具有贯穿过孔的芯片的连接制造技术

一种具有贯穿过孔的芯片，其中过孔由开口形成，开口具有由传导材料涂覆的绝缘壁并且由容易可变形的绝缘材料填充，与另一芯片的连接元件布置于容易可变形的绝缘材料前面。

【技术实现步骤摘要】
具有贯穿过孔的芯片的连接
本公开内容涉及所谓的三维集成电路的领域，这些三维集成电路包括芯片和其它元件的叠置以提供互连并且增加集成密度。
技术介绍
图1示出这样的三维结构的例子，该三维结构旨在于将包含集成电路的一个或者若干半导体芯片连接到印刷电路板。在这一例子中，示出在支撑件6(诸如陶瓷、聚合物或者印刷电路板的一部分等)上用插入体4组装的两个集成电路芯片1和2。支撑件6的下表面支撑连接元件，诸如凸块8，这些连接元件旨在于提供连接，而在它们之间有与未示出的印刷电路板的如下连接区域的尺寸和位置兼容的步进，必须在这些连接区域上组装部件并且它必须连接到这些连接区域。每个芯片1、2在它的下表面上包括由若干金属化级形成的互联网络，这些金属化级旨在于将芯片表面的连接点连接在一起并且连接到位于最后金属化级上的焊盘。这些焊盘中的每个焊盘由连接装置(诸如由例如铜制成的金属柱10)连接到中间板或者插入体4的上表面的相似焊盘，该中间板或者插入体的上和下表面一般由互连网络覆盖。插入体板4包括贯穿过孔12，每个贯穿过孔连接到这一个板的上表面的焊盘之一和这一个板的下表面的焊盘以将在连接元件10之间的具有窄步进的连接朝着在板4的下表面侧上的其它连接元件14再分布，这些连接元件具有与在支撑件6上的连接的可能步进相适应的更宽步进。支撑件6也分别在它的上和下表面上包括互连网络16、17，互连网络16的焊盘连接到连接元件，诸如柱14，并且互连网络17的焊盘连接到用于接收凸块8的焊盘。这样的结构的许多变化是可能的。例如可以提供一个或者若干芯片而不是两个集成电路芯片1和2。在一个实施例中，使用至少一个芯片作为用于一个或者多个其它集成电路芯片的支撑件。这样的组件的难点是可能缺乏随时间的可靠性。实际上，支撑件6和插入体板4具有不同膨胀系数，后者一般由硅制成。因此，在加热这一组件时，对互连网络16的连接元件14施加横向应力，因此这些元件以及将它们连接到支撑件和插入体板的焊接处有破裂并且变更连接的质量的风险。希望提高现有三维结构的可靠性。
技术实现思路
一个实施例提供一种具有贯穿过孔的芯片，其中过孔由开口形成，开口具有由传导材料涂覆的绝缘壁并且由容易可变形的绝缘材料填充，与另一芯片的连接元件布置于容易可变形的绝缘材料前面。根据一个实施例，传导材料是铜。根据一个实施例，容易可变形绝缘材料是聚硅氧烷(polysiloxane)型聚合物。根据一个实施例，连接元件是旨在于连接到凸块的金属焊盘或者区域。根据一个实施例，连接元件是传导材料的柱，诸如铜柱。根据一个实施例，连接元件是传导材料的柱(诸如铜柱)和/或旨在于连接到凸块的金属焊盘或者区域。将结合附图在具体实施例的下文非限制描述中具体讨论前述和其它特征以及优点。附图说明先前描述的图1是三维芯片组件的简化截面图；图2是穿过芯片的过孔的一个实施例的放大截面图；并且图3是与上和下连接装置关联的穿过芯片的过孔的一个实施例的放大截面图。为了清楚，已经在不同附图中用相同标号表示相同元件，并且另外如在集成电路表示中常见的那样，各种附图未按比例。具体实施方式可以观察到形成三维组件，诸如图1的组件的芯片中的至少一个芯片实质上包括贯穿过孔。将在考虑的芯片是硅插入体芯片，诸如图1的板或者芯片4的情况下给出下文描述，但是应当注意下文可以适用于包括过孔的任何如下芯片，该芯片被插入于它被连接到的其它芯片之间。图2是图1的芯片4的一部分的放大截面图。在本例中考虑如下情况，在该情况下通过使用以下步骤序列来形成穿过这一芯片的过孔。上芯片表面由其中形成金属互连级(未示出)的绝缘层21涂覆，至少一个金属化物23被布置于其中希望形成过孔的位置前面。从芯片的下表面钻出开口，如果它是高度地减薄的芯片，则它然后可能由附着到它的上表面的柄维持。钻出这一开口直至金属化物23。在其中芯片4由传导材料制成的情况(这是在其中这一芯片由硅制成的所选例子中的情况)下，开口壁被加衬有绝缘层25。保形地沉积在一个优选实施例中为铜的传导材料27。以任何常规方式执行这一铜沉积。在它之前一般沉积由Ti、TiN、Ta、TaN或者其它材料制成的键合层。蚀刻铜沉积物的位于下表面上的部分28以界定它。开口的其余部分由也覆盖下芯片表面的材料29填充。材料29例如具有介于0.1和4GPa之间，例如介于0.5至2GPa之间的杨氏模量E。选择材料29为容易可变形的材料，也就是具有低杨氏模量的延性材料或者低硬度的弹性材料(见Bouchoucha等人的IEEEConferenceECTC2011第567-572页)。例如可以使用聚硅氧烷型聚合物，诸如在商标“SINR”名下销售的产品。芯片4的厚度和过孔的尺度可以根据希望形成的组件和希望与芯片4组装的部件在大比例内变化。作为例子，芯片4可以具有范围从50至300μm或者更多的厚度。过孔可以具有范围近似从10至15μm的横向尺度。绝缘层25可以具有范围从0.2至1μm的厚度的氧化硅层。铜层27可以具有范围从0.5至3μm的厚度。可以沉积这一层以在过孔的底部比在它的壁上具有更大厚度。图3是示出连接到另一芯片的装置的一个实施例的、与图2的表示相似的截面图。在本例中考虑如下情况，在该情况下通过使用以下接连步骤来形成穿过这一芯片的过孔。从尚未减薄的芯片的上表面钻出孔。在其中晶片4由传导材料制成的情况(这是在其中这一芯片由硅制成的所选例子中的情况)下，开口壁被加衬有绝缘层25。保形地沉积在一个优选实施例中为铜的传导材料27。以任何常规方式执行这一铜沉积。在它之前一般沉积由Ti、TiN、Ta、TaN或者其它材料制成的键合层。蚀刻铜沉积物的位于上表面上的部分28以界定它。开口的其余部分由也覆盖晶片的上表面的材料29填充。在晶片4的上表面侧上已经提供与将这一上表面上形成的导体28连接到在过孔前面布置的区域35的一个或者多个金属化级关联的连接33。沉积在过孔的中心前面形成和打开的、优选地由与填充过孔的材料29相同的材料制成的另一保护层36以优选地通过电解生长在区域35上形成铜焊盘或者柱37。然后减薄和蚀刻晶片4的下表面以暴露传导层27的与过孔的底部对应的部分。然后沉积优选地由与填充过孔的材料29相同的材料制成的保护层31。在层31中提供的开口然后实现形成连接焊盘32。因此，如果区域、焊盘或者柱32和37受到横向移位应力，则这样的应力可以被容易可变形的材料29吸收。将选择金属化物27和33的厚度和形状使得这些金属化物可以跟随施加的运动。当然，图3仅为结构的一个可能实施例。元件32和37可以如先前所示为如下柱，这些柱的外表面旨在于焊接到将与芯片4组装的芯片的对应焊盘的外表面。元件32和37也可以是旨在于焊接到凸块等的连接区域，由此引起由于热变化或者其它原因所致的横向变形问题。选择焊盘32、37的宽度以小于具有可变形材料29的填充物的横向尺度。宽度差越大，器件就越能吸收能够在不同组装步骤期间出现的并且老化最终单元的横向(或者轴向)应力。当然，将根据当前使用的技术和集成要求来选择这样的尺度。前文是对与连接元件关联的贯穿过孔的具体实施例的描述。一般而言，这里考虑具有如下贯穿过孔的芯片，该贯穿过孔由涂覆开口的横向壁的导体形成，开口由可容易变形的材料29填充。一般而言，这里提供本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种器件，包括：衬底，包括由侧壁限定的贯穿过孔；在所述贯穿过孔的所述侧壁之上的传导材料；可变形绝缘材料，位于所述传导材料上并且填充所述贯穿过孔；以及连接元件，布置于所述可变形绝缘材料的相对端。

