具有重分布線的堆疊集成電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及具有重分布線的堆疊集成電路。
【背景技術(shù)】
[0002] 由于各種電子部件（例如，晶體管、二極管、電阻器、電容器等）的集成密度的不斷 提高，半導(dǎo)體工業(yè)已經(jīng)經(jīng)歷了快速增長(zhǎng)。在大多數(shù)情況下，集成密度的提高源自最小化部件 尺寸的不斷減?。ɡ?，向著亞20nm節(jié)點(diǎn)縮小半導(dǎo)體工藝節(jié)點(diǎn)），運(yùn)允許更多的部件集成到 給定的區(qū)域內(nèi)。最近隨著微型化、更高速和更大帶寬W及更低功耗和低延遲的需求的增長(zhǎng)， 對(duì)更小且更有創(chuàng)意的半導(dǎo)體管忍的封裝技術(shù)的需求也已增加。
[0003] 隨著半導(dǎo)體技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，已經(jīng)出現(xiàn)了作為有效替代W進(jìn)一步減少半導(dǎo)體器 件的物理尺寸的的堆疊式半導(dǎo)體器件。在堆疊式半導(dǎo)體器件中，在不同的半導(dǎo)體晶圓上形 成諸如邏輯電路、存儲(chǔ)器電路、處理器電路等的有源電路。兩個(gè)W上的半導(dǎo)體晶圓可W安裝 在彼此的頂上W進(jìn)一步減少半導(dǎo)體器件的形式因數(shù)。
[0004] 兩個(gè)半導(dǎo)體晶圓可W通過(guò)合適的接合技術(shù)接合在一起。常用的接合技術(shù)包括直接 接合、化學(xué)活化接合、等離子體活化接合、陽(yáng)極接合、共烙接合、玻璃融塊接合、粘合接合、熱 壓接合、反應(yīng)接合等。一旦兩個(gè)半導(dǎo)體晶圓接合在一起，兩個(gè)半導(dǎo)體晶圓之間的界面可W提 供堆疊式半導(dǎo)體晶圓之間的導(dǎo)電通路。 陽(yáng)〇化]堆疊式半導(dǎo)體器件的有利特征是通過(guò)采用堆疊式半導(dǎo)體器件可W實(shí)現(xiàn)更高的密 度。此外，堆疊半導(dǎo)體器件可W實(shí)現(xiàn)更小的形狀因數(shù)、成本效益高、增加的性能W及較低的 功耗。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種集成電路 結(jié)構(gòu)，包括：第一半導(dǎo)體忍片，其包括：第一襯底；多個(gè)第一介電層，位于所述第一襯底下 面；和第二半導(dǎo)體忍片，其包括：第二襯底；多個(gè)第二介電層，位于所述第二襯底上方，其 中，所述多個(gè)第一介電層的底層接合至所述多個(gè)第二介電層的頂層；和金屬焊盤(pán)，位于所述 多個(gè)第二介電層中的一層中；重分布線，位于所述第一襯底上方；第一導(dǎo)電插塞，位于所述 重分布線的下面并且電連接至所述重分布線，其中，所述第一導(dǎo)電插塞包括：第一部分，從 所述第一襯底的頂面延伸至所述第一襯底的底面；和第二部分，從所述第一襯底的底面延 伸至所述金屬焊盤(pán)，其中，所述第二部分的底面接觸所述金屬焊盤(pán)的頂面，并且所述第一部 分和所述第二部分形成連接的區(qū)域。
[0007] 在上述集成電路結(jié)構(gòu)中，所述第一導(dǎo)電插塞包括從所述第一襯底的頂面延伸至所 述第二半導(dǎo)體忍片內(nèi)的均質(zhì)材料，在所述均質(zhì)材料中沒(méi)有形成界面。
[0008] 在上述集成電路結(jié)構(gòu)中，進(jìn)一步包括引線接合件，位于所述重分布線上方并且接 合至所述重分布線。
[0009] 在上述集成電路結(jié)構(gòu)中，進(jìn)一步包括所述第一襯底上方的介電層，其中，所述重分 布線包括延伸至所述介電層內(nèi)W接觸所述第一導(dǎo)電插塞的通孔。
