專利名稱：堆疊器件的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及一種半導(dǎo)體制造工藝，特別地涉及一種制造堆疊半導(dǎo)體 器件的方法。
背景技術(shù)：
料層之間提供電耦合。傳統(tǒng)的引線鍵合有局限性，例如，隨著性能和密度需求
的提高使得進(jìn)行傳統(tǒng)的引線鍵合不再合適，最近，穿透硅通孔(TSV)技術(shù)成 為了克服這種傳統(tǒng)的引線鍵合局限性的方法。TSV允許在z軸形成互連線實(shí)現(xiàn) 更短的互連。從襯底前表面延伸到后表面而形成的通孔可以穿透襯底(例如晶 片)建立互連。TSV在3D封裝技術(shù)中的堆疊晶片、堆疊芯片和/或其組合形 成互連是非常有用的。
在制造堆疊半導(dǎo)體器件中，包括焊劑的液體無流式底部填充(NFU)技術(shù) 通常被用于堆疊和耦合兩個(gè)器件。NFU層經(jīng)過熱處理(例如，固化/回流循環(huán))， 其中NFU層被固化并把相關(guān)的結(jié)構(gòu)封裝在器件之間的區(qū)域內(nèi)。同樣，兩個(gè)器 件之一的焊料凸點(diǎn)回流并形成與其它器件的TSV結(jié)構(gòu)的焊料接合點(diǎn)，這樣各 器件能夠被電耦合。對(duì)于每個(gè)需要堆疊和耦合的附加器件，需要提供附加NFU 層并且重復(fù)進(jìn)行熱處理。雖然這一方法對(duì)于其所意^:達(dá)到的目標(biāo)而言是滿意 的，但是在其它方面是不滿意的。其中一個(gè)缺陷就是，在堆疊半導(dǎo)體器件的制 造過程中低NFU層經(jīng)過多次固化/回流循環(huán)。這將增加NFU層的熱應(yīng)力，并 且引入例如NFU層中的氣泡、焊料凸點(diǎn)褶皺或破碎、NFU層的脫落等各種缺 陷，從而導(dǎo)致較差的器件性能和可靠性。
熱應(yīng)力。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一些實(shí)施例提供了制造半導(dǎo)體器件的方法，包括提供第一 器件、第二器件和第三器件；提供在第一器件和第二器件之間的第一涂層材料；
提供在第二器件和第三器件之間的第二涂層材料；以及此后，在同一處理中對(duì) 第一和第二涂層材料進(jìn)行固化。在一些實(shí)施例中，每個(gè)所述第一、第二和第三
器件包括電路；每個(gè)所述第一和第二器件包括穿透硅通孔(TSV)結(jié)構(gòu)；所述 方法還包括，響應(yīng)于所述固化，利用所述第一和第二器件的TSV結(jié)構(gòu)對(duì)第一、 第二和第三器件的電路進(jìn)行電耦合；其中，所述第一和第二涂層材料均包括利 于耦合的焊料成分。在另一些實(shí)施例中，所述第一、第二和第三器件是管芯和 晶片中的一種。
在另一些實(shí)施例中，所述第三器件包括形成于其上的第三涂層材料，并且 所述方法包括在固化之前在所述第三涂層材料和所述第三器件上覆蓋第四器 件，所述第四器件是管芯和晶片中的一種；其中所述固化包括對(duì)第三涂層材料 進(jìn)行固化以使第三涂層材料與第 一和第二涂層材料基本相同地從第 一態(tài)轉(zhuǎn)化 為第二態(tài)。在其它實(shí)施例中，所述方法還包括在固化前對(duì)所述第一和第二涂層 材料進(jìn)行預(yù)處理。在一些實(shí)施例中，所述預(yù)處理包括將第一和第二涂層材料加 熱到低于第一和第二涂層材料的固化溫度的溫度。在一些實(shí)施例中，所述方法 還包括在固化后對(duì)所述第 一和第二涂層材料進(jìn)行后處理。
在一些實(shí)施例中，所述提供第一涂層材料的步驟包括在所述第一器件上形 成所述第一涂層材料，以及在所述第一涂層材料和第一器件上覆蓋所述第二器 件；以及所述提供第二涂層材料的步驟包括在所述第二器件上形成所述第二涂 層材料，以及在所述第二涂層材料和第二器件上覆蓋所述第三器件。在另外一 些實(shí)施例中，所述提供第一涂層材料的步驟包括在所述第二器件上形成所述第 一涂層材料，以及在所述第一器件上覆蓋具有所述第一涂層材料的所述第二器 件；以及所述提供第二涂層材料的步驟包括在所述第三器件上形成所述第二涂 層材料，以及在所述第二器件上覆蓋具有所述第二涂層材料的所述第三器件。
本發(fā)明的一些實(shí)施例還提供一種半導(dǎo)體器件，包括第一器件；第二器件， 覆蓋在所述第一器件上并且電耦合到所述第一器件；第三器件，覆蓋在所述第 二器件上并且電耦合到所述第二器件；第一涂層材料，置于所述第一和第二器件之間；以及第二涂層材料，置于所述第二和第三器件之間；其中所述第一和 第二涂層材料被設(shè)定了基本相同的熱處理歷史。在一些實(shí)施例中，所述第一和 第二涂層材料具有基本相同的固化循環(huán)。在另一些實(shí)施例中，所述第一、第二 和第三器件是管芯和晶片中的一種。在另一些實(shí)施例中，所述的半導(dǎo)體器件， 還包括第四器件，所述第四器件是管芯和晶片中的一種；以及第三涂層材料， 置于所述第三和第四器件之間，所述第三涂層材料具有與第一和第二涂層材料 的固化循環(huán)基本相同的固化循環(huán)。
在另一些實(shí)施例中，每個(gè)所述第一、第二和第三器件包括多個(gè)穿透硅通孔 (TSV)結(jié)構(gòu)。在一些實(shí)施例中，所述第一器件的一個(gè)TSV結(jié)構(gòu)電耦合到所 述第二器件的一個(gè)TSV結(jié)構(gòu)；以及其中所述第二器件的一個(gè)TSV結(jié)構(gòu)電耦合 到所述第三器件的一個(gè)TSV結(jié)構(gòu)。在另一些實(shí)施例中，所述第一器件包括用 于連接另一半導(dǎo)體器件的多個(gè)導(dǎo)電凸點(diǎn)。在另一些實(shí)施例中，所述半導(dǎo)體器件 進(jìn)一步包括用于支撐結(jié)構(gòu)的承載襯底；以及所述第一器件覆蓋在所述承載襯底 上并且固定到所述承載襯底上。
此外，本發(fā)明的一些實(shí)施例還提供了一種制造堆疊半導(dǎo)體器件的方法，包 括提供具有電路和形成于其上的第一涂層材料的第一器件；在所述第一涂層 材料和所述第一器件上堆疊第二器件，所述第二器件具有電路和形成于其上的 第二涂層材料；在所述第二涂層材料和所述第二器件上堆疊第三器件，所述第 三器件具有電路；以及執(zhí)行一個(gè)熱處理用于電耦合所述第一、第二和第三器件 的電路從而形成堆疊半導(dǎo)體器件的電路。在一些實(shí)施例中所述方法包括在4丸行 所述熱處理之前對(duì)所述第一和第二涂層材料進(jìn)行預(yù)處理，其中預(yù)處理的溫度從 大約80。C至大約150°C。在另一些實(shí)施例中，所述方法包括在執(zhí)行所述熱處理 之后對(duì)所述第一和第二涂層材料進(jìn)行后處理，其中所述后處理的溫度從大約 IO(TC至大約20(TC。
