三维堆叠结构及其制造方法技术

一种堆叠结构包括第一管芯、堆叠在第一管芯上的第二管芯以及设置在第二管芯上的第三管芯及第四管芯。第一管芯具有第一金属化结构，且第一金属化结构包括第一管芯穿孔。第二管芯具有第二金属化结构，且第二金属化结构包括第二管芯穿孔。第一管芯穿孔与第二管芯穿孔键合，且第一管芯穿孔的尺寸不同于第二管芯穿孔的尺寸。第三管芯及第四管芯并排设置且与第二管芯穿孔键合。

【技术实现步骤摘要】
三维堆叠结构及其制造方法
本公开的实施例涉及一种三维堆叠结构以及三维堆叠结构的制造方法。
技术介绍
各种器件管芯和/或组件的高密度集成得到高度发展。高密度集成的一种方式是处于晶片级的不同器件及组件的三维(three-dimensional，3D)堆叠(也称为三维集成)。三维堆叠结构提供更高的内连线密度、减小的内连线长度或减小的体积。
技术实现思路
本公开实施例描述一种堆叠结构。所述堆叠结构包括第一管芯、第二管芯以及第三管芯及第四管芯。所述第一管芯具有第一金属化结构，其中所述第一金属化结构包括第一管芯穿孔。所述第二管芯具有第二金属化结构，其中所述第二管芯堆叠在所述第一管芯上，且所述第二金属化结构包括第二管芯穿孔。其中所述第一管芯穿孔与所述第二管芯穿孔键合，且所述第一管芯穿孔的临界尺寸不同于所述第二管芯穿孔的临界尺寸。所述第三管芯及所述第四管芯设置在所述第一管芯之上及所述第二管芯上，其中所述第三管芯及所述第四管芯并排设置且与所述第二管芯穿孔键合。本公开实施例描述一种堆叠结构。所述堆叠结构包括第一管芯与第二管芯构成的堆叠、第三管芯以及包封体。其中所述第一管芯包括第一管芯穿孔。堆叠在所述第一管芯上的所述第二管芯包括第二管芯穿孔。所述第一管芯通过位于所述第一管芯与所述第二管芯之间的键合膜与所述第二管芯混合键合，且所述第一管芯穿孔与所述第二管芯穿孔键合，且所述第一管芯穿孔的临界尺寸不同于所述第二管芯穿孔的临界尺寸。所述第三管芯设置在所述第二管芯上，其中所述第三管芯键合到所述第二管芯穿孔。所述包封体在侧向上包绕在所述第三管芯周围。本公开实施例描述一种形成堆叠结构的方法。所述方法包括下列步骤。提供具有第一金属化结构的第一晶片，其中所述第一金属化结构包括第一管芯穿孔。提供具有第二金属化结构的第二晶片，其中所述第二金属化结构包括第二管芯穿孔。通过将所述第二管芯穿孔分别与所述第一管芯穿孔键合而将所述第二晶片键合到所述第一晶片上。对所述第二晶片进行薄化，直到暴露出所述第二管芯穿孔的端部为止。将第三管芯键合到所述第二晶片的被暴露出的所述第二管芯穿孔上。执行切割工艺以切割经键合的所述第一晶片与所述第二晶片，以形成所述堆叠结构。附图说明结合附图阅读以下详细说明会最好地理解本公开的方面。注意，根据行业中的标准惯例，各种特征未按比例绘制。事实上，为了论述清晰起见，可任意地增大或减小各种特征的尺寸。图1是根据本公开一些实施例的示例性三维堆叠结构的一部分的透视图。图2A到图2H是示出根据本公开一些实施例的用于形成三维堆叠结构的制造方法的各个阶段的横截面图。图3示出根据本公开一些实施例的示例性3D堆叠结构的一部分的横截面图。图4A到图4G示出根据本公开各种实施例的示例性3D堆叠结构的部分的放大横截面图。图5示出根据本公开一些实施例的半导体封装的横截面图。具体实施方式以下公开内容提供诸多不同的实施例或实例以实施所提供主题的不同特征。下文阐述组件及排列的具体实例以简化本公开。当然，这些仅是实例且不旨在进行限制。举例来说，在以下说明中，第一特征形成在第二特征之上或形成在第二特征上可包括其中第一特征与第二特征形成为直接接触的实施例，且还可包括其中在第一特征与第二特征之间可形成附加特征、从而使得第一特征与第二特征可能不直接接触的实施例。另外，本公开可在各种实例中重复使用参考编号和/或字母。此种重复使用是出于简洁及清晰的目的，且自身并不表示所论述的各种实施例和/或配置之间的关系。此外，为易于说明，本文中可使用例如“在…下方(beneath)”、“低于(below)”、“下部(lower)”、“在…上方(above)”、“上部(upper)”等空间相对性用语来阐述如图中所示的一个元件或特征与另一(其他)元件或特征之间的关系。除图中所绘示的取向以外，空间相对性用语还旨在囊括器件在使用或操作中的不同取向。