[0010] 在上述集成電路結(jié)構(gòu)中，所述第一半導(dǎo)體忍片進(jìn)一步包括形成環(huán)形件的額外的金 屬焊盤(pán)，所述環(huán)形件中具有開(kāi)口，并且所述第一導(dǎo)電插塞的第二部分進(jìn)一步包括：第=部 分，位于所述額外的金屬焊盤(pán)上方；W及第四部分，穿透所述額外的金屬焊盤(pán)W延伸至所述 第二半導(dǎo)體忍片的金屬焊盤(pán)。
[0011] 在上述集成電路結(jié)構(gòu)中，進(jìn)一步包括雙鑲嵌結(jié)構(gòu)，所述雙鑲嵌結(jié)構(gòu)包括金屬線和 所述金屬線下面的通孔，其中，所述雙鑲嵌結(jié)構(gòu)使所述重分布線與所述第一導(dǎo)電插塞互連。
[0012] 在上述集成電路結(jié)構(gòu)中，所述第一導(dǎo)電插塞的第二部分包括從所述第一襯底的底 面延伸至所述金屬焊盤(pán)的基本上直的邊緣。
[0013] 在上述集成電路結(jié)構(gòu)中，所述第一半導(dǎo)體忍片進(jìn)一步包括：額外的金屬焊盤(pán)，位于 所述多個(gè)第一介電層中；W及第二導(dǎo)電插塞，從所述第一襯底的頂面延伸至所述額外的金 屬焊盤(pán)，其中，所述第二導(dǎo)電插塞停止在所述額外的金屬焊盤(pán)的頂面上，并且所述重分布線 將所述第一導(dǎo)電插塞電連接至所述第二導(dǎo)電插塞。
[0014] 在上述集成電路結(jié)構(gòu)中，所述第一半導(dǎo)體忍片進(jìn)一步包括：額外的金屬焊盤(pán)，位于 所述多個(gè)第一介電層中；W及第二導(dǎo)電插塞，從所述第一襯底的頂面延伸至所述額外的金 屬焊盤(pán)，其中，所述第二導(dǎo)電插塞停止在所述額外的金屬焊盤(pán)的頂面上，并且所述額外的金 屬焊盤(pán)將所述第一導(dǎo)電插塞物理連接至所述第二導(dǎo)電插塞。
[0015] 根據(jù)本發(fā)明的另一方面，還提供了一種集成電路結(jié)構(gòu)，包括：第一半導(dǎo)體忍片，包 括：第一襯底；多個(gè)第一介電層；和第一金屬焊盤(pán)，位于所述多個(gè)第一介電層中的一層中； 第二半導(dǎo)體忍片，包括：第二襯底；多個(gè)第二介電層，位于所述第二襯底上方，其中，所述多 個(gè)第一介電層的底層接合至所述多個(gè)第二介電層的頂層；和第二金屬焊盤(pán)，位于所述多個(gè) 第二介電層中的一層中；第一導(dǎo)電插塞，將所述第一金屬焊盤(pán)電連接至所述第二金屬焊盤(pán)， 其中，所述第一導(dǎo)電插塞包括：第一部分，從所述第一襯底的頂面延伸至所述第一金屬焊盤(pán) 的頂面；和第二部分，從所述第一金屬焊盤(pán)的頂面延伸至所述第二金屬焊盤(pán)的頂面，其中， 所述第二部分的邊緣與所述第一金屬焊盤(pán)的側(cè)壁物理接觸；W及重分布線，位于所述第一 襯底上方，其中，所述重分布線電連接至所述第一導(dǎo)電插塞。
[0016] 在上述集成電路結(jié)構(gòu)中，所述第一導(dǎo)電插塞的第一部分進(jìn)一步包括：第一子部分， 位于所述第一襯底中；W及第二子部分，位于所述多個(gè)第一介電層中，其中，所述第一子部 分的寬度大于所述第二子部分的寬度。
[0017] 在上述集成電路結(jié)構(gòu)中，所述第一導(dǎo)電插塞從所述第一襯底的頂面連續(xù)延伸至所 述第二金屬焊盤(pán)的頂面。
[0018] 在上述集成電路結(jié)構(gòu)中，所述第一導(dǎo)電插塞包括：導(dǎo)電阻擋件，從所述第一襯底的 頂面延伸至所述第二金屬焊盤(pán)的頂面；W及填充金屬，由所述導(dǎo)電阻擋件環(huán)繞。
[0019] 在上述集成電路結(jié)構(gòu)中，進(jìn)一步包括引線接合件，所述引線接合件位于所述重分 布線上方并且接合至所述重分布線。
[0020] 在上述集成電路結(jié)構(gòu)中，所述第一半導(dǎo)體忍片進(jìn)一步包括：第=金屬焊盤(pán)，位于 所述多個(gè)第一介電層中；W及第二導(dǎo)電插塞，從所述第一襯底的頂面延伸至所述第=金屬 焊盤(pán)，其中，所述第二導(dǎo)電插塞停止在所述第=金屬焊盤(pán)的頂面上，并且所述重分布線將所 述第一導(dǎo)電插塞電連接至所述第二導(dǎo)電插塞。
