用于3d應(yīng)用的頂端晶粒電力遞送網(wǎng)絡(luò)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于3D應(yīng)用的頂端晶粒電力遞送網(wǎng)絡(luò)，其提供的是一種使用BEOL連接結(jié)構(gòu)在多個(gè)串聯(lián)TSV間均勻分布電流以供遞送至頂端晶粒與BS?RDL PDN用以分布均勻電力/接地網(wǎng)絡(luò)的方法、及所產(chǎn)生的裝置。具體實(shí)施例包括提供3D IC堆迭的底端晶粒，該底端晶粒具有連接墊；提供3D IC堆迭的頂端晶粒，該頂端晶粒具有多個(gè)電力/接地微柱；在底端與頂端晶粒之間形成BEOL連接結(jié)構(gòu)，該BEOL連接結(jié)構(gòu)具有多個(gè)電力供應(yīng)TSV；在底端與頂端晶粒之間形成BS?RDL PDN，該BS?RDL PDN包括多個(gè)BEOL連接結(jié)構(gòu)；以及貫穿電力供應(yīng)TSV與BS?RDL PDN將連接墊電連接至微柱。
【專利說(shuō)明】
用于3D應(yīng)用的頂端晶粒電力遞送網(wǎng)絡(luò)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明關(guān)于具有貫穿硅通孔(TSV)的三維(3D)集成電路(IC)堆迭。本發(fā)明尤其適用于邏輯上覆邏輯組態(tài)。
【背景技術(shù)】
[0002]在3D邏輯上覆邏輯組態(tài)中，頂端邏輯晶粒必須以直接來(lái)自基材的電流來(lái)供電。取決于特定裝置，3D IC堆迭上每個(gè)受控崩陷晶片連接體(controlled-collapse chipconnect1n;C4)或銅柱(copper pillar;CuP)連接體的電流遞送要求可以是300毫安(mA)至350mA。所需電流必須直接移送至頂端晶粒，這無(wú)法貫穿單一 TSV來(lái)完成。另外，由于頂端晶粒的微柱連接體導(dǎo)致的“瓶頸”，例如:每一個(gè)微柱的最大電流負(fù)載大約是65mA，因而會(huì)有電流蔓延整個(gè)頂端晶粒的問(wèn)題。
[0003]因此，需要有能夠讓全部電流從底端晶粒C4/CuP連接體流動(dòng)至3DIC堆迭的頂端晶粒，并且使電力/接地分布網(wǎng)絡(luò)能夠均勻的方法，還需要所產(chǎn)生的裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的一態(tài)樣是一種使用后段(BEOL)連接結(jié)構(gòu)在多個(gè)串聯(lián)的TSV間均勻分布電流以供遞送至頂端晶粒與背面重分布層(BS-RDL)電力遞送網(wǎng)絡(luò)(PDN)用以分布均勻電力/接地網(wǎng)絡(luò)的方法。
[0005]本發(fā)明的另一態(tài)樣是一種3D IC邏輯堆迭裝置，其包括一連串連接至C4/CuP墊及BS-RDL PDN的TSV。
[0006]本發(fā)明的另外的態(tài)樣及其它特征將會(huì)在以下說(shuō)明中提出，并且對(duì)于審查以下內(nèi)容的所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員部分將會(huì)顯而易見(jiàn)，或可通過(guò)實(shí)踐本發(fā)明來(lái)學(xué)習(xí)?？扇鐧?quán)利要求書(shū)中特別指出的內(nèi)容來(lái)實(shí)現(xiàn)并且獲得本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。
[0007]根據(jù)本發(fā)明，一些技術(shù)功效可部分通過(guò)一種方法來(lái)達(dá)成，該方法包括:提供3DIC堆迭的底端晶粒，該底端晶粒具有連接墊;提供3D IC堆迭的頂端晶粒，該頂端晶粒具有多個(gè)電力/接地微柱;在底端晶粒與頂端晶粒之間形成BEOL連接結(jié)構(gòu)，該BEOL連接結(jié)構(gòu)具有多個(gè)電力供應(yīng)TSV;在底端晶粒與頂端晶粒之間形成BS-RDL TON，該BS-RDL TON包括多個(gè)BEOL連接結(jié)構(gòu)；以及通過(guò)電力供應(yīng)TSV與BS-RDL I3DN將連接墊電連接至微柱。
