專(zhuān)利名稱(chēng)：用于不同半導(dǎo)體裸片和/或晶片的半導(dǎo)體晶片到晶片結(jié)合的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體上涉及集成電路(IC)。更具體來(lái)說(shuō)，本發(fā)明涉及制造堆疊式集成電路。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體裸片包括在晶片中晶體管與其它組件的集合。通常，這些晶片為半導(dǎo)體材料，且特定來(lái)說(shuō)為硅。半導(dǎo)體晶片經(jīng)單一化或分割以形成半導(dǎo)體裸片?？稍诶缍询B式IC等產(chǎn)品的制造期間堆疊半導(dǎo)體晶片。晶片到晶片結(jié)合涉及在將半導(dǎo)體晶片單一化為半導(dǎo)體裸片之前堆疊半導(dǎo)體晶片。然而，晶片到晶片結(jié)合需要相等大小的晶片和裸片。堆疊IC通常包括不同類(lèi)型或制造工藝的裸片。舉例來(lái)說(shuō)，堆疊式IC 可具有堆疊于處理器上的存儲(chǔ)器裝置。在此狀況下，存儲(chǔ)器裝置可能不占據(jù)與處理器所占據(jù)的裸片面積一樣多的裸片面積。當(dāng)裸片未對(duì)準(zhǔn)以用于晶片到晶片堆疊時(shí)，使用替代半導(dǎo)體制造技術(shù)。這些較低效的技術(shù)包括裸片到裸片結(jié)合、裸片到襯底結(jié)合和裸片到晶片結(jié)合。在裸片到襯底結(jié)合中，將裸片放置于來(lái)自?xún)蓚€(gè)晶片的襯底上、進(jìn)行結(jié)合和封裝以形成堆疊式裸片。在裸片到裸片結(jié)合中，個(gè)別地堆疊兩個(gè)裸片、進(jìn)行結(jié)合和封裝以形成堆疊式裸片。在裸片到晶片結(jié)合中，將裸片個(gè)別地放置于晶片上、進(jìn)行結(jié)合和封裝。與晶片到晶片工藝相比，所有這些工藝均具有低產(chǎn)量。因此，需要不同裸片和/或晶片大小的有效半導(dǎo)體制造。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，一種用于具有第一裸片的第一晶片到具有第二裸片的經(jīng)重構(gòu)晶片的晶片到晶片結(jié)合的半導(dǎo)體制造工藝包括對(duì)準(zhǔn)所述經(jīng)重構(gòu)晶片的所述第二裸片，使得所述第二裸片上的第二互連與所述第一裸片上的第一互連對(duì)準(zhǔn)。所述方法進(jìn)一步包括使所述經(jīng)重構(gòu)晶片與所述第一晶片耦合以產(chǎn)生晶片堆疊。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，一種晶片堆疊包括第一晶片，所述第一晶片具有擁有第一裸片互連結(jié)構(gòu)的第一裸片。所述晶片堆疊還包括經(jīng)重構(gòu)晶片，所述經(jīng)重構(gòu)晶片具有擁有第二裸片互連結(jié)構(gòu)的第二裸片和部分地環(huán)繞所述第二裸片的模制化合物。在所述經(jīng)重構(gòu)晶片上堆疊所述第一晶片，使得所述第二裸片互連結(jié)構(gòu)與所述第一裸片互連結(jié)構(gòu)對(duì)準(zhǔn)。根據(jù)本發(fā)明的又一方面，一種晶片堆疊包括具有第一裸片的第一晶片。所述晶片堆疊還包括用于布置第二裸片以與所述第一裸片對(duì)準(zhǔn)的裝置。前文已相當(dāng)廣泛地概述本發(fā)明的特征和技術(shù)優(yōu)勢(shì)，以便可更好地理解以下具體實(shí)施方式
。在下文中將描述形成本發(fā)明的權(quán)利要求書(shū)的主題的額外特征和優(yōu)勢(shì)。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)了解，所揭示的概念和特定實(shí)施例可容易用作修改或設(shè)計(jì)用于執(zhí)行本發(fā)明的相同目的的其它結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員還應(yīng)認(rèn)識(shí)到，此類(lèi)等效構(gòu)造不脫離如所附權(quán)利要求書(shū)中所闡述的本發(fā)明的技術(shù)。當(dāng)結(jié)合附圖考慮時(shí)，從以下描述將更好地理解據(jù)信為本發(fā)明的特性的新穎特征(關(guān)于其組織和操作方法兩者)以及其它目的和優(yōu)勢(shì)。然而，應(yīng)明確地理解，圖式中的每一者僅出于說(shuō)明和描述的目的而提供，且不希望作為對(duì)本發(fā)明的限度的界定。