[0021] 在上述集成電路結(jié)構(gòu)中，所述第一半導(dǎo)體忍片進(jìn)一步包括：第=金屬焊盤(pán)，位于所 述多個(gè)第一介電層中；W及第二導(dǎo)電插塞，從所述第一襯底的頂面延伸至所述第=金屬焊 盤(pán)，其中，所述第二導(dǎo)電插塞停止在所述第=金屬焊盤(pán)的頂面上，并且所述第=金屬焊盤(pán)將 所述第一導(dǎo)電插塞物理連接至所述第二導(dǎo)電插塞。
[0022] 根據(jù)本發(fā)明的又一方面，還提供了一種方法，包括：第一忍片接合至第二忍片，其 中，所述第一忍片中的多個(gè)第一介電層接合至所述第二忍片中的多個(gè)第二介電層；在所述 第一忍片的第一襯底中形成第一開(kāi)口；穿過(guò)所述第一開(kāi)口蝕刻所述多個(gè)第一介電層和所述 多個(gè)第二介電層W形成第二開(kāi)口，其中，所述多個(gè)第二介電層中的第一金屬焊盤(pán)暴露于所 述第二開(kāi)口；填充導(dǎo)電材料W在所述第一開(kāi)口和所述第二開(kāi)口中形成第一導(dǎo)電插塞；和在 所述第一襯底上方形成介電層；W及形成重分布線，所述重分布線包括位于所述介電層上 方的一部分，其中，所述重分布線通過(guò)所述介電層中的開(kāi)口電連接至所述第一導(dǎo)電插塞。
[0023] 在上述方法中，進(jìn)一步包括在重分布線上形成引線接合件。
[0024] 在上述方法中，所述第二開(kāi)口包括上部和下部，所述下部位于所述上部的下面并 且連接至所述上部，并且所述第二開(kāi)口的上部停止在所述多個(gè)第一介電層中的第二金屬焊 盤(pán)的頂面上，其中，所述第二開(kāi)口的下部穿透所述第二金屬焊盤(pán)，所述第二金屬焊盤(pán)形成環(huán) 繞所述第二開(kāi)口的下部的環(huán)形件。
[00巧]在上述方法中，進(jìn)一步包括：當(dāng)形成所述第一開(kāi)口時(shí)，同時(shí)形成穿透所述第一襯底 的第=開(kāi)口；當(dāng)形成所述第二開(kāi)口時(shí)，同時(shí)形成位于所述第=開(kāi)口下面并且連接至所述第 =開(kāi)口的第四開(kāi)口，其中，通過(guò)所述第=開(kāi)口和所述第四開(kāi)口暴露出位于所述多個(gè)第一介 電層中的第二金屬焊盤(pán)的頂面；W及當(dāng)實(shí)施填充導(dǎo)電材料W形成所述第一導(dǎo)電插塞時(shí)，同 時(shí)填充所述第=開(kāi)口和所述第四開(kāi)口W形成第二導(dǎo)電插塞，其中，所述重分布線將所述第 一導(dǎo)電插塞電連接至所述第二導(dǎo)電插塞。
【附圖說(shuō)明】
[0026] 當(dāng)結(jié)合附圖進(jìn)行閱讀時(shí)，從W下詳細(xì)描述可最佳地理解本發(fā)明的各方面。應(yīng)該注 意，根據(jù)工業(yè)中的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)踐，各個(gè)部件未按比例繪制。實(shí)際上，為了清楚的討論，各個(gè)部件的 尺寸可W任意地增大或減小。
[0027] 圖1至圖7示出了根據(jù)一些示例性實(shí)施例的包括堆疊管忍并且包括連接兩個(gè)忍片 的互連結(jié)構(gòu)的封裝件在形成中的中間階段的截面圖，其中使用了金屬硬掩模；
[0028] 圖8和圖9示出了根據(jù)一些其他實(shí)施例的包括堆疊管忍并且包括連接兩個(gè)忍片的 互連結(jié)構(gòu)的封裝件在形成的中間階段的截面圖，其中使用了金屬硬掩模；
[0029] 圖10至圖17示出了根據(jù)一些示例性實(shí)施例的包括堆疊管忍和連接兩個(gè)忍片的互 連結(jié)構(gòu)的封裝件在形成的中間階段的截面圖，其中未使用金屬硬掩模；
[0030] 圖18和圖19示出了根據(jù)一些其他實(shí)施例的包括堆疊管忍并且包括連接兩個(gè)忍