在另一些實(shí)施例中，所述熱處理的溫度從大約200。C至大約30CTC。在其
它實(shí)施例中，第四器件包括在其上形成的第三涂層材^"，所述第三涂層材料與 第 一和第二涂層材料基本相同，所述方法還包括在第三涂層材料和第四器件上 堆疊的第五器件，所述第五器件是具有電路的芯片，并且響應(yīng)于熱處理，所述 第五器件的電路電耦合到所述第四器件的電路。在另一些實(shí)施例中，所述方法還包括選擇第一和第二涂層材料為B階聚合物和固體膜之一。


本發(fā)明的很多方面能夠通過結(jié)合附圖進(jìn)行的詳細(xì)說明變得更加易于理解。 應(yīng)該注意，根據(jù)行業(yè)中標(biāo)準(zhǔn)的做法，各種特征并非依比例繪制。實(shí)際上，為便 于清楚地討論，各種特征的尺寸可以任意放大或縮小。
圖1A至1G示出了堆疊半導(dǎo)體器件各種制造階段的橫截面視圖； 圖2示出了具有在制造過程中可能引入的各種缺陷的堆疊半導(dǎo)體器件的 橫截面視圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的很多方面的制造堆疊半導(dǎo)體器件的方法的流程
圖4A至4E示出了根據(jù)圖3所示的方法的各種制造階段的堆疊半導(dǎo)體器 件的橫截面視圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的很多方面的制造堆疊半導(dǎo)體器件的可選方法的 流程圖6A至6F示出了根據(jù)圖5所示的方法的各種制造階段的堆疊半導(dǎo)體器 件的橫截面視圖7示出了利用形成涂層材料可選方法制造的圖4所示的堆疊半導(dǎo)體器件 的橫截面視圖8A和8B示出了利用形成涂層材料的可選方法制造的圖6所示的堆疊 半導(dǎo)體器件的橫截面視圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明通常涉及一種半導(dǎo)體制造工藝，特別地涉及一種制造堆疊半導(dǎo)體器 件的方法。然而應(yīng)該知道，所提供的特定實(shí)施例僅僅作為實(shí)例來教導(dǎo)更廣泛的 發(fā)明概念，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以容易地將本發(fā)明的教導(dǎo)應(yīng)用到其它方法 或器件上。此外，應(yīng)該知道，本發(fā)明中討論的方法和裝置包括一些傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 和/或工序。由于這些結(jié)構(gòu)和工序是本領(lǐng)域所公知的，因此本發(fā)明僅進(jìn)行概要 的討論。此外，為了方便和起到示例作用，在整個(gè)附圖中重復(fù)使用了 一些附圖標(biāo)記， 這種重復(fù)并不表示整個(gè)附圖中的任何必須的特征或步驟的組合。而且，在下文 中，第一特征在第二特征之上、相鄰、或者相耦合的構(gòu)造可以包括第一和第二 特征直接接觸的實(shí)施例，也可以包括附加特征形成在第 一特征和第二特征之間 的實(shí)施例，也就是說第一和第二特征可以不直接接觸。而且，在襯底上的特征 的形成，包括例如蝕刻襯底，可以包括在襯底表面之上形成特征，直接在襯底 表面上形成特征的實(shí)施例，和/或延伸到襯底表面下形成特征到實(shí)施例。
參考圖1A至1G，它們示出了堆疊半導(dǎo)體器件100在各種制造階段的橫 截面視圖。在圖1A中，半導(dǎo)體器件100包括具有電路的第一層器件102。相 應(yīng)地，器件102可以包括襯底104，所述襯底包括一個(gè)或多個(gè)在襯底上形成的 特征。這些特征沒有示出，但是存在于襯底104之上，并且包括，例如柵結(jié)構(gòu)， 源/漏區(qū)域，其它摻雜區(qū)域，絕緣結(jié)構(gòu)，對(duì)一個(gè)或多個(gè)柵、源或者漏區(qū)域的接 觸孔，存儲(chǔ)元件(例如，存儲(chǔ)單元)，和/或其它本領(lǐng)域公知的特征。器件102 還可以包括形成于襯底104的前表面106上的一個(gè)或多個(gè)金屬層和層間電介質(zhì) (統(tǒng)稱為互連結(jié)構(gòu))。器件102還可以包括4是供對(duì)互連結(jié)構(gòu)的電接觸的一個(gè)或 多個(gè)觸點(diǎn)。
器件102還包括形成于襯底104之上和其中的多個(gè)穿透硅通孔(TSV)結(jié) 構(gòu)108。 TSV結(jié)構(gòu)108可以是穿過襯底104的垂直導(dǎo)電結(jié)構(gòu)。同樣，TSV結(jié)構(gòu) 108也可以電耦合到各觸點(diǎn)，以及電耦合到互連結(jié)構(gòu)。正如下面將要討論的， TSV結(jié)構(gòu)108可以暴露于襯底104的后表面110以便進(jìn)行3-D封裝，例如堆 疊和耦合到其它器件。器件102還可以包括電耦合到互連結(jié)構(gòu)的多個(gè)鍵合點(diǎn) 112，并且可以支持導(dǎo)電特征例如焊料凸點(diǎn)(或球)用于倒裝芯片封裝技術(shù)和 其它適當(dāng)?shù)姆庋b技術(shù)。
器件102可以固定到真空板120上，所述真空板能夠提供真空吸取力122、 124。真空板120也可以提供穩(wěn)定的基礎(chǔ)支持以便堆疊多個(gè)器件來形成堆疊半 導(dǎo)體器件100。真空板120可以包括形成于其上的具有緩沖層的支撐板126以 支撐器件102的前表面106中包括的各種結(jié)構(gòu)例如^:合點(diǎn)112的區(qū)域。因此， 在器件102的前表面106上的各種結(jié)構(gòu)在堆疊處理中能夠不被 壞。器件102 的前表面106中不包含外部結(jié)構(gòu)的區(qū)域基本上為平面，通過吸取力122, 124
9可以適于固定到真空板120上?？蛇x地，器件102也可以通過粘合材料固定到
承載襯底上。
液體無流式底部填充(NFU)層130可以形成在器件102的后表面110上。 NFU可以充當(dāng)封裝用低粘性液體環(huán)氧材料，以及充當(dāng)回流用焊劑成分(flux component), NFU層130 (稱為NFU印刷)可以通過分布器132應(yīng)用于后表 面110。應(yīng)該知道，在這里提到的"前"和"后"例如襯底的前表面和襯底的 后表面是任意的，襯底的表面可以根據(jù)適當(dāng)?shù)牧?xí)慣來標(biāo)記。
