專利名稱：用于半導體結構的管芯對管芯間隙控制及其方法
技術領域：
本發(fā)明涉及半導體領域，更具體地，本發(fā)明涉及一種用于半導體結構的管芯對管芯間隙控制及其方法。
背景技術：
自從集成電路(IC)發(fā)展以來，由于各種電子封裝(S卩，晶體管、二極管、電阻器、電容器等)的集成密度持續(xù)提高，半導體工業(yè)經(jīng)歷了持續(xù)的迅速發(fā)展。就絕大部分而言，集成密度的這些發(fā)展源于最小封裝尺寸的再三減小，這使得在給定的面積中可以集成更多的部件。
實際上，這些集成度的提高基本上都是二維的(2D)，使得集成封裝所占用的面積基本上都位于半導體晶圓的表面上。密度的增大和集成電路面積的相應減小通常超過了將集成電路芯片直接接合在襯底上的能力。利用附加維度的不同的封裝技術已被用于實現(xiàn)各種目的。一種封裝件是中介層上一個芯片或多個芯片。中介層已被用于將芯片的球接觸區(qū)域再分配到更大的中介層面積中。另一種發(fā)展是在有源管芯上堆疊管芯。這也使得封裝件能夠包括多個芯片并且減少了封裝的足跡(footprint)。在處理過程中，這些封裝件中的中介層或底部有源管芯大體上包括襯底通孔(TSV，也被稱為“半導體通孔”或“硅通孔”)，并且在將中介層或底部管芯從晶圓中單分(singulate)出來之前，通常要將其他管芯連接在中介層或底部有源管芯。在管芯連接步驟之后，經(jīng)常進一步處理包括中介層或底部有源管芯的晶圓，該處理通常包括各種熱工藝。在該熱工藝過程中，底部填充的熱膨脹系數(shù)(CTE)或收縮可能導致晶圓翹曲。該翹曲可能會對TSV或封裝件的其他部件(諸如，底部填充材料或凸塊)施加應力。該應力可能導致TSV中產(chǎn)生裂縫、在凸塊中產(chǎn)生裂縫或底部填充材料的分層。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種結構，包括襯底，具有第一表面和與所述第一表面相對的第二表面，所述襯底具有從所述第一表面向所述第二表面延伸的襯底通孔；第一管芯，與所述襯底相接合，所述第一管芯與所述襯底的所述第一表面相連接；以及第二管芯，與所述襯底相接合，所述第二管芯與所述襯底的所述第一表面相連接，所述第一管芯的第一邊緣和所述第二管芯的第一邊緣之間具有第一距離，所述第一距離在與所述襯底的所述第一表面平行的方向上，所述第一距離等于或小于200微米。在該結構中，進一步包括第三管芯，與所述襯底相接合，所述第三管芯與所述襯底的所述第一表面相連接，所述第二管芯的第二邊緣和所述第三管芯的第一邊緣之間具有第二距離，所述第二距離在與所述襯底的所述第一表面平行的方向上，所述第一距離和所述第二距離的總和等于或小于250微米。在該結構中，所述第一距離和所述第二距離均等于或小于125微米。
在該結構中，進一步包括第四管芯，與所述襯底相接合，所述第四管芯與所述襯底的第一表面相連接，所述第三管芯的第二邊緣和所述第四管芯的第一邊緣之間具有第三距離，所述第三距離在與所述襯底的所述第一表面平行的方向上，所述第一距離、所述第二距離、和所述第三距離的總和等于或小于150微米。在該結構中，所述第一距離、所述第二距離、和所述第三距離均等于或小于50微米。 在該結構中，進一步包括底部填充材料，所述底部填充材料位于所述襯底和所述第一管芯以及所述襯底和所述第二管芯之間，所述底部填充材料位于所述第一管芯和所述
