一種改進(jìn)的三維芯片集成結(jié)構(gòu)及其加工工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及微電子制造或處理半導(dǎo)體或固體器件的方法的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種改進(jìn)的三維芯片集成結(jié)構(gòu)及其加工工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著微電子技術(shù)的不斷進(jìn)步，集成電路的特征尺寸不斷縮小，互連密度不斷提高。同時(shí)用戶(hù)對(duì)高性能低耗電的要求不斷提高。在這種情況下，靠進(jìn)一步縮小互連線(xiàn)的線(xiàn)寬來(lái)提高性能的方式受到材料物理特性和設(shè)備工藝的限制，二維互連線(xiàn)的電阻電容(RC)延遲逐漸成為限制半導(dǎo)體芯片性能提高的瓶頸。硅穿孔(Through Silicon Via，簡(jiǎn)稱(chēng)TSV)工藝通過(guò)結(jié)合在晶圓中形成金屬立柱，并配以金屬凸點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)晶圓(芯片)之間或芯片與基板間直接的三維互連，這樣可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)半導(dǎo)體芯片二維布線(xiàn)的局限性。這種互連方式與傳統(tǒng)的堆疊技術(shù)如鍵合技術(shù)相比具有三維方向堆疊密度大、封裝后外形尺寸小等優(yōu)點(diǎn)，從而大大提高芯片的速度并降低功耗。TSV技術(shù)需要經(jīng)過(guò)深孔刻蝕、絕緣層沉積、種子層沉積、電鍍、化學(xué)機(jī)械拋光等一系列工藝步驟，工藝繁瑣，制造成本高，對(duì)設(shè)備的要求高，這是目前制約其廣泛應(yīng)用的原因之一。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種改進(jìn)的三維芯片集成結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造工藝要求低，進(jìn)一步減小了芯片的封裝體積，同時(shí)減少了 TSV制造工藝步驟，較好地降低了工藝成本，本發(fā)明同時(shí)還提供了一種改進(jìn)的三維芯片集成結(jié)構(gòu)加工工藝。
[0004]本發(fā)明的其技術(shù)方案是這樣的:一種改進(jìn)的三維芯片集成結(jié)構(gòu)，其包括基板，轉(zhuǎn)接板通過(guò)焊球或者凸點(diǎn)連接所述基板，上方芯片通過(guò)第一金屬焊盤(pán)或者第一凸點(diǎn)連接所述轉(zhuǎn)接板，所述上方芯片通過(guò)第二金屬焊盤(pán)或第二凸點(diǎn)與下方芯片互連，所述基板上設(shè)置有金屬柱結(jié)構(gòu)，所述上方芯片通過(guò)第三金屬焊盤(pán)或者第三凸點(diǎn)連接所述金屬柱結(jié)構(gòu)。
[0005]其進(jìn)一步改進(jìn)在于:多個(gè)所述轉(zhuǎn)接板分別通過(guò)焊球或者凸點(diǎn)連接所述基板；所述上方芯片通過(guò)金屬柱結(jié)構(gòu)連接所述基板。
[0006]一種改進(jìn)的三維芯片集成結(jié)構(gòu)加工工藝，包括以下步驟:
(1)、在硅或者玻璃晶圓上制造承載芯片的轉(zhuǎn)接板，形成轉(zhuǎn)接板為中間區(qū)域鏤空、四周區(qū)域布線(xiàn)、雙面含有焊盤(pán)的結(jié)構(gòu)；
(2)、上方芯片通過(guò)第一金屬焊盤(pán)或者第一凸點(diǎn)連接所述轉(zhuǎn)接板，上方芯片與轉(zhuǎn)接板的四周區(qū)域形成互連；
(3)上方芯片通過(guò)第二焊盤(pán)或第二凸點(diǎn)與下方芯片互連；
(4)、在基板上形成金屬柱結(jié)構(gòu)和植焊球；