装置可以其他方式取向(旋转90度或处于其他取向)，且本文中所使用的空间相对性描述语可同样相应地进行解释。还可包括其他特征及工艺。举例来说，可包括测试结构来辅助对三维(3D)封装或三维集成电路(threedimensionalintegratedcircuit，3DIC)器件进行验证测试。测试结构可包括例如形成在重布线层中或形成在衬底上的测试焊盘，所述测试焊盘使得能够对3D封装或3DIC进行测试、对探针和/或探针卡进行使用等。可对中间结构及最终结构执行验证测试。另外，本文中所公开的结构及方法可与测试方法结合使用，所述测试方法包括在中间阶段验证出已知良好的管芯以提高良率(yield)且降低成本。应理解，本公开的以下实施例提供可在各种各样的具体背景下实施的可应用概念。本文中所论述的特定实施例仅为例示性的，且涉及三维(3D)集成结构或组装件，且不限制本公开的范围。本公开的实施例阐述3D堆叠结构的示例性制造工艺以及由3D堆叠结构制作的3D堆叠结构。本公开的某些实施例涉及由晶片键合结构及经堆叠的晶片和/或管芯形成的3D堆叠结构。其他实施例涉及包括钝化后内连线(post-passivationinterconnect，PPI)结构或具有其他电连接组件的插板的3D集成结构或组装件，包括晶片到晶片组装结构、管芯到晶片组装结构、叠层封装(package-on-package，POP)组装结构、管芯到管芯组装结构及管芯到衬底组装结构。晶片或管芯可包括位于块状半导体衬底或绝缘体上硅/锗衬底上的一种或多种类型的集成电路(integratedcircuit，IC)或电子组件。所述实施例旨在提供进一步的阐释，但不用于限制本公开的范围。图1示出根据本公开一些实施例的示例性3D堆叠结构的一部分的横截面图。在图1中，3D堆叠结构20至少包括第一管芯100’、第二管芯200’、第三管芯300、第四管芯400及包封体500’。在一些实施例中，第一管芯100’包括第一金属化结构104。在一些实施例中，第二管芯200’包括第二金属化结构204。第一管芯100’堆叠在第二管芯200’的第一侧上，且第一金属化结构104与相应的第二金属化结构204连接。第一管芯100’与第二管芯200’混合键合(hybridbonded)。在一个实施例中，第三管芯300及第四管芯400堆叠在第二管芯200’的与第一侧相对的第二侧上。第三管芯300及第四管芯400与第二管芯200’及第一管芯100’电连接。第三管芯300及第四管芯400与第二管芯200’混合键合。3D堆叠结构20进一步包括设置在第一管芯100’上的重布线层(redistributionlayer，RDL)610及位于RDL610上的柱630。图2A到图2H示出显示根据本公开一些实施例的用于形成3D堆叠结构的制造方法的各个阶段的横截面图。在图2A中，在一些实施例中，提供第一晶片100，且第一晶片100包括形成在第一半导体衬底102中的第一金属化结构104及覆盖半导体衬底102及第一金属化结构104的第一键合膜106。在一些实施例中，第一晶片100本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种堆叠结构，包括：/n第一管芯，具有第一金属化结构，其中所述第一金属化结构包括第一管芯穿孔；/n第二管芯，具有第二金属化结构，其中所述第二管芯堆叠在所述第一管芯上，且所述第二金属化结构包括第二管芯穿孔，其中所述第一管芯穿孔与所述第二管芯穿孔键合，且所述第一管芯穿孔的临界尺寸不同于所述第二管芯穿孔的临界尺寸；以及/n第三管芯及第四管芯，设置在所述第一管芯之上及所述第二管芯上，其中所述第三管芯及所述第四管芯并排设置且与所述第二管芯穿孔键合。/n

【技术特征摘要】
20200211 US 16/787,0311.一种堆叠结构，包括：
第一管芯，具有第一金属化结构，其中所述第一金属化结构包括第一管芯穿孔；
第二管芯，具有第二金属化结构，其中所述第二管芯堆叠在所述第一管芯上，且所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈明发，叶松峯，刘醇鸿，史朝文，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71