[0008]本發(fā)明的態(tài)樣包括通過(guò)下列步驟形成該BEOL連接結(jié)構(gòu):在該連接墊上方形成金屬覆蓋層;在該金屬覆蓋層上方形成第一金屬層;在該金屬覆蓋層與該第一金屬層之間形成多個(gè)金屬通孔，該金屬通孔系該金屬覆蓋層的對(duì)向邊緣上均勻分布;在該第一金屬層上方形成第二金屬層;在該連接墊的中心上面以最小間距串聯(lián)形成該多個(gè)電力供應(yīng)TSV;在該第一金屬層與該第二金屬層之間形成第一組金屬間通孔;在該第二金屬層與該電力供應(yīng)TSV的頂端之間形成第二組金屬間通孔；以及在該電力供應(yīng)TSV彼此間形成多個(gè)BEOL連接體，該BEOL連接體將該電力供應(yīng)TSV連接在一起。其它態(tài)樣包括通過(guò)下列步驟形成該BS-RDL PDN:在該底端晶粒的背面上形成多條平行交替的電力與接地連接線，該電力與接地連接線均勻分布；以及連接該電力與接地連接線至該電力供應(yīng)TSV。進(jìn)一步態(tài)樣包括在該底端晶粒的背面上的凸塊下層金屬(UBM)墊之間形成該電力與接地連接線。另外的態(tài)樣包括通過(guò)下列步驟形成該BS-RDL:使該底端晶粒的背面上的多個(gè)TSV向下曝露至該底端晶粒的鈍化層，該多個(gè)TSV包括該電力供應(yīng)TSV;在該鈍化層上方形成晶種層;在該晶種層上方形成第一光阻層；貫穿該第一光阻層向下至該晶種層圖型化RDL開(kāi)口及UBM開(kāi)口，該RDL開(kāi)口是在該電力供應(yīng)TSV上方形成，而該UBM開(kāi)口具有第一寬度;分別通過(guò)該RDL與UBM開(kāi)口在該晶種層上形成RDL及UBM捕獲墊;移除該第一光阻層;在該RDL及該UBM捕獲墊上方形成第二光阻層;在該RDL及該UBM捕獲墊上方的該第二光阻層中圖型化開(kāi)口，該開(kāi)口具有小于該第一寬度的第二寬度；通過(guò)該開(kāi)口在該RDL及該UBM捕獲墊上形成UBM;移除該第二光阻層；以及移除該RDL及該UBM捕獲墊的對(duì)立面上的該晶種層。另一態(tài)樣包括基于該微柱的位置圖型化該開(kāi)口。其它態(tài)樣包含比該UBM開(kāi)口小Ιμπι至2μπι圖型化該開(kāi)口。進(jìn)一步態(tài)樣包括通過(guò)下列步驟形成該UBM:在該RDL及該UBM捕獲墊上形成一或多個(gè)可焊接層。另外的態(tài)樣包括該連接墊由C4或CuP構(gòu)成。另一態(tài)樣包括該底端晶粒與頂端晶粒是邏輯晶粒。
[0009]本發(fā)明的另一態(tài)樣是一種3DIC堆迭裝置，其包括:底端晶粒，其連接至該底端晶粒的正面上的連接墊;具有多個(gè)電力/接地微柱的頂端晶粒;在該底端晶粒與頂端晶粒之間形成的BEOL連接結(jié)構(gòu)，該BEOL連接體具有多個(gè)電力供應(yīng)TSV;以及在該底端晶粒與頂端晶粒之間形成的BS-RDL TON，該BS-RDL I3DN包括多個(gè)該BEOL連接結(jié)構(gòu)。
[0010]本裝置的態(tài)樣包括該連接墊與該微柱通過(guò)該電力供應(yīng)TSV及該BS-RDLPDN電連接。其它態(tài)樣包括該BEOL連接結(jié)構(gòu)由以下特征構(gòu)成:在該連接墊上方形成的金屬覆蓋層;在該金屬覆蓋層上方形成的第一金屬層;在該金屬覆蓋層與該金屬覆蓋層的對(duì)向邊緣上的該第一金屬層之間形成的多個(gè)金屬通孔，該金屬通孔均勻分布;在該第一金屬層上方形成的第二金屬層;在該連接墊的中心上面以最小間距串聯(lián)形成的多個(gè)電力供應(yīng)通孔;在該第一金屬層與該第二金屬層之間形成的第一組金屬間通孔;在該第二金屬層與該電力供應(yīng)通孔的頂端之間形成的第二組金屬間通孔；以及在該多個(gè)電力供應(yīng)TSV彼此間形成的多個(gè)BEOL連接體，該多個(gè)電力供應(yīng)TSV通過(guò)該BEOL連接體來(lái)連接。進(jìn)一步態(tài)樣包括該BS-RDL TON由以下特征構(gòu)成:在該底端晶粒的背面上形成的多條平行交替的電力與接地連接線，該電力與接地連接線均勻分布。另外的態(tài)樣包括該電力與接地連接線連接至該電力供應(yīng)TSV。另一態(tài)樣包括該電力與接地連接線是在該底端晶粒的該背面上的UBM墊彼此之間形成。
