[發(fā)明專利]堆疊半導(dǎo)體裝置中的混合金屬結(jié)構(gòu)及相關(guān)聯(lián)系統(tǒng)和方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210840630.4
• 申請(qǐng)日: 2022-07-18
• 公開（公告）號(hào): CN115714115A
• 公開（公告）日: 2023-02-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 洪子晴;黃建文
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 美光科技公司
• 主分類號(hào): H01L23/48
• 分類號(hào): H01L23/48;H01L23/488;H01L25/065;H01L21/768;H01L21/60
• 代理公司: 北京律盟知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11287
• 代理人: 王龍

本申請(qǐng)涉及堆疊半導(dǎo)體裝置中的混合金屬結(jié)構(gòu)及相關(guān)聯(lián)系統(tǒng)和方法。所述堆疊半導(dǎo)體裝置可包含第一半導(dǎo)體裸片和第二半導(dǎo)體裸片。所述第一半導(dǎo)體裸片可包含頂部表面、所述頂部表面處的第一接合位點(diǎn)以及所述第一表面處的與所述第一接合位點(diǎn)間隔開的第二接合位點(diǎn)。所述第二半導(dǎo)體裸片可包含面向所述第一半導(dǎo)體裸片的所述頂部表面的下部表面、在所述下部表面處的第三接合位點(diǎn)，以及在所述下部表面處的第四接合位點(diǎn)。所述第三接合位點(diǎn)包含通過(guò)金屬?金屬接合件接合到所述第一接合位點(diǎn)的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)。所述下部表面處的所述第四接合位點(diǎn)包含接合到所述第二接合位點(diǎn)的焊料球。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開大體上涉及用于堆疊半導(dǎo)體裝置的系統(tǒng)和方法。確切地說(shuō)，本發(fā)明技術(shù)涉及具有堆疊半導(dǎo)體裝置中的混合金屬結(jié)構(gòu)接合裸片的堆疊半導(dǎo)體裝置。

背景技術(shù)

諸如存儲(chǔ)器裝置、微處理器和其它電子裝置之類的微電子裝置通常包含安裝到襯底且包覆在保護(hù)性覆蓋物中的一或多個(gè)半導(dǎo)體裸片。半導(dǎo)體裸片包含功能特征，例如存儲(chǔ)器單元、處理器電路、互連電路系統(tǒng)等。為減小半導(dǎo)體裸片所占據(jù)的體積并且增大所得半導(dǎo)體組件的容量和/或速度，半導(dǎo)體裸片制造商承受著越來(lái)越大的壓力。為滿足這些需求，半導(dǎo)體裸片制造商通常豎直疊加地堆疊多個(gè)半導(dǎo)體裸片，以增大半導(dǎo)體裸片和/或組件所安裝到的電路板或其它元件上的有限面積內(nèi)的微電子裝置的容量或性能。

此外，半導(dǎo)體裸片制造商已不斷地減小接合線厚度以減小半導(dǎo)體裸片的堆疊的總高度和/或已減小接合特征之間的間距以減小裸片堆疊的縱向占據(jù)面積。然而，減小可引起裸片之間的接合問題。舉例來(lái)說(shuō)，半導(dǎo)體裸片堆疊之間的傳統(tǒng)焊料接縫通常具有擠出部分。隨著高度要求收縮，裸片壓縮在一起，從而產(chǎn)生可在接合特征之間形成熱和/或電短路的更多擠出。接合特征之間的間距的減小還可使擠出部分在接合特征之間形成短路。

發(fā)明內(nèi)容

在一個(gè)方面中，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N堆疊半導(dǎo)體裝置，其包括：第一半導(dǎo)體裸片，其具有頂部表面和與所述頂部表面相對(duì)的底部表面，所述第一半導(dǎo)體裸片包含在所述頂部表面處的第一接合位點(diǎn)和在所述頂部表面處的與所述第一接合位點(diǎn)間隔開的第二接合位點(diǎn)；及第二半導(dǎo)體裸片，其具有面向所述第一半導(dǎo)體裸片的所述頂部表面的下部表面和與所述下部表面相對(duì)的上部表面，所述第二半導(dǎo)體裸片包含：在所述下部表面處的第三接合位點(diǎn)，其中所述第三接合位點(diǎn)包含通過(guò)金屬-金屬接合件接合到所述第一接合位點(diǎn)的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)；及在所述下部表面處的第四接合位點(diǎn)，其中所述第四接合位點(diǎn)包含接合到所述第二接合位點(diǎn)的焊料球。

在另一方面中，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N堆疊半導(dǎo)體裝置，其包括：第一半導(dǎo)體裸片，其具有第一接合表面、所述第一接合表面上的第一陣列中的多個(gè)第一接合位點(diǎn)以及所述第一接合表面上的第二陣列中的多個(gè)第二接合位點(diǎn)；第二半導(dǎo)體裸片，其具有面向所述第一半導(dǎo)體裸片的所述第一接合表面的第二接合表面、所述第二接合表面上的所述第一陣列中的多個(gè)第三接合位點(diǎn)以及所述第二接合表面處的所述第二陣列中的多個(gè)第四接合位點(diǎn)；多個(gè)無(wú)焊料互連結(jié)構(gòu)，其在所述第一半導(dǎo)體裸片與所述第二半導(dǎo)體裸片之間，其中每一無(wú)焊料互連結(jié)構(gòu)在所述多個(gè)第一接合位點(diǎn)中的個(gè)別接合位點(diǎn)與所述多個(gè)第三接合位點(diǎn)中的個(gè)別接合位點(diǎn)之間形成電連接；及多個(gè)焊料接頭，其在所述第一半導(dǎo)體裸片與所述第二半導(dǎo)體裸片之間，其中每一焊料接頭耦合到所述多個(gè)第二接合位點(diǎn)中的個(gè)別接合位點(diǎn)和所述多個(gè)第四接合位點(diǎn)中的個(gè)別接合位點(diǎn)。

在又一方面中，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N用于形成堆疊半導(dǎo)體裝置的方法，其包括：在第一半導(dǎo)體裸片的至少一個(gè)第一接合位點(diǎn)上形成導(dǎo)電墊；在所述第一半導(dǎo)體裸片中的鄰近所述至少一個(gè)第一接合位點(diǎn)的至少一個(gè)第二接合位點(diǎn)上形成焊料球；將所述第一半導(dǎo)體裸片堆疊在第二半導(dǎo)體裸片上，所述第二半導(dǎo)體裸片具有個(gè)別地對(duì)應(yīng)于所述至少一個(gè)第一接合位點(diǎn)和所述至少一個(gè)第二接合位點(diǎn)中的每一個(gè)的對(duì)應(yīng)導(dǎo)電墊；及將所述至少一個(gè)第一接合位點(diǎn)和所述至少一個(gè)第二接合位點(diǎn)接合到所述第二半導(dǎo)體裸片上的所述對(duì)應(yīng)導(dǎo)電墊，其中所述接合包含：在所述至少一個(gè)第二接合位點(diǎn)上回焊焊料柱以將所述至少一個(gè)第二接合位點(diǎn)接合到所述第二半導(dǎo)體裸片上的所述對(duì)應(yīng)導(dǎo)電墊；及使所述導(dǎo)電墊退火以在所述第一半導(dǎo)體裸片上的所述至少一個(gè)第一接合位點(diǎn)與所述第二半導(dǎo)體裸片上的所述對(duì)應(yīng)導(dǎo)電墊之間形成金屬-金屬接合件。

附圖說(shuō)明