專利名稱:芯片堆疊結(jié)構(gòu)及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本申請涉及一種芯片堆疊結(jié)構(gòu)及其制造方法,更具體地講,本申請涉及一種將硅通孔芯片和非硅通孔芯片互連的芯片堆疊結(jié)構(gòu)及其制造方法。
背景技術(shù):
為了實(shí)現(xiàn)多芯片堆疊,通常在芯片中形成硅通孔,然后通過硅通孔實(shí)現(xiàn)不同芯片之間的電互連。例如,利用硅通孔技術(shù)在芯片中蝕刻形成硅通孔,然后在硅通孔中形成導(dǎo)電通道。當(dāng)多個(gè)芯片堆疊時(shí),通過硅通孔中的導(dǎo)電通道實(shí)現(xiàn)不同芯片之間的電互連。然而,為了將多個(gè)芯片堆疊在一起,需要在每個(gè)芯片中形成硅通孔結(jié)構(gòu),這樣會導(dǎo)致工藝復(fù)雜,并且導(dǎo)致制造成本增加和生產(chǎn)效率下降。另外,在每個(gè)芯片中形成硅通孔結(jié)構(gòu)在芯片測試方面存在難度,成品率低,并且包含硅通孔的芯片無法與其它芯片形成多層堆疊。
發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述問題,本發(fā)明提供了一種芯片堆疊結(jié)構(gòu)。所述芯片堆疊結(jié)構(gòu)包括基板;焊球,形成在基板下方,用于電連接到外部電路;硅通孔芯片和非硅通孔芯片,交替地設(shè)置在基板上方;第一通孔,形成在硅通孔芯片中,用于非硅通孔芯片的電連接;第二通孔,形成在硅通孔芯片中,用于非硅通孔芯片和硅通孔芯片中的至少一種的電連接;第三通孔,形成在硅通孔芯片中,用于硅通孔芯片的電連接;導(dǎo)電支撐結(jié)構(gòu),位于硅通孔芯片之間,用于支撐硅通孔芯片和非硅通孔芯片,并用于硅通孔芯片和非硅通孔芯片之間的電連接。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例,所 述導(dǎo)電支撐結(jié)構(gòu)的厚度與所述非硅通孔芯片的厚度基本相同。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例,在所述導(dǎo)電支撐結(jié)構(gòu)中形成導(dǎo)電通孔,所述導(dǎo)電通孔與第二通孔或第三通孔電連接。可選地,所述導(dǎo)電支撐結(jié)構(gòu)為形成在硅通孔芯片下方的臺階結(jié)構(gòu),所述臺階結(jié)構(gòu)與硅通孔芯片是一體的。可選地,所述導(dǎo)電支撐結(jié)構(gòu)為形成在硅通孔芯片和非硅通孔芯片之間的單獨(dú)元件。優(yōu)選地,所述導(dǎo)電支撐結(jié)構(gòu)的高度適于在硅通孔芯片之間插入非硅通孔芯片。本發(fā)明還提供了一種芯片堆疊結(jié)構(gòu)的制造方法,所述方法包括以下步驟提供硅通孔芯片和非硅通孔芯片,在硅通孔芯片中形成有第一通孔、第二通孔和第三通孔;將硅通孔芯片和非硅通孔芯片交替地層疊在基板上,并且在硅通孔芯片之間設(shè)置導(dǎo)電支撐結(jié)構(gòu),其中,第一通孔用于非硅通孔芯片的電連接,第二通孔用于非硅通孔芯片和硅通孔芯片中的至少一種的電連接,第三通孔用于硅通孔芯片的電連接??蛇x地,所述導(dǎo)電支撐結(jié)構(gòu)為形成在硅通孔芯片下方的臺階結(jié)構(gòu),所述臺階結(jié)構(gòu)與硅通孔芯片是一體的。可選地,所述導(dǎo)電支撐結(jié)構(gòu)為形成在硅通孔芯片和非硅通孔芯片之間的單獨(dú)元件。根據(jù)本發(fā)明的芯片堆疊結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)硅通孔芯片和非硅通孔芯片之間的互聯(lián),即,通過僅在一部分芯片上形成通孔,可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)芯片之間的互連。
通過下面結(jié)合附圖進(jìn)行的詳細(xì)描述,本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)將變得更容易理解,在附圖中圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的芯片堆疊結(jié)構(gòu)的局部分開的示意圖;圖2是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的芯片堆疊結(jié)構(gòu)的局部分開的示意圖;圖3是根據(jù)本發(fā)明的芯片堆疊結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電支撐結(jié)構(gòu)的俯視圖;圖4是根據(jù)本發(fā)明的芯片堆疊結(jié)構(gòu)的芯片表面布線圖;圖5是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的制造芯片堆疊結(jié)構(gòu)的方法的示意圖;圖6是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的制造芯片堆疊結(jié)構(gòu)的方法的示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提供了一種芯片堆疊 