為了實(shí)現(xiàn)對(duì)本發(fā)明的更完整理解，現(xiàn)參看結(jié)合附圖所采取的以下描述。圖1為展示可有利地使用本發(fā)明的一實(shí)施例的示范性無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)的框圖。圖2為說(shuō)明用于所揭示的半導(dǎo)體IC封裝的電路、布局和邏輯設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)工作站的框圖。圖3A為說(shuō)明根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的從其單一化第二層裸片的晶片的俯視圖。圖3B為說(shuō)明根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的第一層晶片的俯視圖。圖3C為說(shuō)明根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的經(jīng)重構(gòu)晶片的俯視圖。圖3D為說(shuō)明根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的在示范性晶片到晶片結(jié)合之后的堆疊式晶片的俯視圖。圖4A為說(shuō)明根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的半導(dǎo)體晶片的橫截面圖。圖4B為說(shuō)明根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的在單一化為半導(dǎo)體裸片且進(jìn)行布置以與第一層裸片匹配之后的半導(dǎo)體晶片的橫截面圖。圖4C為說(shuō)明根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的在晶片重構(gòu)之后的半導(dǎo)體晶片的橫截面圖。圖5為說(shuō)明根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的用于不同裸片和/或晶片的晶片到晶片結(jié)合的示范性工藝的流程圖。圖6A為說(shuō)明根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的在不同大小的裸片和/或晶片的示范性結(jié)合之前的兩個(gè)晶片的橫截面圖。圖6B為說(shuō)明根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的不同大小的裸片和/或晶片的示范性結(jié)合的橫截面圖。圖6C為說(shuō)明根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的在薄化之后不同大小的裸片和/或晶片的示范性結(jié)合的橫截面圖。圖6D為說(shuō)明根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的在半導(dǎo)體制造之后不同大小的裸片和/或晶片的示范性結(jié)合的橫截面圖。圖6E為說(shuō)明根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的在薄化之后不同大小的裸片和/或晶片的示范性結(jié)合的橫截面圖。圖6F為說(shuō)明根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的在單一化之后不同大小的裸片和/或晶片的示范性結(jié)合的橫截面圖。圖7A為說(shuō)明根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的從其單一化第二層裸片的晶片的俯視圖。圖7B為說(shuō)明根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的第一層晶片的俯視圖。圖7C為說(shuō)明根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的經(jīng)重構(gòu)晶片的俯視圖。圖7D為說(shuō)明根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的在示范性晶片到晶片結(jié)合之后的堆疊式晶片的俯視圖。圖8為說(shuō)明根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的用于堆疊式IC的構(gòu)造的示范性工藝的流程圖。
具體實(shí)施方式
圖1為展示可有利地使用本發(fā)明的一實(shí)施例的示范性無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)100的框圖。 出于說(shuō)明的目的，圖1展示三個(gè)遠(yuǎn)程單元120、130和150以及兩個(gè)基站140。將認(rèn)識(shí)到，無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)可具有更多遠(yuǎn)程單元和基站。遠(yuǎn)程單元120、130和150包括通過(guò)此處所揭示的工藝制造的IC裝置125A、125B和125C。將認(rèn)識(shí)到，含有IC的任何裝置還可包括具有所揭示的特征的半導(dǎo)體組件和/或通過(guò)此處所揭示的工藝制造的組件，包括基站、交換裝置和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。圖1展示從基站140到遠(yuǎn)程單元120、130和150的前向鏈路信號(hào)180，以及從遠(yuǎn)程單元120、130和150到基站140的反向鏈路信號(hào)190。