專利名稱：彎曲的晶片混合補(bǔ)償?shù)闹谱鞣椒?br> 技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及晶片加工，更具體地，涉及用于電連接的晶片加工。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體晶片非常典型地被拋光成具有非常光滑的表面(即，小于lnm的偏差)。然 而，并不需要整個(gè)晶片均勻地平坦。對(duì)于陶瓷的或者其它材料的晶片也是同樣的。平面度 波動(dòng)，被稱作"晶片彎曲"，可能是晶片制造工藝自身或是晶片加工(例如，通過在晶片 上沉積金屬或者電介質(zhì))的結(jié)果，并且在凹側(cè)和/或凸側(cè)平面度變化可能是25um以上的數(shù) 量級(jí)。如果被拋光側(cè)是凹面，則晶片常常被稱為"碟形的"，但是如果被拋光側(cè)是凸面， 則晶片被稱為"弓形的"。但是請(qǐng)注意，單個(gè)晶片可以同時(shí)具有兩種類型的非平面(即， 一部分是弓形的而另一部分是碟形的)。
在本文中為簡(jiǎn)單起見，術(shù)語(yǔ)"碟形的"、"弓形的"和"非平面的"可交換使用，以 便一般地引用例如半導(dǎo)體的或者陶瓷的非平坦的晶片，而不管其外形上是否可以被叫做凹 形的或者弓形的。圖1以簡(jiǎn)化形式圖解傳統(tǒng)的非平面的晶片100。如圖1所示，晶片100 的厚度在500um和750um之間，并且晶片100在邊緣處有偏離平坦面25ym的最大偏差5。 結(jié)果，在圖1的實(shí)例中，橫跨兩側(cè)從最高點(diǎn)到最低點(diǎn)的偏差是40irni。在大多數(shù)情況下， 利用傳統(tǒng)的用于形成芯片以及將這些芯片與其他芯片相互連接的方法，彎曲量相對(duì)于典型 的連接的尺寸足夠小，可以被忽略。然而，在個(gè)別觸點(diǎn)的間距和/或高度小于或等于25ym 的情況下，這種變化可以使晶片變得不適宜使用，除非更進(jìn)一步地執(zhí)行代價(jià)很大的拋光操 作來將彎曲減小到可接受的程度，如果可以這樣做的話。此外，如果將使用相同類型的連 接但是芯片將與其他芯片疊放，則彎曲度將是大約50ym的數(shù)量級(jí)(即，對(duì)于兩個(gè)芯片和/ 或兩側(cè)每一個(gè)都要考慮25ym的最大偏差)。
因此，需要有一種使用在具有觸點(diǎn)的一側(cè)呈彎曲形的單個(gè)晶片的方法，這些觸點(diǎn)高 度比彎曲度更小或者這些觸點(diǎn)以這樣的彎曲形不能使它們接觸的間距排列。發(fā)明內(nèi)容4
我們?cè)O(shè)計(jì)了一種方法來克服以上問題，使得被彎曲達(dá)到20um的每個(gè)晶片適合與小間距和/或高度的觸點(diǎn)一起使用，并適用于疊放而不必考慮它們的彎曲的特征。
本發(fā)明的一個(gè)方面包括一種在非平面的晶片上執(zhí)行的平面化方法。該方法包括形成貫穿能被去除的材料延伸的導(dǎo)電柱，每個(gè)柱具有的長(zhǎng)度使得每個(gè)柱的末端位于限定晶片的最大偏差點(diǎn)的平面之上，同時(shí)使材料和柱變平滑以形成實(shí)質(zhì)上平面的表面，并且去除該材料。
本發(fā)明的另一個(gè)方面包括一種設(shè)備。該設(shè)備包含在其上具有觸點(diǎn)的非平面的晶片。 晶片具有偏離平面的偏差，偏差量大于晶片上的至少一個(gè)觸點(diǎn)的高度。 一組導(dǎo)電柱遠(yuǎn)離晶 片的表面延伸。柱的末端共同地限定實(shí)質(zhì)上平坦的平面。
通過使用本文中描述的方法，可以利用各種技術(shù)使用彎曲的晶片，這些技術(shù)考慮到 通孔密度、間距和位置，并包括在芯片、管芯或晶片等級(jí)上，在晶片中形成小的深的通孔 和用于晶片的電觸點(diǎn)，即使晶片上的觸點(diǎn)的高度或密度相對(duì)于晶片彎曲較小。
