插柱和穿透互连方式制造技术

一种物理地和电气地互连两个芯片的方法，包括：将第一芯片上的导电触点与第二芯片上对应的导电触点对准，该第一芯片的导电触点为刚性材料，该第二芯片的导电触点为与该刚性材料相对的韧性材料；使对准的该第一芯片上的导电触点与该第二芯片上相应的导电触点接触；将该第一和第二芯片的触点提高至低于至少该刚性材料的液化温度，同时向该第一和第二芯片施加足够的压力，以使该刚性材料穿透该韧性材料从而形成两者之间的导电连接；以及在形成导电连接之后，冷却该第一和第二芯片的触点至环境温度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及半导体，更具体地涉及这样的器件的电连接。
技术介绍
制造(通过形成导电通道)全部穿过电子芯片延伸的电接触点非常困难。高 度精确或可控重复性地制造更不用说要大量制造该电接触点几乎不可能，除非满 足下列一个或多个条件a)通道很浅，即深度明显小于100微米，b)通道宽度大，或者c)通道被以大间距，即通道宽度的很多倍的间距分隔。当通道接近到足 以发生信号串扰，或者如果通道穿透的芯片带电，则该困难会增加，因为通道中 的导体既不允许作为短接线，也不能携带与芯片相应部分不同的电荷。此外，在 一定程度上存在的常规工艺不适用于所形成的集成电路(IC)芯片(即包含有源 半导体器件)并会增加成本，因为这些工艺可能损坏芯片，从而降低最终的生产 率。除了上述困难之外，当通道穿透的材料带电或者当将要穿过通道传送的信号 频率很高，例如超过约0.3GHz时，还需要考虑电容和电阻的问题。确实，半导体
仍存在诸多问题，这些问题包括使用大尺寸的不成 比例的封装；组装成本不与半导体成比例；芯片成本正比于面积，并且性能最好 的工艺也最贵，但只有一小部分芯片面积真正需要高性能的工艺；当前工艺受限 于电压和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种物理地和电气地互连两个芯片的方法，其特征在于，包括：　　　　ａ）将第一芯片上的导电触点与第二芯片上对应的导电触点对准，所述第一芯片的导电触点为刚性材料，所述第二芯片的导电触点为与所述刚性材料相对的韧性材料；　　　　ｂ）使对准的所述第一芯片上的导电触点与所述第二芯片上相应的导电触点接触；　　　　ｃ）将所述第一和第二芯片的触点提高至低于至少所述刚性材料的液化温度，同时向所述第一和第二芯片施加足够的压力，以使所述刚性材料穿透所述韧性材料从而形成两者之间的导电连接；以及　　　　ｄ）在形成导电连接之后，冷却所述第一和第二芯片的触点至环境温度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2005-6-14 60/690,759;US 2006-1-10 11/329,481;US1.一种物理地和电气地互连两个芯片的方法，其特征在于，包括a)将第一芯片上的导电触点与第二芯片上对应的导电触点对准，所述第一芯片的导电触点为刚性材料，所述第二芯片的导电触点为与所述刚性材料相对的韧性材料；b)使对准的所述第一芯片上的导电触点与所述第二芯片上相应的导电触点接触；c)将所述第一和第二芯片的触点提高至低于至少所述刚性材料的液化温度，同时向所述第一和第二芯片施加足够的压力，以使所述刚性材料穿透所述韧性材料从而形成两者之间的导电连接；以及d)在形成导电连接之后，冷却所述第一和第二芯片的触点至环境温度。2. 如权利要求l所述的方法，其特征在于，在对准之前所述方法包括 界定所述第一芯片的导电触点衬垫的触点焊盘表面。3. 如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述界定包括 在所述触点焊盘表面的外表面形成一个或更多的凹陷。4. 如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述界定包括在所述接触焊盘表面的 外表面上形成一个或者更多同心的封闭环状凹陷。5. 如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述界定包括移除所述触点焊盘的部 分表面以形成至少两个分离的隆起。6. 如权利要求l所述的方法，其特征在于，在排列之前所述方法包括 蚀刻所述第一芯片的导电触点焊盘的触点焊盘表面。7. 如权利要求l所述的方法，其特征在于，进一步包括-选择金属或者合金的一种作为刚性材料，所述金属或者合金具有比所述韧性材料的熔化温度高至少5(TC的熔化温度。