芯片堆叠结构及其制作方法、电子设备技术

本申请提供一种芯片堆叠结构及其制作方法、电子设备，涉及芯片制造技术领域，用于解决如何提高芯片堆叠结构的可靠性的问题。该芯片堆叠结构包括第一裸芯片、第二裸芯片以及第一金属键合结构。第一裸芯片包括第一表面。第二裸芯片与第一裸芯片层叠设置；第二裸芯片包括第二表面，第二表面与第一表面相面对。第一金属键合结构包括第一焊盘和第二焊盘，第一焊盘设置于第一表面，第二焊盘设置于第二表面且位于第一焊盘和第二表面之间；第一焊盘和第二焊盘两者中的一者包括第一环形段，另一者与第一环形段键合。环形段键合。环形段键合。

【技术实现步骤摘要】
芯片堆叠结构及其制作方法、电子设备


[0001]本申请涉及芯片制造
，尤其涉及一种芯片堆叠结构及其制作方法、电子设备。

技术介绍

[0002]随着半导体工艺的不断发展，用户对个人电脑、手机、数码相机等电子设备的系统性能的要求越来越高。为了获得更高的系统性能，可以采用堆叠键合技术将多个芯片进行垂直的堆叠互连，以减小占地面，降低信号延迟和功耗、提高集成度。然而，现有的芯片堆叠键合工艺，可靠性较差。

