芯片连接方法技术

一种将第一晶片上的第一接触点与第二晶片上的第二接触点电连接的方法，第一接触点包括刚性材料，第二接触点包括相对于该刚性材料为韧性的材料，因此当叠在一起时刚性材料将穿进韧性材料，该刚性和韧性材料都是导电材料，所述方法涉及使刚性材料与韧性材料接触，向第一接触点或第二接触点中的一个接触点施加力从而使刚性材料穿进韧性材料，加热刚性和韧性材料从而使韧性材料软化，和将韧性材料限制到预定区域内。

【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所述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，则所述困难会增加，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其他技术；芯片设 计者限于一种设计工艺和一种设计材料；芯片-芯片(通过封装)的连接需要大尺寸，大功 率的焊盘驱动器；即使是小改变或修正微小的设计错误也需要对整个新芯片制造一个或多 个新掩膜；制造整个新芯片仅掩膜成本就需要数百万美元；单个芯片的测试困难和复杂， 而芯片组合在完成封装之前的测试甚至更为困难。 因此，在技术上非常需要能解决一个或多个上述问题的技术。 专利技术内容 我们开发了一种工艺，该工艺便于利用穿透晶片、预形成的第三方芯片或掺杂的 半导体衬底的通道形成芯片到芯片的电连接。本文所述的各个方面有助于改进方法，并代 表芯片互连总体领域的进步。 —个方面涉及将第一晶片上的第一接触点与第二晶片上的第二接触点电学连接 的方法，第一接触点是刚性材料，第二接触点是相对于该刚性材料的韧性材料，以致使两者 叠到一起时，刚性材料将穿进韧性材料，刚性与韧性材料两者都是导电材料。该方面涉及使 刚性材料接触点与韧性材料接触，向第一接触点或第二接触点之一施加力从而使刚性材料 穿透韧性材料，加热刚性和韧性材料从而使韧性材料软化，以及将韧性材料限制到预定区 域内。 另一方面涉及在第二晶片上形成阱，阱的形状将界定韧性材料并进行所述限制。 再一方面涉及将韧性材料涂覆到第二晶片的IC焊盘上，该IC焊盘相对于位于IC 焊盘附近的第二晶片的覆盖玻璃或该第二晶片上的电介质的至少之一凹陷，以致韧性材料 的一部分位于IC焊盘的顶部，一部分位于覆盖玻璃或电介质或两者的顶部，使位于IC焊盘上的韧性材料的外表面部分将与位于覆盖玻璃或电介质或两者上的韧性材料的另一部分 处于不同高度。 另一方面涉及在两个芯片上的互补接触点之间形成的连接，涉及两个芯片中第一 芯片上的第一电接触点，两个芯片中第二芯片上的第二电接触点，键合金属，实体地电连接 第一和第二电接触点，以及在外围界定键合金属以防止键合金属突起或在侧向从接触点向 外蠕变的材料。 本文所述的优势和特征只是可从代表性实施例获得的诸多优势和特征的一部分， 并且只是呈现来帮助理解本专利技术。应当理解，这些优势和特征不应被认为是由权利要求定 义的对本专利技术的限制，或者是对权利要求的等价内容的限制。举例来说，一些优势是互相矛 盾的，这些优势无法同时呈现在单个实施例中。与此类似， 一些优势适用于本专利技术的一个方 面而不适用于其他方面。因此，所述特征与优势的概述不应被认为在确定等价内容中起决 定性作用。本专利技术的其他特征和优势将通过下文的说明，通过附图以及权利要求也将愈加 明显。