在圖1中，遠(yuǎn)程單元120被展示為移動(dòng)電話(huà)，遠(yuǎn)程單元130被展示為便攜式計(jì)算機(jī)，且遠(yuǎn)程單元150被展示為無(wú)線(xiàn)區(qū)域回路系統(tǒng)中的固定位置遠(yuǎn)程單元。舉例來(lái)說(shuō)，遠(yuǎn)程單元可為蜂窩式電話(huà)手機(jī)、手持式個(gè)人通信系統(tǒng)(PCQ單元、例如個(gè)人數(shù)據(jù)助理等便攜式數(shù)據(jù)單元，或例如儀表讀取設(shè)備等固定位置數(shù)據(jù)單元。盡管圖1說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的教示的遠(yuǎn)程單元，但本發(fā)明不限于這些所說(shuō)明的示范性單元。如下文所描述，本發(fā)明可合適地用于包括半導(dǎo)體組件的任何裝置中。圖2為說(shuō)明用于下文所揭示的半導(dǎo)體部件的布局、晶片和裸片設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)工作站的框圖。設(shè)計(jì)工作站200包括含有操作系統(tǒng)軟件、支持文件和例如Cadence或OrCAD等設(shè)計(jì)軟件的硬盤(pán)201。設(shè)計(jì)工作站200還包括顯示器以促進(jìn)半導(dǎo)體部件210的設(shè)計(jì)，半導(dǎo)體部件 210可包括半導(dǎo)體晶片和/或半導(dǎo)體裸片。提供存儲(chǔ)媒體204以用于有形地存儲(chǔ)半導(dǎo)體部件210。半導(dǎo)體部件210可以例如⑶SII或GERBER的文件格式存儲(chǔ)于存儲(chǔ)媒體204上。存儲(chǔ)媒體204可為⑶-ROM、DVD、硬盤(pán)、快閃存儲(chǔ)器或其它適當(dāng)?shù)难b置。此外，設(shè)計(jì)工作站200 包括用于接受來(lái)自存儲(chǔ)媒體204的輸入或?qū)⑤敵鰧?xiě)入到存儲(chǔ)媒體204的驅(qū)動(dòng)設(shè)備203。記錄于存儲(chǔ)媒體204上的數(shù)據(jù)可規(guī)定配置、光刻掩模的圖案數(shù)據(jù)，或例如電子束光刻等串行寫(xiě)入工具的掩模圖案數(shù)據(jù)。提供存儲(chǔ)媒體204上的數(shù)據(jù)會(huì)通過(guò)降低用于制造和 /或設(shè)計(jì)半導(dǎo)體晶片和/或半導(dǎo)體裸片的工藝的數(shù)目來(lái)促進(jìn)半導(dǎo)體部件210的設(shè)計(jì)。使用經(jīng)重構(gòu)晶片作為晶片堆疊中的一個(gè)晶片的晶片到晶片結(jié)合允許堆疊工藝針對(duì)不同大小的晶片和/或裸片而具有高產(chǎn)量。在一個(gè)實(shí)施例中，可使用晶片到晶片結(jié)合來(lái)制造在每一層上具有不同大小的裸片的堆疊式IC。另外，所描述的示范性晶片到晶片處理具有有限源變數(shù)，使得可在不同位置制造晶片堆疊的組件。晶片到晶片結(jié)合中的經(jīng)重構(gòu)晶片減少了在將載體晶片附接到半導(dǎo)體組合件期間與粘著劑有關(guān)的問(wèn)題。另外，晶片到晶片結(jié)合充分利用現(xiàn)有工藝以減少在制造期間所消耗的成本和時(shí)間。圖3A-3D為說(shuō)明根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的不同大小的裸片和/或晶片的示范性堆疊的俯視圖的框圖。如上文所描述的不同大小的裸片和/或晶片的結(jié)合允許構(gòu)造定制的堆疊式裸片。圖3A為說(shuō)明根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的從其單一化第二層裸片的晶片的俯視圖。晶片314 包括裸片316。裸片316的大小相對(duì)于第一層裸片的大小不同。從其起源第二層裸片的晶片的大小相對(duì)于第一層晶片的大小也可不同。圖;3B為說(shuō)明根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的第一層晶片的俯視圖。晶片330包括裸片332。裸片332的大小與裸片316的大小不同。圖3C為說(shuō)明根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的經(jīng)重構(gòu)晶片的俯視圖。在從晶片314單一化或分割裸片316之后，將裸片316模制于經(jīng)重構(gòu)晶片320上。部分地基于晶片330上裸片332的布局和間距來(lái)選擇經(jīng)重構(gòu)晶片320上裸片316的間隔318。因此，當(dāng)將經(jīng)重構(gòu)晶片320結(jié)合到晶片330時(shí)，裸片316與裸片332重疊。另外， 裸片316的互連(未圖示)與裸片332上的互連對(duì)準(zhǔn)。圖3D為說(shuō)明根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的在示范性晶片到晶片結(jié)合之后的堆疊式晶片的俯視圖。根據(jù)下文所描述的晶片到晶片結(jié)合來(lái)結(jié)合經(jīng)重構(gòu)晶片320與晶片330以形成經(jīng)結(jié)合晶片堆疊340。