專利名稱：具有邊緣特征的可堆疊半導(dǎo)體芯片及其制作與處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體芯片，且更特定來(lái)說(shuō)涉及可堆疊半導(dǎo)體芯片的制作及處理，所述可堆疊半導(dǎo)體芯片具有促進(jìn)或提供對(duì)所述芯片上或所述芯片中的電路的接達(dá)的邊緣特征。
背景技術(shù)：
現(xiàn)在正制造包括薄半導(dǎo)體芯片堆疊的三維半導(dǎo)體芯片封裝。這些封裝中的芯片通常含有控制器、存儲(chǔ)器、傳感器、模擬組件、處理器及專門通信組件以及微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)裝置。由于這些相對(duì)密集集成封裝的成本高，因此作為制作工藝的一部分的質(zhì)量控制及測(cè)試愈加重要。例如測(cè)試、微調(diào)、接合及調(diào)諧的功能通常通過(guò)接達(dá)半導(dǎo)體芯片的主表面(通常為平面頂部表面)來(lái)實(shí)行。所述接達(dá)步驟可需要使(舉例來(lái)說(shuō))探針與特征(例如所述表面上的墊或跡線)實(shí)際接觸。此在內(nèi)部芯片的主表面因已被集成為堆疊而不再可接達(dá)時(shí)變得復(fù)雜或不可能。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā) 明的一方面，提供一種用于在無(wú)需接觸或以其它方式對(duì)頂部表面特征進(jìn)行尋址的情況下對(duì)半導(dǎo)體芯片執(zhí)行一個(gè)或一個(gè)以上功能的方法，所述半導(dǎo)體芯片為半導(dǎo)體芯片堆疊的一部分。此通過(guò)在芯片邊緣表面上提供一個(gè)或一個(gè)以上接達(dá)特征且在需要的情形下將所述邊緣特征連接到所述芯片所承載的電路或組件而實(shí)現(xiàn)。這些邊緣表面特征在芯片堆疊之后仍可接達(dá)。根據(jù)此方面，所執(zhí)行的功能可由測(cè)試、更改、修復(fù)、編程、詢問(wèn)、加載及調(diào)諧以及將一個(gè)或一個(gè)以上導(dǎo)體接合成與所述芯片上的電路或組件的功能關(guān)系中的一者或一者以上組成。另外，所述邊緣特征可由電導(dǎo)體、熱導(dǎo)體、熔絲、電阻器、電容器、電感器、光學(xué)發(fā)射器、光學(xué)接收器、測(cè)試墊、接合墊、觸針、散熱裝置中的一者或一者以上、這些裝置中的多個(gè)裝置及這些裝置的組合組成。在此方面的變化形式中，所述信號(hào)管道可由例如跡線或通孔的電導(dǎo)體、熱導(dǎo)體、光學(xué)導(dǎo)體中的一者或一者以上、這些裝置中的多個(gè)裝置及這些裝置的組合組成。所述方法還可包括以下步驟:將含有待通過(guò)邊緣特征處理的半導(dǎo)體芯片的堆疊定位于夾具上，其中所述邊緣特征可通過(guò)功能執(zhí)行器尋址；及此后激活所述功能執(zhí)行器以對(duì)所述邊緣特征進(jìn)行尋址。如本文中所使用，“芯片”為具有頂部主表面及底部主表面以及一個(gè)或一個(gè)以上外圍邊緣表面的物理物件，此類邊緣表面的實(shí)際數(shù)目由芯片幾何形狀確定。尋址及激活的功能可涉及功能執(zhí)行器與邊緣特征之間的實(shí)際物理接觸但還可以非接觸方式實(shí)行，特定來(lái)說(shuō)在與外圍邊緣表面相關(guān)聯(lián)的邊緣特征為光學(xué)裝置或者凹入或掩埋于對(duì)功能執(zhí)行器的輸出透明的材料的表面下方的情形。功能執(zhí)行器可為測(cè)試探針、線接合器、激光器、程序員觸點(diǎn)、微調(diào)器、數(shù)據(jù)傳送觸點(diǎn)及/或光學(xué)傳輸器或接收器中的一者或一者以上及/或這些元件中的多個(gè)元件或這些元件的組合。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供可堆疊半導(dǎo)體芯片，其中所述芯片包括主表面且具有如上文所描述的與其相關(guān)聯(lián)的一個(gè)或一個(gè)以上裝置。此主表面雖然在制作構(gòu)成半導(dǎo)體芯片的裸片時(shí)在單個(gè)化之前及之后為暴露的，但一旦將所述芯片集成為三維堆疊其將不再暴露。因此，所述裸片進(jìn)一步具備邊緣特征以及在所述邊緣特征與所述主表面裝置之間的信號(hào)管道，以使得可在上文所陳述的工藝中可使用所述邊緣特征。本發(fā)明的此方面延伸到在堆疊式組合中接合在一起的多個(gè)芯片。根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供一種制作可堆疊半導(dǎo)體芯片的方法，其中所述制作工藝或方法產(chǎn)生可以通過(guò)在將所述芯片集成為三維堆疊之后接達(dá)邊緣表面特征的各種方式中的任一者處理的芯片。如下文中詳細(xì)描述，此工藝可涉及在具有在單個(gè)化之后變成邊緣特征的物件的較大二維陣列中的分層集成電路的形成。在單個(gè)化步驟期間，掩埋式邊緣特征為暴露的，因此即使將芯片組裝成三維堆疊式芯片封裝(此消除對(duì)所述堆疊中的主表面裝置中的一些或所有主表面裝置的接達(dá))仍提供對(duì)在主制作工藝中集成到芯片中的電路或組件的接達(dá)。如本文中所使用，術(shù)語(yǔ)“芯片”與“裸片”為同義的。