【技术特征摘要】
2012.05.03 FR 12540611.一种半导体器件，包括：衬底，包括由侧壁限定的贯穿过孔；在所述贯穿过孔的所述侧壁之上的传导材料；可变形绝缘材料，位于所述传导材料上并且填充所述贯穿过孔，所述可变形绝缘材料具有中心轴线和与所述中心轴线垂直的第一宽度；以及连接元件，布置于所述可变形绝缘材料的相对端并且在所述可变形绝缘材料的所述中心轴线周围，所述连接元件具有平行于所述可变形绝缘材料的所述第一宽度的第二宽度，所述第二宽度小于所述可变形绝缘材料的所述第一宽度。2.根据权利要求1所述的半导体器件，其中所述传导材料是铜。3.根据权利要求1所述的半导体器件，其中所述可变形绝缘材料是聚硅氧烷聚合物。4.根据权利要求1所述的半导体器件，其中所述连接元件是被配置为连接到凸块的焊盘或者金属区域。5.根据权利要求1所述的半导体器件，其中所述连接元件是传导材料柱。6.根据权利要求1所述的半导体器件，其中所述连接元件是被配置为连接到凸块的铜柱。7.根据权利要求1所述的半导体器件，其中所述传导材料中的至少一些传导材料延伸超出所述贯穿过孔。8.根据权利要求7所述的半导体器件，其中所述连接元件耦合到延伸超出所述贯穿过孔的所述传导材料。9.根据权利要求1所述的半导体器件，其中所述衬底是硅。10.根据权利要求1所述的半导体器件，还包括在所述传导材料以下位于所述贯穿过孔的所述侧壁上的绝缘层。11.一种用于制作半导体器件的方法，包括：在衬底中蚀刻通孔，每个通孔具有侧壁；在所述通孔中沉积传导材料；通过蚀刻每个通孔的所述传导材料的中心部分在所述传导材料中形成开口；用可变形绝缘材料填充所述开口中的每个开口，所述可变形绝...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·乔布洛特，P·巴尔，
申请(专利权)人：意法半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：