第一層的裸片332和第二層的裸片316與互連結(jié)構(gòu)(未圖示)重疊。S卩，裸片316的間距與裸片332的間距匹配。布置裸片332上的互連以接觸裸片316上的互連。重構(gòu)裸片會(huì)允許將先前從晶片單一化的裸片模制為新晶片?，F(xiàn)轉(zhuǎn)到圖4A-4C，將描述用于形成經(jīng)重構(gòu)晶片的工藝。圖4A為說(shuō)明根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的半導(dǎo)體晶片的橫截面圖。晶片410包括作用部分 414和襯底部分412。晶片410還可包括沉積于晶片410的任一側(cè)上的各種膜層(未圖示)。圖4B為說(shuō)明根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的在單一化為半導(dǎo)體裸片且進(jìn)行布置以與第一層裸片匹配之后的半導(dǎo)體晶片的橫截面圖?？蓪⒕?10分割或單一化為裸片420。裸片420 中的每一者包括作用部分424、襯底部分422，和在晶片410上的膜層(未圖示)?？墒褂媚Ｖ苹衔飳⒙闫?20形成為晶片。以根據(jù)裸片420的所要間隔的布局布置裸片420。舉例來(lái)說(shuō)，根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，可選擇間隔以使待堆疊晶片的裸片與裸片420匹配。圖4C為說(shuō)明根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的在晶片重構(gòu)之后的半導(dǎo)體晶片的橫截面圖。在裸片420周?chē)潭Ｖ苹衔?30以形成經(jīng)重構(gòu)晶片440。因此，可通過(guò)在上文的圖4B中適當(dāng)?shù)夭贾寐闫?20來(lái)選擇在放置于模制化合物430中之后裸片420的間隔和經(jīng)重構(gòu)晶片 440的晶片大小?，F(xiàn)將描述使用經(jīng)重構(gòu)晶片來(lái)制造堆疊式IC的晶片到晶片結(jié)合。圖5為說(shuō)明根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的用于不同裸片和/或晶片的晶片到晶片結(jié)合的示范性工藝的流程圖。在框510處，拾取且放置第二層裸片以用于模制為經(jīng)重構(gòu)晶片?？煞胖玫诙勇闫詫?shí)現(xiàn)與第一層晶片上裸片的間隔匹配的間隔。當(dāng)?shù)诙勇闫哂信c第一層裸片的間隔匹配的間隔時(shí)，可使用晶片到晶片結(jié)合。另外，第二層裸片的裸片互連可與第一層裸片的裸片互連對(duì)準(zhǔn)，以啟用第一層裸片與第二層裸片之間的通信。在框520處，將第二層裸片模制在一起以形成經(jīng)重構(gòu)晶片。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，第二層裸片可包含經(jīng)模制在一起以形成經(jīng)重構(gòu)裸片的堆疊式裸片。在此狀況下，第二層裸片可為垂直堆疊式存儲(chǔ)器裝置?？蛇x擇模制件的大小以產(chǎn)生經(jīng)重構(gòu)晶片的等效晶片大小以與第一層晶片的大小匹配。在框530處，將經(jīng)重構(gòu)晶片結(jié)合到第一層晶片以形成經(jīng)結(jié)合晶片堆疊。在一個(gè)實(shí)施例中，在將經(jīng)重構(gòu)晶片上的第二層裸片模制于適當(dāng)位置之前布置所述第二層裸片，使得在結(jié)合到第一層晶片之后，第二層裸片的互連結(jié)構(gòu)與第一層裸片的互連結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)。在另一實(shí)施例中，將多種大小的第二層裸片模制為經(jīng)重構(gòu)晶片。在框540處，在第一層晶片上執(zhí)行額外制造工藝，例如沉積再分布層(RDL)和倒裝芯片(FC)凸塊。另外，在額外處理期間，可薄化第一層晶片。經(jīng)結(jié)合晶片堆疊的機(jī)械強(qiáng)度與經(jīng)重構(gòu)晶片和第一層晶片的累積厚度成比例。因此，薄化第一層晶片不會(huì)將經(jīng)結(jié)合晶片堆疊置于實(shí)質(zhì)上較大的破裂風(fēng)險(xiǎn)?？蓪⒖?10、520、530和540重復(fù)多次以建置具有兩個(gè)以上層的堆疊式裸片。在框550處，將堆疊式晶片單一化或分割為個(gè)別裸片。盡管展示為個(gè)別框，但可在上文所展示的每一框處執(zhí)行若干半導(dǎo)體制造工藝。上文在圖5中所描述的晶片到晶片結(jié)合允許在不針對(duì)第一層晶片使用載體晶片的情況下構(gòu)造堆疊式IC。從半導(dǎo)體制造中消除載體晶片會(huì)改進(jìn)產(chǎn)量且減少成本。舉例來(lái)說(shuō)， 當(dāng)在無(wú)載體晶片的情況下薄化第一層晶片時(shí)，第一層晶片可能損失機(jī)械穩(wěn)定性且在制造期間破裂。歸因于通過(guò)經(jīng)重構(gòu)晶片提供的機(jī)械穩(wěn)定性，在薄化之前將經(jīng)重構(gòu)晶片附接到第一層晶片會(huì)使第一層晶片受損壞的風(fēng)險(xiǎn)降低。