该组件可以是半导体晶片或管芯，其包括适用于形成与另一个半导体组件的相应接触件的电连接的多个结构化接触件，其中所述结构化接触件中的每一者包括平面接触表面以及从该平面接触表面向外延伸的多个直立管状结构。管状结构优选地以规则阵列布置在相应的接触表面上。根据本发明专利技术，此类结构是通过一系列步骤产生的，包括形成在该组件的前表面上的介电层的图案化，所述图案化产生所述介电层中的开口，以及共形层在所述经图案化的介电层上的沉积，从而衬覆开口的底部和侧壁。该共形层随后被从介电层的上表面移除，并且所述层的材料相对于该共形层被选择性地移除，从而产生所述管状结构。
1、术语“3d堆叠”是指用于产生两个或更多个电互连半导体管芯的堆叠的技术。用于3d互连的传统热压键合(tcb)通常将电镀的高熔点金属微凸块和/或接触焊盘(诸如由cu或ni形成的凸块或焊盘)与较低熔点的焊料金属(如sn)组合在一起。在键合温度处在或高于焊料的熔点的情况下，液态焊料会迅速与基体金属反应以形成金属间化合物接头。对于sn基焊料，需要高于250℃的键合温度。然而，温度敏感设备(诸如高级存储器和图像传感器)需要低温进行3d堆叠，以提高存储器的容量以及图像的分辨率和质量。
2、特别是对于管芯到晶片的堆叠，由于每个管芯都应用了全周期tcb，因此热压键合可以实现的吞吐量变得太低以至于无法满足当前行业的需求。高温循环也是持续间距缩放的障碍，即凸块阵列朝着更小凸块尺寸和间距发展。当焊料材料熔化时，随着凸块阵列的间距变小，相邻凸块短路的风险越来越大。最后，高温键合对于对准精度可能是有害的。
3、已经探索了低温解决方案，包括使用诸如铟基焊料等替代焊料材料，但这些替代品在键合可靠性方面无法与锡基焊料相匹配。另一种方法是在键合一侧的接触件上产生尖锐结构，以实现尖锐结构与插入其中的焊料之间的机械互锁，例如在专利公开文件ep3754706中所描述的。根据该方法，尖锐结构是在键合之前形成的金属间化合物的板状晶粒。然而，尖锐结构的尺寸和分布是不可控的，由此这种方法与先进的间距缩放技术不兼容。
>技术实现思路1、本专利技术涉及所附权利要求书中公开的半导体组件及其产生方法，以及这些组件的组装件。该组件可以是半导体晶片或管芯，其包括多个结构化接触件，该多个结构化接触件适用于形成与另一个半导体组件的相应接触件的电连接，其中所述结构化接触件中的每一者包括平面接触表面以及附连到所述平面接触表面并从该平面接触表面向外延伸的多个直立管状结构。管状结构优选地以规则阵列布置在接触表面上。根据本专利技术，此类结构是通过一系列步骤产生的，包括对形成在该组件的前表面上的介电层进行图案化，所述图案化产生所述介电层中的开口，以及在所述经图案化的介电层上沉积共形层，从而衬覆开口的底部和侧壁。该共形层随后从介电层的上表面被移除，并且所述层的材料相对于该共形层被选择性地移除，从而产生所述管状结构。
2、根据本专利技术的方法和组件使得能够通过以下操作来对平面接触表面进行结构化：在该平面接触表面上形成具有足够锐度并由具有足够硬度的材料形成的所述管状结构，以使得这些结构能被插入到被配置成与包括所述结构的组件键合的组件的焊料凸块或金属接触件中。由此，所述插入建立了机械互锁，该机械互锁改善了经键合组件的对准，在管芯到晶片键合的情况下实现了更高的吞吐量，并且使得能够在根据本专利技术的接触件用于基于焊料的键合工艺时在低于焊料凸块的熔化温度的温度下键合组件。
3、有利地，管状结构的数量和尺寸可以通过本专利技术的方法来控制，从而允许根据接触件的尺寸或要键合的组件的其他参数来优化这些参数。
4、本专利技术特别涉及一种半导体组件，其具有前侧和后侧并且在所述前侧上包括适用于形成与另一个半导体组件的相应接触件的电连接的多个结构化接触件，其特征在于所述结构化接触件中的每一者包括平面接触表面以及从该平面接触表面向外延伸的多个直立管状结构。
