[發明專利]用于三維電路集成的過孔結構及其形成方法

有效

• 申請號: 201310187977.4
• 申請日: 2013-05-20
• 公開（公告）號: CN103426863A
• 公開（公告）日: 2013-12-04
• 發明（設計）人: M·G·法魯奇;T·L·格雷夫斯-阿貝;S·斯科達斯;K·R·溫斯特爾
• 申請（專利權）人: 國際商業機器公司
• 主分類號: H01L23/538
• 分類號: H01L23/538;H01L21/768
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 王茂華;張寧

技術領域

本發明涉及集成電路并且更具體地涉及過孔結構及其制作方法。

背景技術

三維集成(3Di)是實現制造豎直堆疊的集成系統和功能部件(諸如處理器、存儲器、傳感器等)的新興技術。這樣的集成方案有許多優點，這些優點包括小外形規格、簡化異構集成和多功能設計、減少封裝、更低功率消耗、更低成本和更短設計到市場時間以及其它益處。

在典型3Di方案中，通過相互鍵合包括功能部件(諸如芯片、封裝、晶片等)的兩個不同系統，然后按照需要以大規模并行方式定義和創建電傳導材料填充的過孔以便建立在兩個系統的對準的功能部件之間的可靠電連接來執行兩個系統的豎直集成。可以通過形成硅通孔(TSV)結構來實現這一電互連。這里對于每對豎直對準的功能部件，從鍵合的系統結構的頂部定義兩個過孔。這樣做使得在一個過孔著陸于第一/頂部部件上的預定義著陸焊盤(landing?pad)上并且另一過孔著陸于第二/底部部件上的預定義著陸焊盤上。隨后按照需要定義電連接帶，以便連接兩個過孔并且由此連接兩個功能部件。

發明內容

本原理的一個實施例涉及一種并入三維集成的電路。該電路包括底層和多個上層。底層包括連接到底層中的功能部件的底部著陸焊盤。此外，在底層以上堆疊上層。每個上層包括連接到相應上層中的相應功能部件的相應上著陸焊盤。著陸焊盤由單個傳導過孔耦合并且在底層和上層的堆疊中被對準，從而每個著陸焊盤從堆疊中的相鄰層中的任何著陸焊盤被偏移至少一個預定數量。

另一實施例涉及一種并入三維集成的晶片多堆疊部件。該部件包括底部晶片和多個上晶片。底部晶片包括連接到底部晶片中的功能部件的底部著陸焊盤。在底部晶片之上堆疊上晶片。另外，每個上晶片包括連接到相應上晶片中的相應功能部件的相應上著陸焊盤。著陸焊盤由單個傳導過孔耦合，并且在螺旋配置中對準上著陸焊盤。

一個備選實施例涉及一種并入三維集成的集成電路。該電路包括下層和至少一個上層。下層包括連接到下層中的功能部件的下著陸焊盤。此外，在下層之上堆疊上層。每個上層包括連接到相應上層中的相應功能部件的相應上著陸焊盤。著陸焊盤在下層和上層形成的堆疊中由單個傳導過孔耦合。每個著陸焊盤包括相應保護涂層。另外，保護涂層的厚度可以根據使用的保護涂層的蝕刻選擇性從堆疊中的下著陸焊盤的保護涂層到上層中的頂部上層中的上著陸焊盤的保護涂層漸進地增加。

另一實施例涉及一種用于實施電路的功能部件的三維集成的方法。根據該方法，在鍵合上層和相鄰下層期間在下層之上對準上層，從而從在下層上設置的著陸焊盤偏移在上層上設置的著陸焊盤。經過層蝕刻以在層中形成過孔空腔并且暴露著陸焊盤。用傳導材料填充過孔空腔以形成耦合上和下層的著陸焊盤的過孔。

這些和其它特征以及優點將從將結合附圖閱讀的對其示例實施例的下文具體描述中變得清楚。

附圖說明

公開內容在參照以下附圖的優選實施例的下文描述中提供細節：

圖1是根據一個示例實施例的晶片多堆疊的截面圖；

圖2是根據示例單向偏移方案的著陸焊盤配置的由上至下視圖；

圖3-圖5是根據示例螺旋偏移方案的多個不同著陸焊盤配置的由上至下視圖；

圖6-圖9是根據一個示例實施例的在各種蝕刻階段期間的晶片多堆疊的截面圖。

圖10是根據一個示例實施例的在過孔填充階段期間的晶片多堆疊的截面圖；

圖11是根據一個備選示例實施例的完成的晶片多堆疊的截面圖；

圖12-圖13是根據一個示例實施例的在各種蝕刻階段期間的晶片的截面圖；

圖14是根據一個示例實施例的在過孔填充階段期間的晶片的截面圖；并且

圖15是根據一個示例實施例的用于實施電路的功能部件的三維集成的示例方法的框圖/流程圖。

具體實施方式