本文中的說(shuō)明參考所附圖式，其中遍及數(shù)個(gè)視圖相同參考編號(hào)指代相同部件，且其中:圖1是體現(xiàn)本發(fā)明的一個(gè)或一個(gè)以上方面的裝載于共用基礎(chǔ)芯片上的一對(duì)堆疊式半導(dǎo)體芯片的透視圖；圖2是經(jīng)固定以與測(cè)試探針對(duì)準(zhǔn)的基礎(chǔ)芯片上的堆疊式半導(dǎo)體芯片的替代布置的透視圖；圖3是體現(xiàn)本發(fā)明的一個(gè)或一個(gè)以上方面的又一半導(dǎo)體芯片堆疊的側(cè)視圖；圖4是圖解說(shuō)明邊緣表面特征的各種布置的半導(dǎo)體芯片的截面的部分側(cè)視圖；圖5是在單個(gè)化后但在堆疊前的兩個(gè)半導(dǎo)體芯片的平面圖；圖6是具有作為邊緣特征的數(shù)個(gè)結(jié)構(gòu)或墊的單個(gè)化裸片或芯片的平面圖；圖6A是圖6的裝置的側(cè)視圖；圖7是圖解說(shuō)明用以利用呈接合墊形式的邊緣特征的另一方式的另一芯片堆疊的側(cè)視圖；圖8是展示用以對(duì)其執(zhí)行功能的方式的另一芯片堆疊的側(cè)視圖；圖9是彼此接觸的兩個(gè)單個(gè)化芯片的平面圖；及圖10是圖9的裝置的側(cè)視圖。
具體實(shí)施例方式當(dāng)將半導(dǎo)體芯片一起接合成堆疊時(shí)，堆疊中較低芯片的主表面被蓋住。因此，對(duì)于例如測(cè)試或線接合或微調(diào)或調(diào)諧或配置改變、冗余、修復(fù)及/或編碼或編程的功能不再可接達(dá)所述主表面上的或與所述主表面相關(guān)聯(lián)的特征或裝置。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，通過(guò)以使得便于與芯片或裸片的外圍邊緣中的一者或一者以上相關(guān)聯(lián)的方式定位的特征來(lái)實(shí)行這些及其它功能。因此，根據(jù)本文中的教示制作的裸片或芯片包含一個(gè)或一個(gè)以上邊緣特征，所述邊緣特征促進(jìn)或啟用測(cè)試、布線、修復(fù)、重新配置、調(diào)諧或處理，而不管芯片或裸片已并入到三維堆疊中的事實(shí)。本文中還揭示用以測(cè)試、線接合或以其它方式處理堆疊式陣列中的芯片或裸片的邊緣上的特征的系統(tǒng)及裝置。本文中還描述一種對(duì)堆疊式半導(dǎo)體裸片中的組件或裝置執(zhí)行處理而不管使所述組件或裝置相關(guān)聯(lián)所借以的主表面對(duì)常規(guī)設(shè)備不再可接達(dá)的事實(shí)的方法。參考圖1，其展示以并排關(guān)系接合到半導(dǎo)體基礎(chǔ)芯片14的一對(duì)三維半導(dǎo)體芯片堆疊10、12。芯片堆疊10包括半導(dǎo)體芯片16、18及20，所述半導(dǎo)體芯片中的每一者均展現(xiàn)平面頂部主表面及底部主表面22以及外圍邊緣表面24。在此情形中，由于半導(dǎo)體芯片16、18、20本質(zhì)上為矩形，因此其各自具有四個(gè)外圍邊緣表面24。所述外圍邊緣表面可取決于幾何形狀而從一個(gè)變化到任何數(shù)目個(gè)。芯片16、18、20通過(guò)主表面22之間的接合材料26而彼此粘附及粘附到基礎(chǔ)芯片14。如下文中所描述，假設(shè)芯片16、18、20中的每一者承載與主表面22中的一者或兩者相關(guān)聯(lián)或暴露于主表面22中的一者或兩者的裝置或組件。如從對(duì)圖1的觀察顯而易見，那些裝置或組件中的一些裝置或組件因三維堆疊而變得不可接達(dá)。芯片堆疊12包括也通過(guò)接合材料34彼此接合以及接合到基礎(chǔ)芯片14的主表面的半導(dǎo)體芯片28、30及32。堆疊10、12中的每一者中的三個(gè)芯片的選擇為任意的，這是因?yàn)樗鰯?shù)目可從兩個(gè)變化到任何實(shí)際數(shù)目個(gè)，如半導(dǎo)體制作技術(shù)中的所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將顯而易見。