技术实现思路

[0003]本申请实施例提供一种芯片堆叠结构及其制作方法、电子设备，用于解决如何提高芯片堆叠结构的可靠性的问题。
[0004]为达到上述目的，本申请的实施例采用如下技术方案：第一方面，本申请实施例提供了一种芯片堆叠结构，该芯片堆叠结构包括第一裸芯片、第二裸芯片以及第一金属键合结构。第一裸芯片包括第一表面。第二裸芯片与第一裸芯片层叠设置；第二裸芯片包括第二表面，第二表面与第一表面相面对。第一金属键合结构包括第一焊盘和第二焊盘，第一焊盘设置于第一表面，第二焊盘设置于第二表面且位于第一焊盘和第二表面之间；第一焊盘和第二焊盘两者中的一者包括第一环形段，另一者与第一环形段键合。
[0005]本申请实施例提供的芯片堆叠结构，通过使设置于第一裸芯片上的第一焊盘以及设置于第二裸芯片上的第二焊盘两者中的一者包括第一环形段，另一者通过热压键合与第一环形段键合，能够实现第一裸芯片和第二裸芯片之间的连接且电导通（互连）。由于第一焊盘和第二焊盘两者键合的面积较小，在向第一裸芯片和第二裸芯片施加相同的键合压强的情况下，第一焊盘和第二焊盘反作用于第一裸芯片和第二裸芯片的键合应力较小，可以防止第一裸芯片和第二裸芯片开裂损伤，进而提高第一裸芯片和第二裸芯片的可靠性，进而提高芯片堆叠结构整体的可靠性。
[0006]在第一方面的一些可能的实现方式中，第一焊盘和第二焊盘两者中的另一者与第一环形段围设出第一空腔。芯片堆叠结构还包括填料，填料包括第一部分填料，第一部分填料设置于第一空腔，且与第一焊盘、第二焊盘均连接。这样一来，第一部分填料增强了第一焊盘和第二焊盘的连接可靠性，进而增强了第一裸芯片和第二裸芯片之间的连接可靠性，保证了芯片堆叠结构整体的连接可靠性。
[0007]在第一方面的一些可能的实现方式中，第一部分填料还与第一焊盘、第二焊盘均电导通。这样一来，第一部分填料在增强第一焊盘和第二焊盘之间的刚性连接可靠性的基础上，还能够增强第一焊盘和第二焊盘之间电连接的可靠性，进而保证第一裸芯片和第二裸芯片之间互连的可靠性，从而保证芯片堆叠结构整体的可靠性。
[0008]在第一方面的一些可能的实现方式中，第一焊盘和第二焊盘两者中的另一者为片状结构，第一环形段的内腔形成第一空腔。这样一来，在制作第一焊盘和第二焊盘时，只需制作一个环形段（第一环形段）即可，简化了制作工艺，使得芯片堆叠结构的制作效率较高。
[0009]在第一方面的一些可能的实现方式中，第一环形段的横截面呈圆环状；第一焊盘和第二焊盘两者中的另一者为圆片状结构，且直径大于第一环形段的外径。这样一来，当将第一环形段和第一焊盘键合时，若第一环形段与第一焊盘不同轴，也能够实现第一空腔的密封，以防止第一部分填料溢出第一金属键合结构，增加相邻的包括第一金属键合结构和第一部分填料的导通结构连接短路的风险，从而保证了第一裸芯片和第二裸芯片互连的可靠性。
[0010]在第一方面的一些可能的实现方式中，第一焊盘和第二焊盘两者中的另一者包括第二环形段，第二环形段与第一环形段相对且键合，第一环形段的内腔形成第一空腔的一部分，第二环形段的内腔形成第一空腔的另一部分。这样一来，第一部分填料与第一焊盘、第二焊盘均具有较大的连接面积，能够提高第一部分填料与第一焊盘、第二焊盘连接的可靠性，进而保证第一裸芯片和第二裸芯片连接的可靠性，从而保证芯片堆叠结构整体的可靠性。
[0011]在第一方面的一些可能的实现方式中，在第一焊盘包括第一环形段的情况下，第一焊盘还包括第一连接部，第一连接部为片状结构，第一连接部连接于第一环形段和第一表面之间。第二焊盘还包括第二连接部，第二连接部为片状结构，第二连接部连接于第二环形段和第二表面之间。这样一来，第一部分填料可以处于封闭的第一空腔内，且可进一步增大第一部分填料与第一焊盘、第二焊盘的连接面积，能够提高第一部分填料与第一焊盘、第二焊盘连接的可靠性，进而保证第一裸芯片和第二裸芯片连接的可靠性，从而保证芯片堆叠结构整体的可靠性。
[0012]在第一方面的一些可能的实现方式中，第一环形段的横截面和第二环形段的横截面均呈圆环状。第一环形段和第二环形段两者中的一者的外径大于另一者的外径。第一环形段和第二环形段两者中的另一者的外径大于一者的内径。这样一来，当将第一环形段和第二环形段键合时，若第一环形段与第二环形段不同轴，也能够实现第一空腔的密封，以防止第一部分填料溢出第一金属键合结构而增加两个导通结构连接短路的风险，从而保证了第一裸芯片和第二裸芯片连接且电导通的可靠性。
[0013]在第一方面的一些可能的实现方式中，第一部分填料为焊料。这样一来，第一焊盘和第二焊盘除了直接接触键合外，还通过焊料进行焊接，因此，第一焊盘和第二焊盘之间的连接，刚度和强度大，整体性能好，且不易老化变形。此外，焊料设置于第一空腔，第一焊盘和第二焊盘能够对焊料进行限位和密封，能够防止助焊剂残留产生电化学迁移而导致相邻的导通结构短路，还能够防止导通结构周侧的粘接剂污染焊料与第一焊盘、第二焊盘的连接界面而导致焊料与第一焊盘、第二焊盘之间焊接不良，并能够防止相邻的导通结构的焊料变形而连接短路，从而可以增加导通结构的密度而提升芯片堆叠结构的性能，并可以降低第一裸芯片和第二裸芯片之间的距离而有利于芯片堆叠结构的薄型化。
[0014]在第一方面的一些可能的实现方式中，第一焊盘朝向第二表面的表面具有第一缓冲槽和第一溢流通道，第一溢流通道连通第一缓冲槽和第一空腔。
[0015]在第一方面的一些可能的实现方式中，第二焊盘朝向第一表面的表面具有第二缓
冲槽和第二溢流通道，第二溢流通道连通第二缓冲槽和第一空腔。
[0016]在第一方面的一些可能的实现方式中，第一焊盘朝向第二表面的表面具有第一缓冲槽和第一溢流通道，第一溢流通道连通第一缓冲槽和第一空腔；第二焊盘朝向第一表面的表面具有第二缓冲槽和第二溢流通道，第二溢流通道连通第二缓冲槽和第一空腔。这样一来，当对第一裸芯片和第二裸芯片加热使第一空腔内的焊料熔化时，体积膨胀的焊料能够经溢流通道进入缓冲槽内进行缓冲释放，从而保证第一金属键合结构的键合可靠性，同时保证焊料与第一焊盘以及第二焊盘之间连接的可靠性，进而保证芯片堆叠结构整体的可靠性。