(5)、上方芯片通過(guò)第三金屬焊盤(pán)或者第三凸點(diǎn)連接金屬柱結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)基板與芯片和轉(zhuǎn)接板組裝連接。
[0007]本發(fā)明的上述結(jié)構(gòu)中，由于基板與轉(zhuǎn)接板通過(guò)焊球或凸點(diǎn)結(jié)構(gòu)互連，上方芯片通過(guò)焊盤(pán)或者凸點(diǎn)與轉(zhuǎn)接板互連，并通過(guò)焊盤(pán)和凸點(diǎn)與下方芯片直接互連，實(shí)現(xiàn)了基板通過(guò)轉(zhuǎn)接板連接芯片，同時(shí)基板上金屬柱與上方芯片通過(guò)焊盤(pán)或者凸點(diǎn)直接互連，實(shí)現(xiàn)芯片之間或芯片與基板間直接的三維互連，進(jìn)一步增加了互連芯片的數(shù)量，減小了芯片的封裝體積，同時(shí)避免了 TSV結(jié)構(gòu)，減少了 TSV加工所需的深孔電鍍、物理氣相沉積、退火、化學(xué)機(jī)械拋光等制造工藝，大大地降低了工藝成本。
【附圖說(shuō)明】
[0008]圖1為本發(fā)明改進(jìn)的三維芯片集成結(jié)構(gòu)剖面示意圖；
圖2為圖1的俯視不意圖；
圖3為制造承載芯片的轉(zhuǎn)接板示意圖；
圖4為上方芯片與轉(zhuǎn)接板互連示意圖；
圖5為上方芯片與下方芯片互連示意圖；
圖6為基板上成型金屬柱示意圖；
圖7為基板上植焊球示意圖；
圖8為組裝后結(jié)構(gòu)不意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0009]根據(jù)附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，
見(jiàn)圖1、圖2，一種改進(jìn)的三維芯片集成結(jié)構(gòu)，其包括基板10，轉(zhuǎn)接板6通過(guò)焊球或者凸點(diǎn)8連接基板10，上方芯片I和上方芯片2通過(guò)第一金屬焊盤(pán)或者第一凸點(diǎn)3連接轉(zhuǎn)接板6，芯片I和芯片2通過(guò)第二金屬焊盤(pán)或者第二凸點(diǎn)5連接芯片7，基板10上設(shè)置有多個(gè)金屬柱結(jié)構(gòu)9，上方芯片I和上方芯片2通過(guò)第三金屬焊盤(pán)或者第三凸點(diǎn)4連接金屬柱結(jié)構(gòu)9。
[0010]轉(zhuǎn)接板6通過(guò)焊球或者凸點(diǎn)8連接基板10，實(shí)現(xiàn)了多個(gè)芯片與基板的互連，本實(shí)施例中采用了兩個(gè)上方芯片1、2通過(guò)轉(zhuǎn)接板實(shí)現(xiàn)兩個(gè)芯片與基板的互連，當(dāng)然可以采用多個(gè)數(shù)量芯片與轉(zhuǎn)接板互連，也可以采用其他數(shù)量的多個(gè)轉(zhuǎn)接板，實(shí)現(xiàn)多個(gè)芯片通過(guò)多個(gè)轉(zhuǎn)接板實(shí)現(xiàn)多個(gè)芯片與基板的互連，實(shí)現(xiàn)基板上互連多個(gè)芯片，進(jìn)一步縮小了芯片與基板的封裝體積，減小了集成電路的特征尺寸。
[0011]一種改進(jìn)的三維芯片集成結(jié)構(gòu)加工工藝，其包括以下步驟:
見(jiàn)圖3，(1)、在硅晶圓或玻璃晶圓上成型雙面布線(xiàn)和焊盤(pán)結(jié)構(gòu)，并形成轉(zhuǎn)接板6為中間區(qū)域鏤空、四周區(qū)域布線(xiàn)的結(jié)構(gòu)；
見(jiàn)圖4，(2)、上方芯片I和上方芯片2通過(guò)第一金屬焊盤(pán)或者第一凸點(diǎn)3連接轉(zhuǎn)接板6，芯片1、2與轉(zhuǎn)接板的四周區(qū)域形成互連；
見(jiàn)圖5，(3)、上方芯片I和上方芯片2通過(guò)第二金屬焊盤(pán)或者第二凸點(diǎn)5連接下方芯片7 ；
見(jiàn)圖6，(4)、在有機(jī)基板或玻璃基板10上形成帶有高深寬比的金屬柱結(jié)構(gòu)9 ；
見(jiàn)圖7，(5)、在有機(jī)基板或玻璃基板10上植焊球8 ；
