一種三維芯片集成結(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。同時用戶對高性能低耗電的要求不斷提高。在這種情況下，靠進(jìn)一步縮小互連線的線寬來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，簡稱TSV)工藝通過結(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]針對上述問題，本發(fā)明提供了一種三維芯片集成結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)簡單，制造工藝要求低，減少了 TSV制造工藝步驟，較好地降低了工藝成本，本發(fā)明同時還提供了一種三維芯片集成結(jié)構(gòu)加工工藝。
[0004]本發(fā)明的其技術(shù)方案是這樣的:一種三維芯片集成結(jié)構(gòu)，其包括基板，轉(zhuǎn)接板通過焊球或者凸點(diǎn)連接所述基板，芯片通過第一金屬焊盤或者第一凸點(diǎn)連接所述轉(zhuǎn)接板，所述基板上設(shè)置有金屬柱結(jié)構(gòu)，所述芯片通過第二金屬焊盤或者第二凸點(diǎn)連接所述金屬柱結(jié)構(gòu)。
[0005]其進(jìn)一步改進(jìn)在于:多個所述轉(zhuǎn)接板分別通過焊球或者凸點(diǎn)連接所述基板；所述芯片通過多個金屬柱結(jié)構(gòu)連接所述基板。
[0006]一種三維芯片集成結(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、雙面含有焊盤的結(jié)構(gòu)；
(2)、芯片通過第一金屬焊盤或者第一凸點(diǎn)連接所述轉(zhuǎn)接板，芯片與轉(zhuǎn)接板的四周區(qū)域形成互連；
(3)、在基板上形成金屬柱結(jié)構(gòu)和植焊球；
(4)、芯片通過第二金屬焊盤或者第二凸點(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)接板通過焊球或凸點(diǎn)結(jié)構(gòu)互連，芯片通過焊盤或者凸點(diǎn)與轉(zhuǎn)接板互連，實(shí)現(xiàn)了基板通過轉(zhuǎn)接板連接芯片，同時基板上金屬柱與芯片通過焊盤或者凸點(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，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。
【附圖說明】
[0008]圖1為本發(fā)明三維芯片集成結(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為芯片與轉(zhuǎn)接板互連示意圖；
圖5為基板上成型金屬柱示意圖；
圖6為基板上植焊球示意圖；
圖7為組裝后結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0009]根據(jù)附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，
見圖1、圖2，一種三維芯片集成結(jié)構(gòu)，其包括基板7，轉(zhuǎn)接板4通過焊球或者凸點(diǎn)5連接基板7，芯片I通過第一金屬焊盤或者第一凸點(diǎn)3連接轉(zhuǎn)接板4，基板7上設(shè)置有多個金屬柱結(jié)構(gòu)6，芯片I通過第二金屬焊盤或者第二凸點(diǎn)8連接金屬柱結(jié)構(gòu)6。
[0010]兩個轉(zhuǎn)接板4分別通過焊球或者凸點(diǎn)5連接基板7，實(shí)現(xiàn)了兩個芯片與基板的互連，本實(shí)施例中采用了兩個芯片1、2通過兩個轉(zhuǎn)接板實(shí)現(xiàn)兩個芯片與基板的互連，當(dāng)然可以采用多個數(shù)量芯片與轉(zhuǎn)接板互連，也可以采用其他數(shù)量的多個轉(zhuǎn)接板，實(shí)現(xiàn)多個芯片通過多個轉(zhuǎn)接板實(shí)現(xiàn)多個芯片與基板的互連，實(shí)現(xiàn)基板上互連多個芯片，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]一種三維芯片集成結(jié)構(gòu)加工工藝，其包括以下步驟:
見圖3，(I)、在硅晶圓或玻璃晶圓4上成型雙面布線和焊盤結(jié)構(gòu)，并形成轉(zhuǎn)接板4為中間區(qū)域鏤空、四周區(qū)域布線的結(jié)構(gòu)；見圖4，(3)、芯片1、2通過第一金屬焊盤或者第一凸點(diǎn)3連接轉(zhuǎn)接板4，芯片I與轉(zhuǎn)接板的四周區(qū)域形成互連；
見圖5，(4)、在有機(jī)基板或玻璃基板7上形成帶有高深寬比的金屬柱結(jié)構(gòu)；
見圖6，(5)、在有機(jī)基板或玻璃基板7上植焊球；
見圖7，(6)、芯片通過第二金屬焊盤或者第二凸點(diǎn)8連接金屬柱結(jié)構(gòu)6，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轉(zhuǎn)接板形成在硅晶圓或玻璃晶圓基板與芯片的互連，無需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，對設(shè)備的要求聞等多種問題。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種三維芯片集成結(jié)構(gòu)，其包括基板，其特征在于:轉(zhuǎn)接板通過焊球或者凸點(diǎn)連接所述基板，芯片通過第一金屬焊盤或者第一凸點(diǎn)連接所述轉(zhuǎn)接板，所述基板上設(shè)置有金屬柱結(jié)構(gòu)，所述芯片通過第二金屬焊盤或者第二凸點(diǎn)連接所述金屬柱結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種三維芯片集成結(jié)構(gòu)，其特征在于:多個所述轉(zhuǎn)接板分別通過焊球或者凸點(diǎn)連接所述基板。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的一種三維芯片集成結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述芯片通過多個金屬柱結(jié)構(gòu)連接所述基板。
4.一種三維芯片集成結(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、雙面含有焊盤的結(jié)構(gòu)； (2)、芯片通過第一金屬焊盤或者第一凸點(diǎn)連接所述轉(zhuǎn)接板，芯片與轉(zhuǎn)接板的四周區(qū)域形成互連； (3)、在基板上形成金屬柱結(jié)構(gòu)和植焊球； (4)、芯片通過第二金屬焊盤或者第二凸點(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。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種三維芯片集成結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)簡單，制造工藝要求低，減少了TSV制造工藝步驟，較好地降低了工藝成本，其包括基板，其特征在于：轉(zhuǎn)接板通過焊球或者凸點(diǎn)連接所述基板，芯片通過第一金屬焊盤或者第一凸點(diǎn)連接所述轉(zhuǎn)接板，所述基板上設(shè)置有金屬柱結(jié)構(gòu)，所述芯片通過第二金屬焊盤或者第二凸點(diǎn)連接所述金屬柱結(jié)構(gòu)，本發(fā)明同時還提供了一種三維芯片集成結(jié)構(gòu)加工工藝。
【IPC分類】H01L23-488, H01L23-535, H01L21-60
【公開號】CN104637909
【申請?zhí)枴緾N201510046297
【發(fā)明人】靖向萌
【申請人】華進(jìn)半導(dǎo)體封裝先導(dǎo)技術(shù)研發(fā)中心有限公司
【公開日】2015年5月20日
【申請日】2015年1月30日