圖IB示出的半導(dǎo)體器件100可以包括具有電路的第二器件140。相應(yīng)地， 器件140可以包括具有起電路作用的各種特征(類似于器件102的特征)的襯 底142,形成于前表面145的、電耦合到所述電路的多個(gè)鍵合點(diǎn)143和小凸點(diǎn) 144，以及延伸通過襯底并且可能暴露于后表面147的多個(gè)TSV結(jié)構(gòu)146。器 件140可以置于層130和器件102之上以便小凸點(diǎn)144可以接觸到并和器件 102中適當(dāng)?shù)腡SV結(jié)構(gòu)108對(duì)齊。
在圖1C中，包括器件102和器件140的半導(dǎo)體器件100可以移至加溫室 150例如烤爐中，并且半導(dǎo)體器件100可以在一段時(shí)間內(nèi)(例如固化/回流循環(huán)) 加熱(155)到期望的溫度或溫度范圍。例如，溫度范圍可以是從200至300 。C。如前所述，層130包括封裝用環(huán)氧材料和回流用焊劑。相應(yīng)地，響應(yīng)于所 述加熱，環(huán)氧材料全固化并封裝器件102和140之間的各種結(jié)構(gòu)。這為將器件 102堆疊和鍵合到器件140上提供了所需的機(jī)械強(qiáng)度和穩(wěn)定性。同時(shí)，焊劑回 流器件140的小凸點(diǎn)144，并且形成與器件102的TSV結(jié)構(gòu)108的焊接點(diǎn)。 這樣，器件102的電路可以被電耦合到器件140的電路上。
在圖1D中，液體NFU層160可以通過分布器132形成在器件140的后 表面147上。如前所述，NFU可以充當(dāng)填充或封裝用低粘性液體環(huán)氧材料， 以及充當(dāng)回流或焊接用焊劑。在圖1E中，半導(dǎo)體器件IOO可以包括具有電路 的第三層器件170。相應(yīng)地，器件170可以包括具有起電路作用的各種特征(類 似于器件102的特征)的襯底172，形成于前表面175的、電耦合到所述電路 的多個(gè)鍵合點(diǎn)173和小凸點(diǎn)174，以及延伸通過襯底并且可能暴露于后表面177 的多個(gè)TSV結(jié)構(gòu)176。器件170可以置于層160和器件140之上以便小凸點(diǎn) 174可以4妾觸到并和器件140的中適當(dāng)?shù)腡SV結(jié)構(gòu)146對(duì)齊。在圖IF中，包括器件102，器件140和器件170的半導(dǎo)體器件100可以 置于加溫室150中，并且類似于圖1C的熱處理，半導(dǎo)體器件IOO可以在一段 時(shí)間內(nèi)(例如，循環(huán))加熱到期望的溫度或溫度范圍。層160全固化并封裝器 件140和器件170之間的結(jié)構(gòu)，同時(shí)焊劑回流小凸點(diǎn)174形成與器件140的 TSV結(jié)構(gòu)146的焊接點(diǎn)。然而，全固化層130經(jīng)過另一熱循環(huán)，并且層130 的熱應(yīng)力可以得到提高。在圖1G中，上述處理重復(fù)應(yīng)用到將要堆疊的每一個(gè) 附加器件上，器件的數(shù)量可以取決于應(yīng)用和/或設(shè)計(jì)需要。在最后的器件被堆 疊并且最后的NFU層被全固化后，真空吸取力122， 124將被關(guān)閉，半導(dǎo)體器 件IOO可以從真空板120上移除以^使進(jìn)一步處理。
參考圖2,圖2示出了在堆疊半導(dǎo)體200的制造過程中可能引入的各種缺 陷。堆疊半導(dǎo)體200可以用與圖1所述的堆疊半導(dǎo)體IOO相似的方法制造。堆 疊半導(dǎo)體200可以包括第一器件201、第二器件202、第三器件203、第四器 件204、第五器件205和第n器件206 (其中n是被堆疊的器件的總數(shù))。器件 201可以包括每個(gè)均形成于鍵合點(diǎn)208上的多個(gè)焊料凸點(diǎn)(或球)207用于倒 裝芯片封裝技術(shù)或其它適當(dāng)?shù)姆庋b技術(shù)。器件201還進(jìn)一步包括多個(gè)再分布層 (RDL)結(jié)構(gòu)209用于將鍵合點(diǎn)重新排布到器件201的各種區(qū)域。器件201 還可以包括多個(gè)TSV結(jié)構(gòu)210用于在3 _ D器件封裝和/或器件堆疊配置中耦 合到另一器件上。
正如上文所述的，NFU層211 (類似于圖1的層130)可以分布于(也稱 為NFU印刷)器件201之上，并且器件202可以放置于NFU層211和器件 201之上。器件202可以包括多個(gè)小凸點(diǎn)(或球)216,每一個(gè)所述小凸點(diǎn)均 形成于鍵合點(diǎn)218上以便耦合到器件201的一個(gè)或多個(gè)TSV結(jié)構(gòu)210上。而 后NFU層211經(jīng)過熱處理以便固化NFU層211并且回流所述小凸點(diǎn)以便電耦 合所述器件201和202。器件202還包括一個(gè)或多個(gè)TSV結(jié)構(gòu)219用于在3
-D器件封裝和/或器件堆疊配置中耦合到另一器件上。上述處理重復(fù)應(yīng)用到 每一個(gè)附加器件203、 204、 205、 206上以形成堆疊半導(dǎo)體器件200。相應(yīng)地， NFU層211經(jīng)過(n - 1 )次固化/回流循環(huán)，NFU層212經(jīng)過(n - 2 )次固化 /回流循環(huán)，NFU層213經(jīng)過(n-3)次固化/回流循環(huán)，NFU層214經(jīng)過(n
-4)次固化/回流循環(huán)，NFU層215經(jīng)過(n-5)次固化/回流循環(huán)，等等。由此，每個(gè)NFU層211-215具有與其它層不同的熱處理歷史或循環(huán)，NFU 層211具有最長(zhǎng)的熱循環(huán)并且NFU層215具有最短的熱循環(huán)(如果n-6，即 總共6個(gè)器件)。
可以看到，隨著NFU層的熱處理歷史或循環(huán)的不斷增加將會(huì)引入各種缺 陷。也就是，NFU層經(jīng)過越長(zhǎng)越多次的熱處理(例如，固化/回流循環(huán))，熱應(yīng) 力將會(huì)更可能在NFU層中引入缺陷。例如，NFU層2U可能具有最長(zhǎng)的熱循 環(huán)，那么可能引入的缺陷包括焊點(diǎn)褶皺或可能導(dǎo)致微小焊點(diǎn)與鍵合點(diǎn)分離的斷 裂，在NFU層211中的氣泡220、 224、 226、 228和在NFU層211和小凸點(diǎn) 216的交界面發(fā)生的脫層或脫落229。 NFU層212具有第二長(zhǎng)的熱循環(huán)，這樣 類似的缺陷也會(huì)被引入，例如在NFU層212中的分層或脫落230,和氣泡234、 236、 238。 NFU層213具有第三長(zhǎng)的熱循環(huán)，這樣可能在NFU層213中引入 例如氣泡240， 242這樣的缺陷。NFU層215具有最短的熱循環(huán)，4又〗又包括一 個(gè)固化/回流循環(huán)，這樣熱應(yīng)力基本上不會(huì)或很少會(huì)引入缺陷。然而，NFU層 215在被全固化之前是低粘性液體，因此例如氣泡這樣的一些缺陷甚至可以在 一個(gè)固化/回流循環(huán)之后被改進(jìn)。各種各樣的缺陷將導(dǎo)致器件的低性能和低可 靠性。
