[发明专利]具有连接有源芯片的插板的堆叠微电子组件

说明书

                                                                                                                     

相关申请的交叉引用

本申请为申请号为12/958866、申请日为2010年12月2日的美国专利申请的继续申请，其公开的内容以引用的方式并入本文。

背景技术

本发明涉及微电子器件的封装，尤其是半导体器件的封装。

微电子器件通常包括如硅或砷化镓等半导体材料的薄板，一般称为裸片或半导体芯片。半导体芯片一般设置为单独的预封装单元。在一些单元的设计中，半导体芯片安装至基板或芯片载体上，而基板或芯片载体再安装至如印刷电路板等的电路板上。

有源电路在半导体芯片的第一面（如正面）制备。为便于与有源电路的电连接，在芯片的同一面设置有结合垫。结合垫通常以规则阵列的形式设置，或者沿裸片的边缘，或者在裸片的中心，对于许多存储器件来说设置在裸片的中心。结合垫通常由如铜或铝等的导电金属制成，大约为0.5微米(μm)厚。结合垫可包括单层或多层的金属。结合垫的大小随器件类型而变化，但典型地，在一侧的尺寸为几十微米至几百微米。

贯通硅通路（TSV）用于提供半导体芯片的正面与背面之间的电连接，芯片的正面上设有结合垫，芯片的背面与正面相对。常规的TSV孔会使可用于容纳有源电路的第一表面部分缩减。这种第一表面上可用于有源电路的可利用空间的减少，会使生产每个半导体芯片所需的硅量增加，从而潜在地增加每个芯片的成本。

在芯片的任一几何布置中，尺寸是重要的考虑因素。随着便携式电子装置的快速发展，芯片的更紧凑几何布置的需求变得更为强烈。仅以示例的方式说明，通常称为“智能手机”的装置，集成了移动电话及强大的数据处理器、存储器、如全球定位系统接收器、数码相机等的辅助器件等的功能，以及局域网连接，并伴有高分辨率的显示及相关的图像处理芯片。这种装置可提供如完整的互联网连接、包括高清视频等的娱乐、导航、电子银行及更多的性能，都设置在袖珍式的装置内。复杂的便携装置要求把大量芯片包装至狭小的空间内。此外，一些芯片具有许多输入和输出接口，一般称为“I/O口”。这些I/O口必须与其他芯片的I/O口互连。这种互连应尽量短且应具有低的阻抗，以使信号传输延迟最小化。形成这些互连的元器件不应大幅度增加组件的尺寸。类似需求也出现在其他应用中，例如，数据服务器，如在互联网搜索引擎中使用的数据服务器。例如，在复杂芯片之间设置大量短且阻抗低的互连的结构，可增加搜索引擎的频带宽度（bandwidth），并降低其能耗。

尽管在半导体通路的形成和互连方面已取得进展，但为提升制作芯片正面与背面之间连接的处理过程，及这种过程生成的结构，仍可以做出进一步的改进。

发明内容

根据本发明的方面，微电子组件可包括第一微电子元件、第二微电子元件和插板，每个微电子元件都包含邻近其正面的有源半导体器件，插板的材料具有小于百万分之十每摄氏度的热膨胀系数。每个微电子元件都可具有远离自身正面的背面及在自身正面暴露的导电垫。插板可具有朝向相反的第一表面与第二表面、及在插板的开口内延伸的第二导电元件。第二导电元件可在插板的第一表面及第二表面暴露。

插板的第一表面可面对第一微电子元件的正面，插板的第二表面可面对第二微电子元件的正面。每个微电子元件还都可包括在开口内延伸的第一导电元件，开口从各微电子元件的背面朝各微电子元件的正面延伸。至少一个第一导电元件可穿过第一微电子元件或第二微电子元件中相应一个的导电垫而延伸。第一导电元件可与第二导电元件电耦合。

在特定实施例中，由第二导电元件穿过其延伸的开口可与穿过第一微电子元件及第二微电子元件而延伸的至少一个开口相交。在一个实施例中，由第二导电元件穿过其延伸的开口可与穿过第一微电子元件及第二微电子元件而延伸的每个开口都相交。在示例性的实施例中，由第二导电元件穿过其延伸的开口可与穿过第一导电元件和第二微电子元件而延伸的任一开口都不相交。在特定实施例中，插板可基本上由介电材料组成。在一个实施例中，插板可基本上由金属或半导体材料组成。插板内的开口可衬有绝缘体。