使用經(jīng)重構(gòu)晶片會(huì)允許將不同大小的裸片和/或晶片集成到堆疊式IC中。因?yàn)樵谥貥?gòu)之前單一化第二層晶片，所以第二層晶片的大小不影響半導(dǎo)體制造。另外，因?yàn)閷⒌诙勇闫b配于經(jīng)布置以與第一層裸片適當(dāng)?shù)貙?duì)準(zhǔn)的經(jīng)重構(gòu)晶片上，所以第二層裸片的大小不影響半導(dǎo)體制造。使用經(jīng)重構(gòu)晶片還可改進(jìn)晶片到晶片結(jié)合產(chǎn)品的良率。因?yàn)樵诩傻浇?jīng)重構(gòu)晶片中之前單一化第二層裸片，所以可在集成到經(jīng)重構(gòu)晶片中之前測(cè)試第二層裸片。在一個(gè)實(shí)施例中，僅功能性第二層裸片包括于經(jīng)重構(gòu)晶片中?？稍谀Ｖ茷榻?jīng)重構(gòu)晶片之前舍棄不正常工作的第二層裸片，從而進(jìn)一步節(jié)省對(duì)非功能性部件的處理時(shí)間。根據(jù)另一實(shí)施例，拾取功能性第二層裸片和非功能性第二層裸片且將其放置于經(jīng)重構(gòu)晶片中。舉例來(lái)說(shuō)，如果知道特定第一層裸片為非功能性的，那么相應(yīng)地將非功能性的第二層裸片放置于經(jīng)重構(gòu)晶片中。因此，當(dāng)將經(jīng)重構(gòu)晶片結(jié)合到第一層晶片時(shí)，使非功能性第一層裸片與非功能性第二層裸片彼此對(duì)準(zhǔn)。上文所描述的晶片到晶片結(jié)合的一個(gè)有利實(shí)施方案是在堆疊式IC的構(gòu)造中。下文將在圖6A-6F中描述使用不同大小的裸片和/或晶片的示范性結(jié)合的堆疊式IC的半導(dǎo)體組合件。圖6A為說(shuō)明根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的在不同大小的裸片和/或晶片的示范性結(jié)合之前的兩個(gè)晶片的橫截面圖。經(jīng)重構(gòu)晶片610包括第二層裸片612和例如微凸塊或支柱等互連結(jié)構(gòu)614。第一層晶片620包括第一層裸片622和互連結(jié)構(gòu)624。第一層晶片620中的硅穿孔6 可耦合到互連結(jié)構(gòu)624。在其它半導(dǎo)體制造之后，硅穿孔6 可將互連結(jié)構(gòu)6M耦合到封裝連接。第一層裸片622與第二層裸片612可具有不同大小。另外，第一層晶片620 與從其分割第二層裸片612的晶片(未圖示)可具有不同大小。根據(jù)第一層晶片620中的第一層裸片622在經(jīng)重構(gòu)晶片610中布置第二層裸片 612。即，在經(jīng)重構(gòu)晶片610中放置第二層裸片612會(huì)使互連結(jié)構(gòu)6 與互連結(jié)構(gòu)614對(duì)準(zhǔn)。下文所描述的晶片到晶片結(jié)合的一個(gè)優(yōu)勢(shì)為第一層晶片620和經(jīng)重構(gòu)晶片610的并行處理。可在不同位置和/或在不同工具或生產(chǎn)線(xiàn)上制造第一層晶片620和經(jīng)重構(gòu)晶片 610。因此，改進(jìn)了堆疊式IC制造的效率。另外，可從多個(gè)晶片單一化第二層裸片612(如關(guān)于圖7A-7D所描述)。在此實(shí)施例中，第一層裸片622中的每一者可耦合到從可能具有不同大小的不同晶片單一化的不同大小的多個(gè)第二層裸片。圖6B為說(shuō)明根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的不同大小的裸片和/或晶片的示范性結(jié)合的橫截面圖?；ミB結(jié)構(gòu)614耦合到具有硅穿孔626的第一層晶片620的互連結(jié)構(gòu)624，例如微凸塊或支柱。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，當(dāng)將經(jīng)重構(gòu)晶片610模制到第一層晶片620時(shí)，互連結(jié)構(gòu)6M與互連結(jié)構(gòu)614對(duì)準(zhǔn)。模制化合物616將第一層晶片620安裝到經(jīng)重構(gòu)晶片610。圖6C為說(shuō)明根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的在薄化之后不同大小的裸片和/或晶片的示范性結(jié)合的橫截面圖。第一層晶片620被薄化，但歸因于通過(guò)經(jīng)重構(gòu)晶片610提供的機(jī)械穩(wěn)定性而受損壞的風(fēng)險(xiǎn)較低。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，在薄化之后，第一層晶片620具有小于IOOmm的厚度且暴露硅穿孔626。在此厚度下，在無(wú)通過(guò)經(jīng)重構(gòu)晶片610提供的額外機(jī)械強(qiáng)度的情況下，第一層晶片620可能不具有承受未來(lái)半導(dǎo)體制造工藝的機(jī)械強(qiáng)度。盡管此實(shí)例包括在第一層裸片中的硅穿孔，但另外或作為替代，可在第二層裸片中提供硅穿孔。