5、根据一实施例，这些管状结构具有相等的尺寸并以规则图案布置。
6、根据一实施例，所述接触件的平面接触表面位于该组件前侧的介电材料的层中形成的相应腔体内，并且管状结构的顶部低于所述介电材料的层的上表面。
7、根据一实施例，所述管状结构由化学惰性材料形成。
8、本专利技术同样涉及一种用于产生根据本专利技术的半导体组件的方法，该方法包括以下步骤：
9、提供包括具有平面上表面的多个接触件的半导体组件，
10、在该组件的前表面上产生介电层，所述介电层覆盖接触件并且具有与接触件的上表面平行的上表面，
11、图案化该介电层以在其中形成开口，开口被定位成使得多个开口分布在每个接触件的平面上表面上，并且其中接触件的所述上表面的一部分被暴露在所述开口的底部，
12、在经图案化的介电层上沉积共形层，以使该共形层的材料衬覆所述开口的底部和侧壁，以及该介电层的上表面，
13、从该介电层的上表面移除该共形层的材料，
14、相对于该共形层的材料选择性地移除该介电层的材料，以使得多个直立管状结构被形成在所述接触件的上表面上，由此获得所述结构化接触件。
15、根据本专利技术的方法的一实施例，接触件是接触焊盘，接触焊盘嵌入在与接触焊盘的平面上表面共面的介电材料的层中，并且该介电材料的层和接触焊盘的共面表面形成该组件的前表面。
16、根据本专利技术的方法的一实施例，接触件是接触凸块，其具有嵌入在介电材料的层中的基部以及从所述介电材料的层向外延伸的顶部。
17、根据本专利技术的方法的一实施例，从介电层的上表面移除共形层的材料的步骤通过使所述介电层的所述上表面平坦化来执行。
18、根据本专利技术的方法的一实施例，介电层的材料通过相对于共形层的材料选择性地蚀刻所述材料来被移除。
19、根据本专利技术的方法的一实施例，在产生介电层之前蚀刻停止层被产生在该组件上。
20、根据本专利技术的方法的一实施例，介电层是第一介电层，并且该方法进一步包括在从第一介电层的上表面移除共形层的材料的步骤之后执行的以下步骤：
21、在第一介电层上产生第二介电层，
22、图案化第二介电层以在其中产生腔体，这些腔体被定位在接触件的相应平面表面上以使得用共形层衬覆的开口被暴露在所述腔体的底部，
23、其中第一介电层的材料只在所述腔体中被移除。
24、根据本专利技术的方法的一实施例，在沉积共形层的步骤后该方法进一步包括用虚设材料来填充开口的步骤，该虚设材料以及共形层的材料通过平坦化被从该介电层的上表面移除，此后是该介电层的材料的移除以及虚设材料相对于共形层的选择性移除。
25、本专利技术同样涉及一种用于将根据本专利技术的第一半导体组件键合到包括多个第二接触件的第二半导体组件的方法，该第一半导体组件包括多个第一接触件，所述第一接触件设有所述管状结构，
26、该方法包括连续应用以下步骤：
27、在第二组件的相应接触件上产生焊料凸块，
28、将第二组件与第一组件对准以使得第二接触件上的焊料凸块与第一组件的第一接触件对准，
29、在低于焊料凸块的熔化温度的温度下，将第一和第二组件结合一起以使得第一接触件的管状结构被插入第二接触件上的焊料凸块中，从而获得第一和第二组件的组装件，
30、对所述组装件进行退火以由此实现第一和第二组件的相应接触件之间的导电连接。
31、以根据前一段的方法的一实施例为根据，退火步骤是在低于焊料凸块的熔本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种半导体组件，具有前侧和后侧并且在所述前侧上包括适用于形成与另一个半导体组件的相应接触件的电连接的多个结构化接触件，其特征在于所述结构化接触件中的每一者包括平面接触表面以及从所述平面接触表面向外延伸的多个直立管状结构。
2.如权利要求1所述的半导体组件，其中所述管状结构具有相等的尺寸并以规则图案布置。