[0011 ]本發(fā)明的進(jìn)一步態(tài)樣是一種方法，該方法包括:提供3D IC堆迭的底端邏輯晶粒，該底端邏輯晶粒具有位在該底端邏輯晶粒的正面上的C4或CuP墊;提供該3D IC堆迭的頂端邏輯晶粒，該頂端晶粒具有多個(gè)電力/接地微柱;在該底端邏輯晶粒與頂端邏輯晶粒之間形成電力遞送單元胞結(jié)構(gòu)，該電力遞送單元胞結(jié)構(gòu)具有多個(gè)電力供應(yīng)TSV;在該底端邏輯晶粒與頂端邏輯晶粒之間形成BS-RDL PDN，該BS-RDL PDN包括多個(gè)該電力遞送單元胞結(jié)構(gòu)；以及通過(guò)該電力供應(yīng)TSV及該BS-RDL I3DN電連接該連接墊至該微柱。
[0012]本發(fā)明的態(tài)樣包括通過(guò)下列步驟形成該電力遞送單元胞結(jié)構(gòu):在該連接墊上方形成金屬覆蓋層;在該金屬覆蓋層上方形成第一金屬層;在該金屬覆蓋層與該第一金屬層之間形成多個(gè)金屬通孔，該金屬通孔于該金屬覆蓋層的對(duì)向邊緣上均勻分布;在該第一金屬層上方形成第二金屬層;在該連接墊的中心上面以最小間距串聯(lián)形成該多個(gè)電力供應(yīng)TSV;在該第一金屬層與該第二金屬層之間形成第一組金屬間通孔;在該第二金屬層與該電力供應(yīng)TSV的頂端之間形成第二組金屬間通孔；以及在該電力供應(yīng)TSV彼此間形成多個(gè)BEOL連接體，該BEOL連接體將該電力供應(yīng)TSV連接在一起。其它態(tài)樣包括通過(guò)下列步驟形成該BS-RDLTON:在該底端晶粒的背面上以平行方式形成多條平行交替的電力與接地連接線，該電力與接地連接線均勻分布；以及連接該電力與接地連接線至該電力供應(yīng)TSV。進(jìn)一步態(tài)樣包括通過(guò)下列步驟形成該BS-RDL:使該底端晶粒的背面上的多個(gè)TSV向下曝露至該底端晶粒的鈍化層，該多個(gè)TSV包括該電力供應(yīng)TSV;在該鈍化層上方形成晶種層;在該晶種層上方形成第一光阻層;貫穿該第一光阻層向下至該晶種層圖型化RDL開(kāi)口及UBM開(kāi)口，該RDL開(kāi)口是在該電力供應(yīng)TSV上方形成，而該UBM開(kāi)口具有第一寬度;分別通過(guò)該RDL與UBM開(kāi)口在該晶種層上形成RDL及銅(Cu)的UBM捕獲墊;移除該第一光阻層;在該RDL及該UBM捕獲墊上方形成第二光阻層;在該RDL及該UBM捕獲墊上方的該第二光阻層中圖型化開(kāi)口，該開(kāi)口具有比該第一寬度小Iym至2μπι的第二寬度;通過(guò)該開(kāi)口在該RDL及該UBM捕獲墊上形成Ni/Au的UBM;移除該第二光阻層；以及移除該RDL及該UBM捕獲墊的對(duì)立面上的該晶種層。
[0013]本發(fā)明的另外的態(tài)樣及技術(shù)功效通過(guò)以下詳細(xì)說(shuō)明對(duì)于所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識(shí)者將會(huì)輕易地變?yōu)轱@而易見(jiàn)，其中本發(fā)明的具體實(shí)施例單純地通過(guò)經(jīng)深思用以實(shí)行本發(fā)明的最佳模式的說(shuō)明來(lái)描述。如將會(huì)了解的是，本發(fā)明能夠是其它及不同的具體實(shí)施例，而且其數(shù)項(xiàng)細(xì)節(jié)能夠在各種明顯方面進(jìn)行修改，全都不會(huì)脫離本發(fā)明。因此，附圖及說(shuō)明本質(zhì)上要視為說(shuō)明性，而不是作為限制。
【附圖說(shuō)明】
[0014]本發(fā)明是在隨附圖式的附圖中舉例來(lái)說(shuō)明，但非作為限制，圖中相似的參考元件符號(hào)指類似的元件，并且其中:
[00?5]圖1根據(jù)一例示性具體實(shí)施例，示意性繪示單一 TSV接觸布局；
[0016]圖2A及2B根據(jù)一例示性具體實(shí)施例，示意性繪示BEOL連接結(jié)構(gòu)；
[0017]圖3A至3F根據(jù)例示性具體實(shí)施例，示意性繪示例示性BS-RDL F1DN組態(tài)；
[0018]圖4至12根據(jù)一例示性具體實(shí)施例，示意性繪示用于形成BS-RDL的程序流程；以及