第二管芯之間。在該結構中，所述襯底是中介層襯底。 在該結構中，所述襯底是有源管芯襯底。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種結構，包括襯底，具有第一表面和與所述第一表面相對的第二表面，所述襯底具有從所述第一表面向所述第二表面延伸的襯底通孔；第一管芯，與所述襯底相接合，所述第一管芯與所述襯底的所述第一表面相連接；第二管芯，與所述襯底相接合，所述第二管芯與所述襯底的所述第一表面相連接，所述第一管芯的第一邊緣和所述第二管芯的第一邊緣之間具有第一距離，所述第一管芯的第一邊緣和所述第二管芯的第一邊緣是第一鄰近管芯邊緣，所述第一距離等于或大于380微米；以及底部填充材料，位于所述第一管芯的第一邊緣和所述第二管芯的第二邊緣之間。在該結構中，所述第一距離小于600微米。在該結構中，進一步包括第三管芯，與所述襯底相接合，所述第三管芯與所述襯底的所述第一表面相連接，所述第二管芯的第二邊緣和所述第三管芯的第一邊緣之間具有第二距離，所述第二管芯的第二邊緣和所述第三管芯的第一邊緣是第二鄰近管芯邊緣，所述第二距離大于380微米。在該結構中，所述底部填充材料位于所述第二管芯的第二邊緣和所述第三管芯的第一邊緣之間。在該結構中，進一步包括第四管芯，與所述襯底相接合，所述第四管芯與所述襯底的所述第一表面相連接，所述第三管芯的第二邊緣和所述第四管芯的第一邊緣之間具有第三距離，所述第三管芯的第二邊緣和所述第四管芯的第一邊緣是第三鄰近管芯邊緣，所述第三距離大于380微米。在該結構中，所述底部填充材料位于所述第三管芯的第二邊緣和所述第四管芯的第一邊緣之間。在該結構中，所述襯底是中介層襯底、有源管芯襯底、或其組合。根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種方法，包括將至少兩個管芯與襯底的第一表面相接合，所述襯底具有在其中延伸的襯底通孔，所述至少兩個管芯在所述至少兩個管芯中的鄰近管芯之間具有平均間隔，所述平均間隔位于與所述襯底的所述第一表面平行的方向上，所述平均間隔是200微米或更小；以及在接合所述至少兩個管芯之后，對所述襯底的第二表面進行處理，所述第二表面與所述第一表面相對。在該方法中，所述處理包括穿過所述襯底的所述第二表面暴露出所述襯底通孔。在該方法中，進一步包括將底部填充材料分布在所述襯底和所述至少兩個管芯中的每一個之間；以及固化所述底部填充材料，所述底部填充材料位于所述至少兩個管芯中的鄰近管芯之間。在該方法中，所述至少兩個管芯包括三個管芯，所述平均間隔為125微米或更小。在該方法中，所述至少兩個管芯包括四個管芯，所述平均間隔是50微米或更小。


為了更全面地理解實施例及其優(yōu)勢，現(xiàn)將結合附圖所進行的描述作為參考，其中圖IA和圖IB分別是根據(jù)實施例的四管芯兩個半維度的集成電路(2. 5DIC)結構的截面圖和布局圖；
圖2是描繪出晶圓翹曲與帶有圖IA和圖IB中的結構的管芯對管芯間隔的關聯(lián)的圖表；圖3A和圖3B分別是根據(jù)另一個實施例的三管芯2. OTIC結構的截面圖和布局圖；圖4A和圖4B分別是根據(jù)又一個實施例的兩管芯2. OTIC結構的截面圖和布局圖；圖5是示出了根據(jù)實施例將平均間隙距離作為結構上的管芯數(shù)量的函數(shù)的圖表；圖6是根據(jù)實施例的從晶圓中單分出來的管芯；圖7是根據(jù)實施例的帶有圖6所示的管芯的兩管芯2. 5DIC結構的截面圖；圖8A和圖8B是根據(jù)實施例的結構圖像的一部分；圖9A至圖9H是根據(jù)實施例的形成結構的方法。
具體實施例方式下面，詳細討論本發(fā)明各實施例的制造和使用。然而，應該理解，本發(fā)明提供了許多可以在各種具體環(huán)境中實現(xiàn)的可應用的概念。所討論的具體實施例僅僅示出了制造和使用本發(fā)明的具體方式，而不用于限制本發(fā)明的范圍。將結合具體語境，S卩，具有連接至無源中介層的管芯的兩個半維度的集成電路(2. 5IC)結構來描述實施例。其他實施例也可以被應用于具有疊加的有源管芯的三維IC(3DIC)、具有與有源中介層連接的管芯的2. 5DIC等。圖IA和圖IB分別示出的是在根據(jù)實施例的處理過程中四管芯2. OTIC結構的截面圖和布局圖。結構10包括帶有分別通過第一連接件26、第二連接件28、第三連接件30以及第四連接件32連接至無源中介層12的第一管芯18、第二管芯20、第三管芯22以及第四管芯24。連接件26、28、30以及32可以是導電凸塊(諸如，微凸塊)并且可以將相應的管芯