[0017]在第一方面的一些可能的实现方式中，芯片堆叠结构还包括第一绝缘层以及第二绝缘层。第一绝缘层设置于第一表面且位于第一焊盘的周侧。第二绝缘层设置于第二表面且位于第二焊盘的周侧，第二绝缘层与第一绝缘层键合。这样一来，第一绝缘层和第二绝缘层能够增强第一裸芯片和第二裸芯片之间的连本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种芯片堆叠结构，其特征在于，包括：第一裸芯片，所述第一裸芯片包括第一表面；第二裸芯片，所述第二裸芯片与所述第一裸芯片层叠设置；所述第二裸芯片包括第二表面，所述第二表面与所述第一表面相面对；第一金属键合结构，所述第一金属键合结构包括第一焊盘和第二焊盘，所述第一焊盘设置于所述第一表面，所述第二焊盘设置于所述第二表面且位于所述第一焊盘和所述第二表面之间；所述第一焊盘和所述第二焊盘两者中的一者包括第一环形段，另一者与所述第一环形段键合。2.根据权利要求1所述的芯片堆叠结构，其特征在于，所述第一焊盘和所述第二焊盘两者中的所述另一者与所述第一环形段围设出第一空腔；所述芯片堆叠结构还包括填料，所述填料包括第一部分填料，所述第一部分填料设置于所述第一空腔，且与所述第一焊盘、所述第二焊盘均连接。3.根据权利要求2所述的芯片堆叠结构，其特征在于，所述第一部分填料还与所述第一焊盘、所述第二焊盘均电导通。4.根据权利要求2所述的芯片堆叠结构，其特征在于，所述第一焊盘和所述第二焊盘两者中的所述另一者为片状结构，所述第一环形段的内腔形成所述第一空腔。5.根据权利要求4所述的芯片堆叠结构，其特征在于，所述第一环形段的横截面呈圆环状；所述第一焊盘和所述第二焊盘两者中的所述另一者为圆片状结构，且直径大于所述第一环形段的外径。6.根据权利要求2所述的芯片堆叠结构，其特征在于，所述第一焊盘和所述第二焊盘两者中的所述另一者包括第二环形段，所述第二环形段与所述第一环形段相对且键合，所述第一环形段的内腔形成所述第一空腔的一部分，所述第二环形段的内腔形成所述第一空腔的另一部分。7.根据权利要求6所述的芯片堆叠结构，其特征在于，所述第一环形段的横截面和所述第二环形段的横截面均呈圆环状；所述第一环形段和所述第二环形段两者中的一者的外径大于另一者的外径；所述第一环形段和所述第二环形段两者中的所述另一者的外径大于所述一者的内径。8.根据权利要求6所述的芯片堆叠结构，其特征在于，在所述第一焊盘包括第一环形段的情况下，所述第一焊盘还包括第一连接部，所述第一连接部为片状结构，所述第一连接部连接于所述第一环形段和所述第一表面之间；所述第二焊盘还包括第二连接部，所述第二连接部为片状结构，所述第二连接部连接于所述第二环形段和所述第二表面之间。9.根据权利要求2
‑
8中任一项所述的芯片堆叠结构，其特征在于，所述第一部分填料为焊料。10.根据权利要求9所述的芯片堆叠结构，其特征在于，所述第一焊盘朝向所述第二表面的表面具有第一缓冲槽和第一溢流通道，所述第一溢
流通道连通所述第一缓冲槽和所述第一空腔；和/或，所述第二焊盘朝向所述第一表面的表面具有第二缓冲槽和第二溢流通道，所述第二溢流通道连通所述第二缓冲槽和所述第一空腔。11.根据权利要求1
‑
8中任一项所述的芯片堆叠结构，其特征在于，所述芯片堆叠结构还包括：第一绝缘层，所述第一绝缘层设置于所述第一表面且位于所述第一焊盘的周侧；第二绝缘层，所述第二绝缘层设置于所述第二表面且位于所述第二焊盘的周侧，所述第二绝缘层与所述第一绝缘层键合。12.根据权利要求2
‑
7中任一项所述的芯片堆叠结构，其特征在于，所述芯片堆叠结构还包括：第一导电通孔，所述第一导电通孔贯穿所述第二裸芯片，且与所述第二焊盘连接并电导通。13.根据权利要求12所述的芯片堆叠结构，其特征在于，所述第二裸芯片还包括第三表面，所述第三表面与所述第二表面相背对；所述芯片堆叠结构还包括：第三裸芯片，所述第三裸芯片层叠设置于所述第二裸芯片背对所述第一裸芯片的一侧；所述第三裸芯片包括第四表面，所述第四表面与所述第三表面相面对；第二金属键合结构，所述第二金属键合结构包括第三焊盘和第四焊盘，所述第三焊盘设置于所述第三表面，所述第四焊盘设置于所述第四表面且位于所述第三焊盘和所述第四表面之间，所述第三焊盘和所述第四焊盘两者中的一者包括第三环形段，另一者与所述第三环形段键合；所述第一导电通孔还与所述第三焊盘连接并电导通。14.根据权利要求13所述的芯片堆叠结构，其特征在于，所述芯片堆叠结构还包括：第二导电通孔，所述第二导电通孔贯穿所述第三裸芯片，且与所述第四焊盘连接并电导通。15.根据权利要求14所述的芯片堆叠结构，其特征在于，所述第三焊盘和所述第四焊盘两者中的所述另一者与所述第三环形段围设出第二空腔；所述填料还包括第二部分填料，所述第二部分填料设置于所述第二空腔，且与所述第三焊盘、所述第四焊盘均连接。16.根据权利要求15所述的芯片堆叠结构，其特征在于，在所述第二焊盘包括第一环形段的情况下，所述第二裸芯片开设有第一通孔，所述第一通孔贯穿所述第二表面和所述第三表面，且与所述第一环形段的内腔连通；所述填料包括第三部分填料，所述第三部分填料设置于所述第一通孔内，且与所述第一通孔的孔壁相连接，所述第三部分填料为导电填料，且与所述第一通孔形成所述第一导电通孔；所述第三部分填料与所述第一部分填料为材料相同的一体成型件。17.根据权利要求16所述的芯片堆叠结构，其特征在于，在所述第三焊盘包括第三环形段的情况下，所述第四焊盘包括第四环形段，所述第三环形段的内腔形成所述第二空腔的一部分，所述第四环形段的内腔形成所述第二空腔的另一部分；
所述第三裸芯片还包括第五表面，所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：曲林，
申请(专利权)人：荣耀终端有限公司，
类型：发明
国别省市：