結(jié)構(gòu)及其制造方法。根據(jù)本發(fā)明的芯片堆疊結(jié)構(gòu)及其制造方法通過在硅通孔芯片與非硅通孔芯片之間設(shè)置導(dǎo)電支撐結(jié)構(gòu),能夠?qū)崿F(xiàn)硅通孔芯片與非硅通孔芯片之間的電互連。在下文中,將參照附圖來詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例。圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的芯片堆疊結(jié)構(gòu)的局部分開的示意圖。圖3是根據(jù)本發(fā)明的芯片堆疊結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電支撐結(jié)構(gòu)的俯視圖。圖4是根據(jù)本發(fā)明的芯片堆疊結(jié)構(gòu)的芯片表面布線圖。圖5是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的制造芯片堆疊結(jié)構(gòu)的方法的示意圖。參照圖1、圖3至圖5,根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的芯片堆疊結(jié)構(gòu)包括基板30 ;焊球40,形成在基板30下方,用于電連接到外部電路;硅通孔芯片10和非硅通孔芯片20,交替地設(shè)置在基板30上方;第一通孔11、第二通孔12和第三通孔13,形成在硅通孔芯片10中,可選地,第一通孔11形成在硅通孔芯片10的一側(cè),第二通孔12和第三通孔13形成在硅通孔芯片10的另一側(cè),另外,第一通孔11、第二通孔12和第三通孔13也可以根據(jù)實(shí)際需要形成在其它位置;導(dǎo)電支撐結(jié)構(gòu)51,位于硅通孔芯片10之間,用于支撐硅通孔芯片10和非硅通孔芯片20,并且導(dǎo)電支撐結(jié)構(gòu)51的厚度與非硅通孔芯片20的厚度基本相同,在導(dǎo)電支撐結(jié)構(gòu)51中形成導(dǎo)電通孔,從而實(shí)現(xiàn)芯片之間的電連接。在本發(fā)明中,為了實(shí)現(xiàn)硅通孔芯片10和非硅通孔芯片20的電連接,形成在導(dǎo)電支撐結(jié)構(gòu)51中的導(dǎo)電通孔可以與第二通孔12或第三通孔13電連接。即,在本發(fā)明中,第二通孔12或第三通孔13可以延伸到導(dǎo)電支撐結(jié)構(gòu)51中,從而形成導(dǎo)電通孔。根據(jù)實(shí)際需要,第一通孔11、第二通孔12和第三通孔13可以形成為多個(gè)。其中,第一通孔11用于非硅通孔芯片20的電連接;第二通孔12可以用于硅通孔芯片10和非硅通孔芯片20中的至少一種的電連接,即,第二通孔12可以用于非硅通孔芯片20、用于硅通孔芯片10或者被硅通孔芯片10和非硅通孔芯片20所共用;第三通孔13用于硅通孔芯片10的電連接。具體地講,例如,參照圖5中的右側(cè)圖和圖4可知,非硅通孔芯片20經(jīng)由第一通孔11、第一通孔11和第二通孔12之間的布線以及第二通孔12實(shí)現(xiàn)電連接。硅通孔芯片10經(jīng)由第三通孔13實(shí)現(xiàn)電連接。圖5中的右側(cè)視圖用虛線箭頭示出了示例性的電流流向。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際需要來設(shè)計(jì)不同芯片之間的電連接關(guān)系。在本發(fā)明的第一實(shí)施例中,導(dǎo)電支撐結(jié)構(gòu)51是形成在硅通孔芯片10和非硅通孔芯片20之間的臺階結(jié)構(gòu),該臺階結(jié)構(gòu)與硅通孔芯片10是一體的,形成在硅通孔芯片10下方,用于支撐硅通孔芯片10和非硅通孔芯片20。下面,參照圖5來詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的芯片堆疊結(jié)構(gòu)的制造方法。