[发明专利]用于穿通硅通路的完整空隙填充

说明书

技术领域

本发明总体涉及半导体结构，更具体地，涉及具有用于穿通硅通路（Through Silicon Via，下文称为TSV）的完整空隙填充的方法和结构。

背景技术

电子设备的设计者被迫使提高容量，通常为每单位体积可得到的性能。这种迫使促进了诸如堆叠封装的技术的采用，其中在每个封装体中将两个或者更多芯片（IC）以一个在另一个之上的方式堆叠，即垂直堆叠，并且一个芯片的面叠置在另一个芯片的面上。

一种制造堆叠封装体的方式是通过晶片级处理，其中两个或者更多晶片以这种方式堆叠，每个晶片在其至少一个面上具有金属接合焊盘，并且一个晶片的接合焊盘与相邻的堆叠晶片的接合焊盘相对。穿通硅通路（TSV）提供了堆叠封装体中电互连的一种形式。TSV可形成为在与接合焊盘间隔开的位置延伸穿过堆叠晶片，以在每个晶片的半导体器件之间提供晶片到晶片的电互连。接下来，堆叠晶片被接合到封装元件，例如载体或者封装体基板，并且然后被切割成独立的封装体，每个封装体包含多个垂直堆叠的芯片。

这种形成堆叠封装体的工艺的一个顾虑在于，在每个堆叠封装体中相邻芯片的面之间的界面区域中，间隙可作为开路存在于金属接合焊盘和TSV之间。间隙可增加电迁移和各种其它效果的可能性，这会对堆叠封装体的长期可靠性和失效率产生影响。

希望提供一种解决上述关于间隙的顾虑的方法和结构。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供一种形成通孔的方法，所述通孔延伸穿过第一晶片和结合到第一晶片的第二晶片。第一晶片可具有面以及暴露于面的金属特征。第二晶片可具有与第一晶片的面相对的面。暴露于第二晶片的面的金属特征与第一晶片的金属特征接合。所述方法可包括：蚀刻孔，所述孔延伸穿过第一晶片，直至部分地暴露第二晶片的面。所述孔可具有沿着垂直方向延伸的第一壁，并且所述孔可具有从第一壁到暴露第二晶片的面的内部开口向内倾斜的第二壁。将粒子引导到孔中，以溅射第一晶片和第二晶片的至少之一的材料。被溅射材料可沉积在相邻于孔的第一晶片和第二晶片的暴露相对面的至少之一上。可继续蚀刻，以延伸第一壁完全穿过第一晶片、界面间隙并进入第二晶片中。孔的壁可从第一晶片穿过被溅射材料并进入第二晶片中而连续地延伸。

根据本发明的另一个方面，提供一种形成导电通路的方法，所述导电通路延伸穿过第一晶片和结合到第一晶片的第二晶片。第一晶片可具有面以及暴露于面的金属特征。第二晶片可具有与第一晶片的面相对的面。暴露于第二晶片的面的金属特征与第一晶片的金属特征接合。所述方法可包括：蚀刻孔，所述孔延伸穿过第一晶片，直至部分地暴露第二晶片的面。所述孔可具有沿着垂直方向延伸的第一壁，并且所述孔可具有从第一壁到暴露第二晶片的面的内部开口向内倾斜的第二壁。将粒子引导到孔中，以溅射第一晶片和第二晶片的至少之一的材料。被溅射材料可沉积在相邻于孔的第一晶片和第二晶片的暴露相对面的至少之一上。然后，可继续蚀刻，以延伸第一壁完全穿过第一晶片、界面间隙并进入第二晶片中。孔的壁可从第一晶片穿过被溅射材料并进入第二晶片中而连续地延伸。导电材料可沉积在孔中，以形成导电通路。

根据本发明的另一个方面，提供一种堆叠半导体芯片组件，其可包括：第一半导体芯片，具有第一面和暴露于第一面的电介质材料。金属特征可暴露于第一面并且从电介质材料突出。半导体芯片组件可包括第二半导体芯片，其具有第二面和暴露于第二面的电介质材料。金属特征可暴露于第二面并且从电介质材料突出。第二面与第一面相对。第二半导体芯片的金属特征可与第一半导体芯片的金属特征接合。第一半导体芯片和第二半导体芯片可包括导电通路，导电通路在第一半导体芯片和第二半导体芯片之中延伸。导电通路可与接合的金属特征间隔开并且延伸穿过暴露于第一面和第二面中每个的电介质材料之间的空间。壁可至少部分地占据相邻于导电通路的空间。壁可在暴露于第一面和第二面中每个的电介质材料之间延伸。壁可阻碍导电通路和金属特征之间的导电材料的移动。