圖6D為說(shuō)明根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的在半導(dǎo)體制造之后不同大小的裸片和/或晶片的示范性結(jié)合的橫截面圖?？稍诘谝粚泳?20中沉積額外膜層630以及例如微凸塊或支柱等互連結(jié)構(gòu)640。額外膜層630可包括(例如)再分布層(RDL)或隔離層。額外膜層630 還可包括通過(guò)光刻工藝圖案化的層。圖6E為說(shuō)明根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的在薄化之后不同大小的裸片和/或晶片的示范性結(jié)合的橫截面圖?？稍诔练e額外膜層630之后進(jìn)一步薄化經(jīng)重構(gòu)晶片610。可經(jīng)由研磨而實(shí)現(xiàn)經(jīng)重構(gòu)晶片610的薄化。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，在使經(jīng)重構(gòu)晶片610與第一層晶片620結(jié)合之前薄化第二層裸片612。在此狀況下，可減少模制化合物和硅的組合研磨。即，在使經(jīng)重構(gòu)晶片610與第一層晶片620結(jié)合之前，薄化經(jīng)重構(gòu)晶片610的模制化合物。在一個(gè)實(shí)施例中，使模制化合物的表面與第二層裸片612齊平。圖6F為說(shuō)明根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的在單一化之后不同大小的裸片和/或晶片的示范性結(jié)合的橫截面圖。從經(jīng)結(jié)合第一層晶片620和經(jīng)重構(gòu)晶片610分割或單一化裸片650。圖7A-7D為說(shuō)明根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的不同大小的裸片和/或晶片的示范性堆疊的俯視圖的框圖。如上文所描述的不同大小的裸片和/或晶片的結(jié)合允許構(gòu)造定制的堆疊式裸片。定制的堆疊式裸片可在堆疊式IC的一個(gè)層中包括多個(gè)裸片。舉例來(lái)說(shuō)，堆疊式IC 的第二層可包括并排的兩個(gè)或兩個(gè)以上裸片，其累積地消耗高達(dá)第一層裸片的裸片面積的裸片面積。第二層裸片可起源于不同晶片。下文將描述一個(gè)此類(lèi)實(shí)施例。另外，定制的堆疊式裸片可在每一層內(nèi)包括多個(gè)層。舉例來(lái)說(shuō)，一個(gè)層可為堆疊式存儲(chǔ)器裸片，且另一層可為處理器。圖7A為說(shuō)明根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的從其單一化第二層裸片的晶片的俯視圖。第一晶片710包括裸片712且第二晶片714包括裸片716。裸片716和裸片712的大小相對(duì)于第一層裸片的大小不同。從其起源第二層裸片的晶片的大小相對(duì)于第一層晶片的大小也可不同。圖7B為說(shuō)明根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的第一層晶片的俯視圖。晶片730包括裸片732。裸片732的大小可與裸片712、716的大小不同。圖7C為說(shuō)明根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的經(jīng)重構(gòu)晶片的俯視圖。在從第一晶片710單一化或分割裸片712以及從第二晶片714單一化或分割裸片716之后，可將裸片712、716模制于經(jīng)重構(gòu)晶片720上。部分地基于晶片730上裸片732的布局和間距來(lái)選擇經(jīng)重構(gòu)晶片720 上裸片712、716的間隔718。因此，當(dāng)將經(jīng)重構(gòu)晶片720結(jié)合到晶片730時(shí)，裸片712、716 與裸片732重疊。另外，裸片712、716的互連(未圖示)與裸片732上的互連對(duì)準(zhǔn)。圖7D為說(shuō)明根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的在示范性晶片到晶片結(jié)合之后的堆疊式晶片的俯視圖。根據(jù)圖5所描述的晶片到晶片結(jié)合來(lái)結(jié)合經(jīng)重構(gòu)晶片720與晶片730以形成經(jīng)結(jié)合晶片堆疊740。第一層的裸片712、716和第二層的裸片732與裸片712和裸片716上的互連結(jié)構(gòu)(未圖示)重疊。布置裸片732上的互連以接觸裸片712、716上的互連。圖8為說(shuō)明根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的用于堆疊式IC的構(gòu)造的示范性工藝的流程圖。堆疊式IC包括兩個(gè)或兩個(gè)以上裸片。在單獨(dú)晶片上制造堆疊式IC的每一裸片。在框812處， 執(zhí)行前道工藝(front end of line, FEOL)處理以及在第一層晶片中形成硅穿孔。第一層晶片中的硅穿孔可能不延伸第一層晶片的全部高度。在框814處，在第一層晶片上執(zhí)行后道工藝(back end of line,BE0L)處理。另外，在框814處，在第一層晶片的表面上沉積微凸塊。