芯片16展現(xiàn)邊緣特征，在此情形中，所述邊緣特征為圖1中的距觀察者最近的表面上的用于測(cè)試或線接合的接觸墊36以及可更改邊緣激光熔絲40。芯片16還具備如圖1中所展示的用于線接合目的的在右手外圍表面24上的接合墊42。展示測(cè)試電路44線接合到堆疊10的頂部芯片16上的墊36中的 一者。另外，展示熔絲40處于兩種不同狀態(tài)中:即，一些熔絲為斷開的或開路的，而另一些熔絲保持完整。芯片18在其前外圍邊緣表面上具備焊墊或探針接觸墊46以及激光可更改熔絲50，焊墊或探針接觸墊46展示為被探針47接達(dá)時(shí)的情形，探針47為電路測(cè)試裝置48的一部分。在圖1中，基礎(chǔ)芯片14已適當(dāng)?shù)毓潭ㄓ谥渭?5處以便準(zhǔn)許功能執(zhí)行器(在此情形中，電路測(cè)試裝置48)對(duì)墊46進(jìn)行準(zhǔn)確地尋址(在此情形中“接觸”)。芯片20在其最前外圍邊緣表面上具備導(dǎo)電墊54及熔絲60以及在其右手外圍邊緣表面上具備墊64、66。出于線接合的目的，使用導(dǎo)電墊54及熔絲60來(lái)形成堆疊10中的芯片之間的以及芯片20與基礎(chǔ)芯片14之間的導(dǎo)電互連，基礎(chǔ)芯片14具有與最如外圍表面相關(guān)聯(lián)的接合墊58連同熔絲62。墊52、64展示為線接合在一起，且墊66展示為線接合到基礎(chǔ)芯片14上的墊68。這些使用及互連為圖解說(shuō)明性而非限制性的。參考堆疊12，芯片28的最前外圍邊緣表面24具備導(dǎo)電墊70以及激光可更改熔絲72。芯片30的最前外圍邊緣表面24具備導(dǎo)電墊74及可微調(diào)結(jié)構(gòu)76。芯片32的最前外圍邊緣表面24具備墊78及可微調(diào)結(jié)構(gòu)(例如電阻膜82)。如所展示，所述堆疊式芯片的墊之間的線接合為可實(shí)現(xiàn)的而不管不可接達(dá)所述主表面。例如77、79的線可連接于芯片堆疊10、12之間以及單個(gè)堆疊10或12中的兩個(gè)芯片之間，且線81可連接于芯片堆疊12的最下部芯片32上的墊78中的一者到基礎(chǔ)芯片14的主表面上的墊80之間。
因此，圖1圖解說(shuō)明四種不同種類的邊緣特征；即，線接合或?qū)щ妷|、探針接觸墊、熔絲及可微調(diào)特征(例如電阻膜)。另外，圖1圖解說(shuō)明不僅可出于測(cè)試目的而利用邊緣特征而且可利用邊緣特征來(lái)形成所述堆疊中的芯片之間以及兩個(gè)鄰近堆疊中的芯片之間的互連的事實(shí)?，F(xiàn)在參考圖2,在此情形中，通過(guò)展不四芯片聞堆置84鄰近于二芯片聞堆置86、兩個(gè)堆疊接合到固定于支撐件87處的基礎(chǔ)芯片88而圖解說(shuō)明額外設(shè)計(jì)能力。芯片堆疊84包括芯片90、92、94、96，所有所述芯片均被認(rèn)為承載例如上文所描述的與主表面相關(guān)聯(lián)的裝置中的一者或一者以上的電路裝置，所述電路裝置中的至少一者在每一芯片的情形中不再可接達(dá)，這是因?yàn)閷⑺鲂酒M裝到堆疊84中及將接合材料98施加到此些主表面。頂部芯片90具有例如導(dǎo)電墊100的邊緣特征以及主表面特征108，主表面特征108是可能的，這是因?yàn)樾酒?0的頂部主表面及底部主表面的一部分保持暴露。另一方面，芯片92僅具有在此情形中呈可用于測(cè)試或線接合目的的墊102、111的形式的邊緣特征，如所展示。芯片92還具有作為額外邊緣特征的熔絲103。芯片94具有作為邊緣特征的墊104，例如與也在圖1中展示的電路測(cè)試裝置48的探針47相關(guān)聯(lián)地使用的墊。因此，圖2的組合件已適當(dāng)?shù)毓潭ㄓ谥渭?7處以便以可尋址的方式對(duì)準(zhǔn)墊104 ;即，在此情形中，當(dāng)搜集并處理數(shù)據(jù)時(shí)被探針47在適當(dāng)時(shí)間接觸到。數(shù)據(jù)可經(jīng)搜集及處理以用于各種目的；例如，用于質(zhì)量控制或用于更改以實(shí)現(xiàn)預(yù)定參數(shù)目標(biāo)。芯片94還具有作為邊緣特征的熔絲。芯片96具備呈熔絲及墊106的形式的邊緣特征，在此情形中所述邊緣特征用于線接合。在此情形中，舉例來(lái)說(shuō)，圖2展示在芯片96的外圍邊緣上的墊106與基礎(chǔ)芯片88的邊緣上的類似墊107之間延續(xù)的線以及在同一芯片96上的墊106之間延續(xù)的至少一條線。圖2的堆疊86與圖1中的堆疊12相同，因此此處不重復(fù)其說(shuō)明。圖解說(shuō)明圖2的布置的一個(gè)目的為展示本發(fā)明不僅在其中所有芯片在形狀及大小上為幾何類似的以便完全重疊且彼此`上覆的堆疊式半導(dǎo)體封裝中有用，而且在其中芯片具有不同大小及/或形狀借此提供階梯效應(yīng)以使得可利用主表面特征及邊緣表面特征兩者(雖然在較小程度上)的堆疊布置中也有用。