導介電材料614的暴露部分。在一些實施例中，蝕刻工藝包括反應離子蝕刻(RIE)，但是本發明不限于此。
[0083]接下來，在操作S540中，如圖19所示，去除光刻膠605b。在一些實施例中，使用等離子體灰化或濕剝離工藝來去除光刻膠605b。在一些實施例中，在等離子體灰化工藝之后是在硫酸(H2SO4)中的濕浸以清洗封裝件500并且去除剩余的光刻膠材料。
[0084]接下來，在操作S550中，如圖20所示，在聚合物層613上形成具有開口的圖案化的聚合物層615。在一些實施例中，聚合物層615包括P1、PB0、BCB、環氧樹脂、硅樹脂、丙烯酸酯、納米填充酚樹脂、硅氧烷、含氟聚合物、聚降冰片烯等。在一些實施例中，聚合物層615選擇性地暴露于被配置為蝕刻聚合物層615以形成開口的蝕刻劑，例如，包括CF4、CHF3、C4F8、HF等。在一些實施例中，開口包括一個或多個通孔和上面的金屬引線溝槽。通孔從聚合物層615的底面垂直延伸至金屬溝槽的底面，金屬溝槽延伸至聚合物層615的頂面。
[0085]在一些實施例中，利用導電材料填充開口。為了說明，例如，晶種層(未示出)形成在開口中，并且使用電化學鍍工藝、無電鍍工藝等將導電材料鍍敷在開口中。如圖示例性地示出，所得到的位于聚合物層615中的通孔電連接至導電柱6111A、導電柱6111B或導電通孔609。在一些實施例中，例如，通過沉積工藝的方式沉積包括銅的導電材料，如上所述，隨后進行鍍敷工藝和CMP工藝，因此為了簡潔而省略詳細描述。
[0086]在一些實施例中，如圖21所示，在聚合物層615上方形成具有導電部件的一個或多個附加的聚合物層616。在操作S560中，在聚合物層616中形成具有導電部件的RDL。在一些實施例中，RDL包括設置在各個聚合物層之間的導電部件。如圖示例性地示出，在聚合物層616內形成上部傳輸電極104和上部接收電極108。在一些實施例中，圖案化聚合物層616以形成開口，并且金屬材料形成在開口內以形成上部傳輸電極104和上部接收電極108。在一些實施例中，傳輸電極104通過聚合物層616的方式與接收電極108橫向分離。
[0087]如圖示例性地示出，在一些實施例中，驅動器管芯611A和驅動器管芯611B分別通過RDL中的導電部件電連接至上部傳輸電極104和上部接收電極108。驅動器管芯611A通過導電柱6111A和導電通孔電連接至上部傳輸電極104。接收器管芯611B通過導電柱6111B和導電通孔電連接至上部接收電極108。在一些實施例中，在組分和形成工藝上，形成在聚合物層中的RDL都與被測RDL 604基本類似，因此為了簡潔而省略詳細描述。
[0088]接下來，在操作S570中，如圖22所示，然后形成凸塊下金屬部(UBM)618以通過聚合物層616中的RDL電連接至下部傳輸電極106和下部接收電極110，并且在聚合物層616上方形成聚合物層617。如圖23所示，然后形成被配置為輸入/輸出(I/O)焊盤的外部連接件619A和619B，例如，包括位于凸塊下金屬部(UBM)618上的焊料球。在一些實施例中，連接件619A和619B是設置在UBM 618上的球柵陣列(BGA)球、可控坍塌芯片連接件凸塊等，其中UBM 618形成在RDL上方。在一些實施例中，連接件619A和619B用于將封裝件500電連接至諸如包括另一器件管芯、中介片、封裝襯底、印刷電路板、主機板等的其他封裝組件。在一些實施例中，連接件619A耦合至傳輸地，并且連接件619B耦合至接收地。因此，下部傳輸電極106通過導電通孔、RDL 604和616以及連接件619A耦合至傳輸器地。下部接收電極110通過導電通孔、RDL 604和616以及連接件619B耦合至接收地。
[0089]接下來，從封裝件500去除載體601和粘合層602。圖24示出了所得到的結構。在一些實施例中，聚合物基層603留在所得到的封裝件中以作為絕緣和保護層。
[0090]以上所示包括示例性操作，但是沒有必要以所示出的順序執行該操作。根據本發明的各個實施例的精神和范圍，可以視情況添加、替換、重排和/或消除操作。
[0091]在一些實施例中，公開了一種半導體結構，半導體結構包括:介電質波導，垂直設置在第一層與第二層之間；驅動器管芯，被配置為在第一輸出節點處生成驅動信號;第一傳輸電極，沿著介電質波導的第一側放置并且被配置為接收來自第一輸出節點的驅動信號；第一接收電極，沿著介電質波導的第一側放置；以及接收器管芯，被配置為接收從第一接收電極接收的信號。
