硅裸片的笔直导线接合制造技术

本发明专利技术公开了一种方法，其包含堆叠数个硅裸片，使得所述裸片的一个或多个边缘竖直对齐，其中所述一个或多个边缘包含数个连接垫。所述方法还包含在大体上垂直于所述一个或多个边缘的轴线上定位连接导线。所述连接导线包含在其上形成的数个焊料块。所述焊料块以与所述裸片上的第一组经对齐连接垫之间的距离相关联的间隔隔开。所述连接导线定位成使得所述焊料块与所述第一组经对齐连接垫接触。所述方法还包含施加热以使所述焊料块回流并将所述连接导线物理地和电气地耦合到所述连接垫。连接导线物理地和电气地耦合到所述连接垫。连接导线物理地和电气地耦合到所述连接垫。

【技术实现步骤摘要】
硅裸片的笔直导线接合
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2020年9月11提交的第63/077,069号美国临时专利申请的优先权和权益，此申请的全部内容以引用的方式并入本文中。

技术介绍

[0003]本申请大体上涉及在硅裸片之间提供电气连接，且更确切地说，涉及沿着竖直边缘电气地连接硅裸片。
[0004]在某些硅裸片结构中，连接垫放在裸片的顶部或底部。这占用了用于形成晶体管的宝贵空间，并且当裸片堆叠时，它们之间所需的连接要求裸片以阶梯形交错排列，从而导致形成完整或封装的集成装置需要更多空间。