本文中說明的優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)是可從代表性實(shí)施例中獲得的許多優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)中的一部 分，并且是僅為幫助理解本發(fā)明而陳述的。應(yīng)當(dāng)了解這些優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)不被認(rèn)為是對(duì)權(quán)利要 求所限定的本發(fā)明的限制，或者是對(duì)權(quán)利要求的等同物的限制。例如，這些優(yōu)點(diǎn)中的一些 優(yōu)點(diǎn)互相矛盾，所以它們不能同時(shí)存在于單一實(shí)施例中。類似地， 一些優(yōu)點(diǎn)可適用于本發(fā) 明的一個(gè)方面，不適用于其他方面。因此，這些特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)的概括在確定等效性時(shí)不應(yīng)當(dāng) 被認(rèn)為是決定性的。本發(fā)明另外的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)在以下說明中從附圖和權(quán)利要求中變得顯而 易見。


圖1以簡(jiǎn)化形式圖解傳統(tǒng)的非平坦的晶片；
圖2到圖6以簡(jiǎn)化形式圖解我們的方法在被認(rèn)為是"碟形的"彎曲的晶片上的使用；
圖7以簡(jiǎn)化形式圖解已經(jīng)連接了一組芯片之后的圖6的晶片；
圖8到圖15以簡(jiǎn)化形式圖解我們的方法在被認(rèn)為是"弓形的"彎曲的晶片100上的使用；
圖16以簡(jiǎn)化形式圖解使用用該工藝形成的平面化的柱連接了一組芯片之后的圖15 的晶片；
圖17以簡(jiǎn)化形式圖解己經(jīng)根據(jù)本文中描述的方法平面化并且彼此接合的一對(duì)碟形 的晶片；以及
圖18以簡(jiǎn)化形式圖解已經(jīng)根據(jù)本文中描述的方法平面化并且彼此接合的一對(duì)弓形 的晶片。
請(qǐng)注意，為了表述的簡(jiǎn)便，所有附圖都有較大變形并且不合規(guī)定比例。
具體實(shí)施方式
通過引用結(jié)合在本文中的序列號(hào)為11/329,481、 11/329,506、 11/329,539、 11/329,540、 11/329,556、 11/329,557、 11/329,558、 11/329,574、 11/329,575、 11/329,576、 11/329,873、 11/329,874、 11/329,875、 11/329,883、 11/329,885、 11/329,886、 11/329,887、 11/329,952、 11/329,953、 11/329,955、 11/330,011和11/422,551的美國(guó)專利申請(qǐng)，描述了用于在半導(dǎo)體 晶片中形成小的深的通孔和用于半導(dǎo)體晶片的電觸點(diǎn)的各種技術(shù)。這些技術(shù)考慮到通孔密 度、間距和之前無法獲得的位置，可以在芯片、管芯或晶片等級(jí)上運(yùn)用。某些情況下，希 望將這些技術(shù)運(yùn)用到晶片上，但是相對(duì)于晶片彎曲，觸點(diǎn)高度或密度較小。有利的是，我 們已經(jīng)開發(fā)了這樣做的方法。圖2到圖6以簡(jiǎn)化形式圖解我們的方法在被認(rèn)為是"凹形" 的弓形晶片上的使用。該工藝如下
首先，如圖2所示，材料200被施加到晶片100的碟形側(cè)202上直至其厚度至少等 于或典型的大于該側(cè)上的最大偏差S (如虛線204所示)。
依賴于特定的實(shí)施，材料200可以是易流動(dòng)的材料或者是完全固態(tài)的材料。通常， 為了減少加工步驟的數(shù)目，材料將是光刻膠或者光敏電介質(zhì)，以便材料可以被圖形化?？?供選擇的是，可以使用可機(jī)器加工的或者可模壓的材料。在實(shí)質(zhì)上是固態(tài)的材料的情況中， 作為實(shí)例合適的原料包括來自Riston⑧干膜光刻膠線的光刻膠，商業(yè)上可從E. I. du Pont de Nemours & Co.得到。具體地，光刻膠的Riston②PlateMaster， EtchMaster和TentMaster線是 合適的，厚度大約分別為38um、 33um和30ym的光刻膠對(duì)于處理爭(zhēng)論中的偏差都綽綽有 余。