[0019]圖13根據(jù)一例示性具體實(shí)施例，示意性繪示完全形成的BS-RDLPDN 3D IC堆迭。
【具體實(shí)施方式】
[0020]在以下說(shuō)明中，為了闡釋目的，提出許多特定細(xì)節(jié)以便透徹了解例示性具體實(shí)施例。然而，應(yīng)顯而易知的是，沒(méi)有這些特定細(xì)節(jié)或利用均等配置也可實(shí)踐例示性具體實(shí)施例。在其它實(shí)例中，眾所周知的結(jié)構(gòu)及裝置是以方塊圖形式來(lái)展示，為的是要避免不必要地混淆例示性具體實(shí)施例。另外，除非另有所指，本說(shuō)明書(shū)及權(quán)利要求書(shū)中用來(lái)表達(dá)成分、反應(yīng)條件等等的量、比率、及數(shù)值特性的所有數(shù)字都要了解為在所有實(shí)例中是以“約” 一語(yǔ)來(lái)修飾。
[0021]本發(fā)明處理并解決以下目前面臨的問(wèn)題:單一TSV無(wú)法遞送充分電流至3D IC堆迭的頂端晶粒，以及形成3D IC邏輯堆迭時(shí)為頂端晶粒所帶來(lái)的電流分布不均勻。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例的方法包括提供3DIC堆迭的底端晶粒，該底端晶粒具有連接墊。提供具有多個(gè)電力/接地微柱的3D IC堆迭的頂端晶粒。在底端與頂端晶粒之間形成具有多個(gè)電力供應(yīng)TSV的BEOL連接結(jié)構(gòu)。在底端與頂端晶粒之間形成包括多個(gè)BEOL連接結(jié)構(gòu)的BS-RDL Η)Ν，而連接墊是貫穿電力供應(yīng)TSV及BS-RDL I3DN而電連接至微柱。
[0023]再其它態(tài)樣、特征、及技術(shù)功效通過(guò)以下詳細(xì)說(shuō)明對(duì)于所屬技術(shù)領(lǐng)域中的技術(shù)人員將會(huì)輕易地顯而易見(jiàn)，其中較佳具體實(shí)施例單純地通過(guò)經(jīng)深思的最佳模式的說(shuō)明來(lái)展示并且描述。本發(fā)明能夠是其它及不同的具體實(shí)施例，而且其數(shù)項(xiàng)細(xì)節(jié)能夠在各種明顯方面進(jìn)行修改。因此，附圖及說(shuō)明本質(zhì)上要視為說(shuō)明性，而不是作為限制。
[0024]談及圖1(圖1是單一TSV接觸布局的俯視圖)，單一電力供應(yīng)TSVlOl的邊界是以圓圈103來(lái)指出。個(gè)別通孔105是連接至電力供應(yīng)TSVlOl的頂端。在這實(shí)施例中，大約有429個(gè)通孔105，各該通孔能夠在100 °C下從C4或CuP連接體傳導(dǎo)出0.164mA的電流，總共是70.356mA。在每個(gè)C4或CuP連接體的電流要求為300mA至350mA的例示性裝置中，至少會(huì)需要5或6個(gè)，乃至7個(gè)電力供應(yīng)TSV 101。方塊107代表層間介電(ILD)層。
[0025]一連串(例如7個(gè))的電力供應(yīng)TSV 201是在連接墊203(例如:C4)的中心上面以最小間距形成，如圖2A所示。(圖2A是底端晶粒的背面的俯視圖，而圖2B是圖2A的截面。)(例如:鋁(Al)的)金屬覆蓋層205可在連接墊203上方形成。金屬通孔207是在金屬覆蓋層205與金屬層(為便于說(shuō)明而未展示)之間形成。金屬通孔207只在金屬覆蓋層205的左側(cè)與右側(cè)形成以將電流均勻分布至電力供應(yīng)TSV 201的中心列。這串電力供應(yīng)TSV 201是通過(guò)多個(gè)BEOL連接體(為便于說(shuō)明而未展示)予以連接在一起。另外，這串電力供應(yīng)TSV 201連接至電力/接地線209的一部分。
[0026]談及圖2B，線條221與223所代表的電流首先從底端晶粒225的接觸墊203(例如:C4)行進(jìn)至金屬覆蓋層205。其次，金屬通孔207(均勻分布于金屬覆蓋層205的對(duì)向邊緣上)將電流移送至金屬層227。金屬層227舉例而言，可由厚Cu構(gòu)成。電流接著貫穿一組金屬間通孔229從金屬層227行進(jìn)至金屬層231(代表全BEOL堆迭的數(shù)個(gè)薄Cu層與金屬間通孔層為便于說(shuō)明而未展示)。之后，電流貫穿第二組金屬間通孔229行進(jìn)至電力供應(yīng)TSV 201。