參考圖3，其展示堆疊式半導(dǎo)體芯片的另一布置，在此情形中，所述堆疊式半導(dǎo)體芯片包括彼此鄰近定位且接合到半導(dǎo)體基礎(chǔ)芯片114的半導(dǎo)體芯片堆疊110、112。芯片堆疊110包括半導(dǎo)體芯片116、118，半導(dǎo)體芯片116、118本質(zhì)上在大小及幾何形狀上相同且通過(guò)接合材料119連結(jié)在一起。如參考圖1及2所論述，芯片116、118具有外圍邊緣表面特征，所述外圍邊緣表面特征中的一者為光學(xué)傳輸器124。出于圖解說(shuō)明的目的，將其它邊緣特征展示為探針、觸點(diǎn)或線接合墊以及熔絲以使得半導(dǎo)體芯片可在其之間以及在其與基礎(chǔ)芯片114之間互連。芯片堆疊112包括芯片120、122，芯片120、122具有邊緣特征，在此情形中所述邊緣特征包含在芯片120的左外圍邊緣表面上的光學(xué)接收器126。芯片116、120沿堆疊方向彼此對(duì)準(zhǔn)且布置于鄰近位置中以使得光學(xué)傳輸器124本質(zhì)上瞄準(zhǔn)光學(xué)接收器126以在其之間進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。此圖解說(shuō)明在同一芯片或鄰近芯片上的邊緣特征之間的操作關(guān)聯(lián)可不接觸的事實(shí)。圖4圖解說(shuō)明本發(fā)明的方面的又一變化形式。在圖4中，參考編號(hào)128標(biāo)示在圖I到3中所圖解說(shuō)明的芯片的任一者中的電介質(zhì)材料，所述材料具有暴露的外圍邊緣表面129。在此情形中，呈墊130的形式的第一邊緣特征展示為突出高于表面129，而呈墊132的形式的第二邊緣特征展示為與表面129齊平。呈墊134的形式的第三邊緣特征展示為相對(duì)于表面129凹入，但仍經(jīng)暴露以用于接觸或線接合或其它處理目的。最后，墊136展示為表面下特征；即，低于表面129但仍可接達(dá)以用于處理目的，這是因?yàn)殡娊橘|(zhì)材料128對(duì)通過(guò)接達(dá)墊136所執(zhí)行的無(wú)論哪種功能均透明的事實(shí)。電容性耦合、電感耦合及光學(xué)耦合為實(shí)例。圖4圖解說(shuō)明本文中所揭示的特定物品及處理實(shí)施例所共有的又一方面，且所述又一方面為邊緣特征(在此情形中，墊130、132、134、136及與包括電介質(zhì)材料128的芯片相關(guān)聯(lián)的(若干)裝置)之間的信號(hào)管道138的使用；即，邊緣表面特征的目的為提供對(duì)與芯片相關(guān)聯(lián)的裝置及外部世界的接達(dá)，且因此使用信號(hào)管道138。所述信號(hào)管道可呈跡線形式或電導(dǎo)體、熱導(dǎo)體或者光學(xué)導(dǎo)體的其它形式等。然而，存在其中無(wú)需此種信號(hào)管道的實(shí)例；例如，邊緣特征為對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記或度量衡特征的情形。為給邊緣特征編目錄，其可為:a)經(jīng)設(shè)計(jì)以用于接觸用于電測(cè)試的探針的墊；b)經(jīng)設(shè)計(jì)以用于線接合的墊；c)通過(guò)物理接觸、焊料回流(solder reflow或solder reflowing)用于電接觸的焊料凸塊或末端；d)用于電接觸目的的突出針；e)可將信息從一個(gè)裸片穿過(guò)攜載到另一裸片的通孔；f)例如用于冗余修復(fù)、數(shù)字修復(fù)、信息的編碼、電路重新配置、編碼識(shí)別參數(shù)、實(shí)施及安全編碼、串行化等的熔絲的結(jié)構(gòu)；g)用于更改阻抗或調(diào)諧電路元件(例如電阻器、電容器、電感器、振蕩器及/或其它電路元件)的值的微調(diào)墊；h)光學(xué)裝置或光學(xué)接口裝置，例如傳輸器；例如，激光器或LED ;及/或接收器；i)對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記及度量衡特征；及/或j)散熱特征，例如導(dǎo)熱墊或熱導(dǎo)管。因此，一個(gè)堆疊式裸片可在無(wú)需如圖3中的實(shí)例所圖解說(shuō)明的布線的情況下以光學(xué)方式將信息傳輸?shù)搅硪桓浇闫?。圖4中所圖解說(shuō)明的表面下特征或墊136可(舉例來(lái)說(shuō))為嵌入于電介質(zhì)材料128的表面下方但在激光束的遞送中可更改的金屬或相變?nèi)劢z。