[發明專利]硅通孔鍵合結構

無效

• 申請號: 200910000421.3
• 申請日: 2009-01-08
• 公開（公告）號: CN101656197A
• 公開（公告）日: 2010-02-24
• 發明（設計）人: 王宗鼎;陳承先;卿愷明;李柏毅;李建勛
• 申請（專利權）人: 臺灣積體電路制造股份有限公司
• 主分類號: H01L21/00
• 分類號: H01L21/00;H01L21/60;H01L21/768
• 代理公司: 北京市德恒律師事務所
• 代理人: 馬鐵良;梁 永

技術領域

本發明一般涉及鍵合半導體結構的系統和方法，更具體地，涉及使用硅通孔將一個半導體結構鍵合到另一個半導體結構的系統和方法。

背景技術

圖1示出了將第一半導體結構101鍵合到第二半導體結構103上的方法。第一半導體結構101包括硅通孔105，其從第一半導體結構101的一個表面延伸到第一半導體結構101的另一個表面。第二半導體結構103包括覆蓋在凸點下金屬化層(UBM)109上的接觸凸點107，其提供第一半導體結構101上的硅通孔105與第二半導體結構103之間的電接觸。

在鍵合過程中，不流動膠(NFU)111代表性地置于第一半導體結構101上。一旦NFU111處于適當的位置，第一半導體結構101和第二半導體結構103與對準相應的接觸凸點107的硅通孔105發生接觸以建立第一半導體結構101和第二半導體結構103之間的電接觸。在上述結構已經對準和發生接觸之后，代表性地進行回流以回流接觸凸點107，形成與硅通孔105更好的接觸。

然而，如果NFU111被使用，第一半導體結構101鄰近硅通孔105的表面可能被暴露。當這種情況發生時，在回流過程中，接觸凸點107的材料(例如，焊料)可能流動到開口內，并在接觸凸點107和第一半導體結構101之間建立如標號113所指示的短路路徑。這將導致第一半導體結構101和第二半導體結構103的缺陷，或者甚至整個器件故障。

因此，需要一種保護半導體結構的表面避免產生可能導致短路的空隙的方法。

發明內容

本發明的使兩個半導體襯底彼此連接的優選的實施例，普遍解決或避開了上述以及其他的問題，并且普遍達到了技術效果。

根據本發明的一個優選的實施例，一種半導體結構包括第一襯底和第二襯底。第一襯底包括第一側面和與第一側面相對的第二側面，位于襯底的第二側面之上的過渡層，延伸穿過過渡層的硅通孔。第二襯底包括位于第二襯底和過渡層之間的保護層，以及延伸穿過保護層并與硅通孔接觸的接觸點。

根據本發明的另一個優選的實施例，一種半導體結構包括第一襯底和位于第一襯底之上的第二襯底。過渡層位于第一襯底和第二襯底之間，保護層位于過渡層和第二襯底之間。導體延伸穿過第一襯底并穿過過渡層，接觸凸點位于第一襯底和第二襯底之間并與硅通孔接觸。

根據本發明的又一個優選的實施例，一種半導體結構包括第一襯底，其具有在第一襯底的第一表面上的接觸凸點。保護層位于第一襯底的第一表面之上，其中接觸凸點基本被保護層暴露，過渡層位于保護層之上。第二襯底位于過渡層之上，第二襯底包括面對第一襯底的第二表面和背對第二襯底的第三表面，硅通孔從第三表面延伸到接觸凸點。

本發明的實施例的一項有益效果為減少了接觸凸點延伸穿過鍵合材料內的空隙的能力，以及襯底表面發生短路的能力。因此，整體結構將有較少的損壞，并且提高了可用器件的成品率。

附圖說明

為了更加全面的理解示出的實施例及其有益效果，以下結合附圖進行說明，其中：

圖1為現有技術中鍵合兩個半導體襯底的示意圖；以及

圖2-6為根據本發明的實施例使用硅通孔接合兩個半導體襯底的示意圖。

不同的附圖中的相應的數字和標號除非另有說明外一般指示相應的部分。附圖繪制僅為清楚地示出優選的實施例的相關方面，并不必需按照比例繪制。

具體實施方式

下面詳細討論本發明優選的實施例的制造和使用。應當理解的是，無論如何，示出的實施例提供了很多可在廣泛多種場景中實施的適用的發明構思。所討論的特定的實施例僅是制造和使用本發明的特定方式，并不是對本發明的范圍的限制。

本發明在特定的環境中將參考示出的實施例進行描述，也就是使用硅通孔將一個半導體管芯鍵合到另一個半導體管芯上。然而，本發明也可以應用到其他鍵合工藝中。

參考圖2，示出了第一半導體襯底201，其具有形成在其上的UBM203和接觸凸點205。第一半導體襯底201優選地半導體管芯，其包括具有形成在其中和/或其上的電子器件的襯底，并且，優選但并不必需的，也包括電介質和導電層以提供電子器件之間的連接和布線(圖2中全部通過襯里207表示)。位于第一半導體襯底201上可以具有任意數量的導電和電介質層的交互層，但是代表性的層的范圍可以為三層到十二層交互的導電和電介質層。