為了舉例說明，下面將示出在一系列處理操作中 一個(gè)示例器件的各種實(shí)施 例。應(yīng)該知道，很多處理步驟都被簡(jiǎn)化描述了，這些步驟對(duì)于本領(lǐng)域的普通技 術(shù)人員而言是公知的。此外，也可以添加額外的處理步驟，并且處理步驟流程 中的某些步驟可以被去除和/或修改而仍然實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。下面的描述僅用于理 解本實(shí)施例，并不意在教導(dǎo)一個(gè)或多個(gè)步驟是必需的。還應(yīng)該知道，在這里提 到的"前"和"后"例如襯底的前表面和襯底的后表面是任意的，襯底的表面 可以根據(jù)適當(dāng)?shù)牧?xí)慣來標(biāo)記。
參考圖3,圖3示出了利用了一個(gè)固化/回流循環(huán)制造堆疊半導(dǎo)體器件的方 法300。參考圖4A至4E,它們示出了根據(jù)圖3的方法300制造的堆疊半導(dǎo)體 器件400的橫截面視圖。在圖4A中，方法300從方框302開始，在方框302 提供在其上形成有第一涂層材料404的第一層器件402。
帶裝置406來形成。涂層材料404可以包括被用作高粘性固體膜的環(huán)氧聚合物。相應(yīng)地，涂層材料404具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度和穩(wěn)定性以在稍后材料被全固化時(shí) 能夠?qū)⑵骷３衷谶m當(dāng)?shù)奈恢??？蛇x地，涂層材料404可以替代地通過旋涂處 理來形成。例如，涂層材料404包括應(yīng)用于器件402的具有焊劑成分的液體環(huán) 氧聚合物，并且涂層材料404可以經(jīng)過預(yù)處理。在預(yù)處理過程中，涂層材料 404可以加熱到低于涂層材料404的固化溫度的溫度。例如，涂層材料404可 以加熱到80。C至150°C。加熱可以包括熱源，例如閃光燈，紫外線照射，或者 其它適當(dāng)?shù)募訜釞C(jī)制。相應(yīng)地，涂層材料404可以/人液態(tài)變?yōu)锽階聚合物(例 如，在液態(tài)和全固化之間的中間階)，以使涂層材料的粘性得到提升。這樣， 涂層材料404能夠具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度和穩(wěn)定性以在稍候材料被全固化時(shí)能 夠保持器件在適當(dāng)?shù)奈恢?。此外，涂層材?04可以包括用于提升涂層材料 404的粘著性的助聚劑，以及其它用于提高涂層材料404的固化的添加劑。
器件402包括形成于半導(dǎo)體村底410中的電路，例如結(jié)晶硅?？蛇x地，襯 底410可以具有在塊狀半導(dǎo)體上的外延層。此外，襯底410可以變性以提升性 能。例如，外延層可以包括不同于塊狀半導(dǎo)體的半導(dǎo)體材料，例如在塊狀硅之 上的鍺硅層，或者在通過包括選擇性外延生長(zhǎng)(SEG)的處理而形成的塊狀鍺 硅之上的硅層。此外，襯底410可以包括絕緣層上覆半導(dǎo)體(SOI)結(jié)構(gòu)。例 如，襯底410可以包括通過例如注氧隔離法(SIMOX )的處理形成的埋氧(BOX ) 層。襯底410可以包括各種摻雜阱，摻雜特征和半導(dǎo)體層，被配置用于形成各 種微電子器件例如包括互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)的金屬氧化物半導(dǎo)體 場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET),包括CMOS圖像傳感器(CIS)的圖像傳感器， 微電子機(jī)械系統(tǒng)(MEMS)，存儲(chǔ)單元，和/或其它適當(dāng)?shù)挠性春蜔o源器件。襯 底410可以包括各種絕緣特征，被配置用于隔離在襯底上形成的不同器件。所 述絕緣特征包括各種結(jié)構(gòu)并且可以使用不同的處理技術(shù)來形成。例如，絕緣特 征可以包括電介質(zhì)隔離特征，例如淺溝槽隔離(STI)。摻雜阱和摻雜特征包括 由例如離子注入的摻雜處理形成的p型摻雜區(qū)域和/或n型摻雜區(qū)域。
器件402進(jìn)一步包括具有一個(gè)或多個(gè)金屬層的互連結(jié)構(gòu)，所述金屬層被配 置用于連接在半導(dǎo)體襯底410中的各種摻雜區(qū)域和/或特征，以獲得實(shí)用電路。 互連結(jié)構(gòu)包括導(dǎo)體材料，例如銅、銅合金、鈦、氮化鈦、鉭、氮化鉭、鎢、多 晶硅、金屬硅或其組合。銅互連結(jié)構(gòu)可以通過例如CVD、濺射法、鍍覆法或
13其它適合的處理技術(shù)形成?？蛇x地或額外地，也可以-使用鋁互連結(jié)構(gòu)并且它可 以包括鋁、鋁/硅/銅合金、鈦、氮化鈦、鴒、多晶硅、金屬硅或其組合。鋁互 連結(jié)構(gòu)可以通過包括物理氣相沉積(或賊射法)、化學(xué)氣相沉積(CVD)或其 組合等處理來形成。形成鋁互連結(jié)構(gòu)的其它制造技術(shù)還可以包括光刻處理和蝕 刻來構(gòu)圖導(dǎo)電材料為垂直(通過和觸點(diǎn))和水平連接(導(dǎo)電線)。
互連結(jié)構(gòu)可以包括具有低電介質(zhì)常數(shù)，例如低于大約3.5的層間電介質(zhì)。 電介質(zhì)包括氧化硅、氮化硅、氧氮化硅、聚酰亞胺、旋制氧化硅(SOG)、氟 摻雜硅玻璃(FSG)、碳摻雜氧化硅、Black Diamond (加利福尼亞州圣克拉 拉的美國應(yīng)用材料公司)，干凝膠、氣凝膠、非晶氟化碳、聚對(duì)二曱苯、BCB (苯并環(huán)丁烯)、SiLK ( Dow Chemical,密西根州米德蘭)和/或其它適當(dāng)?shù)牟?料。電介質(zhì)可以通過包括旋制、CVD、濺射、或其它適當(dāng)?shù)奶幚砑夹g(shù)形成。 金屬層和層間電介質(zhì)可以通過例如鑲嵌處理或者光刻/等離子體蝕刻處理等集 成處理來形成。