來(lái)自激光器的光的波長(zhǎng)可經(jīng)選擇以使得裸片材料對(duì)其為透明的；舉例來(lái)說(shuō)，可將1.3μπι的波長(zhǎng)與硅一起使用。內(nèi)部微調(diào)墊也是可能的。信號(hào)管道138在使用時(shí)可與通孔或垂直鋁銅或鎢結(jié)構(gòu)一起形成且還可借助傳統(tǒng)光刻技術(shù)、深反應(yīng)性離子蝕刻后跟再填充或通過(guò)激光成型后跟再填充制成。圖5展示兩個(gè)裸片150、152的布局，其中信號(hào)管道為金屬跡線154且邊緣特征展示為圓柱形通孔156。在此情形中，跡線154將邊緣特征通孔156互連到鄰近裸片150、152上的相應(yīng)電路158、160。圖5中所展示的裸片150、152尚未經(jīng)單個(gè)化；即，其為在含有類似設(shè)計(jì)的許多芯片或裸片的材 料(此處，晶片162)的場(chǎng)中制作的較大陣列的所有部分。實(shí)線圖解說(shuō)明在單個(gè)化之后裸片表面的邊緣表面將伸展的情形。
在描述本文中的方法時(shí)，上文連同圖5 —起提及的晶片162含有待單個(gè)化的具有待在單個(gè)化期間暴露的邊緣特征(此處呈圓柱形通孔156的形式)的裸片150、152及其它裸片。接著通過(guò)鋸切或激光切割及/或鋸切、切割的組合及/或銑切處理晶片162以界定及暴露邊緣特征(在此情形中，通孔156)，如針對(duì)圖6及6A中的裸片150所展示。邊緣通孔156現(xiàn)在完全暴露以便可用于如所描述的處理。如所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將顯而易見，可通過(guò)以借助傳統(tǒng)鋸的直線切割的方式進(jìn)行的直線切割執(zhí)行單個(gè)化?；蛘?，可使用激光器進(jìn)行非直線切割以暴露與切割表面齊平的邊緣特征。借助激光器的非直線單個(gè)化還可用以銑切出突出邊緣特征或如圖4中的墊134所展示的略微凹入的那些特征。還可使用鋸切割后跟激光銑切。還可使用激光器來(lái)制作槽或切片或微調(diào)線以暴露邊緣特征。暴露邊緣特征的另一方式為通過(guò)鋸切、激光切割或劃刻或者破碎后跟可將環(huán)繞所述特征的電介質(zhì)材料128移除的蝕刻來(lái)執(zhí)行單個(gè)化。一種優(yōu)選蝕刻為借助以比金屬特征高得多的速率移除硅的化學(xué)品(例如XeF2)執(zhí)行的選定蝕刻。可將額外結(jié)構(gòu)添加到在單個(gè)化之后具有可選邊緣暴露的蝕刻特征。舉例來(lái)說(shuō)，可鍍敷、鈍化、焊接或重新配置邊緣特征以用于機(jī)械配合。可通過(guò)加熱、激光、化學(xué)或機(jī)械更改而重新形成特征或使特征回流。還可借助粘合劑添加邊緣特征?？稍诙询B裸片之前或之后執(zhí)行所有這些步驟。現(xiàn)在參考圖7，本發(fā)明轉(zhuǎn)向堆疊技術(shù)的論述?？赏ㄟ^(guò)拾取在下部表面或上部表面上已具有裸片附著膜的如上文所描述的具有邊緣特征的裸片并以如上文所描述的對(duì)準(zhǔn)或階梯方式將其與另一裸片堆疊或堆疊到另一裸片而將所述裸片堆疊于另一裸片或芯片上。接著通過(guò)(舉例來(lái)說(shuō))暴露于紫外光而將裸片附著膜固化。類似地，可在堆疊工藝中在無(wú)裸片附著膜的情況下將粘合劑施加到裸片并固化。關(guān)于具有邊緣特征的裸片或芯片，在堆疊工藝期間必須小心不用(舉例來(lái)說(shuō))接合材料使邊緣特征模糊或損壞。應(yīng)避免污染邊緣特征且應(yīng)使用適當(dāng)技術(shù)(例如，清潔、拋光、蝕刻或溶解)移除任何污染物。還可使用激光清潔及碎屑移除。在堆疊及接合工藝期間具有邊緣特征的裸片或芯片可需要對(duì)準(zhǔn)以使得可將邊緣特征適當(dāng)?shù)囟ㄏ?。此?yōu)選地使用如圖1及2中所展示的機(jī)械定位而實(shí)行，以使得裸片處于既定位置中以接達(dá)邊緣特征以用于額外處理步驟(例如線接合、測(cè)試或激光處理)。邊緣特征還可能需要對(duì)準(zhǔn)以促進(jìn)如上文關(guān)于圖1到3所描述的電連接或光學(xué)通信。圖7圖解說(shuō)明通過(guò)在裸片172的頂部上對(duì)另一裸片170進(jìn)行卷邊的邊緣對(duì)準(zhǔn)的另一可能，其中邊緣連接器176已與下部裸片172上的邊緣墊178配合就位。此卷邊工藝還可借助使用裸片附著膜或粘合劑的接合來(lái)實(shí)行。電連接可為可一起卷邊或使用焊接或線接合技術(shù)形成的導(dǎo)體。具有邊緣特征的裸片及堆疊式裸片將通常需要自動(dòng)化處置技術(shù)且這些技術(shù)應(yīng)經(jīng)選擇以便不損壞邊緣特征。