[發明專利]三維芯片堆疊件及其形成方法

在審

• 申請號: 201410033284.4
• 申請日: 2014-01-23
• 公開（公告）號: CN104425437A
• 公開（公告）日: 2015-03-18
• 發明（設計）人: 陳偉銘;謝正賢;黃松輝;許國經
• 申請（專利權）人: 臺灣積體電路制造股份有限公司
• 主分類號: H01L23/52
• 分類號: H01L23/52;H01L21/768
• 代理公司: 北京德恒律治知識產權代理有限公司 11409
• 代理人: 章社杲;孫征

1.一種三維芯片堆疊件，包括：

第一芯片，包含第一襯底；和

第二芯片，包含第二襯底；

其中，所述第一芯片接合至所述第二芯片以在所述第一襯底和所述第二襯底之間形成接合的互連件，

所述接合的互連件包括：位于所述第一襯底上方的第一導電柱、位于所述第二襯底上方的第二導電柱、及介于所述第一導電柱和所述第二導電柱之間的接合結構；以及

所述接合結構包括：鄰近所述第一導電柱的第一金屬間化合物（IMC）區域、鄰近所述第二導電柱的第二IMC區域及介于所述第一IMC區域和所述第二IMC區域之間的金屬化層。

2.根據權利要求1所述的三維芯片堆疊件，其中，所述金屬化層包括銅層。

3.根據權利要求1所述的三維芯片堆疊件，其中，所述第一IMC區域包括銅和錫。

4.根據權利要求1所述的三維芯片堆疊件，其中，所述第二IMC區域包括銅和錫。

5.根據權利要求1所述的三維芯片堆疊件，其中，所述第一導電柱包括銅柱。

6.根據權利要求5所述的三維芯片堆疊件，其中，所述第一導電柱包括位于所述銅柱上的金屬覆蓋層。

7.根據權利要求6所述的三維芯片堆疊件，其中，所述金屬覆蓋層包括鎳層。

8.根據權利要求7所述的三維芯片堆疊件，其中，所述第一IMC區域包括銅、錫和鎳。

9.一種形成三維芯片堆疊件的方法，包括：

在第一半導體襯底上形成第一凸塊結構，其中，所述第一凸塊結構包括：第一導電柱和位于所述第一導電柱的頂部上的第一焊料層；

在第二半導體襯底上形成第二凸塊結構，其中，所述第二凸塊結構包括：第二導電柱、位于所述第二導電柱的頂部上的第二焊料層及位于所述第二焊料層上的金屬化層；

將所述第一凸塊結構附接至所述第二凸塊結構；以及

實施熱回流工藝以在所述第一導電柱和所述金屬化層之間形成第一金屬間化合物（IMC）區域，并且在所述第二導電柱和所述金屬化層之間形成第二IMC區域。

10.一種形成三維芯片堆疊件的方法，包括：

接收包括在第一半導體襯底上所形成的第一凸塊結構的第一芯片，其中，所述第一凸塊結構包括第一導電柱和位于所述第一導電柱的頂部上的第一焊料層；

接收包括位于第二半導體襯底上的第二凸塊結構的第二芯片，其中，所述第二凸塊結構包括第二導電柱、位于所述第二導電柱的頂部上的第二焊料層、和位于所述第二焊料層上的金屬化層；以及

通過將所述第一凸塊結構附接至所述第二凸塊結構來將所述第一芯片接合至所述第二芯片；

其中，在所述第一導電柱和所述金屬化層之間形成包括銅和錫的第一金屬間化合物（IMC）區域，并且在所述第二導電柱和所述金屬化層之間形成包括銅和錫的第二IMC區域。