18、20、22以及24與無源中介層12電連接和機械連接。無源中介層12包括在襯底13中的襯底通孔(TVS，在本領域中也被稱為“半導體通孔”或“硅通孔”)14以及在襯底13的正面上的再分配層(RDL)。各個凸塊接合焊盤位于RDL 16 (未示出)上并且與相應的連接件26、
28、30和32相連接。各個凸塊接合焊盤與穿過RDL 16的相應的TSV 14電連接。底部填充材料34包圍著連接件26、28、30和32并且位于其間，并且位于中介層12和管芯18、20、22和24之一之間。底部填充材料34也位于鄰接的管芯之間，諸如，位于第一管芯18和第二管芯20之間，位于第二管芯20和第三管芯22之間以及位于第三管芯22和第四管芯24之間。
值得注意的是，為了實現(xiàn)3DIC結構，另一個實施例使用了有源管芯，該有源管芯包括TSV以及代替中介層12的有源器件。另外，中介層12可以具有位于襯底13中的器件，使得該中介層12可以被稱為有源中介層。中介層12上的管芯之間存在三個間隙。第一間隙位于第一管芯18和第二管芯20之間并且具有第一距離40。第二間隙位于第二管芯20和第三管芯22之間并且具有第二距離42。第三間隙位于第三管芯22和第四管芯24之間并且具有第三距離44。這三個間隙具有用于控制結構10的翹曲的距離值。該值可以被描述成鄰近的管芯之間的間隙的平均距離。該平均距離可以被確定為管芯數(shù)量的函數(shù)，并且該平均距離可以控制結構10的臨界的翹曲值。如下面更詳細地論述，更具體地可以大體上通過圖5中的圖表來體現(xiàn)該平均距離。應該注意，間隙的距離不必彼此相等，然而這些距離也可以是相等的。這些距離可以具有不同的值，但在實施例中，所有這些距離的總和等于或小于平均距離乘以間隙數(shù)。
在公開的實施例中，在包括襯底13共計12英寸的晶圓中假設出偏斜(deflection)為600微米的翹曲值，這是因為，在該偏斜下可能發(fā)生底部填充的明顯分層、凸塊裂縫和/或TSV裂縫并且在該偏斜下，在襯底13的背面處理過程中工藝會受到不利影響。第一管芯18、第二管芯20、第三管芯22以及第四管芯24每個都具有大約為770微米的厚度(例如，在與中介層12的正面垂直的方向上)。中介層12具有用于位于中介層12的正面上的第一管芯18、第二管芯20、第三管芯22以及第四管芯24的組合的管芯連接區(qū)域，該連接面積大約為680平方微米。在這些條件下，襯底10中的三個間隙的平均距離為10至50微米或更小，例如，間隙的每個距離可以是50微米或更小。因此，這三個間隙的距離總數(shù)為150微米或更小，并且這三個間隙的距離可以被分配成相等的或不等的。如圖2所示，只要平均的管芯對管芯間隔(圖IA和圖IB中的距離40、42和44)保持等于或小于50微米，那么翹曲(例如，在結構10的處理過程中晶圓的偏斜)就保持不大于600微米。對于具有四個以上管芯的結構而言，假設所有其他條件都如前述那樣，那么平均間隔在50微米或更小時就達到了飽和(saturate)。因此，對于帶有四個間隙的五管芯結構而言，間隙距離的總和為200微米或更小。如上所述，間隙距離可以是相等的或不等的。圖3A和圖3B分別示出了根據(jù)另一個實施例的三管芯2. OTIC結構70的截面圖和布局圖。結構70與圖IA和IB中的結構10類似。結構70包括分別通過第一連接件26、第二連接件28以及第三連接件30與中介層12連接的第一管芯18、第二管芯20以及第三管芯22。在這個三管芯結構70中，在相應的鄰近的管芯之間存在兩個間隙。位于第一管芯18和第二管芯20之間的間隙具有第一距離72，位于第二管芯20和第三管芯22之間的間隙具有第二距離74。