處置技術(shù)可包含例如機(jī)械鉗子、真空鉗子的裝置或臨時(shí)粘附到一承載板上。鉗子可經(jīng)設(shè)計(jì)以允許測(cè)試接達(dá)或含有適當(dāng)測(cè)試接口。可對(duì)個(gè)別芯片以及部分或整個(gè)芯片堆疊實(shí)行測(cè)試或其它邊緣功能執(zhí)行步驟。圖8展示具有主表面182及四個(gè)邊緣表面184的單個(gè)裸片180。所有邊緣表面184均具有邊緣特征。通過(guò)實(shí)例方式，墊186提供于左外圍邊緣表面184上以用于由作為測(cè)試電路190的一部分的探針188接達(dá)。墊192提供 于另一邊緣表面184上以用于線接合目的。特征194提供于另一邊緣表面184上且以可由聚焦激光束196修復(fù)的方式配置。最后，光學(xué)通信裝置198、200提供于另一邊緣表面上以用于與在橫向布置的鄰近結(jié)構(gòu)206上的互補(bǔ)光學(xué)通信裝置202、204適當(dāng)?shù)赝ㄐ拧Ｒ虼?，可在給定裸片上同時(shí)執(zhí)行多個(gè)功能。論述現(xiàn)在轉(zhuǎn)向用于將芯片的邊緣與其它芯片的邊緣對(duì)準(zhǔn)以及將芯片的邊緣對(duì)準(zhǔn)到附帶裝置的方法。需要將邊緣特征對(duì)準(zhǔn)以借助激光束處理邊緣特征、以借助電探針接觸邊緣特征以執(zhí)行線接合、以與邊緣特征以光學(xué)方式通信或以其它方式互動(dòng)?？赏ㄟ^(guò)以下方式實(shí)現(xiàn)對(duì)準(zhǔn):對(duì)準(zhǔn)到裸片的物理邊緣、對(duì)準(zhǔn)到制作于裸片的邊緣上的特征(例如焊接、墊或熔絲)、位于裸片的邊緣上的例如目標(biāo)或基準(zhǔn)點(diǎn)的專用對(duì)準(zhǔn)特征、對(duì)準(zhǔn)到位于裸片的底部主表面上的結(jié)構(gòu)或特征或者對(duì)準(zhǔn)到其它或附近附帶結(jié)構(gòu)?？稍趯?duì)準(zhǔn)程序期間檢驗(yàn)及修改對(duì)準(zhǔn)。舉例來(lái)說(shuō)，可測(cè)試導(dǎo)電率或電路阻抗且可進(jìn)行位置調(diào)整以糾正對(duì)準(zhǔn)。對(duì)準(zhǔn)可涉及確定兩個(gè)不同裸片的相對(duì)位置，此后，可使用裸片或裸片特征的相對(duì)位置來(lái)促進(jìn)所述兩個(gè)裸片之間的適當(dāng)介接(例如線接合)。對(duì)準(zhǔn)可涉及使用相機(jī)或光學(xué)掃描或者激光掃描來(lái)確定特征位置?？刹捎脵C(jī)器視覺(jué)及視覺(jué)分析技術(shù)?？梢罁?jù)單個(gè)圖像確定多個(gè)裸片的位置。可需要在裸片的含有邊緣特征的不同側(cè)上不同地估計(jì)及執(zhí)行對(duì)準(zhǔn)?？赏ㄟ^(guò)接達(dá)裸片的不同側(cè)且將此些裸片上的邊緣特征定向而優(yōu)化裸片對(duì)準(zhǔn)，圖8是在各個(gè)外圍邊緣表面上具有不同邊緣特征的裸片的實(shí)例。可基于不同邊緣上的裸片邊緣或特征的要求確定最優(yōu)放置。圖9引入如何產(chǎn)生邊緣通孔及裸片特征之間的互連的主題。涉及邊緣特征的互連可涉及將邊緣特征線接合到位于邊緣上、位于主表面上或位于另一附近裸片電路板上的任何其它特征、封裝導(dǎo)體、基礎(chǔ)芯片或測(cè)試探針?；ミB可存在于堆疊布置及/或橫向布置的裸片上的若干特征之間。如圖9中所展示，可使兩個(gè)不同裸片210、212的邊緣特征彼此直接接觸。在圖9中，使裸片210、212的沿面向邊 緣表面214、216定位的邊緣特征在接觸區(qū)域218處彼此接觸。此接觸區(qū)域218可提供彼 此上下定位以及彼此并排定位的兩個(gè)裸片之間的通信。圖10中所展示的例如裸片220的中央裸片上的邊緣特征可充當(dāng)通孔以圍繞中央裸片220傳輸信號(hào)，以使得如果期望，那么下部裸片222可在不借助中央裸片220進(jìn)行通信的情況下通過(guò)通孔226與上部裸片224通信?？稍诙询B之前或之后進(jìn)行對(duì)邊緣結(jié)構(gòu)的測(cè)試?？蛇M(jìn)行參數(shù)測(cè)試及功能測(cè)試以檢驗(yàn)裸片被適當(dāng)?shù)刂谱鳌？墒褂脺y(cè)試來(lái)將組件分類及將組件分配到若干箱中。在測(cè)試之后，可對(duì)邊緣結(jié)構(gòu)執(zhí)行額外調(diào)諧、微調(diào)、重新配置、修復(fù)、串行化或識(shí)別。對(duì)邊緣結(jié)構(gòu)的測(cè)試、調(diào)諧及微調(diào)以及修復(fù)還可用以在封裝工藝期間針對(duì)改變及缺陷的確定及/或糾正。