器件402可以包括用于支撐焊料凸點(diǎn)(或球)的多個(gè)4定合點(diǎn)412,以及用 于倒裝晶片封裝技術(shù)的其它外部鍵合機(jī)構(gòu)或者其它適當(dāng)?shù)姆庋b技術(shù)。器件402 可以進(jìn)一步包括多個(gè)再分布層(RDL)結(jié)構(gòu)(未示出)，用于將鍵合點(diǎn)重新分 布到器件402的各種區(qū)域。鍵合點(diǎn)412可以在襯底410的前表面413上的頂層 金屬層之上的鈍化層中形成，并且可以電耦合到互連結(jié)構(gòu)。器件402可以進(jìn)一 步包括多個(gè)穿透硅通孔(TSV)結(jié)構(gòu)414。 TSV結(jié)構(gòu)414可以是穿過襯底410 的垂直導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，也可以被電耦合到互連結(jié)構(gòu)和/或鍵合點(diǎn)412。如下面將要討 論的，TSV結(jié)構(gòu)414可以暴露于襯底410的后表面415以便進(jìn)行3-D封裝， 例如堆疊和耦合到其它器件。這種3-D封裝穿過襯底體建立垂直連接，避免了 額外的連線并且構(gòu)建了更平整和緊湊的結(jié)構(gòu)。
器件402可以固定到真空板420上，所述真空板能夠提供真空吸取力422、 424。真空板420也可以提供穩(wěn)定的基礎(chǔ)支持以便堆疊多個(gè)器件來形成堆疊半 導(dǎo)體器件400。真空板420可以包括具有形成于其上的緩沖層的支撐板426, 以支撐器件402的前表面413中包括的各種結(jié)構(gòu)例如鍵合點(diǎn)112的區(qū)域。因此， 在器件402的前表面413上的各種結(jié)構(gòu)在堆疊處理中能夠不被破壞。器件402 的前表面413中不包含外部結(jié)構(gòu)的區(qū)域基本上為平面，并且可以適于通過吸取力422、 424來固定到真空板420上?？蛇x地，器件402也可以通過粘合材料 固定到承載襯底上。
在圖4B中，所述方法300從方框304處繼續(xù)，其中在第一涂層材料404 和第一層器件402上放置第二器件430。所述器件430包括形成于其上的第二 涂層材料431。涂層材料431可以類似于涂層材料404,并且可以與上面討論 的方法相似的方法形成。同樣地，涂層材料431可以在放置在器件402之前預(yù) 層壓到器件430上，以便縮減處理時(shí)間。器件430可以進(jìn)一步包括具有起電路 作用的各種特征(類似于上面討論的器件402的特征)的襯底432，形成于前 表面435的、通過互連結(jié)構(gòu)電耦合到所述電路的多個(gè)鍵合點(diǎn)433和小凸點(diǎn)434， 以及延伸通過襯底432并且可能暴露于后表面437的多個(gè)TSV結(jié)構(gòu)436。 TSV 結(jié)構(gòu)436可以電耦合到所述互連結(jié)構(gòu)和/或鍵合點(diǎn)433。需要對(duì)器件430施加足 夠的力以使前表面435與涂層材料404接觸并粘附。此外，器件430的小凸點(diǎn) 434可以與器件402中適當(dāng)?shù)腡SV結(jié)構(gòu)414對(duì)齊，并且置于接近或者與TSV 結(jié)構(gòu)414接觸的位置以便回流小凸點(diǎn)434。
可選地，參考圖7，涂層材料404可選地可以在堆疊之前不在器件402的 后表面415上形成，而在器件430的前表面435上形成。相應(yīng)地，具有涂層材 料404的器件430可以被翻轉(zhuǎn)702并且堆疊到器件402之上。需要對(duì)器件430 施加足夠的力以使器件402的前表面415與涂層材料404接觸并粘附。此外， 器件430的小凸點(diǎn)434可以與器件402中適當(dāng)?shù)腡SV結(jié)構(gòu)414對(duì)齊，并且置 于接近或者與TSV結(jié)構(gòu)414接觸的位置以便回流小凸點(diǎn)434。
在圖4C中，方法300從方框306處繼續(xù)，其中在第二涂層材料431和第 二層器件430上放置第三層器件440。器件440可以包括形成于其上用于堆疊 另一器件的第三涂層材料(未示出)。器件440可以進(jìn)一步包括具有起電路作 用的各種特征(類似于上面討論的器件402的特征)的村底442,形成于前表 面445的、通過互連結(jié)構(gòu)電耦合到所述電路的多個(gè)鍵合點(diǎn)443和小凸點(diǎn)444, 以及延伸通過襯底442并且可能暴露于后表面447的多個(gè)TSV結(jié)構(gòu)446。 TSV 結(jié)構(gòu)446可以電耦合到所述互連結(jié)構(gòu)和/或4建合點(diǎn)443。需要對(duì)器件440施加足 夠的力以使前表面445與涂層材料431接觸并粘附。此外，器件440的小凸點(diǎn) 434可以與器件430中適當(dāng)?shù)腡SV結(jié)構(gòu)436對(duì)齊，并且置于接近或者與TSV結(jié)構(gòu)436接觸的位置以便回流小凸點(diǎn)444。
應(yīng)該注意，類似于上文對(duì)圖7的討論，涂層材4+431可以在堆疊之前不在 器件430的后表面437上形成，而在器件440的前表面445上形成。相應(yīng)地， 后續(xù)的涂層材料可以以相似的方法形成以便堆疊附加器件從而形成堆疊半導(dǎo) 體器件400。
可以對(duì)每一個(gè)需要堆疊的附加器件重復(fù)上面討論的處理，器件的數(shù)量可以 根據(jù)堆疊半導(dǎo)體器件400的設(shè)計(jì)需求變化。應(yīng)該知道，為了清楚和便于理解本 發(fā)明的實(shí)施例，這里僅描述了三個(gè)器件的例子。在圖4D中，在最后一個(gè)器件 被堆疊后，方法300從方框308處繼續(xù)，其中在同一熱處理中對(duì)涂層材料404、 431進(jìn)行固化。半導(dǎo)體器件400可以移至加溫室450例如烤爐中，并且半導(dǎo)體 器件400可以在一段時(shí)間內(nèi)(例如固化/回流循環(huán))加熱455到期望的溫度或 溫度范圍。例如，溫度范圍可以是從200至300。C。加溫室450可以包括熱源， 例如閃光燈，紫外線照射，或者其它適當(dāng)?shù)募訜醊l制。如前面所-說明的，涂層 材料404、 431均包括封裝用環(huán)氧材料和回流用焊劑。相應(yīng)地，響應(yīng)于所述加 熱，環(huán)氧材料全固化并封裝在器件402、 430和440之間的各種結(jié)構(gòu)，這為將 為堆疊和鍵合所述器件提供所需的機(jī)械強(qiáng)度和穩(wěn)定性。同時(shí)，焊劑回流小凸點(diǎn) 434、 444，并且形成與相應(yīng)的TSV結(jié)構(gòu)414、 436的焊接點(diǎn)。