如上所述，間隙具有用于控制包括襯底13的晶圓的翹曲的距離值，并且該值可以被描述成基于晶圓的數(shù)量的平均距離。假設維度與之前根據(jù)圖IA和圖IB中的結構10所論述的維度相同，在中介層上的管芯區(qū)域不同的情況下，由于所存在的管芯較少，所以用于結構70中的管芯之間的間隙的平均距離大約為125微米或更小，例如，每個間隙距離可以等于或小于125微米。圖4A和圖4B分別示出了根據(jù)另一個實施例的兩管芯2. OTIC結構80的截面圖和布局圖。結構80與圖IA和圖IB的結構10類似。結構80包括分別通過第一連接件26和第二連接件28與中介層12連接的第一管芯18和第二管芯20。在該兩管芯結構80中，管芯之間存在一個間隙。該位于第一管芯18和第二管芯20之間的間隙具有第一距離82。如上所述，該間隙具有用于控制包括襯底13的晶圓的翹曲的距離值，并且該值可以被描述成基于晶圓數(shù)量的平均距離。假設維 度與之前根據(jù)圖IA和圖IB中的結構10所論述的維度相同，在中介層上的管芯區(qū)域不同的情況下，結構80中的管芯之間的間隙的距離大約為200微米或更小。圖5示出了帶有各種數(shù)量的管芯結構的用于控制結構的翹曲的平均間隙距離。如前所述，帶有四個或更多管芯的結構的平均間隙距離具有等于50微米或更小的管芯間平均間隙距離。對于具有四個管芯或更多管芯的結構而言，該平均間隙距離在大約50微米或更小時飽和。帶有三個管芯的結構的平均間隙距離具有125微米或更小的管芯間平均間隙距離。帶有兩個管芯的結構的間隙距離具有200微米或更小的間隙距離。如上所述，平均間隙距離可以小于這些確定值，并且由此，結構中的鄰近管芯之間的間隙可以均小于其相應的結構的確定值。圖6示出了實施例的其他部件。圖6示出了從經(jīng)過處理的晶圓中單分出來的管芯90。每個管芯90都包括被密封環(huán)94圍繞的有源區(qū)域92。在實施例中，鋸片(saw blade)寬度減小，從而在單分出來的管芯90之間產(chǎn)生較窄的切口寬度96。在相應的密封環(huán)94和管芯邊緣之間，管芯90可以具有管芯晶圓的過量的襯底材料，諸如，具有距尚98或距尚100。例如，距離98和距離100均可以等于或大于15微米。通過使用較窄的鋸片或設計較寬的劃片槽，可以將實施例集成到現(xiàn)有的工藝中。例如，不需要為了得到在密封環(huán)94和管芯邊緣之間帶有過量襯底材料的管芯而對晶圓的處理過程進行更改。另外，不需要為了實現(xiàn)在此所公開的間隙距離而對位于將與管芯90連接的中介層12上的連接件的足跡(或在此情況下可以是有源管芯)進行更改。過量的材料可以使得管芯具有更大的面積，由此減小了鄰近的管芯之間的距離。圖7示出了兩管芯2. OTIC結構110的截面圖。結構110與圖4A的結構80類似。結構80的第一管芯18被圖7的結構110中的管芯90所替代。管芯90利用連接件112與中介層12的正面相連接，該連接件具有小于管芯90的面積的足跡。沿著管芯90的外部區(qū)域的過量材料具有距離98，該距離減小了管芯90和第二管芯20之間的間隙距離，從而實現(xiàn)了根據(jù)圖4A所公開的距離。應該注意到，實施例想要將管芯90的特征用于結構中的所有管芯、一些管芯或不用于任何管芯以及用于具有任意數(shù)量管芯的結構。重新參考圖2，可以通過使管芯之間具有更大的平均距離來控制襯底的翹曲，諸如，在600微米以下的偏斜。在這些實施例中，管芯對管芯的間隔可以大于大約380微米，諸如，在大約380微米至大約600微米之間。該管芯對管芯間隔可以是包括了任意數(shù)量的管芯的結構的平均間隙距離。另外，在這些實施例中，底部填充材料橋接了鄰近的管芯之間的間隙。圖8A和圖SB是在具有不同間隙距離的鄰近的管芯之間橋接的帶有底部填充材料間隙實例的圖像的一部分。