在帶有晶片的裝置的情況中，使用可以被圖形化的材料200更加容易在晶片IOO上的觸點(diǎn)或裝置焊盤的部位上方匹配和創(chuàng)建開口。另外，如果使用實(shí)質(zhì)上固態(tài)的材料200，晶片也可以包含未填充的通孔或者延伸到晶片內(nèi)的部件，這些通孔被材料200填充的風(fēng)險(xiǎn)幾乎不存在——如果希望的話，甚至可以保護(hù)它們不會(huì)被后續(xù)步驟填充。
圖3以簡(jiǎn)化形式圖解材料已經(jīng)被圖形化以在晶片中頓先形成的連接點(diǎn)上方形成開口300-1、 300-2、 300-3、 300-4、 300-5、 300-6、 300-7、 300-8、 300-9、 300-10之后的晶片100。
此后，使用導(dǎo)電材料，典型地使用金屬，利用任何合適的工藝，包含例如在金屬的情況中，沉積或者鍍敷(電鍍或者無電鍍)或者一些它們的組合將開口填充滿。
圖4以簡(jiǎn)化形式圖解開口 300-1、 300-2、 300-3、 300-4、 300-5、 300-6、 300-7、 300-8、 300-9、 300-10已經(jīng)被導(dǎo)電材料402填充滿之后的圖3的晶片100。
接下來，使用傳統(tǒng)的拋光或者其他的光面精整方法使晶片100的表面400被拋光光 滑，致使偏差盡可能小，具有小于觸點(diǎn)高度的最大偏差，典型的從土Oym至UlOixm左右。 然而，在一些將使用柱和穿透的連接的實(shí)施中，由于這樣的連接所提供的固有的柔韌性， 該方法可以允許更大的偏差。
圖5以簡(jiǎn)化形式圖解拋光操作已經(jīng)完成后的晶片100。
接下來，如圖6所示，在材料200己經(jīng)被去除之后，使用適合于所選擇的材料200 的工藝， 一系列抬高的導(dǎo)電的"柱"600、 602、 604、 606、 608、 610、 612、 614、 616、 618將保留，并且雖然柱600、 602、 604、 606、 608、 610、 612、 614、 616、 618可能是不同的高度，但是它們的上表面將是實(shí)質(zhì)上平坦的(即，在拋光或者光面精整方法的最大 偏差之內(nèi))。結(jié)果，晶片100上的連接點(diǎn)現(xiàn)在可以被連接，或者其他芯片、管芯或者晶片 可以被疊放，而不會(huì)遇到上面注明的現(xiàn)有技術(shù)的問題。
圖7以簡(jiǎn)化形式圖解使用用該工藝形成的平面化的柱600、 602、 604、 606、 608、 610、 612、 614、 616、 618連接了一組芯片702、 704、 706、 708之后的圖6的晶片100。
圖8以簡(jiǎn)化形式圖解被認(rèn)為是"弓形的"晶片800。
圖9到圖15以簡(jiǎn)化形式圖解我們的方法在圖8的"弓形的"弓形晶片800上的使 用。該工藝如下
首先，如圖9所示，如同圖2的情況一樣，諸如連同圖2被描述的材料200被施加 到晶片800上，雖然在該情況下，材料200被施加到晶片100的弓形側(cè)802。
如圖IO所示，材料200被再次施加到厚度至少等于或典型的大于該側(cè)上的最大偏 差S (如虛線1002所示)。
圖11以簡(jiǎn)化形式圖解材料已經(jīng)被圖形化以在晶片中預(yù)先形成的連接點(diǎn)上方形成開 □ 1100-1、 1100-2、 1100-3、 1100-4、 1100-5、 1100-6、 1100-7、 1100-8、 1100-9、 1100-10 之后的晶片800。
此后，如上，使用導(dǎo)電材料，典型地使用金屬，利用任何合適的工藝，包含例如沉積或者鍍敷(電鍍或者無電鍍)或者一些它們的組合將開口填充滿。
圖12以簡(jiǎn)化形式圖解開口已經(jīng)被填充滿之后的圖11的晶片800。