[0092]還公開了一種半導體結構，包括:介電質波導，設置在第一介電材料與第二介電材料之間并且具有基本為矩形的界面;第一金屬層，沿著介電質波導的第一側設置；以及第二金屬層，沿著介電質波導的第二側設置。第二介電材料設置在模制層上，并且模制層圍繞驅動器管芯和接收器管芯。
[0093]還公開了一種方法，方法包括:將驅動器管芯和接收器管芯附著在封裝件中；應用模塑料以圍繞驅動器管芯和接收器管芯;在驅動器管芯和接收器管芯以及模塑料上方形成第一層;在第一層上形成介電質波導；以及在介電質波導上形成第二層。
[0094]以上論述了若干實施例的部件，使得本領域的技術人員可以更好地理解本發明的各個方面。本領域技術人員應該理解，他們可以很容易地使用本發明作為基礎來設計或更改其他用于達到與本文所介紹實施例相同的目的和/或實現相同優點的工藝和結構。本領域技術人員也應該意識到，這些等效結構并不背離本發明的精神和范圍，并且在不背離本發明的精神和范圍的情況下，可以進行多種變化、替換以及改變。
【主權項】
1.一種半導體結構，包括: 介電質波導，垂直設置在第一層與第二層之間； 驅動器管芯，被配置為在第一輸出節點處生成驅動信號； 第一傳輸電極，沿著所述介電質波導的第一側放置并且被配置為接收來自所述第一輸出節點的所述驅動信號； 第一接收電極，沿著所述介電質波導的第一側放置；以及 接收器管芯，被配置為接收從所述第一接收電極處接收的信號。2.根據權利要求1所述的半導體結構，還包括: 模制層，圍繞位于保護層上的驅動器管芯和接收器管芯； 其中，所述第一層設置在所述模制層上。3.根據權利要求2所述的半導體結構，還包括: 第二傳輸電極，沿著所述介電質波導的第二側放置并且電耦合至傳輸地。4.根據權利要求3所述的半導體結構， 其中，所述第一傳輸電極包括設置在所述介電質波導上方的第一金屬結構，并且所述第二傳輸電極包括設置在所述介電質波導上方的第二金屬結構；以及其中，所述第一傳輸電極和所述第二傳輸電極為鏡像圖像。5.根據權利要求2所述的半導體結構，還包括: 第二接收電極，沿著所述介電質波導的第二側放置并且電耦合至接收地。6.根據權利要求5所述的半導體結構， 其中，所述第一接收電極包括設置在所述介電質波導上方的第一金屬結構，并且所述第二接收電極包括設置在所述介電質波導上方的第二金屬結構；以及其中，所述第一接收電極和所述第二接收電極為鏡像圖像。7.根據權利要求1所述的半導體結構，其中，所述介電質波導包括具有比所述第一層和所述第二層的介電常數大的介電常數的介電材料。8.一種半導體結構，包括: 介電質波導，設置在第一介電材料與第二介電材料之間并且具有基本為矩形的截面； 第一金屬層，沿著所述介電質波導的第一側設置；以及 第二金屬層，沿著所述介電質波導的第二側設置； 其中，所述第二介電材料設置在模制層上，并且所述模制層圍繞驅動器管芯和接收器管芯。9.根據權利要求8所述的半導體結構，其中，第一傳輸電極和第一接收電極設置在所述第一金屬層內，所述第一傳輸電極耦合至所述驅動器管芯，并且所述第一接收電極耦合至所述接收器管芯；以及 第二傳輸電極和第二接收電極設置在所述第二金屬層內，所述第二傳輸電極耦合至傳輸地，并且所述第二接收電極耦合至接收地。10.一種制造半導體結構的方法，包括: 將驅動器管芯和接收器管芯附著在封裝件中； 應用模塑料以圍繞所述驅動器管芯和所述接收器管芯； 在所述驅動器管芯、所述接收器管芯和所述模塑料上方形成第一層；在所述第一層上形成介電波導；以及在所述介電質波導上形成第二層。
【文檔編號】H01L31/18GK106067487SQ201610250235
【公開日】2016年11月2日
【申請日】2016年4月21日 公開號201610250235.5, CN 106067487 A, CN 106067487A, CN 201610250235, CN-A-106067487, CN106067487 A, CN106067487A, CN201610250235, CN201610250235.5
【發明人】周淳樸, 廖文翔
【申請人】臺灣積體電路制造股份有限公司