具有圖8A和圖8B所示的間隙的結構除了具有在大約380微米和600微米之間的平均間隙距離以外，可以與圖1A、1B、3A、3B、4A以及4B所示的結構類似。在圖8A中，該結構包括與襯底101連接的第一管芯102和第二管芯103。底部填充材料104位于第一管芯102和第二管芯103之間，橋接了間隙距離105。該實施例中的間隙距離105大約為400微米，諸如，397微米。在圖8B中，與圖8A中的結構類似的結構具有大約為500微米(諸如，497微米)的間隙距離107。底部填充材料106位于第一管芯102和第二管芯103之間，橋接了間隙距離107。圖9A至圖9H示出了根據(jù)實施例的形成結構(諸如，圖4的兩管芯結構80或圖8A或圖SB的結構)的方法。應該理解的是，提供該順序是為了說明目的，但可以使用其他順序。另外，本領域的普通技術人員能夠輕易地理解為了形成在此公開的其他結構，甚至是在其他實施例中所預期的結構而對該方法所做的更改。首先參考圖9A，示出了被加工成晶圓的一部分的襯底13帶有穿過襯底13的正面而形成的TSV 14。襯底13可以具有，例如，在襯底13的正面中形成的有源器件，并且由此可以是3DIC的管芯。襯底13在襯底13中可以沒有有源源器件，并且由此可以是2. 5DIC的無源中介層。在其他實施例中，襯底13可以具有位于襯底13中的有源器件并且可以是
2.OTIC結構的有源中介層。襯底13通常包括與襯底類似的，被用于形成將與中介層連接的管芯的材料，諸如，娃。然而襯底13可以由其他材料形成，可以相信，由于硅襯底和通常被用于管芯的硅之間的熱膨脹系數(shù)(CTE)的不匹配低于其與由不同材料所形成的襯底之間的熱膨脹系數(shù)不匹配，所以使用用于中介層或管芯的硅襯底可以減小應力。通過例如，通過蝕刻、碾磨、激光技術、其組合等等在襯底13中形成凹部來形成TSV 14。諸如，通過化學汽相沉積(CVD)、原子層沉積(ALD)、物理汽相沉積(PVD)、熱氧化、其組合等等將薄阻擋層共形地沉積在襯底13的正面上方以及開口中。該阻擋層可以包含氮化物或氮氧化物，諸如，氮化鈦、氮氧化鈦、氮化鉭、氮氧化鉭、氮化鎢、其組合等等。將導電材料沉積在薄阻擋層上方以及開口中。可以通過電化學電鍍(ECP)工藝、CVD、ALD、PVD、其組合等等形成該導電材料。導電材料的實例是銅、鎢、鋁、銀、金、其組合等等。通過例如化學機械拋光(CMP)將過量的導電材料和阻擋層從襯底13的正面去除。因此，TSV 14包括導電材料和位于導電材料和襯底13之間的薄阻擋層。在圖9B中，正面處理繼續(xù)形成RDL 16。RDL 16可以包括任意數(shù)量的金屬化層、金屬間介電(MD)層、通孔、以及鈍化層或其組合。圖9B中所描述的RDL 16包括三層金屬化層，諸如，MD層中的第一金屬化層(Ml) 120、第二金屬化層(M2) 122、以及第三金屬化層(M3)124。通孔形成在MD層中的金屬化層之間。通過沉積MD層，使用例如可接受的光刻技術蝕刻出MD層中的層的金屬化圖案，沉積用于MD層中的金屬化的導電材料并且通過例如CMP去除任意過量的導電材料來形成這些金屬化層。尤其當穿過IMD直至下面的金屬化層形成通孔時，該光刻工藝可以包括單鑲嵌工藝或雙鑲嵌工藝。該MD層可以是氧化物電介質(zhì)，諸如，硼磷硅酸鹽玻璃(BPSG)或其他電介質(zhì)材料。該金屬化層的導電材料可以是，例如，銅、鎳、鋁、銅鋁、鎢、鈦、其組合等等。該金屬化層可以包括位于導電材料和MD材料之間的阻擋層，諸如，氮化鈦、氮化鉭等或其組合，并且可以在MD層之間形成其他介電層，諸如，由例如氮化硅形成的蝕刻停止層。在圖9B中的頂部金屬化層(第三金屬化層124)形成之后，在這些金屬化層上方 形成一層或多層鈍化層。該鈍化層可以是聚酰亞胺、BPSG、氮化硅、其組合等等，并且可以使用旋涂技術、CVD、ALD、PVD、其組合等等形成該鈍化層。