技术实现思路

[0005]本文中所描述的工艺、装置和系统描述了沿着硅裸片的竖直边缘电气地连接裸片，从而降低所需要的横向空间要求。确切地说，通过将连接垫放在裸片的竖直边缘上，裸片可以竖直堆叠，而不需要使裸片交错排列来实现经由位于顶部或底部的连接垫形成的连接。实际上，可以沿着竖直对齐、在边缘安装的连接垫来进行线性连接，由此使硅裸片以完全竖直布置的方式堆叠。这减小了硅裸片的横向覆盖区，由此实现更小的总体外观尺寸。此外，晶体管大体上是在硅裸片的顶部和/或底部上而不是在竖直边缘上形成的。通过将连接垫放在边缘上，硅裸片上先前未使用的空间可以用于互连，从而为硅裸片顶部和/或底部上的晶体管形成腾出空间。
[0006]本文中所描述的方法和系统提供一种新颖且有利的连接技术，用于利用在边缘形成的连接垫将硅裸片互连，且具体来说，用于竖直堆叠的硅裸片。
[0007]本公开还提供一种设备，其包含衬底和两个或更多个硅裸片，其中第一裸片设置在所述衬底上，且第二裸片设置或堆叠在所述第一裸片上。所述硅裸片包含与所述衬底平行的上部平坦表面、与所述上部平坦表面平行且与所述第一平坦表面间隔第一距离的下部平坦表面、设置在所述上部平坦表面和所述下部平坦表面之间且垂直于所述上部平坦表面和所述下部平坦表面的第一边缘部分，及设置在所述第一边缘部分上且竖直对齐的第一组连接垫。所述设备进一步包含配置成耦合到所述一个或多个连接垫的导电元件，和数个焊料块。所述焊料块耦合到所述导电元件且以与所述第一组连接垫之间的距离相关联的间隔隔开。在一些实施例中，所述焊料块包含第一凹槽，所述第一凹槽具有量度为与所述第一边缘部分的宽度大致相同的宽度，且配置成将所述硅裸片的边缘接受在所述第一凹槽内。
[0008]本公开提供一种方法，其包含：堆叠数个硅裸片，使得所述硅裸片的一个或多个边缘竖直对齐，其中一个或多个边缘包含数个连接垫。所述方法还包含在大体上垂直于所述一个或多个边缘的轴线上定位大体上线性导体，其中所述线性导体与所述连接垫中的一个或多个接触。所述方法进一步包含向所述一个或多个连接垫及与所述一个或多个连接垫接触的所述线性导体的一个或多个部分施加导电焊料。所述方法还包含施加热以使所述焊料
回流，以使所述焊料将所述线性导体的所述一个或多个部分物理地和电气地耦合到与其接触的所述一个或多个连接垫。
[0009]本公开还提供一种方法，其包含堆叠数个硅裸片，使得所述数个硅裸片的一个或多个边缘竖直对齐，其中所述一个或多个边缘包含数个连接垫。所述方法还包含在大体上垂直于所述一个或多个边缘的轴线上定位连接导线。所述连接导线包含数个焊料块。所述焊料块以与所述硅裸片上的第一组经对齐连接垫之间的距离相关联的间隔隔开。所述连接导线定位成使得所述焊料块与所述第一组经对齐连接垫接触。所述方法还包含施加热以使所述焊料块回流，以使所述焊料块将所述连接导线物理地耦合到所述经对齐连接垫。
[0010]以这种方式，本公开的各个方面至少在硅裸片互连及其设计和架构的
中实现了改进。虽然本公开特别适用于连接堆叠式裸片，但本领域技术人员将理解，本公开可在其它实施例中使用，例如，其中裸片与衬底正交设置的实施例。上述概要仅旨在给出本公开的各个方面的总体思路，并不以任何方式限制本公开的范围。
附图说明
[0011]图1是根据本公开的一些实施例的连接一个或多个硅裸片的已知方法的透视图。
[0012]图2a是根据本公开的一些实施例的具有一个或多个竖直边缘连接垫的硅裸片的透视图。
[0013]图2b是根据本公开的一些实施例的图2a的硅裸片的横截面侧视图。
[0014]图3是根据本公开的一些实施例的示出连接两个或更多个硅裸片的工艺的流程图。
[0015]图4a是根据本公开的一些实施例的硅裸片的横截面，示出了在图3中描述的工艺的一部分。
[0016]图4b是根据本公开的一些实施例的硅裸片的横截面，示出了在图3中描述的工艺的另一部分。
[0017]图5是根据本公开的一些实施例的使用在图3中描述的工艺电气地耦合的两个硅裸片的透视图。
[0018]图6是根据本公开的一些实施例的焊料块的仰视图。
[0019]图7是根据本公开的一些实施例的示出连接多个硅裸片以形成封装式IC或另一封装式硅装置的工艺的流程图。
[0020]图8是根据本公开的一些实施例的准备进行电气耦合的多个硅裸片的透视图。
[0021]图9是根据本公开的一些实施例的电气耦合的多个硅裸片的透视图。
[0022]图10是根据本公开的一些实施例的耦合到衬底的多个硅裸片的透视图。
[0023]图11是根据本公开的一些实施例的耦合到衬底的硅裸片的替代布置。
具体实施方式
[0024]在以下描述中，为了提供对本公开的一个或多个方面的理解，阐述了许多细节，例如基于硅的裸片配置、硅裸片电气互连方法等等。本领域技术人员将很容易清楚，这些具体细节仅仅是示例性的，并不意图限制本申请的范围。以下描述仅旨在给出本公开的各个方面的总体思路，并不以任何方式限制本公开的范围。
[0025]图1是在封装式集成电路(“封装式IC”)或例如存储器装置的另一封装式硅装置(“封装”)内连接一个或多个硅裸片100的常规方法的透视图。如图1所示，硅裸片100包含定位在硅裸片100的顶表面104上的一个或多个连接垫102。为了连接硅裸片100的连接垫102，硅裸片100交错排列，使得每个后续硅裸片的连接垫102被暴露或可以接近。硅裸片的这种交错需要封装内的额外空间，由此常常使封装的大小增加。此外，随着更多的裸片被堆叠，上部裸片将更加突出，以致它们偏离中心，这可能会导致裸片倾斜和/或使裸片承受可能致使裸片开裂的应力。
[0026]现在转向图2a，根据一些实施例，示出了具有定位在竖直边缘204上的一个或多个连接垫202a、202b的硅裸片200的透视图。裸片200具有大体上平坦的上部表面206和大体上平坦的下部表面208，所述下部表面与所述上部表面206平行且与所述上部表面206间隔第一距离。在示出的实施例中，第一距离是裸片200的宽度。竖直边缘204设置在上部平坦表面206和下部平坦表面208之间且垂直于上部平坦表面206和下部平坦表面208。通过在竖直边缘上定位连接垫202a、202b，可以竖直堆叠一个或多个硅裸片200，而不必像图1所示的那样使硅裸片200交错或本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种设备，其包括：衬底；两个或更多个硅裸片，其中第一裸片设置在所述衬底上，且第二裸片堆叠在所述第一裸片上，并且所述裸片包括：上部平坦表面，其与所述衬底平行；下部平坦表面，其与所述上部平坦表面平行且与所述上部平坦表面间隔第一距离；至少第一边缘部分，其设置在所述上部平坦表面和所述下部平坦表面之间且垂直于所述上部平坦表面和所述下部平坦表面；以及至少第一组连接垫，其设置在所述至少第一边缘部分上，并且其中所述第一组连接垫彼此竖直对齐；导电元件，其配置成耦合到所述第一组连接垫；以及多个焊料块，其耦合到所述导电元件且以与所述第一组连接垫中的所述连接垫之间的距离相关联的间隔隔开。2.根据权利要求1所述的设备，其中所述焊料块配置成被加热，使得所述焊料块回流并在所述导电元件和所述第一组连接垫之间产生焊接连接。3.根据权利要求1所述的设备，其中所述焊料块包括第一凹槽，所述第一凹槽具有量度为与所述第一距离大致相同的宽度且配置成在所述第一凹槽内接受所述硅裸片的边缘。4.根据权利要求3所述的设备，其中所述第一凹槽的所述宽度比所述第一边缘部分的宽度宽10％。5.根据权利要求4所述的设备，其中所述第一边缘部分的所述宽度是25微米。6.根据权利要求1所述的设备，其中所述导电元件电气地连接到所述衬底。7.根据权利要求6所述的设备，其中所述衬底包含通道，且所述导电元件在所述通道内电气地连接到所述衬底。8.根据权利要求1所述的设备，其进一步包括用于将所述第一裸片附接到所述第二裸片的构件。9.根据权利要求1所述的设备，其进一步包括裸片附接膜，所述裸片附接膜设置在所述第一裸片和所述第二裸片之间且物理地连接所述第一裸片和所述第二裸片。10.根据权利要求1所述的设备，其进一步包括用于隔开所述第一裸片与所述第二裸片的构件。11.根据权利要求1所述的设备，其中所述导电元件包括镀锡铜线。12.根据权利要求1所述的设备，其中所述两个或更多个硅裸片的第一子集在所述第一边缘上具有所述第一组连接垫，且所述两个...

【专利技术属性】
技术研发人员：K，
申请(专利权)人：西部数据技术公司，
类型：发明
国别省市：