[0027]BS-RDL PDN形成有若干平行交替的電力與接地連接線301，如圖3A所示。(圖3A是底端晶粒303的背面的俯視圖)。虛線305代表可定位3D IC堆迭的頂端晶粒的大約位置。在這實(shí)施例中，電力與接地連接線301是在UBM 307墊彼此間均勻分布。利用背面上均勻的線條或圈環(huán)分布會(huì)有助于控制總體晶片翹曲。UBM墊307代表頂端晶粒的微柱可連接的位置。UBM墊303內(nèi)部的圓點(diǎn)309代表TSV。圖型化的矩形311代表與圖2A的該串電力供應(yīng)TSV 201類似的一組電力供應(yīng)TSV。電力/接地接腳313亦連接至對(duì)應(yīng)的電力/接地連接線301，并且只要有需要便可連接至頂端晶粒?；蛘?，電力與接地連接線301可如圖3B所示，在介于UBM墊彼此間的交替同心環(huán)(為便于說(shuō)明而未展示)中形成；如圖3C所示，在數(shù)組平行交替的電力與接地連接線301中形成;或如圖3D所示，電力與接地連接線301可連接至頂端晶粒的多個(gè)電力/接地微柱(為便于說(shuō)明而未展示)，而不是在數(shù)列UBM墊301之間連接。圖3E繪示進(jìn)一步BS-RDL繞線方案。BS-RDL 315同時(shí)連接至電力/接地TSV 317及電力/接地UBM 319，而該組BS-RDL 315是在標(biāo)準(zhǔn)UBM 321的領(lǐng)域內(nèi)形成。談及圖3F，類似于圖2A，該組BS-RDL 315是在接觸墊323上方形成，并且連接至金屬覆蓋層325。再次地，該組BS-RDL 315是在標(biāo)準(zhǔn)UBM 321的領(lǐng)域內(nèi)形成。還可想到電力/接地連接線301的其它組態(tài)，這些組態(tài)并未展示，但所屬技術(shù)領(lǐng)域中的技術(shù)人員會(huì)清楚了解。
[0028]談及圖4，BS-RDL可通過(guò)在底端晶粒405的背面上首先曝露的TSV 401及403來(lái)形成。TSV 401是最終將會(huì)與一連串其它電力供應(yīng)TSV(為便于說(shuō)明而未展示)連接的電力供應(yīng)TSV。(例如:由氧化物/氮化物構(gòu)成的)無(wú)機(jī)鈍化層407在背面TSV曝露程序之后留在底端晶粒405的背面上。其次，如圖5所示，在鈍化層407上方形成晶種層501。晶種層501舉例而言，可由鈦/銅(Ti/Cu)構(gòu)成。談及圖6，在晶種層501上方形成光阻層601，接著以光刻方式圖型化RDL開(kāi)口603及UBM開(kāi)口605以供后續(xù)Cu鍍覆之用。在電力供應(yīng)TSV 401上方形成RDL開(kāi)口603 ADL開(kāi)口 603的寬度對(duì)應(yīng)于該串電力供應(yīng)TSV的寬度，而RDL寬度提供大到足以顧及對(duì)準(zhǔn)套準(zhǔn)誤差的表面。UBM開(kāi)口 605的寬度對(duì)應(yīng)于UBM捕獲墊的寬度，例如:30μπι。
[0029]RDL 701及UBM捕獲墊703分別是通過(guò)RDL開(kāi)口603及UBM開(kāi)口605在晶種層501上形成，如圖7所示。RDL 701及UBM捕獲墊703舉例來(lái)說(shuō)，可通過(guò)Cu電鍍來(lái)形成。談及圖8，剝除光阻層601;但留下晶種層501。其次，光阻層901是在RDL 701、UBM捕獲墊703、及晶種層501上方形成，如圖9所示。接著，對(duì)UBM可焊接區(qū)圖型化光阻層901。特別的是，各開(kāi)口 903的尺寸比UBM開(kāi)口 605小Iym至2μπι而容許對(duì)準(zhǔn)套準(zhǔn)誤差。
[0030]談及圖10，UBM 1001是在UBM開(kāi)口 903中形成。UBM 1001舉例而言，可由一或多個(gè)可焊接層構(gòu)成，例如，鎳層1003及金層1005 ο其次，剝除光阻層901，如圖11所示。之后，剝除晶種層501，如圖12所示。在所產(chǎn)生的裝置中，RDL 701連接至一連串電力供應(yīng)TSV 401(為便于說(shuō)明而未展示)。