在框822處，在從其單一化第二層裸片的晶片上執(zhí)行前道工藝(FEOL)處理以及后道工藝(BEOL)處理。從其單一化第二層裸片的晶片可具有與第一層晶片的大小不同的大小。另外，可在與制造第一層晶片或經(jīng)重構(gòu)晶片的位置不同的位置制造從其單一化第二層裸片的晶片。在框擬4處，薄化從其單一化第二層裸片的晶片?；蛘?，直到在將第二層裸片結(jié)合于經(jīng)重構(gòu)晶片中之后才執(zhí)行第二層裸片的薄化。在框擬6處，將晶片單一化為第二層裸片。選擇經(jīng)重構(gòu)晶片的適當(dāng)布局會(huì)允許從所述晶片所分割的裸片的大小與隨后形成的堆疊式裸片的大小不同。在框擬8處，模制第二層裸片以形成經(jīng)重構(gòu)晶片。第二層裸片的間隔可部分地基于第二層裸片將被結(jié)合到的第一層裸片的大小?；蛘?，可使用第二層裸片的間隔以使第二層裸片與第一層裸片的特定區(qū)域?qū)?zhǔn)，例如，在多個(gè)第二層裸片將結(jié)合到每一第一層裸片的狀況下。在框840處，將經(jīng)重構(gòu)晶片與第一層晶片結(jié)合在一起，且在經(jīng)重構(gòu)晶片與第一層晶片之間沉積底膠(underfill)。在框842處，薄化第一層晶片以暴露第一層晶片中的硅穿孔。可在薄化第一層晶片之后進(jìn)行凹入蝕刻。在框844處，在經(jīng)結(jié)合晶片上沉積再分布層 (RDL)和互連結(jié)構(gòu)(例如，倒裝芯片凸塊)。在框846處，可薄化經(jīng)重構(gòu)晶片。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，薄化經(jīng)重構(gòu)晶片以及經(jīng)重構(gòu)晶片中的第二層裸片。或者，先前可能已薄化經(jīng)重構(gòu)晶片以暴露第二層裸片，在此狀況下，可執(zhí)行第二層裸片的進(jìn)一步薄化。在框848處，分割或單一化經(jīng)結(jié)合晶片堆疊以形成個(gè)別裸片。如上文所描述的不同大小的裸片和/或晶片的結(jié)合提供具有高產(chǎn)量的晶片到晶片結(jié)合工藝。另外，示范性晶片到晶片處理可包括通過(guò)不同技術(shù)和工藝在不同位置制造的晶片?？赏ㄟ^(guò)在不同位置制造堆疊式IC的單獨(dú)層且在另一位置進(jìn)行結(jié)合來(lái)優(yōu)化用于半導(dǎo)體制造的供應(yīng)鏈。在每一位置處，無(wú)論位置是單獨(dú)生產(chǎn)部位還是單獨(dú)生產(chǎn)部位內(nèi)的單獨(dú)位置，均可分離出用于制造每一晶片的瓶頸工藝。經(jīng)重構(gòu)晶片在模制期間以有限容量用于以上半導(dǎo)體制造工藝中，從而減少與在半導(dǎo)體裝配期間所使用的粘著劑有關(guān)的問(wèn)題。另外，上文所描述的半導(dǎo)體制造充分利用現(xiàn)有工藝以最小化在制造期間所消耗的成本和時(shí)間。盡管術(shù)語(yǔ)“硅穿孔”包括詞“硅”，但應(yīng)注意，硅穿孔未必被構(gòu)造于硅中。事實(shí)上，材料可為任何裝置襯底材料。盡管已詳細(xì)地描述本發(fā)明及其優(yōu)勢(shì)，但應(yīng)理解，本文中可在不脫離如所附權(quán)利要求書(shū)所界定的本發(fā)明的技術(shù)的情況下進(jìn)行各種改變、取代和更改。此外，本申請(qǐng)案的范圍不希望限于本說(shuō)明書(shū)中所描述的工藝、機(jī)器、制品、物質(zhì)組成、手段、方法和步驟的特定實(shí)施例。所屬領(lǐng)域的一般技術(shù)人員將易于從本發(fā)明了解，根據(jù)本發(fā)明，可利用當(dāng)前存在或日后將開(kāi)發(fā)的執(zhí)行與本文中所描述的對(duì)應(yīng)實(shí)施例實(shí)質(zhì)上相同的功能或?qū)崿F(xiàn)與本文中所描述的對(duì)應(yīng)實(shí)施例實(shí)質(zhì)上相同的結(jié)果的工藝、機(jī)器、制品、物質(zhì)組成、手段、方法或步驟。因此，所附權(quán)利要求書(shū)希望在其范圍內(nèi)包括此類(lèi)工藝、機(jī)器、制品、物質(zhì)組成、手段、方法或步驟。
權(quán)利要求
1.一種用于具有第一裸片的第一晶片到具有第二裸片的經(jīng)重構(gòu)晶片的晶片到晶片結(jié)合的半導(dǎo)體制造工藝，其包含對(duì)準(zhǔn)所述經(jīng)重構(gòu)晶片的所述第二裸片，使得所述第二裸片上的第二互連與所述第一裸片上的第一互連對(duì)準(zhǔn)；以及使所述經(jīng)重構(gòu)晶片與所述第一晶片耦合以產(chǎn)生晶片堆疊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，其中所述第一裸片具有與所述第二裸片不同的大小。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，其中所述第一晶片包含第一多個(gè)裸片且所述第二晶片包含第二多個(gè)裸片，所述對(duì)準(zhǔn)進(jìn)一步包含使所述第一多個(gè)裸片的多個(gè)互連與所述第二多個(gè)裸片的多個(gè)互連匹配。