見(jiàn)圖8，(6)、上方芯片I和上方芯片2通過(guò)第三金屬焊盤(pán)或者第三凸點(diǎn)4連接金屬柱結(jié)構(gòu)9，實(shí)現(xiàn)基板與芯片和轉(zhuǎn)接板組裝連接。
[0012]本發(fā)明的上述結(jié)構(gòu)和工藝中，由于在有機(jī)基板或玻璃基板上通過(guò)轉(zhuǎn)接板形成在硅晶圓或玻璃晶圓基板與芯片的互連，無(wú)需TSV技術(shù)，減少了 TSV制造工藝步驟，較好地降低了工藝成本，無(wú)需TSV技術(shù)的三維芯片集成將能夠避免工藝繁瑣，制造成本高，對(duì)設(shè)備的要求1?，等多種問(wèn)題。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種改進(jìn)的三維芯片集成結(jié)構(gòu)，其包括基板，其特征在于:轉(zhuǎn)接板通過(guò)焊球或者凸點(diǎn)連接所述基板，上方芯片通過(guò)第一金屬焊盤(pán)或者第一凸點(diǎn)連接所述轉(zhuǎn)接板，所述上方芯片通過(guò)第二金屬焊盤(pán)或第二凸點(diǎn)與下方芯片互連，所述基板上設(shè)置有金屬柱結(jié)構(gòu)，所述上方芯片通過(guò)第三金屬焊盤(pán)或者第三凸點(diǎn)連接所述金屬柱結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種改進(jìn)的三維芯片集成結(jié)構(gòu)，其特征在于:多個(gè)所述轉(zhuǎn)接板分別通過(guò)焊球或者凸點(diǎn)連接所述基板。
3.一種改進(jìn)的三維芯片集成結(jié)構(gòu)加工工藝，其特征在于，其包括以下步驟: (1)、在硅或者玻璃晶圓上制造承載芯片的轉(zhuǎn)接板，形成轉(zhuǎn)接板為中間區(qū)域鏤空、四周區(qū)域布線(xiàn)、雙面含有焊盤(pán)的結(jié)構(gòu)； (2)、上方芯片通過(guò)第一金屬焊盤(pán)或者第一凸點(diǎn)連接所述轉(zhuǎn)接板，上方芯片與轉(zhuǎn)接板的四周區(qū)域形成互連； (3)上方芯片通過(guò)第二焊盤(pán)或第二凸點(diǎn)與下方芯片互連 (4)、在基板上形成金屬柱結(jié)構(gòu)和植焊球； (5)、上方芯片通過(guò)第三金屬焊盤(pán)或者第三凸點(diǎn)連接金屬柱結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)基板與芯片和轉(zhuǎn)接板組裝連接。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供了一種改進(jìn)的三維芯片集成結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造工藝要求低，進(jìn)一步減小了芯片的封裝體積，同時(shí)減少了TSV制造工藝步驟，較好地降低了工藝成本，本發(fā)明同時(shí)還提供了一種三維芯片集成結(jié)構(gòu)加工工藝，其包括基板，其特征在于：轉(zhuǎn)接板通過(guò)焊球或者凸點(diǎn)連接所述基板，上方芯片通過(guò)第一金屬焊盤(pán)或者第一凸點(diǎn)連接所述轉(zhuǎn)接板，所述上方芯片通過(guò)第二金屬焊盤(pán)或第二凸點(diǎn)與下方芯片互連，所述基板上設(shè)置有金屬柱結(jié)構(gòu)，所述上方芯片通過(guò)第三金屬焊盤(pán)或者第三凸點(diǎn)連接所述金屬柱結(jié)構(gòu)，本發(fā)明同時(shí)提供了一種改進(jìn)的三維芯片集成結(jié)構(gòu)加工工藝。
【IPC分類(lèi)】H01L23-488, H01L21-60, H01L23-535
【公開(kāi)號(hào)】CN104617072
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510046270
【發(fā)明人】靖向萌
【申請(qǐng)人】華進(jìn)半導(dǎo)體封裝先導(dǎo)技術(shù)研發(fā)中心有限公司
【公開(kāi)日】2015年5月13日
【申請(qǐng)日】2015年1月30日