這樣，器件402、 430和440的電路可以相互電耦合以形成堆疊半導(dǎo)體器 件400的電^各。相應(yīng)地，涂層材料404、 431被全固化并且在同 一 固化/回流循 環(huán)中回流小凸點(diǎn)434、 444,從而使得涂層材料404、 431具有基本上相同的熱 處理歷史。這將大大減少涂層材料404、 431的熱應(yīng)力，即使被堆疊的器件的 數(shù)量增加，因?yàn)樗械耐繉硬牧隙紝⒔?jīng)過同一固化/回流循環(huán)。圖2所討論的 熱應(yīng)力所引入的各種缺陷也將被最小化，從而提升了半導(dǎo)體器件400的性能和 穩(wěn)定性。此外，由于涂層材料404、 431可以被用作用于器件堆疊的高粘性固 體膜或B階聚合物，與圖2所討論的使用低粘性液體NFU相比，在涂層材料 404、 431中形成的氣泡將會(huì)減少。
此外，半導(dǎo)體器件400可選地在加溫室中進(jìn)行后處理以便使涂層材料404 和431的環(huán)氧聚合物進(jìn)行充分交聯(lián)。在后處理中，半導(dǎo)體器件400可以加熱到 100至200。C的溫度范圍。加溫室可以包括熱源，例如閃光燈，紫外線照射，
16或者其它適當(dāng)?shù)募訜岵艓字啤?br> 在圖4E中，在固化/回流處理之后，就可以通過關(guān)閉真空吸取力422、 424 來將堆疊半導(dǎo)體器件400從真空板420上移除。半導(dǎo)體器件400可以進(jìn)一步包 括多個(gè)焊料凸點(diǎn)(或球)460用于倒裝芯片封裝技術(shù)或其它適當(dāng)?shù)姆庋b技術(shù)。 每個(gè)器件402、 430、 440均包括芯片(或管芯)，這樣圖3的方法300就可以 實(shí)現(xiàn)芯片到芯片的堆疊和鍵合?？蛇x地，每個(gè)器件402、 430、 440均包括晶片， 這樣圖3的方法300就可以實(shí)現(xiàn)晶片到晶片的堆疊和鍵合。
現(xiàn)在參考圖5，圖5所示出的是用于制造堆疊半導(dǎo)體器件的方法500。 一 同參考圖6A至6F，它們示出了根據(jù)圖5所示的方法500制造的堆疊半導(dǎo)體器 件600的橫截面視圖。堆疊半導(dǎo)體器件600類似于圖4所示的堆疊半導(dǎo)體器件 400，區(qū)別在于器件600包括管芯到晶片的堆疊和4建合。為了簡(jiǎn)便和清楚地描 述，圖4和圖6中相似的特征使用了相同的附圖標(biāo)記。
在圖6A中，方法500從方框502開始，其中提供其上形成有涂層材料404 的晶片602，例如半導(dǎo)體晶片。所述晶片602可以包括起電路作用的各種半導(dǎo) 體特征(類似于對(duì)器件402的討論中提到的特征)，形成于前表面609的、通 過互連結(jié)構(gòu)(未示出)電耦合到所述電路的多個(gè)#;合點(diǎn)607和導(dǎo)電凸點(diǎn)608(例 如，金、銅或其它適當(dāng)?shù)膶?dǎo)電材料)。導(dǎo)電凸點(diǎn)608可以用于倒裝芯片封裝技 術(shù)或其它適當(dāng)?shù)姆庋b技術(shù)。晶片602還進(jìn)一步包括多個(gè)再分布層(RDL)結(jié)構(gòu) (未示出)用于將鍵合點(diǎn)重新排布到晶片602的各種區(qū)域。晶片602還包括延 伸通過晶片602并且可能暴露于后表面613的多個(gè)穿透硅通孔(TSV)結(jié)構(gòu) 610、 611、 612。如下面將要討論的，每個(gè)TSV結(jié)構(gòu)610、 611、 612可以形成 于晶片602的一個(gè)部分中以便耦合到多個(gè)芯片。TSV結(jié)構(gòu)610、 611、 612可以 通過互連結(jié)構(gòu)電耦合到所述電路，并且可以電耦合到鍵合點(diǎn)和/或其它導(dǎo)電特 征?？蛇x地，TSV結(jié)構(gòu)610、 611、 612可以是互連結(jié)構(gòu)的一部分。
晶片602可以固定到真空板420上，所述真空板能夠提供真空吸取力422、 424。真空板420也可以提供穩(wěn)定的基礎(chǔ)支持以便堆疊多個(gè)器件來形成堆疊半 導(dǎo)體器件600。真空板420可以包括具有形成于其上的緩沖層的支撐板426以 支撐晶片602的前表面609中包括的各種結(jié)構(gòu)例如導(dǎo)電凸點(diǎn)608。因此，在晶 片602的前表面609上的各種結(jié)構(gòu)在堆疊處理中能夠不^皮石皮壞。晶片602的前表面609中不包含外部結(jié)構(gòu)的區(qū)域基本上為平面，并且可以適于通過吸取力 422, 424來固定到真空板420上。
在圖6B中，方法500從方框504處繼續(xù)，其中在涂層材料404和晶片602 上堆疊多個(gè)第一層芯片621、 622、 623。應(yīng)該知道，第一層芯片的數(shù)量可以變 化，并且為了清楚和便于理解本發(fā)明的實(shí)施例，這里僅描述了三個(gè)芯片的例子。 每個(gè)芯片621 、 622和623可以包括例如存儲(chǔ)單元的電路，以及用于電耦合到 晶片602的相應(yīng)的TSV結(jié)構(gòu)610、 611、 612上的凸點(diǎn)層630 (包括鍵合點(diǎn))。 相應(yīng)地，芯片621 、 622和623的電路可以電耦合到晶片602的4路。凸點(diǎn)層 630可以包括焊料凸點(diǎn)、金凸點(diǎn)、銅凸點(diǎn)或者其它本領(lǐng)域公知的適當(dāng)?shù)膶?dǎo)電凸 點(diǎn)。如下所述，每個(gè)芯片621、 622和623可以進(jìn)一步包括用于耦合到其它芯 片的多個(gè)TSV結(jié)構(gòu)632。芯片621、 622和623可以通過機(jī)器人臂640或者其 它適當(dāng)?shù)臋C(jī)構(gòu)堆疊到晶片602之上，以便凸點(diǎn)層630能夠準(zhǔn)確地與相應(yīng)的TSV 結(jié)構(gòu)610、 611、 612對(duì)齊，并且凸點(diǎn)層630接近或者與相應(yīng)的TSV結(jié)構(gòu)接觸 以便回流。此外，芯片621、 622和623可以由涂層材料404進(jìn)行固定。芯片 621、 622和623可以進(jìn)一步包括形成于其上的涂層材料645，涂層材料645
可選地，參考圖8A,涂層材料802 (類似于圖6A的涂層材料404)可以 在將第一層芯片堆疊到晶片之前不在晶片602的后表面613 (圖6A)上形成， 而在第一層芯片621、 622和623上形成。