首先,參照圖5中的左邊的視圖,提供硅通孔芯片10和非硅通孔芯片20,并且在硅通孔芯片10中形成第一通孔11和第二通孔12以及通孔13 (在圖5中未示出,參見圖4),臺階結(jié)構(gòu)作為導(dǎo)電支撐結(jié)構(gòu)51形成在硅通孔芯片10下方,并且與硅通孔芯片10是一體的。接下來,將一個(gè)硅通孔芯片10和一個(gè)非硅通孔芯片20層疊在一起,形成芯片堆疊件。然后,將芯片堆疊件層疊在基板30上,從而形成根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的芯片堆疊結(jié)構(gòu)。根據(jù)需要,可以將多個(gè)硅通孔芯片10和多個(gè)非硅通孔芯片20層疊在一起,形成芯片堆疊結(jié)構(gòu)。下面,將詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的芯片堆疊結(jié)構(gòu)及其制造方法。圖2是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的芯片堆疊結(jié)構(gòu)的局部分開的示意圖。圖6是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的制造芯片堆疊結(jié)構(gòu)的方法的示意圖。
根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的芯片堆疊結(jié)構(gòu)與根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的芯片堆疊結(jié)構(gòu)相似,區(qū)別之處在于在本發(fā)明第二實(shí)施例的芯片堆疊結(jié)構(gòu)中,導(dǎo)電支撐結(jié)構(gòu)52是凸塊、焊球等電連接結(jié)構(gòu),而不是如第一實(shí)施例中所述的臺階結(jié)構(gòu)。導(dǎo)電支撐結(jié)構(gòu)52設(shè)置在硅通孔芯片10之間,作為一個(gè)單獨(dú)的元件,并且在導(dǎo)電支撐結(jié)構(gòu)52中形成導(dǎo)電通孔,該導(dǎo)電通孔與第二孔12或第三孔13電連接。優(yōu)選地,導(dǎo)電支撐結(jié)構(gòu)52的厚度與非硅通孔芯片20的厚度基本相同。下面參照圖6來描述根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的芯片堆疊結(jié)構(gòu)的方法。首先,提供硅通孔芯片10和非硅通孔芯片20,在硅通孔芯片10中形成第一通孔11、第二通孔12和第三通孔13 (在圖6中未示出,參見圖4)。然后將硅通孔芯片10和非硅通孔芯片20層疊在一起,并放置在基板30上,并且在硅通孔芯片10和非硅通孔芯片20之間設(shè)置導(dǎo)電支撐結(jié)構(gòu)52,從而完成根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的芯片堆疊結(jié)構(gòu)。根據(jù)實(shí)際需要,本領(lǐng)域技術(shù)人員可以選擇將多個(gè)非硅通孔芯片20互連、將多個(gè)硅通孔芯片10互連、或者將非硅通孔芯片20與硅通孔芯片10互連。另外,可以在硅通孔芯片10和非硅通孔芯片20之間設(shè)置粘附層,用于將硅通孔芯片10和非硅通孔芯片20結(jié)合在一起。此外,根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例,可以將導(dǎo)電支撐結(jié)構(gòu)51或52的高度調(diào)節(jié)為適于在兩個(gè)硅通孔芯片10之間插入一個(gè)非硅通孔芯片20。即,導(dǎo)電支撐結(jié)構(gòu)51或52的高度基本等于非硅通孔芯片20的厚度,從而可以實(shí)現(xiàn)具有不同高度的芯片之間的電連接。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例,可以實(shí)現(xiàn)硅通孔芯片和非硅通孔芯片之間的互聯(lián),S卩,通過僅在一部分芯片上形成通孔,可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)芯片之間的互連。雖然已經(jīng)通 過示例的方式描述了以上實(shí)施例,但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將清楚的是,本發(fā)明的范圍不限于以上具體實(shí)施例,本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求