附图说明 图1是包含多个有源电子器件的芯片的一个部分的简化代表性侧视图； 图2是图1的指定区域的上表面的顶视图； 图3显示图1的一部分的简化剖面图； 图4是图1的指定区域的上表面在产生图3的侧视图所示的沟槽之后的顶视图； 图5显示作为后续处理结果的图1的一部分的简化剖面图； 图6是图1的指定区域的上表面在如图5的侧视图所示用电绝缘材料填充沟槽之 后的顶视图； 图7显示作为后续处理结果的图1的一部分的简化剖面图； 图8是图1的指定区域124的上表面在产生通道沟槽之后的顶视图； 图9显示作为后续处理结果的图1的一部分的简化剖面图； 图10是图1的指定区域的上表面在通道沟槽金属化之后的顶视图； 图11显示作为后续可选处理结果的图1的一部分的简化剖面图； 图12是图1的指定区域的上表面在将键合物质可选地引入其余空洞之后的顶视图； 图13显示作为其他可选处理结果的图1的一部分的简化剖面图； 图14是图1的指定区域的上表面在可选择地将精整物质可选地添加到其余空洞之后的顶视图； 图15显示作为后续处理结果的图1的一部分的简化剖面图； 图16显示在减薄衬底以去除底部金属化之后图1的一部分的简化剖面图； 图17显示作为替代变形处理结果的图5的一部分的简化剖面图； 图18是产生通道沟槽之后取自图1的指定区域下方的部分的顶视图； 图19显示作为结合图9所述方式的进一步处理结果的图5的一部分的简化剖面图； 图20显示作为结合图11所述方式的进一步可选处理结果的图5的一部分的简化剖面图； 图21显示作为结合图13所述方式的进一步可选处理结果的图5的一部分的简化 剖面图； 图22显示图17的替代变形中作为以结合图15所述方式减薄衬底以暴露底部金 属化的结果的图5的一部分的简化剖面图； 图23显示用于图17的替代变形的作为以结合图16所述方式减薄衬底以去除底部金属化的结果的图5的一部分的简化剖面图； 图24以简化形式说明侧壁金属化之后的双导体变形； 图25以简化形式说明用电绝缘材料500填充沟槽之后的该双导体变形； 图26以简化形式说明通过去除半导体材料的整个岛产生的通道沟槽； 图27以简化形式说明通过只去除半导体材料的内部岛产生的通道沟槽； 图28以简化形式说明双导体变型的一个实例； 图29以简化形式说明双导体变型的另一个实例； 图30A和30B分别说明图28和29的方法中可选附加的热生长电介质或绝缘体的 应用； 图31以简化形式说明三导体变型的一个实例； 图32显示除了金属化后剩余的空洞没有填充之外与图9到图16的实施例相似的 替代芯片实施例的实例的一部分的简化剖面图； 图33显示除了金属化后剩余的空洞没有填充之外与图23的实施例相似的替代芯 片实施例的实例的一部分的简化剖面图； 图34和图35分别显示在互相混合之后图32和33的芯片的各自的剖面图； 图36显示说明可选择地涂覆绝缘体或保形涂层之后图34的实施例； 图37显示环状沟槽剖面的代表性实例； 图38以简化形式说明制备用于堆叠的晶片的工艺的总体概要形式； 图39到41说明使用本文所述工艺的不同变形产生穿透芯片的连接，并在其后堆叠到一起形成芯片单元的实例芯片的一部分； 图42以简化形式说明形成后到前变型的工艺； 图43以简化形式说明形成电容耦合变型的工艺； 图44以简化形式说明形成预连接变形的工艺； 图45和图46以简化形式说明实例粘结和融化参数； 图47是涉及"最小"接触点的简化实例； 图48是涉及扩大本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种将第一晶片上的第一接触点与第二晶片上的第二接触点电连接的方法，其特征在于，第一接触点包括刚性材料，第二接触点包括与刚性材料相对的韧性材料，当叠在一起时刚性材料将穿进韧性材料，该刚性和韧性材料都是导电材料，该方法包括：使刚性材料与韧性材料接触；向第一接触点或第二接触点中的一个接触点施加力，从而使刚性材料穿进韧性材料；加热刚性和韧性材料，从而使韧性材料软化；和将韧性材料限制到预定区域内。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【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：丘费尔资产股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]