[0031]談及圖13，底端晶粒1303的連接墊1301(例如:C4或CuP)連接至一組電力供應(yīng)TSV1305。與TSV 1307不同，電力供應(yīng)TSV 1305亦連接至RDL 1309，該RDL是在底端晶粒1303的鈍化層1311上形成。RDL 1309亦連接至UBM 1313，所述UBM連接至頂端晶粒1317的微柱1315。在形成RDL 1309期間，如以上所述，不一定要將RDL 1309包覆，因此，得以避免另外的程序步驟，這是因?yàn)楫?dāng)?shù)锥司Я?303與頂端晶粒1317堆迭成3D IC堆迭時(shí)，RDL 1309嵌埋在底部填充層1319中。
[0032]本發(fā)明的具體實(shí)施例可達(dá)到數(shù)種技術(shù)功效，包括使電流能夠從基材C4/CuP連接體完全流至頂端晶粒，但電迀移失效的風(fēng)險(xiǎn)極低;BS-RDL的使用容許電力/接地均勻分布至頂端晶粒的所需位置；以及BEOL連接結(jié)構(gòu)適合位在單純單元胞布局的單一C4/CuP墊內(nèi)。本發(fā)明的具體實(shí)施例符合各種產(chǎn)業(yè)應(yīng)用的利用性要求，舉例如微處理器、智慧型手機(jī)、行動(dòng)電話、蜂巢式手機(jī)、機(jī)上盒、DVD錄影機(jī)與播放器、汽車(chē)導(dǎo)航、印表機(jī)與周邊裝置、網(wǎng)絡(luò)連結(jié)與電信設(shè)備、游戲系統(tǒng)、及數(shù)位相機(jī)。本發(fā)明符合包括3D IC邏輯堆迭在內(nèi)的各種高集積度半導(dǎo)體裝置中任一者的產(chǎn)業(yè)利用性。
[0033]在前述說(shuō)明中，本發(fā)明參照其具體例示性具體實(shí)施例來(lái)說(shuō)明。然而，將會(huì)證實(shí)可對(duì)其進(jìn)行各種修改及變更，但不會(huì)脫離本發(fā)明的更廣泛精神與范疇，如權(quán)利要求書(shū)中所提。本說(shuō)明書(shū)及圖式從而要視為說(shuō)明性而非作為限制。了解的是，本發(fā)明能夠使用各種其它結(jié)合及具體實(shí)施例，并且在如本文中所表達(dá)的本發(fā)明概念的范疇內(nèi)能夠有任何變更或修改。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種方法，其包含: 提供三維(3D)集成電路(IC)堆迭的底端晶粒，該底端晶粒具有連接墊； 提供該三維集成電路堆迭的頂端晶粒，該頂端晶粒具有多個(gè)電力/接地微柱； 在該底端晶粒與頂端晶粒之間形成后段(BEOL)連接結(jié)構(gòu)，該后段連接結(jié)構(gòu)具有多個(gè)電力供應(yīng)貫穿硅通孔(TSV); 在該底端晶粒與頂端晶粒之間形成背面重分布層(BS-RDL)電力遞送網(wǎng)絡(luò)(PDN)，該背面重分布層電力遞送網(wǎng)絡(luò)包括多個(gè)該后段連接結(jié)構(gòu)；以及 通過(guò)該電力供應(yīng)貫穿硅通孔及該背面重分布層電力遞送網(wǎng)絡(luò)電連接該連接墊至所述微柱。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其包含通過(guò)下列步驟形成該后段連接結(jié)構(gòu): 在該連接墊上方形成金屬覆蓋層； 在該金屬覆蓋層上方形成第一金屬層； 在該金屬覆蓋層與該第一金屬層之間形成多個(gè)金屬通孔，該金屬通孔于該金屬覆蓋層的對(duì)向邊緣上均勻分布； 在該第一金屬層上方形成第二金屬層； 在該連接墊的中心上面以最小間距串聯(lián)形成該多個(gè)電力供應(yīng)貫穿硅通孔； 在該第一金屬層與該第二金屬層之間形成第一組金屬間通孔； 在該第二金屬層與該電力供應(yīng)貫穿硅通孔的頂端之間形成第二組金屬間通孔；以及在該電力供應(yīng)貫穿硅通孔彼此間形成多個(gè)后段連接體，該后段連接體將該電力供應(yīng)貫穿娃通孔連接在一起。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其包含通過(guò)下列步驟形成該背面重分布層電力遞送網(wǎng)絡(luò): 在該底端晶粒的背面上形成多條平行交替的電力與接地連接線，該電力與接地連接線均勻分布；以及 連接該電力與接地連接線至該電力供應(yīng)貫穿硅通孔。