[發(fā)明專利]堆疊器件的方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910150015.5
• 申請(qǐng)日: 2009-06-18
• 公開（公告）號(hào): CN101615585A
• 公開（公告）日: 2009-12-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王宗鼎;李建勛;陳承先;趙智杰;李明機(jī);郭祖寬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 臺(tái)灣積體電路制造股份有限公司
• 主分類號(hào): H01L21/50
• 分類號(hào): H01L21/50;H01L21/56;H01L21/60;H01L25/00;H01L23/52;H01L23/28
• 代理公司: 北京市德恒律師事務(wù)所
• 代理人: 馬佑平

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明一般地涉及一種半導(dǎo)體制造工藝，特別地涉及一種制造堆疊半導(dǎo)體器件的方法。

背景技術(shù)

通孔通常被廣泛地用于半導(dǎo)體制造以在半導(dǎo)體器件和一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)體材料層之間提供電耦合。傳統(tǒng)的引線鍵合有局限性，例如，隨著性能和密度需求的提高使得進(jìn)行傳統(tǒng)的引線鍵合不再合適，最近，穿透硅通孔(TSV)技術(shù)成為了克服這種傳統(tǒng)的引線鍵合局限性的方法。TSV允許在z軸形成互連線實(shí)現(xiàn)更短的互連。從襯底前表面延伸到后表面而形成的通孔可以穿透襯底(例如晶片)建立互連。TSV在3D封裝技術(shù)中的堆疊晶片、堆疊芯片和/或其組合形成互連是非常有用的。

在制造堆疊半導(dǎo)體器件中，包括焊劑的液體無(wú)流式底部填充(NFU)技術(shù)通常被用于堆疊和耦合兩個(gè)器件。NFU層經(jīng)過(guò)熱處理(例如，固化/回流循環(huán))，其中NFU層被固化并把相關(guān)的結(jié)構(gòu)封裝在器件之間的區(qū)域內(nèi)。同樣，兩個(gè)器件之一的焊料凸點(diǎn)回流并形成與其它器件的TSV結(jié)構(gòu)的焊料接合點(diǎn)，這樣各器件能夠被電耦合。對(duì)于每個(gè)需要堆疊和耦合的附加器件，需要提供附加NFU層并且重復(fù)進(jìn)行熱處理。雖然這一方法對(duì)于其所意欲達(dá)到的目標(biāo)而言是滿意的，但是在其它方面是不滿意的。其中一個(gè)缺陷就是，在堆疊半導(dǎo)體器件的制造過(guò)程中低NFU層經(jīng)過(guò)多次固化/回流循環(huán)。這將增加NFU層的熱應(yīng)力，并且引入例如NFU層中的氣泡、焊料凸點(diǎn)褶皺或破碎、NFU層的脫落等各種缺陷，從而導(dǎo)致較差的器件性能和可靠性。

因此，需要一種制造堆疊半導(dǎo)體器件的方法以減少器件之間的涂層材料的熱應(yīng)力。

發(fā)明內(nèi)容

因此，本發(fā)明的一些實(shí)施例提供了制造半導(dǎo)體器件的方法，包括提供第一器件、第二器件和第三器件；提供在第一器件和第二器件之間的第一涂層材料；提供在第二器件和第三器件之間的第二涂層材料；以及此后，在同一處理中對(duì)第一和第二涂層材料進(jìn)行固化。在一些實(shí)施例中，每個(gè)所述第一、第二和第三器件包括電路；每個(gè)所述第一和第二器件包括穿透硅通孔(TSV)結(jié)構(gòu)；所述方法還包括，響應(yīng)于所述固化，利用所述第一和第二器件的TSV結(jié)構(gòu)對(duì)第一、第二和第三器件的電路進(jìn)行電耦合；其中，所述第一和第二涂層材料均包括利于耦合的焊料成分。在另一些實(shí)施例中，所述第一、第二和第三器件是管芯和晶片中的一種。

在另一些實(shí)施例中，所述第三器件包括形成于其上的第三涂層材料，并且所述方法包括在固化之前在所述第三涂層材料和所述第三器件上覆蓋第四器件，所述第四器件是管芯和晶片中的一種；其中所述固化包括對(duì)第三涂層材料進(jìn)行固化以使第三涂層材料與第一和第二涂層材料基本相同地從第一態(tài)轉(zhuǎn)化為第二態(tài)。在其它實(shí)施例中，所述方法還包括在固化前對(duì)所述第一和第二涂層材料進(jìn)行預(yù)處理。在一些實(shí)施例中，所述預(yù)處理包括將第一和第二涂層材料加熱到低于第一和第二涂層材料的固化溫度的溫度。在一些實(shí)施例中，所述方法還包括在固化后對(duì)所述第一和第二涂層材料進(jìn)行后處理。

在一些實(shí)施例中，所述提供第一涂層材料的步驟包括在所述第一器件上形成所述第一涂層材料，以及在所述第一涂層材料和第一器件上覆蓋所述第二器件；以及所述提供第二涂層材料的步驟包括在所述第二器件上形成所述第二涂層材料，以及在所述第二涂層材料和第二器件上覆蓋所述第三器件。在另外一些實(shí)施例中，所述提供第一涂層材料的步驟包括在所述第二器件上形成所述第一涂層材料，以及在所述第一器件上覆蓋具有所述第一涂層材料的所述第二器件；以及所述提供第二涂層材料的步驟包括在所述第三器件上形成所述第二涂層材料，以及在所述第二器件上覆蓋具有所述第二涂層材料的所述第三器件。

本發(fā)明的一些實(shí)施例還提供一種半導(dǎo)體器件，包括第一器件；第二器件，覆蓋在所述第一器件上并且電耦合到所述第一器件；第三器件，覆蓋在所述第二器件上并且電耦合到所述第二器件；第一涂層材料，置于所述第一和第二器件之間；以及第二涂層材料，置于所述第二和第三器件之間；其中所述第一和第二涂層材料被設(shè)定了基本相同的熱處理歷史。在一些實(shí)施例中，所述第一和第二涂層材料具有基本相同的固化循環(huán)。在另一些實(shí)施例中，所述第一、第二和第三器件是管芯和晶片中的一種。在另一些實(shí)施例中，所述的半導(dǎo)體器件，還包括第四器件，所述第四器件是管芯和晶片中的一種；以及第三涂層材料，置于所述第三和第四器件之間，所述第三涂層材料具有與第一和第二涂層材料的固化循環(huán)基本相同的固化循環(huán)。