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，其進(jìn)一步包含在對(duì)準(zhǔn)所述第二裸片之前從第三晶片單一化所述第二裸片；以及將所述經(jīng)單一化第二裸片模制為所述經(jīng)重構(gòu)晶片。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的工藝，其進(jìn)一步包含從第四晶片單一化第三裸片；以及將所述第三裸片模制為所述經(jīng)重構(gòu)晶片。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的工藝，其進(jìn)一步包含在模制之前，將所述第三裸片布置成緊鄰于所述第二裸片，使得所述第三裸片與所述第一裸片的第一部分重疊且所述第二裸片與所述第一裸片的第二部分重疊。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的工藝，其中單一化所述第三晶片包含單一化與所述第一晶片的大小不同的第三晶片。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，其中所述第一晶片與所述經(jīng)重構(gòu)晶片具有實(shí)質(zhì)上相同大小。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，其進(jìn)一步包含在所述堆疊式晶片上堆疊至少一個(gè)額外晶片。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的工藝，其中所述至少一個(gè)額外晶片包含經(jīng)重構(gòu)晶片。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，其中所述第二裸片包含多個(gè)層。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的工藝，其中所述第二裸片包含垂直堆疊式存儲(chǔ)器裝置。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，其進(jìn)一步包含將堆疊式IC集成到選自由音樂(lè)播放器、視頻播放器、娛樂(lè)單元、導(dǎo)航裝置、通信裝置、個(gè)人數(shù)字助理PDA、固定位置數(shù)據(jù)單元和計(jì)算機(jī)組成的群組的裝置中。
14.一種晶片堆疊，其包含第一晶片，其包含具有第一裸片互連結(jié)構(gòu)的第一裸片；以及經(jīng)重構(gòu)晶片，其包含具有第二裸片互連結(jié)構(gòu)的第二裸片和部分地環(huán)繞所述第二裸片的模制化合物，所述第一晶片與所述經(jīng)重構(gòu)晶片堆疊，使得所述第二裸片互連結(jié)構(gòu)與所述第一裸片互連結(jié)構(gòu)對(duì)準(zhǔn)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的晶片堆疊，其中所述第一晶片包含第一多個(gè)裸片且所述第二晶片包含第二多個(gè)裸片，所述第一多個(gè)裸片的第一多個(gè)互連與所述第二多個(gè)裸片的第二多個(gè)互連對(duì)準(zhǔn)。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的晶片堆疊，其進(jìn)一步包含在所述經(jīng)重構(gòu)晶片中的第三裸片。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的晶片堆疊，其中所述第三裸片緊鄰于所述第二裸片，使得所述第三裸片與所述第一裸片的第一部分重疊且所述第二裸片與所述第一裸片的第二部分重疊。
18.根據(jù)權(quán)利要求14所述的晶片堆疊，其中所述第一裸片包含堆疊式裸片。
19.根據(jù)權(quán)利要求14所述的晶片堆疊，其中所述第一晶片和所述經(jīng)重構(gòu)晶片中的至少一者進(jìn)一步包含多個(gè)硅穿孔。
20.一種晶片堆疊，其包含 具有第一裸片的第一晶片；以及用于布置第二裸片以與所述第一裸片對(duì)準(zhǔn)的裝置。
全文摘要
一種用于經(jīng)重構(gòu)晶片與第二晶片的晶片到晶片堆疊的半導(dǎo)體制造工藝產(chǎn)生堆疊式(3D)IC。所述經(jīng)重構(gòu)晶片包括裸片、裸片互連和模制化合物。當(dāng)堆疊時(shí)，所述經(jīng)重構(gòu)晶片的所述裸片互連對(duì)應(yīng)于所述第二晶片上的裸片互連。晶片到晶片堆疊改進(jìn)了所述制造工藝的產(chǎn)量。所述經(jīng)重構(gòu)晶片可包括與所述第二晶片中的裸片大小不同的裸片。并且，可從具有與所述第二晶片不同的大小的晶片單一化所述經(jīng)重構(gòu)晶片的所述裸片。因此，此晶片到晶片制造工藝可組合不同大小的裸片和/或晶片。
文檔編號(hào)H01L23/00GK102484099SQ201080037505
公開(kāi)日2012年5月30日 申請(qǐng)日期2010年8月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月26日
發(fā)明者布雷恩·M·亨德森, 阿爾溫德·錢(qián)德拉舍卡朗 申請(qǐng)人:高通股份有限公司