舉例來(lái)說(shuō)，可需要調(diào)諧電阻抗以適當(dāng)?shù)貙⒁粋€(gè)裸片配合到不同裸片。可使用邊緣測(cè)試或更改緩和封裝效應(yīng)。—些測(cè)試、微調(diào)及調(diào)諧可基于在將裸片堆疊之前測(cè)量的裸片中的性質(zhì)。裸片堆疊期間的測(cè)試可揭露裸片為破裂的或在處置期間已經(jīng)歷不可修復(fù)的損壞。可拆除此裸片且用未損壞代替品來(lái)替換。或者，可在通過(guò)接合或其它方式添加任何額外未損壞的裸片之前丟棄此裸片堆疊。對(duì)邊緣結(jié)構(gòu)的測(cè)試還可用作可靠性測(cè)試、老化及/或在對(duì)堆疊式裸片的最終測(cè)試期間的一部分。圖1及2以示意解說(shuō)明執(zhí)行一些類型的測(cè)試的所需。提供適于接納具有特定配置且具有預(yù)定邊緣特征類型的裸片的夾具。所述夾具將具有適當(dāng)幾何形狀及邊緣配置布置的裸片與功能執(zhí)行裝置(例如測(cè)試探針)自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)以使得所述功能執(zhí)行裝置在空間上對(duì)所述邊緣特征進(jìn)行適當(dāng)尋址。此后，可激活功能執(zhí)行裝置；即，前進(jìn)以接觸或極為接近正被尋址的邊緣特征或根據(jù)需要簡(jiǎn)單地接通以產(chǎn)生與正被尋址的邊緣特征的功能關(guān)系?？筛鶕?jù)需要及關(guān)于可行性、操作性及/或在邊緣特征中或?qū)吘壧卣魉龅母亩龀龅臎Q定收集數(shù)據(jù)。 應(yīng)了解，在圖式中圖解說(shuō)明及上文描述的實(shí)施例為示范性的且可以各種其它配置實(shí)行本發(fā)明的實(shí)施方案。即，已描述上文所描述的實(shí)施例以便允許容易地理解本發(fā)明，而非限制本發(fā)明。相反，本發(fā)明打算涵蓋所附權(quán)利要求書的精神及范圍內(nèi)所包含的各種修改及等效布置，所述范圍與最廣義的解釋一致，以便在法律的準(zhǔn)許下囊括所有此類修改及等效結(jié)構(gòu) 。
權(quán)利要求
1.一種對(duì)半導(dǎo)體芯片執(zhí)行功能的方法，所述半導(dǎo)體芯片為半導(dǎo)體芯片堆疊的一部分，其中所述芯片具有主表面及一個(gè)或一個(gè)以上外圍邊緣表面、與所述主表面相關(guān)聯(lián)的裝置及與所述邊緣表面相關(guān)聯(lián)的邊緣特征，其中: 所述功能由測(cè)試、更改、修復(fù)、編程、詢問(wèn)、加載、調(diào)諧及數(shù)據(jù)交換中的一者或一者以上組成； 所述裝置由電路、電路組件、存儲(chǔ)器及控制器中的一者或一者以上組成； 所述邊緣特征由電導(dǎo)體、熱導(dǎo)體、熔絲、電阻器、電容器、電感器、光學(xué)發(fā)射器、光學(xué)接收器、測(cè)試墊、接合墊、觸針、散熱器、對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記及度量衡特征中的一者或一者以上組成； 其中所述方法包括以下步驟: (a)對(duì)所述堆疊進(jìn)行定位，以使得所述邊緣特征可由功能執(zhí)行器接達(dá)'及 (b)激活所述功能執(zhí)行器以經(jīng)由所述邊緣特征接達(dá)所述裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述功能執(zhí)行器為測(cè)試探針。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述功能執(zhí)行器為線接合器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述功能執(zhí)行器為激光器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述功能執(zhí)行器為程序員觸點(diǎn)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述功能執(zhí)行器為微調(diào)器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所 述 的方法，其中所述功能執(zhí)行器為數(shù)據(jù)傳送觸點(diǎn)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述功能執(zhí)行器為光學(xué)傳輸器。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述芯片還具備將所述裝置連接到所述邊緣特征的信號(hào)管道。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述信號(hào)管道為電導(dǎo)體、熱導(dǎo)體及/或光學(xué)導(dǎo)體中的一者或一者以上。