在圖6C中，方法500從方框506處繼續(xù)，其中在涂層材料645和第一層 芯片621、 622和623上分別堆疊多個(gè)第二層芯片651、 652、 653。每個(gè)芯片 651、 652、 653可以包括例如存儲(chǔ)單元的電路，以及用于電耦合到相應(yīng)的第一 層芯片621、 622和623的TSV結(jié)構(gòu)632上的凸點(diǎn)層654 (包括鍵合點(diǎn))。相 應(yīng)地，芯片651、 652和653的電路可以分別電耦合到芯片621、 622和623 的電路。凸點(diǎn)層654可以包括焊料凸點(diǎn)、金凸點(diǎn)、銅凸點(diǎn)或者其它本領(lǐng)域公知 的適當(dāng)?shù)膶?dǎo)電凸點(diǎn)。如下所述，每個(gè)芯片651、 652和653可以進(jìn)一步包括用 于耦合到其它芯片的多個(gè)TSV結(jié)構(gòu)656。芯片651、 652和653可以通過機(jī)器 人臂640堆疊到芯片621、 622和623，以便凸點(diǎn)層654能夠準(zhǔn)確地與相應(yīng)的 芯片621、 622和623的TSV結(jié)構(gòu)632對(duì)齊，并且凸點(diǎn)層654 4妄近或者與TSV結(jié)構(gòu)接觸以l更回流。此外，芯片651、 652、 653可以由涂層材3牛645進(jìn)4亍固定。 芯片651、 652、 653可以進(jìn)一步包括形成于其上的涂層材料658,涂層材料658
可選地，參考圖8B，如上文圖6C所述，涂層材料645可以在將第二層芯 片堆疊到相應(yīng)的第一層芯片之前不在第一層芯片621、 622和623 (圖6B )上 形成，而在第二層芯片651、 652、 653上形成。
在圖6D中，方法500從方框508處繼續(xù)，其中在涂層材料658和芯片651 、 652、 653上分別堆疊多個(gè)頂層芯片661、 662、 663。應(yīng)該知道，層數(shù)可以4艮據(jù) 堆疊半導(dǎo)體器件600的設(shè)計(jì)需要變化，并且為了清楚和便于理解本發(fā)明的實(shí)施 例，這里僅描述了三層的例子。每個(gè)芯片661、 662、 663可以包括例如存儲(chǔ)單 元的電路，以及用于電耦合到相應(yīng)的芯片651、 652、 653的TSV結(jié)構(gòu)656上 的凸點(diǎn)層664。相應(yīng)地，芯片661、 662、 663的電路可以分別電耦合到芯片651、 652、 653的電路。凸點(diǎn)層664可以包括焊料凸點(diǎn)、金凸點(diǎn)、銅凸點(diǎn)。芯片661、 662、 663可以不包括TSV結(jié)構(gòu)和涂層材料，因?yàn)樗鼈兪琼攲有酒覜]有其 它的芯片會(huì)堆疊在其上。芯片661、 662、 663可以通過機(jī)器人臂640進(jìn)行堆疊， 以便凸點(diǎn)層664能夠準(zhǔn)確地與相應(yīng)的芯片651、 652、 653的TSV結(jié)構(gòu)656對(duì) 齊，并且凸點(diǎn)層664接近或者與TSV結(jié)構(gòu)接觸以z使回流。
可選地，參考圖8B，如上文圖6D所述，涂層材料658可以在將頂層芯 片堆疊到相應(yīng)的第二層芯片之前不在第二層芯片651、 652、 653 (圖6C)上 形成，而在頂層芯片661、 662、 663上形成。
在圖6E中方法500從方框510處繼續(xù)，其中涂層材料404、 645、 658可 以在同 一熱處理中進(jìn)行固化。半導(dǎo)體器件600可以移至加溫室450例如烤爐中， 并且半導(dǎo)體器件600可以在一l殳時(shí)間內(nèi)(例如固化/回流循環(huán))加熱455到期 望的溫度或溫度范圍。例如，溫度范圍可以是從200至300。C。如前所述，每 個(gè)涂層材料404、 645、 658包括封裝用環(huán)氧材料和回流用焊劑。相應(yīng)地，響應(yīng) 于所述加熱，環(huán)氧材料全固化并封裝在芯片621-623、 651-653、 661-663之間 以及在芯片621-623和晶片602之間的各種結(jié)構(gòu)，這為芯片和晶片的堆疊和鍵 合提供了所需的機(jī)械強(qiáng)度和穩(wěn)定性。同時(shí)，焊劑成分回流凸點(diǎn)層630、 654、 664，并且形成與相應(yīng)的TSV結(jié)構(gòu)610-612、 632、 656的電4妾合點(diǎn)。相應(yīng)地，涂層材料404、 645、 658 ^皮全固化并且在同一固化/回流循環(huán)中 回流凸點(diǎn)層630、 654、 664，從而使得涂層材料404、 645、 658具有基本上相 同的熱處理歷史。這將大大減少涂層材料404、 645、 658的熱應(yīng)力，即使被堆 疊的器件的數(shù)量增加，因?yàn)樗械耐繉硬牧隙紝⒔?jīng)過同一固化/回流循環(huán)。圖2 所討論的熱應(yīng)力所引入的各種缺陷也將被最小化，從而提升了半導(dǎo)體器件600 的性能和穩(wěn)定性。此外，由于涂層材料404、 645、 658可以被用作用于器件堆 疊的高粘性固體膜或B階聚合物，與圖2所討論的使用低粘性液體NFU相比， 在涂層材料404、 645、 658中形成的氣泡將會(huì)減少。
此外，半導(dǎo)體器件600可選地在加溫室中進(jìn)行后處理以便使涂層材料404、 645、 658的環(huán)氧聚合物進(jìn)行充分交聯(lián)。在后處理中，半導(dǎo)體器件600可以加 熱到100至200。C的溫度范圍。加溫室可以包括熱源，例如閃光燈，紫外線照 射，或者其它適當(dāng)?shù)募訜釞C(jī)制。
在圖6F中方法500從方框512處繼續(xù)，其中半導(dǎo)體器件600經(jīng)過晶片成 型處理。成型化合物670、 NFU或其它適當(dāng)?shù)牟牧峡梢圆糠职雽?dǎo)體器件 600而形成以起到保護(hù)和保證機(jī)械強(qiáng)度的作用。半導(dǎo)體器件600可以從真空板 420上移除并且可以進(jìn)行進(jìn)一步的半導(dǎo)體處理。
雖然已經(jīng)詳細(xì)地描述了本發(fā)明的具體實(shí)施例，本領(lǐng)域的4支術(shù)人員應(yīng)該知道 在不背離本發(fā)明的精神和范圍的前提下可以對(duì)本發(fā)明做出各種改變、置換和替 代。例如，雖然實(shí)施例中芯片和晶片封裝使用了 TSV結(jié)構(gòu)，應(yīng)該知道所述方 法可以在不使用TSV結(jié)構(gòu)的其它傳統(tǒng)封裝技術(shù)中實(shí)現(xiàn)。因此，所有變化、置 換和替代都包含在由附隨的權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的保護(hù)范圍中。