接下來，如圖13所示，使用將導(dǎo)致晶片800實(shí)質(zhì)上平坦的傳統(tǒng)的拋光或者其他的光面精整方法，將晶片800拋光光滑，在該情況下降至虛線1300指示的水平面(即，具有在0um和不超過大約10um之間的商業(yè)上可制造的"完全平坦"的偏差)。
圖14以簡(jiǎn)化形式圖解拋光操作已經(jīng)完成后的晶片800。
接下來，如圖15所示，在材料200已經(jīng)被去除之后，使用適合于所選擇的材料200 的工藝， 一系列抬高的導(dǎo)電的"柱"1500、 1502、 1504、 1506、 1508、 1510、 1512、 1514、 1516、 1518將保留，并且雖然柱1500、 1502、 1504、 1506、 1508、 1510、 1512、 1514、 1516、 1518可能是不同的高度，但是它們的上表面將是實(shí)質(zhì)上平面的(在拋光或者光面 精整方法的最大偏差之內(nèi))。結(jié)果，晶片800上的連接點(diǎn)現(xiàn)在可以被連接，或者其他芯片、 管芯或者晶片可以被層疊，而不會(huì)遇到上面注明的現(xiàn)有技術(shù)的問題。
圖16以簡(jiǎn)化形式圖解使用用該工藝形成的平面化的柱1500、 1502、 1504、 1506、 1508、 1510、 1512、 1514、 1516、 1518連接了一組芯片1602、 1604、 1606之后的圖15的 晶片800。
至此，現(xiàn)在應(yīng)當(dāng)理解上述方法將允許技術(shù)人員容易地在晶片基底上連接最大彎曲偏 差的一對(duì)晶片，而不管在構(gòu)造上它們是否是碟形或者弓形。
圖17以簡(jiǎn)化形式圖解已經(jīng)根據(jù)本文中描述的方法平面化并且彼此接合的一對(duì)碟形 晶片1700、 1702。
圖18以簡(jiǎn)化形式圖解已經(jīng)根據(jù)本文中描述的方法平面化并且彼此接合的一對(duì)弓形 晶片1700、 1702。
當(dāng)然，可以使用相同的方法以同樣的方式將碟形的晶片連接到弓形的晶片或者將弓 形的晶片連接到碟形的晶片。
應(yīng)當(dāng)了解本說明書(包括附圖)只是某些示例性的實(shí)施例的代表。為方便讀者，上 述描述集中在所有可能的實(shí)施例的代表性實(shí)例上，教導(dǎo)本發(fā)明的原理的實(shí)例。本說明書并 沒有試圖窮舉所有可能的變形例。針對(duì)本發(fā)明的特定部分沒有呈現(xiàn)替換實(shí)施例，或者此外 針對(duì)某部分可以獲得其他未描述的替換實(shí)施例，但是這并不認(rèn)為是對(duì)那些可替代的實(shí)施例 的放棄。 一個(gè)普通的技術(shù)人員應(yīng)了解許多那些未描述的實(shí)施例結(jié)合了本發(fā)明的相同原理， 并且其他的也是等同的。
權(quán)利要求
1.一種平面化方法，所述方法在一側(cè)上具有有高度的觸點(diǎn)的非平面的晶片上運(yùn)用，所述晶片具有偏離平面的偏差，偏差的量大于所述高度，所述方法包括將材料施加到所述晶片的所述側(cè)，所述材料的厚度大于偏離平面的所述偏差；在所述材料中形成開口，所述開口穿過所述材料向下延伸到所述側(cè)上的連接點(diǎn)；用導(dǎo)電材料填滿所述開口；將所述材料和導(dǎo)電材料平滑化直到它們實(shí)質(zhì)上是平面的；以及去除所述材料。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括利用通過去除所述材料而暴露的 柱將芯片接合至所述晶片，以在所述晶片和所述芯片之間形成電連接。
3. 如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，接合步驟包括形成柱和穿透的連接。
4. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括利用通過去除所述材料暴露的柱 將另一個(gè)晶片接合至所述晶片，以在所述晶片之間形成電連接。
5. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，將所述材料施加到所述晶片的所述側(cè)包括將能 流動(dòng)的材料施加到所述側(cè)。
6. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，將所述材料施加到所述晶片的所述側(cè)包括將實(shí) 質(zhì)上固態(tài)的材料施加到所述側(cè)。
7. —種平面化方法，所述方法在一側(cè)上具有有高度的觸點(diǎn)的非平面的晶片上運(yùn)用，所述晶 片具有偏離平面的偏差，偏差的量大于所述高度，所述方法包括形成導(dǎo)電的柱，所述柱從所述側(cè)穿過位于所述側(cè)上的能被去除的材料延伸，每個(gè)所述 柱具有使得每個(gè)柱的頂部位于限定所述晶片的最大偏差點(diǎn)的平面之上的長(zhǎng)度； 同時(shí)使所述材料和柱平滑化，以在所述側(cè)上形成實(shí)質(zhì)上平面的表面；以及 去除所述材料。
8. 如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括使用所述柱將另一個(gè)晶片疊^f到 所述晶片上，以在所述晶片之間形成電連接。
9. 如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括使用所述柱將芯片疊放到所述晶 片上，以在所述晶片和所述芯片之間形成電連接。
10. —種設(shè)備，其特征在于，包括在其上具有觸點(diǎn)的非平面的晶片，所述晶片具有偏離平面的偏差，偏差的量大于所述 晶片上的至少一個(gè)觸點(diǎn)的高度，以及遠(yuǎn)離所述晶片的表面延伸的一組導(dǎo)電的柱，每個(gè)所述柱都具有末端，所述柱的所述末 端共同限定實(shí)質(zhì)上平坦的平面。
11. 如權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其特征在于，所述柱包含導(dǎo)電材料。
12. 如權(quán)利要求ll所述的設(shè)備，其特征在于，所述柱包含金屬。
13. 如權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其特征在于，所述晶片包含半導(dǎo)體材料。
14. 如權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其特征在于，所述晶片包含陶瓷。
15. 如權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其特征在于，所述柱中的至少一個(gè)的從所述末端到所述晶 片的表面的長(zhǎng)度大于所述偏差。
16. 如權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其特征在于，所述柱中的至少一個(gè)的從所述末端到所述晶 片的表面的長(zhǎng)度等于所述偏差。
全文摘要
一種在非平面的晶片上運(yùn)用的平面化方法，包括形成穿過能被去除的材料延伸的導(dǎo)電的柱，每個(gè)柱具有的長(zhǎng)度使得每個(gè)柱的頂部位于限定晶片的最大偏差點(diǎn)的平面之上，同時(shí)使材料和柱變平滑，以形成實(shí)質(zhì)上平面的表面；以及去除材料。一種設(shè)備，包括在其上具有觸點(diǎn)的非平面的晶片，晶片具有偏離平面的偏差，偏差量大于晶片上的至少一個(gè)觸點(diǎn)的高度，以及遠(yuǎn)離晶片的表面延伸的一組導(dǎo)電的柱，每個(gè)柱都具有末端，所述柱的所述末端共同限定實(shí)質(zhì)上平坦的平面。
文檔編號(hào)H01L21/60GK101632161SQ200880005011
公開日2010年1月20日 申請(qǐng)日期2008年2月14日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月15日
發(fā)明者約翰·特雷扎 申請(qǐng)人:丘費(fèi)爾資產(chǎn)股份有限公司