11.一種測(cè)試包括承載至少一個(gè)電路裝置的電介質(zhì)主體的類型的集成電路芯片的方法，所述芯片具有主表面及至少一個(gè)外圍邊緣表面、與所述外圍邊緣表面相關(guān)聯(lián)且電連接到所述電路裝置的至少一個(gè)探針墊，所述方法包括以下步驟: 使測(cè)試探針與測(cè)試墊接觸；及 產(chǎn)生從所述測(cè)試探針與所述測(cè)試墊的所述接觸導(dǎo)出的數(shù)據(jù)。
12.—種調(diào)諧或以其它方式更改包括具有主表面及至少一個(gè)外圍邊緣表面的電介質(zhì)主體的類型的集成電路芯片上的電路的方法，所述電路至少與所述主表面相關(guān)聯(lián)，所述芯片進(jìn)一步具有在所述邊緣表面上且通過(guò)信號(hào)管道連接到所述電路的可更改電路組件，所述方法包括以下步驟: 將所述集成電路安裝于夾具中，以使得外部裝置可對(duì)所述組件進(jìn)行尋址 '及 操作所述外部裝置以更改所述外圍邊緣表面上的所述組件。
13.—種三維半導(dǎo)體裝置，其包括: 第一及第二堆疊式集成電路芯片，每一所述芯片包括具有主表面及至少一個(gè)外圍邊緣表面的電介質(zhì)材料主體，所述芯片中的至少一者具有安置于主表面上的電路，所述主表面上疊加有所述堆疊中的另一芯片的主表面，至少一個(gè)所述芯片具有安置于所述芯片的所述外圍邊緣表面上且電連接到所述芯片的所述主表面上的所述電路的導(dǎo)體測(cè)試墊； 借此可借助于接觸所述測(cè)試墊的測(cè)試探針來(lái)測(cè)試至少所述一個(gè)芯片上的所述電路。
14.一種制作集成電路芯片的方法，所述集成電路芯片適于與其它類似集成電路芯片一起堆疊成三維陣列且在處于所述堆疊式陣列中時(shí)予以測(cè)試，所述方法包括以下步驟: (a)在所述芯片上或在所述芯片中形成電路； (b)在所述芯片的外圍邊緣表面上放置測(cè)試墊；及 (C)將所述測(cè)試墊電連接到所述芯片上或所述芯片中的所述電路。
15.一種制作包括多個(gè)個(gè)別半導(dǎo)體裸片的三維半導(dǎo)體芯片堆疊的方法，其包括以下步驟: 以電介質(zhì)場(chǎng)材料構(gòu)造二維半導(dǎo)體裸片陣列，其中每一裸片具有暴露的主表面、與所述主表面相關(guān)聯(lián)的裝置、至少一個(gè)掩埋式邊緣特征及將所述裝置與所述掩埋式邊緣特征互連的信號(hào)管道； 將所述裸片單個(gè)化以形成外圍邊緣表面且暴露所述掩埋式邊緣特征；及 將若干裸片組合成堆疊以便將至少一些主表面解除暴露。
16.一種測(cè)試位于半導(dǎo)體芯片堆疊中的集成電路芯片上的裝置的方法，其中每一芯片具有用于一個(gè)或一個(gè)以上集成電路裝置的主安裝表面、與所述主表面相交的至少一個(gè)外圍邊緣表面及在所述邊緣表面上且電連接到所述主表面上的所述裝置的測(cè)試探針接觸墊，所述方法包括以下步驟: 將所述堆疊放置于測(cè)試夾具上 以便將所述墊與測(cè)試探針對(duì)準(zhǔn)；及 致使所述測(cè)試探針與所述墊接觸。
全文摘要
本發(fā)明揭示一種對(duì)三維半導(dǎo)體芯片封裝以及對(duì)其個(gè)別芯片執(zhí)行功能的方法。創(chuàng)建功能執(zhí)行器與所述芯片上的邊緣特征之間的操作關(guān)系。所述邊緣特征為導(dǎo)電或?qū)釅|、探針墊、熔絲、電阻器、電容器、電感器、光學(xué)發(fā)射器、光學(xué)接收器、測(cè)試墊、接合墊、觸針、散熱器、對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記及/或度量衡特征。功能執(zhí)行器為測(cè)試探針、激光器、編程裝置、詢問(wèn)裝置、加載裝置及/或調(diào)諧裝置。本發(fā)明還揭示一種具有邊緣特征的芯片連同一種呈數(shù)種不同配置中的任一者的此些芯片的三維堆疊。本發(fā)明描述邊緣特征的形成、具有初始邊緣特征的裸片的單個(gè)化以及具有邊緣特征的裸片的堆疊及處置。
文檔編號(hào)H01L23/58GK103229296SQ201180057088
公開日2013年7月31日 申請(qǐng)日期2011年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月30日
發(fā)明者凱莉·布魯蘭德, 提摩西·R·韋伯, 安迪·E·胡波, 約翰·R·凱魯瑟斯 申請(qǐng)人:電子科學(xué)工業(yè)有限公司