8. 如权利要求7所述的方法，其特征在于，选择金属或者合金的一种作为刚性材料包 括选择下述中的一种A)Al,Au，Co，Cr,Cu,Ni,Pd,Pt，Ta,W;b) Al,Au,Co,Cr，Cu,Ni,Pd,Pt,Ta，W的合金；或c) TaN,TaW,Ti/Pd,Ti/Pd/Pt,Ti/Pd/Pt/Au， Ti/Pf/Au,Ti/Pt，Ti/Pt/Au,TiW。9. 如权利要求7所述的方法，其特征在于，进一步包括选择金属或者合金的一种作为所述韧性材料，所述金属或者合金具有比所述刚性材料的熔化温度低至少5(TC的熔化温度。10. 如权利要求9所述的方法，其特征在于，选择金属或者合金的一种作为韧性材料包 括选择下述中的一种a) Sn, In， Pb, Bi, Al, Zn, Mg;b) Sn, In, Pb, Bi, Al, Zn, Mg的合金；c) 熔点低于IOO(TC的金属或者合金。11. 如权利要求l所述的方法，其特征在于，在所述冷却后提高所述第一和第二芯片至低于至少所述刚性材料的液化温度的分离温度；以及将所述第一芯片与所述第二芯片分离以将所述第一芯片的导电触点与所述第二芯片相应的导电触点分离。12. 如权利要求11所述的方法，其特征在于，进一步包括，在所述分离后将所述第一芯片的导电触点附接到不同于所述第二芯片的新的芯片的相对韧性的导 电触点上。13. 如权利要求11所述的方法，其特征在于，进一步包括，在所述分离后 将所述第二芯片的导电触点附接到不同于第一或者第二芯片的新芯片的刚性导电触14. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括e) 将所述第一和第二芯片中之一上的第二导电触点与另一个独立的的芯片上相应的导 电触点对准，所述第二导电触点为第一材料以及所述相应的导电触点为第二材料，所 述第一和第二材料中之一为刚性，所述第一和第二材料中的另一个为韧性；f) 将对准的所述第一或第二芯片中之一上的导电触点与另一个独立的芯片上对应的导 电触点接触；g) 与至少e)或f)中之一同时发生或在至少e)或f)中之一之后，将所述 第一或者第二芯片中之一和所述另一个独立芯片的触点提高至低于所述第一和第二 材料的至少刚性材料的液化温度，同时施加足够的压力，以使所述第一和第二材料的 刚性材料穿透第一和第二材料的韧性材料，从而形成两者之间的导电连接而不破坏所 述第一和第二芯片之间的导电连接；以及h) 形成导电连接之后，冷却所述第一芯片、第二芯片和另一个独立的芯片的触点至周 围环境的温度。15. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，c)与a)或者b)中至少之一同时 发生。16. —种设备，其特征在于，包括具有根据权利要求l所述的方法互连的电触点的一对芯片。17. —种芯片单元，其特征在于，包括其上具有电触点的第一芯片，所述第一芯片的电触点包括刚性材料；其上具有电触点的第二芯片，所述第二芯片的电触点包括与所述刚性材料相对的韧性 材料；以及所述第一和第二芯片的电触点使用插柱和穿透连接互连。18. 如权利要求17所述的芯片单元，其特征在于，所述第一芯片或者第二芯片中之一的电触点进一步包括界定的连接表面。19. 如权利要求17所述的芯片单元，其特征在于，所述韧性材料包括金属或者合金中 之一，所述金属或者合金具有低于所述刚性材料的熔化温度至少5(TC的熔化温度。20. 如权利要求17所述的芯片单元，其特征在于，所述第一芯片的电触点包括下述之a) Al,Au，Co,Cr,Cu，Ni,Pd,Pt,Ta，W;b) Al,Au,Co,Cr，Cu,Ni，Pd,Pt,Ta,W的合金；或c) TaN，TaW,Ti/Pd,Ti/Pd/Pt,Ti/Pd/Pt/Au， Ti/Pf/Au，Ti/Pt,Ti/Pt/Au,TiW。21. 如权利要求17所述的芯片单元，其特征在于，所述第二芯片的电触点包括下述之a) Sn， In， Pb， Bi， Al, Zn, Mg;b) Sn， In， Pb, Bi, Al， Zn, Mg的合金;c) 熔点低于IOO(TC的金属或者合金。22. —种芯片，其特征在于，包括具...

【专利技术属性】
技术研发人员：约翰特雷扎，约翰卡拉汉，格雷戈里杜多夫，
申请(专利权)人：确比威华有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]