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其包含在該底端晶粒的背面上的凸塊下層金屬(UBM)墊之間形成該電力與接地連接線。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其包含通過(guò)下列步驟形成該背面重分布層電力遞送網(wǎng)絡(luò): 使該底端晶粒的背面上的多個(gè)貫穿硅通孔向下曝露至該底端晶粒的鈍化層，該多個(gè)貫穿硅通孔包括該電力供應(yīng)貫穿硅通孔； 在該鈍化層上方形成晶種層； 在該晶種層上方形成第一光阻層； 貫穿該第一光阻層向下至該晶種層圖型化重分布層開(kāi)口及凸塊下層金屬開(kāi)口，該重分布層開(kāi)口是在該電力供應(yīng)貫穿硅通孔上方形成，而該凸塊下層金屬開(kāi)口具有第一寬度；分別通過(guò)該重分布層開(kāi)口與凸塊下層金屬開(kāi)口在該晶種層上形成重分布層及凸塊下層金屬捕獲墊； 移除該第一光阻層； 在該重分布層及該凸塊下層金屬捕獲墊上方形成第二光阻層； 在該重分布層及該凸塊下層金屬捕獲墊上方的該第二光阻層中圖型化開(kāi)口，該開(kāi)口具有小于該第一寬度的第二寬度； 通過(guò)該開(kāi)口在該重分布層及該凸塊下層金屬捕獲墊上形成凸塊下層金屬； 移除該第二光阻層；以及 移除該重分布層及該凸塊下層金屬捕獲墊的對(duì)立面上的該晶種層。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其包含基于所述微柱的位置圖型化該開(kāi)口。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其包含比該凸塊下層金屬開(kāi)口小Ιμπι至2μπι圖型化該開(kāi)□ O8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其包含通過(guò)下列步驟形成該凸塊下層金屬: 在該重分布層及該凸塊下層金屬捕獲墊上形成一或多個(gè)可焊接層。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，該連接墊是由受控崩陷晶片連接體(C4)或銅柱(CuP)構(gòu)成。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，該底端晶粒與頂端晶粒是邏輯晶粒。11.一種3D IC堆迭裝置，其包含: 底端晶粒，其連接至位在該底端晶粒的正面上的連接墊； 具有多個(gè)電力/接地微柱的頂端晶粒； 在該底端晶粒與頂端晶粒之間形成的后段(BEOL)連接結(jié)構(gòu)，該后段連接結(jié)構(gòu)具有多個(gè)電力供應(yīng)貫穿硅通孔(TSV);以及 在該底端晶粒與頂端晶粒之間形成的背面重分布層(BS-RDL)電力遞送網(wǎng)絡(luò)(PDN)，該背面重分布層電力遞送網(wǎng)絡(luò)包括多個(gè)該后段連接結(jié)構(gòu)。12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，其中，該連接墊與所述微柱通過(guò)該電力供應(yīng)貫穿硅通孔及該背面重分布層電力遞送網(wǎng)絡(luò)電連接。13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，其中，該后段連接結(jié)構(gòu)包含: 在該連接墊上方形成的金屬覆蓋層； 在該金屬覆蓋層上方形成的第一金屬層； 在該金屬覆蓋層與該金屬覆蓋層的對(duì)向邊緣上的該第一金屬層之間形成的多個(gè)金屬通孔，該金屬通孔均勻分布； 在該第一金屬層上方形成的第二金屬層； 在該連接墊的中心上面以最小間距串聯(lián)形成的多個(gè)該電力供應(yīng)通孔； 在該第一金屬層與該第二金屬層之間形成的第一組金屬間通孔； 在該第二金屬層與該電力供應(yīng)通孔的頂端之間形成的第二組金屬間通孔；以及在該多個(gè)電力供應(yīng)貫穿硅通孔彼此間形成的多個(gè)后段連接體，該多個(gè)電力供應(yīng)貫穿硅通孔通過(guò)該后段連接體來(lái)連接。