[发明专利]可循环热连接

说明书

技术领域

本发明涉及半导体，并且更具体地，涉及用于这样的装置的电连接。

背景技术

当堆叠芯片时，主要有两种方式可以形成芯片与芯片的连接。一种方式是形成全 部堆叠，然后同时使整个堆叠都处于诸如加热和冷却的条件下，这些条件促使导电粘合材 料建立导电通路。另一种方式是通过连接点的加热和冷却将两个元件顺序连接到一起，然 后以同样的方式顺序地附接下一个芯片，依次类推，直到完成堆叠。

第一，“同时”方法存在缺点，因为实际上很难在堆叠元件之间保持对齐。另外， 很难保证使所有单独连接中的每一个连接都处于在堆叠的组成元件中形成可靠的互连所 必需的合适的条件下。因此，存在由于接近连接的条件不充分或不利地超过所需的条件而 不能构成任意特定连接的风险。

第二，“顺序”方法不存在对齐的问题。但是，因为用于在第一个芯片之后接合 每个芯片的热量对之前被接合的芯片的连接起不利的作用，所以“顺序”方法仍然存在缺 点。

因此，需要一种更好的接合芯片以形成堆叠的方法，这种方法可以减少或消除通 过使用传统的同时和顺序接合技术会遇到的问题。

发明内容

我们已经设计出一种允许通过不会遭受上述问题的顺序方法或同时方法来建立芯 片的堆叠(在芯片、管芯或晶片基底上)的方法。

一个方面涉及建立电连接的方法。该方法涉及在两个不同的芯片中的每一个上设 置触点对中的一个触点，该触点对限定它们之间的体积，该体积容纳至少两个各自具有熔 点的成分，该成分已被选择使得加热到第一温度将在该至少两个成分中的至少一个成分中 引起改变，这种改变将产生新成分，该新成分具有第二温度的新成分熔点，该新成分熔点 高于该第一温度和该至少两个成分的至少第一个成分的熔点，以及将该触点对和该至少两 个成分加热到该第一温度。

另一个方面涉及芯片的堆叠。芯片的堆叠具有使用具有第一熔点的第一材料成分 将两个芯片电接合到一起的第一组成对的触点，和在该两个芯片的一个芯片上的触点组， 在该两个芯片的一个芯片上包括具有低于第一熔点的第二熔点的粘合组成成分，使得当该 触点组与第三芯片上相对应的触点组配合并且该触点组和相对应的触点组被加热到与第 一和第二熔点相对应的温度之间的温度时，该粘合组成成分将成为第一材料成分。

又一个方面涉及在电触点上执行的方法。该方法涉及将位于连接点的至少两个导 电材料加热到第一温度，该第一温度超过引起该至少两个导电材料的第一个导电材料的至 少一些变成某一状态所需的温度，该状态具有比该至少两个导电材料中的第一个导电材料 的熔点高、但比与该至少两个导电材料中的第一个导电材料在状态图上的液态相对应的液 相温度低的较高的熔点，以及使得连接点冷却到低于引起该至少两个导电材料中的第一个 导电材料的至少一些改变至具有较高的熔点的状态所需的温度。

本文中说明的优点和特点是可从代表性实施例中获得的许多优点和特点中的一部 分，并且是仅为帮助理解本发明而陈述的。应当了解这些优点和特点不被认为是对权利要 求所限定的本发明的限制，或者是对权利要求的等同物的限制。例如，这些优点中的一些 优点互相矛盾，因为它们不能同时存在于单一实施例中。类似地，一些优点可适用于本发 明的一个方面，不适用于其他方面。因此，这些特点和优点的概括在确定等效性时不应当 被认为是决定性的。本发明另外的特点和优点在以下说明中从附图和权利要求中变得显而 易见。

附图说明

图1是金和锡的二元合金的相图表示；

图2是根据本文所述方法的变形例的触点200的剖面照片；

图3是如图2所示的类似原始成分触点在已经被接合到相配合的触点之后的剖面照 片；

图4是触点的剖面照片；

图5是如同图4的触点在已经被接合到另一个触点之后的剖面图；

图6是如同图5的触点在完成高温暴露之后的剖面照片；

图7是铅和锡的二元合金的相图表示；和

图8A至图8H图示使用上述方法的变形例的堆叠建立。

具体实施方式

如所说明的，本文中说明的技术特别适用于建立非常紧凑的芯片的堆叠。而且， 这些技术可以涉及提供独立于本文所述的多个技术的其他优点的“定位焊&熔合”处理的 使用。