為了在頂部金屬化層上形成凸塊接合焊盤，穿過鈍化層形成了開口 126，從而暴露出圖9B中的頂部金屬化層(第三金屬化層124)?？梢允褂美缈山邮艿墓饪碳夹g和蝕刻技術來形成開口 126。參考圖9C，穿過頂部金屬化層上的開口 126形成凸塊接合焊盤128，并且在該凸塊接合焊盤128上形成了導電凸塊130。導電凸塊130大體上與第一連接件26以及第二連接件28相對應?？梢酝ㄟ^在開口 126中沉積導電材料并且將該導電材料圖案化成凸塊接合焊盤128來形成凸塊接合焊盤128。該導電材料可以包括銅、銀、錫、鈦、鎢、其組合等等，并且通過PVD、CVD、ALD、其組合等等進行沉積。可以通過可接受的光刻技術和蝕刻技術來圖案化凸塊接合焊盤128。導電凸塊130通過ECP等等形成在凸塊接合焊盤128上，并且可以包含銅、錫、鎳、其組合等等。在圖9D中，通過導電凸塊130連接第一管芯18和第二管芯20。如根據(jù)圖4A和圖4B或圖8A和圖9B所描述的那樣，第一管芯18和第二管芯20具有位于其間的相應的間隙，每個間隙具有位于第一管芯18和第二管芯20之間的距離82。底部填充材料34被分布在 圍繞著凸塊130的位置上，并且位于管芯18、管芯20和中介層12或有源管芯之間。底部填充材料34也位于相應的第一管芯18和第二管芯20之間的間隙中?？梢愿鶕?jù)可接受的半導體處理技術和器件要求處理管芯18和20。在實施例中，根據(jù)圖6處理管芯18和管芯20之一或兩者時，過量的晶圓襯底材料位于管芯邊緣和密封環(huán)之間。管芯18和20可以是公知的使用拾取和放置(pick-and-place)工具連接的優(yōu)良管芯，并且可以在分布底部填充材料34之前將導電凸塊130回流。該底部填充材料34可以是使用可接受的分布或涂布設備進行分布的液態(tài)的環(huán)氧樹脂、可變形的凝膠、硅橡膠、干月吳、其組合等等。在圖9E中，例如，在將底部填充材料34固化之后，通過應用模塑料134和使用壓縮模塑法來封裝管芯18和20。如果模塑料134在管芯18和20的頂面上方，那么可以(例如，通過CMP)打磨模塑料134，從而暴露出管芯18和20的表面。襯底13的背面處理以圖9F中所描繪的作為開始。在背面處理過程中，圖9E的晶圓上芯片(CoW)與載體襯底136相接合?？梢允褂灭ず蟿⑤d體襯底136與管芯18和20和/或模塑料134相接合。在后續(xù)的處理步驟中，載體襯底136通常提供臨時的機械支撐和結構支撐。由此降低或防止了對中介層或管芯的損害。載體襯底136可以包括，例如，玻璃、氧化硅、氧化鋁、其組合等等。該黏合劑可以是任意適當?shù)酿ず蟿?，諸如，紫外線(UV)膠，該紫外線膠在暴露在UV光線下時失去其黏性。在圖9F中，通過薄化襯底13來使TSV 14從襯底13的背面突出出來?？梢允褂梦g刻工藝和/或平坦化工藝(諸如，CMP工藝)來執(zhí)行該薄化工藝。例如，最初可以執(zhí)行平坦化工藝(諸如，CMP)來初步暴露出TSV 14的阻擋層。然后，可以在阻擋層材料和襯底13之間實施具有高蝕刻率選擇性的一個或多個濕式蝕刻工藝，從而使得TSV 14從襯底13的背面突出出來。該蝕刻工藝也可以是，例如，干式蝕刻工藝。圖9F中示出了，一層或多層介電層(諸如，介電層138和140)沉積在襯底13的背面上方。介電層138和140可以是，例如，氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、其組合等等。然后，(例如，通過CMP)對該背面進行平坦化，使得TSV 14暴露在背面上。圖9G示出了鈍化層142、球接合焊盤144以及導電球146的形成。鈍化層142形成在介電層138和140上方的背面上，并且可以是通過旋涂技術、CVD、ALD、其組合等等所形成的，例如，聚酰亞胺、BPSG、聚苯并惡唑(ΡΒ0)、其組合等等。