14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，其中，該背面重分布層電力遞送網(wǎng)絡(luò)包含: 在該底端晶粒的背面上形成的多條平行交替的電力與接地連接線，該電力與接地連接線均勻分布。15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的裝置，其中，該電力與接地連接線連接至該電力供應(yīng)貫穿硅通孔。16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的裝置，其中，該電力與接地連接線是在該底端晶粒的該背面上的凸塊下層金屬(UBM)墊彼此之間形成。17.—種方法，其包含: 提供三維(3D)集成電路(IC)堆迭的底端邏輯晶粒，該底端邏輯晶粒具有受控崩陷晶片連接體(C4)或銅柱(CuP)墊在該底端邏輯晶粒的正面上； 提供該三維集成電路堆迭的頂端邏輯晶粒，該頂端晶粒具有多個(gè)電力/接地微柱； 在該底端邏輯晶粒與頂端邏輯晶粒之間形成電力遞送單元胞結(jié)構(gòu)，該電力遞送單元胞結(jié)構(gòu)具有多個(gè)電力供應(yīng)貫穿硅通孔(TSV); 在該底端邏輯晶粒與頂端邏輯晶粒之間形成背面重分布層(BS-RDL)電力遞送網(wǎng)絡(luò)(TON)，該背面重分布層電力遞送網(wǎng)絡(luò)包括多個(gè)該電力遞送單元胞結(jié)構(gòu)；以及 通過(guò)該電力供應(yīng)貫穿硅通孔及該背面重分布層電力遞送網(wǎng)絡(luò)電連接該連接墊至所述微柱。18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其包含通過(guò)下列步驟形成該電力遞送單元胞結(jié)構(gòu): 在該連接墊上方形成金屬覆蓋層； 在該金屬覆蓋層上方形成第一金屬層； 在該金屬覆蓋層與該第一金屬層之間形成多個(gè)金屬通孔，該金屬通孔于該金屬覆蓋層的對(duì)向邊緣上均勻分布； 在該第一金屬層上方形成第二金屬層； 在該連接墊的中心上面以最小間距串聯(lián)形成該多個(gè)電力供應(yīng)貫穿硅通孔； 在該第一金屬層與該第二金屬層之間形成第一組金屬間通孔； 在該第二金屬層與該電力供應(yīng)貫穿硅通孔的頂端之間形成第二組金屬間通孔；以及在該電力供應(yīng)貫穿硅通孔彼此間形成多個(gè)后段連接體，該后段連接體將該電力供應(yīng)貫穿娃通孔連接在一起。19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其包含通過(guò)下列步驟形成該背面重分布層電力遞送網(wǎng)絡(luò): 在該底端晶粒的背面上并聯(lián)形成多條平行交替的電力與接地連接線，該電力與接地連接線均勻分布；以及 連接該電力與接地連接線至該電力供應(yīng)貫穿硅通孔。20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其包含通過(guò)下列步驟形成該背面重分布層電力遞送網(wǎng)絡(luò): 使該底端晶粒的背面上的多個(gè)貫穿硅通孔向下曝露至該底端晶粒的鈍化層，該多個(gè)貫穿硅通孔包括該電力供應(yīng)貫穿硅通孔； 在該鈍化層上方形成晶種層； 在該晶種層上方形成第一光阻層； 貫穿該第一光阻層向下至該晶種層圖型化重分布層開(kāi)口及凸塊下層金屬開(kāi)口，該重分布層開(kāi)口是在該電力供應(yīng)貫穿硅通孔上方形成，而該凸塊下層金屬開(kāi)口具有第一寬度；分別通過(guò)該重分布層與凸塊下層金屬開(kāi)口在該晶種層上形成重分布層及由銅(Cu)構(gòu)成的凸塊下層金屬捕獲墊； 移除該第一光阻層； 在該重分布層及該凸塊下層金屬捕獲墊上方形成第二光阻層； 在該重分布層及該凸塊下層金屬捕獲墊上方的該第二光阻層中圖型化開(kāi)口，該開(kāi)口具有比該第一寬度小Ιμπι至2μπι的第二寬度;通過(guò)該開(kāi)口在該重分布層及該凸塊下層金屬捕獲墊上形成由鎳/金(Ni/Au)構(gòu)成的凸塊下層金屬； 移除該第二光阻層；以及 移除該重分布層及該凸塊下層金屬捕獲墊的對(duì)立面上的該晶種層。
【文檔編號(hào)】H01L21/48GK105990168SQ201610168910
【公開(kāi)日】2016年10月5日
【申請(qǐng)日】2016年3月23日
【發(fā)明人】L·英格蘭
【申請(qǐng)人】格羅方德半導(dǎo)體公司