一些不同的有益效果存在于這些或另 一些實(shí)施例中。在此公開的方法和堆 疊半導(dǎo)體器件提供了一種簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)的技術(shù)，從而最小化在堆疊半導(dǎo)體器件中由
熱應(yīng)力引入的各種缺陷。這樣，堆疊半導(dǎo)體器件的性能和可靠性將會(huì)提升。堆 疊半導(dǎo)體器件的涂層的固化/回流在一個(gè)熱處理中進(jìn)行。因此，堆疊半導(dǎo)體器
件的制造將會(huì)花費(fèi)更少的處理事件，更少的設(shè)備來完成一個(gè)完整的多層處理， 從而減少了成本。在此公開的涂層材料可以由層壓結(jié)構(gòu)或巻帶裝置來形成，這 樣就能夠在它們被疊加并4建合形成堆疊半導(dǎo)體器件前容易地施加到器件上。此 外，在此公開的所述方法和堆疊半導(dǎo)體器件可以用于芯片到芯片堆疊、晶片到 晶片堆疊以及芯片到晶片堆疊。
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權(quán)利要求
1、一種制造半導(dǎo)體器件的方法，所述方法包括提供第一器件、第二器件和第三器件；提供在第一器件和第二器件之間的第一涂層材料；提供在第二器件和第三器件之間的第二涂層材料；以及此后，同一處理中對(duì)第一和第二涂層材料進(jìn)行固化。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，每個(gè)所述第一、第二和第三器件 包括電路；其中，每個(gè)所述第一、第二和第三器件包括穿透硅通孔結(jié)構(gòu)；所述方法包括，響應(yīng)于所述固化，利用所述第一和第二器件的TSV結(jié)構(gòu) 對(duì)第一、第二和第三器件的電路進(jìn)行電耦合；以及其中，所述第 一和第二涂層材料均包括利于耦合的焊料成分。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，包括 提供第四器件，所述第四器件是管芯和晶片中的一種； 提供在第三器件和第四器件之間的第三涂層材料；以及其中所述固化包括在與第 一和第二涂層材料相同的同 一處理中對(duì)第三涂 層材料進(jìn)行固化。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，包括在固化前對(duì)所述第一和第二涂層材 料進(jìn)行預(yù)處理。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述提供第一涂層材料的步驟包括 在所述第一器件上形成所述第一涂層材料，以及在所述第一涂層材料和第一器 件上覆蓋所述第二器件；以及其中所述提供第二涂層材料的步驟包括在所述第二器件上形成所述第二 涂層材料，以及在所述第二涂層材料和第二器件上覆蓋所述第三器件。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述提供第一涂層材料的步驟包括 在所述第二器件上形成所述第一涂層材料，以及在所述第一器件上覆蓋具有所 述第一涂層材料的所迷第二器件；以及其中所述提供第二涂層材料的步驟包括在所述第三器件上形成所述第二 涂層材料，以及在所迷第二器件上覆蓋具有所述第二涂層材料的所述第三器件。
7、 一種半導(dǎo)體器件，包括 第一器件；第二器件，覆蓋在所述第一器件上并且電耦合到所述第一器件； 第三器件，覆蓋在所述第二器件上并且電耦合到所述第二器件； 第一涂層材料，置于所述第一和第二器件之間；以及 第二涂層材料，置于所述第二和第三器件之間； 其中所述第一和第二涂層材料以基本相同的熱處理歷史制成。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體器件，其中所述第一和第二涂層材料以 基本相同的固化循環(huán)制成。
9、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體器件，其中每個(gè)所述第一、第二和第三 器件包括多個(gè)穿透硅通孔(TSV)結(jié)構(gòu)。
10、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體器件，其中所述第一器件包括用于連接 另 一半導(dǎo)體器件的多個(gè)導(dǎo)電凸點(diǎn)。
11、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體器件，進(jìn)一步包括用于支撐結(jié)構(gòu)的承載 襯底上；以及其中，所述第一器件覆蓋在所述承載襯底上并且固定到所述承載襯底上。
12、 一種制造堆疊半導(dǎo)體器件的方法，所述方法包括 提供具有電路和形成于其上的第一涂層材料的第一器件； 在所述第一涂層材料和所述第一器件上堆疊第二器件，所述第二器件具有電路和形成于其上的第二涂層材料；在所述第二涂層材料和所述第二器件上堆疊第三器件，所述第三器件具有 電路；以及此后，完成一個(gè)熱處理過程以電耦合所述第一、第二和第三器件的電路從 而形成堆疊半導(dǎo)體器件的電路，以及用于對(duì)所述第一和第二涂層材料進(jìn)行固 化。
13、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，包括在所述熱處理之前對(duì)所述第一和 第二涂層材料進(jìn)行預(yù)處理，其中預(yù)處理的溫度從大約80。C至大約150°C。
14、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，包括在所述熱處理之后對(duì)所述第一和第二涂層材料進(jìn)行后處理，其中所述后處理的溫度從大約IO(TC至大約200°C。
15、根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述熱處理的溫度從大約200°C 至大約300°C。
全文摘要
本發(fā)明公開一種制造半導(dǎo)體器件的方法，其中包括提供第一器件、第二器件和第三器件；提供在第一器件和第二器件之間的第一涂層材料，所述第一涂層材料未經(jīng)固化處理；提供在第二器件和第三器件之間的第二涂層材料；以及所述第二涂層材料未經(jīng)固化處理；此后，在同一處理中對(duì)第一和第二涂層材料進(jìn)行固化。
文檔編號(hào)H01L21/50GK101615585SQ20091015001
公開日2009年12月30日 申請(qǐng)日期2009年6月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月27日
發(fā)明者李建勛, 李明機(jī), 王宗鼎, 趙智杰, 郭祖寬, 陳承先 申請(qǐng)人:臺(tái)灣積體電路制造股份有限公司