為了形成球接合焊盤144，穿過鈍化層142形成了開口以便暴露出，例如，TSV 14?？梢允褂美缈山邮艿墓饪碳夹g和蝕刻技術來形成該開口?？梢酝ㄟ^在開口中沉積導電材料(諸如,金屬,例如,鉻、銅鉻合金、銅、金、鈦、鎢鈦、鎳、其組合或類似的金屬的一層或多層)并且將該導電材料圖案化成球接合焊盤144來形成球接合焊盤144?？梢酝ㄟ^ECP、印刷等等來沉積該導電材料，并且可以通過可接受的光刻技術和蝕刻技術來進行圖案化。導電球146通過ECP、印刷等等形成在球接合焊盤144上,并且可以包含銅、錫、共晶焊料、無鉛焊料、鎮(zhèn)、其組合等等。應該注意，圖9G示出了球接合焊盤144直接與TSV 14連接，然而，可以在襯底13的背面上形成一個或多個金屬化層和MD層來電連接球接合焊盤144和TSV 14。金屬化層背面可以由任意導電材料(諸如，銅、銅合金、鋁、銀、金、其組合等等)形成，并且通過任意適當?shù)募夹g(諸如，ECP、無電鍍、其他沉積方法，諸如，濺射、印刷、CVD、PVD、其組合等等)形成。然后，如圖9H所示，利用與框架(frame) 148鄰近的導電球146將該組件與框架148接合，并且去除載體襯底136。然后，諸如，沿著切分線150將該組件切分成帶有中介層和任意數(shù)量管芯的獨立封裝，諸如，圖4A、圖8A或圖SB中所示的結構80。 實施例可以具有多種優(yōu)點。在管芯接合工藝之后的處理過程中，可以通過控制管芯對管芯間隔來控制晶圓翹曲。這可以減小能夠降低結構中的壓力的管芯翹曲，從而減少TSV和/或凸塊裂縫和/或底部填充分層。因此，實施例可以提供更大的工藝窗和更高的產(chǎn)量。同樣，由于減小了由翹曲所造成的風險，因此可以更簡單地進行晶圓處理。另外，在實施例中，管芯之間的電線可以更短，從而提供了更低的電阻和電容。一個實施例是包括了襯底、第一管芯、以及第二管芯的結構。該襯底具有第一表面和與第一表面相反的第二表面。該襯底具有從第一表面向第二表面延伸的襯底通孔。第一管芯與襯底相接合，并且第一管芯與襯底的第一表面相連接。第二管芯與襯底相接合，并且第二管芯與襯底的第一表面相連接。第一管芯的第一邊緣和第二管芯的第一邊緣之間具有第一距離，并且該第一距離在與襯底的第一表面平行的方向上。第一距離等于或小于200微米。另一個實施例是包括了襯底和至少兩個管芯的結構。該襯底具有從襯底的第一表面延伸出的襯底通孔。至少兩個管芯均與襯底的第一表面相連接，并且該至少兩個管芯在至少兩個管芯中的鄰近的管芯之間具有平均距離。該平均距離在與第一表面平行的方向上，并且該平均距離等于或小于200微米。另一個實施例是一種結構。該結構包括襯底、第一管芯、第二管芯、以及底部填充材料。該襯底具有第一表面和與第一表面相對的第二表面，并且該襯底具有從第一表面向第二表面延伸的襯底通孔。第一管芯與襯底相接合，并且第一管芯與襯底的第一表面相連接。第二管芯與襯底相接合，并且第二管芯與襯底的第一表面相連接。第一管芯的第一邊緣和第二管芯的第一邊緣之間具有第一距離，并且第一管芯的第一邊緣和第二管芯的第一邊緣是第一鄰近管芯邊緣。第一距離等于或大于380微米。該底部填充材料位于第一管芯的第一邊緣和第二管芯的第二邊緣之間。又一個實施例是一種方法，該方法包括將至少兩個管芯與襯底的第一表面相接合。該襯底具有從第一表面延伸出的襯底通孔。該至少兩個管芯在至少兩個管芯中的鄰近管芯之間具有平均間隔，并且該平均間隔在與襯底的第一表面平行的方向上。該平均間隔是200微米或更小。該方法進一步包括在接合了至少兩個管芯之后，對襯底的第二表面進行處理，該第二表面與第一表面相對。盡管已經(jīng)詳細地描述了本發(fā)明及其優(yōu)勢，但應該理解，可以在不背離所附權利要求限定的本發(fā)明主旨和范圍的情況下，做各種不同的改變，替換和更改。而且，本申請的范圍并不僅限于本說明書中描述的工藝、機器、制造、材料組分、裝置、方法和步驟的特定實施例。作為本領域普通技術人員應理解，通過本發(fā)明，現(xiàn)有的或今后開發(fā)的用于執(zhí)行與根據(jù)本發(fā)明所采用的所述相應實施例基本相同的功能或獲得基本相同結果的工藝、機器、制造，材料組分、裝置、方法或步驟根據(jù)本發(fā)明可以被使用。因此，所附權利要求應該包括在這樣的 工藝、機器、制造、材料組分、裝置、方法或步驟的范圍內(nèi)。