3.如权利要求1所述的半导体组件，其中所述接触件的所述平面接触表面位于在所述组件的所述前侧的介电材料的层中形成的相应腔体内，并且其中所述管状结构的顶部低于所述介电材料的层的上表面。
4.如权利要求1所述的半导体组件，其中所述管状结构由化学惰性材料形成。
5.一种用于产生如权利要求1到4中的任一项所述的半导体组件的方法，所述方法包括以下步骤：
6.如权利要求5所述的方法，其中所述接触件是接触焊盘，所述接触焊盘嵌入在与所述接触焊盘的平面上表面共面的介电材料的层中，并且其中所述介电材料的层和所述接触焊盘的共面表面形成所述组件的所述前表面。
7.如权利要求5所述的方法，其中所述接触件是接触凸块，所述接触凸块具有嵌入在介电材料的层中的基部以及从所述介电材料的层向外延伸的顶部。
8.如权利要求5所述的方法，其中在产生所述介电层之前蚀刻停止层被产生在所述组件上。
9.如权利要求5所述的方法，其中所述介电层是第一介电层，并且所述方法进一步包括在从所述第一介电层的上表面移除所述共形层的材料的步骤之后执行的以下步骤：
10.如权利要求5所述的方法，其中所述方法进一步包括在沉积所述共形层的步骤后用虚设材料来填充所述开口的步骤，并且其中所述虚设材料以及所述共形层的材料通过平坦化被从所述介电层的上表面移除，此后是所述介电层的材料的移除以及所述虚设材料相对于所述共形层的选择性移除。
11.一种用于将如权利要求1到4中的任一项所述的第一半导体组件键合到包括多个第二接触件的第二半导体组件的方法，所述第一半导体组件包括多个第一接触件，所述第一接触件设有所述管状结构，
12.如权利要求11所述的方法，其中所述退火步骤是在低于所述焊料凸块的熔化温度的温度下执行的。
13.如权利要求11所述的方法，进一步包括以下步骤：在键合之前在所述第二组件上施加底部填充材料并将所述第二组件上的所述底部填充材料和所述焊料凸块平坦化到共同的平坦化表面。
14.一种用于将如权利要求1到4中的任一项所述的第一半导体组件键合到包括多个第二接触件的第二半导体组件的方法，所述第一半导体组件包括多个第一接触件，所述第一接触件设有所述管状结构，
15.一种堆叠且电连接的半导体组件的组装件，包括至少两个组件，其由在所述两个组件的相应接触件之间形成的连接来连接，其中多个管状结构被嵌入多个所述连接中的每一者中。
...
【技术特征摘要】
1.一种半导体组件，具有前侧和后侧并且在所述前侧上包括适用于形成与另一个半导体组件的相应接触件的电连接的多个结构化接触件，其特征在于所述结构化接触件中的每一者包括平面接触表面以及从所述平面接触表面向外延伸的多个直立管状结构。
2.如权利要求1所述的半导体组件，其中所述管状结构具有相等的尺寸并以规则图案布置。
3.如权利要求1所述的半导体组件，其中所述接触件的所述平面接触表面位于在所述组件的所述前侧的介电材料的层中形成的相应腔体内，并且其中所述管状结构的顶部低于所述介电材料的层的上表面。
4.如权利要求1所述的半导体组件，其中所述管状结构由化学惰性材料形成。
5.一种用于产生如权利要求1到4中的任一项所述的半导体组件的方法，所述方法包括以下步骤：
6.如权利要求5所述的方法，其中所述接触件是接触焊盘，所述接触焊盘嵌入在与所述接触焊盘的平面上表面共面的介电材料的层中，并且其中所述介电材料的层和所述接触焊盘的共面表面形成所述组件的所述前表面。
7.如权利要求5所述的方法，其中所述接触件是接触凸块，所述接触凸块具有嵌入在介电材料的层中的基部以及从所述介电材料的层向外延伸的顶部。
8.如权利要求5所述的方法，其中在产生所述介电层之前蚀刻停止层被产生在所述组件上。
9.如权利要求5所述的方法，其中所述介电层是第一介电层，并...
【专利技术属性】
技术研发人员：J·德拉克山得，E·贝内，
申请(专利权)人：IMEC非营利协会，
类型：发明
国别省市：
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