1.一種芯片堆疊結(jié)構(gòu),其特征在于所述芯片堆疊結(jié)構(gòu)包括 基板; 焊球,形成在基板下方,用于電連接到外部電路; 硅通孔芯片和非硅通孔芯片,交替地設(shè)置在基板上方; 第一通孔,形成在硅通孔芯片中,用于非硅通孔芯片的電連接; 第二通孔,形成在硅通孔芯片中,用于非硅通孔芯片和硅通孔芯片中的至少一種的電連接; 第三通孔,形成在硅通孔芯片中,用于硅通孔芯片的電連接; 導(dǎo)電支撐結(jié)構(gòu),位于硅通孔芯片之間,用于支撐硅通孔芯片和非硅通孔芯片,并用于硅通孔芯片和非硅通孔芯片之間的電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的芯片堆疊結(jié)構(gòu),其特征在于所述導(dǎo)電支撐結(jié)構(gòu)的厚度與所述非硅通孔芯片的厚度基本相同。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的芯片堆疊結(jié)構(gòu),其特征在于在所述導(dǎo)電支撐結(jié)構(gòu)中形成導(dǎo)電通孔,所述導(dǎo)電通孔與第二通孔或第三通孔電連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的芯片堆疊結(jié)構(gòu),其特征在于所述導(dǎo)電支撐結(jié)構(gòu)為形成在硅通孔芯片下方的臺階結(jié)構(gòu),所述臺階結(jié)構(gòu)與硅通孔芯片是一體的。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的芯片堆疊結(jié)構(gòu),其特征在于所述導(dǎo)電支撐結(jié)構(gòu)為形成在硅通孔芯片和非硅通孔芯片之間的單獨(dú)元件。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的芯片堆疊結(jié)構(gòu),其特征在于所述導(dǎo)電支撐結(jié)構(gòu)的高度適于在硅通孔芯片之間插入非硅通孔芯片。
7.—種芯片堆疊結(jié)構(gòu)的制造方法,其特征在于所述方法包括以下步驟 提供硅通孔芯片和非硅通孔芯片,在硅通孔芯片中形成有第一通孔、第二通孔和第三通孔; 將硅通孔芯片和非硅通孔芯片交替地層疊在基板上,并且在硅通孔芯片之間設(shè)置導(dǎo)電支撐結(jié)構(gòu), 其中,第一通孔用于非硅通孔芯片的電連接,第二通孔用于非硅通孔芯片和硅通孔芯片中的至少一種的電連接,第三通孔用于硅通孔芯片的電連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制造芯片堆疊結(jié)構(gòu)的方法,其特征在于所述導(dǎo)電支撐結(jié)構(gòu)為形成在硅通孔芯片下方的臺階結(jié)構(gòu),所述臺階結(jié)構(gòu)與硅通孔芯片是一體的。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制造芯片堆疊結(jié)構(gòu)的方法,其特征在于所述導(dǎo)電支撐結(jié)構(gòu)為形成在硅通孔芯片和非硅通孔芯片之間的單獨(dú)元件。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種芯片堆疊結(jié)構(gòu)及其制造方法。所述芯片堆疊結(jié)構(gòu)包括基板;焊球,形成在基板下方,用于電連接到外部電路;硅通孔芯片和非硅通孔芯片,交替地設(shè)置在基板上方;第一通孔,形成在硅通孔芯片中,用于非硅通孔芯片的電連接;第二通孔,形成在硅通孔芯片中,用于非硅通孔芯片和硅通孔芯片中的至少一種的電連接;第三通孔,形成在硅通孔芯片中,用于硅通孔芯片的電連接;導(dǎo)電支撐結(jié)構(gòu),位于硅通孔芯片之間,用于支撐硅通孔芯片和非硅通孔芯片,并用于硅通孔芯片和非硅通孔芯片之間的電連接。根據(jù)本發(fā)明的芯片堆疊結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)硅通孔芯片和非硅通孔芯片之間的互聯(lián),即,通過僅在一部分芯片上形成通孔,可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)芯片之間的互連。
文檔編號H01L23/48GK103066041SQ20121054785
公開日2013年4月24日 申請日期2012年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月17日
發(fā)明者陳崢嶸 申請人:三星半導(dǎo)體(中國)研究開發(fā)有限公司, 三星電子株式會社