權利要求
1.一種結構，包括 襯底，具有第一表面和與所述第一表面相對的第二表面，所述襯底具有從所述第一表面向所述第二表面延伸的襯底通孔； 第一管芯，與所述襯底相接合，所述第一管芯與所述襯底的所述第一表面相連接；以及 第二管芯，與所述襯底相接合，所述第二管芯與所述襯底的所述第一表面相連接，所述第一管芯的第一邊緣和所述第二管芯的第一邊緣之間具有第一距離，所述第一距離在與所述襯底的所述第一表面平行的方向上，所述第一距離等于或小于200微米。
2.根據(jù)權利要求I所述的結構，進一步包括第三管芯，與所述襯底相接合，所述第三管芯與所述襯底的所述第一表面相連接，所述第二管芯的第二邊緣和所述第三管芯的第一邊緣之間具有第二距離，所述第二距離在與所述襯底的所述第一表面平行 的方向上，所述第一距離和所述第二距離的總和等于或小于250微米。
3.根據(jù)權利要求2所述的結構，其中，所述第一距離和所述第二距離均等于或小于125微米。
4.根據(jù)權利要求2所述的結構，進一步包括第四管芯，與所述襯底相接合，所述第四管芯與所述襯底的第一表面相連接，所述第三管芯的第二邊緣和所述第四管芯的第一邊緣之間具有第三距離，所述第三距離在與所述襯底的所述第一表面平行的方向上，所述第一距離、所述第二距離、和所述第三距離的總和等于或小于150微米。
5.根據(jù)權利要求4所述的結構，其中，所述第一距離、所述第二距離、和所述第三距離均等于或小于50微米。
6.根據(jù)權利要求I所述的結構，進一步包括底部填充材料，所述底部填充材料位于所述襯底和所述第一管芯以及所述襯底和所述第二管芯之間，所述底部填充材料位于所述第一管芯和所述第二管芯之間。
7.根據(jù)權利要求I所述的結構，其中，所述襯底是中介層襯底。
8.根據(jù)權利要求I所述的結構，其中，所述襯底是有源管芯襯底。
9.一種結構,包括 襯底，具有第一表面和與所述第一表面相對的第二表面，所述襯底具有從所述第一表面向所述第二表面延伸的襯底通孔； 第一管芯，與所述襯底相接合，所述第一管芯與所述襯底的所述第一表面相連接； 第二管芯，與所述襯底相接合，所述第二管芯與所述襯底的所述第一表面相連接，所述第一管芯的第一邊緣和所述第二管芯的第一邊緣之間具有第一距離，所述第一管芯的第一邊緣和所述第二管芯的第一邊緣是第一鄰近管芯邊緣，所述第一距離等于或大于380微米；以及 底部填充材料，位于所述第一管芯的第一邊緣和所述第二管芯的第二邊緣之間。
10.根據(jù)權利要求9所述的結構，其中，所述第一距離小于600微米。
全文摘要
一個實施例是一種包括了襯底、第一管芯、以及第二管芯的結構。該襯底具有第一表面和與第一表面相對的第二表面。該襯底具有從第一表面向第二表面延伸的襯底通孔。第一管芯與襯底相接合，并且第一管芯與襯底的第一表面相連接。第二管芯與襯底相接合，并且第二管芯與襯底的第一表面相連接。第一管芯的第一邊緣和第二管芯的第一邊緣之間具有第一距離，并且該第一距離在與襯底的第一表面平行的方向上。第一距離等于或小于200微米。本發(fā)明還提供了一種用于半導體結構的管芯對管芯間隙控制及其方法。
文檔編號H01L25/00GK102969305SQ20121018747
公開日2013年3月13日 申請日期2012年6月7日 優(yōu)先權日2011年8月30日
發(fā)明者林俊成, 盧思維, 施應慶, 王英達, 郭立中, 李隆華, 鄭心圃, 余振華 申請人:臺灣積體電路制造股份有限公司