[发明专利]堆叠器件的方法

说明书

本发明公开一种制造半导体器件的方法，提供第一器件，所述第一器件包括第一穿透硅通孔(TSV)结构；在所述第一器件上方形成第一涂层材料，其中，所述第一涂层材料在所述第一器件上方连续地延伸并且覆盖所述第一穿透硅通孔结构；将第二器件设置在所述第一器件上方以及所述第一涂层材料内，其中，所述第二器件包括第二穿透硅通孔结构和多个导电凸点，设置所述第二器件包括所述多个导电凸点位于所述第一涂层材料内；在所述第二器件上方形成第二涂层材料；将第三器件设置在所述第二涂层材料上方；对所述第一涂层材料和所述第二涂层材料进行预处理；以及此后，同一处理中对所述第一涂层材料和所述第二涂层材料进行固化。

该申请为分案申请，其原案申请的申请号为200910150015.5、申请日为2009年06月18日、发明名称为“堆叠器件的方法”。

技术领域

本发明一般地涉及一种半导体制造工艺，特别地涉及一种制造堆叠半导体器件的方法。

背景技术

通孔通常被广泛地用于半导体制造以在半导体器件和一个或多个导体材料层之间提供电耦合。传统的引线键合有局限性，例如，随着性能和密度需求的提高使得进行传统的引线键合不再合适，最近，穿透硅通孔(TSV)技术成为了克服这种传统的引线键合局限性的方法。TSV允许在z轴形成互连线实现更短的互连。从衬底前表面延伸到后表面而形成的通孔可以穿透衬底(例如晶片)建立互连。TSV在3D封装技术中的堆叠晶片、堆叠芯片和/或其组合形成互连是非常有用的。

在制造堆叠半导体器件中，包括焊剂的液体无流式底部填充(NFU)技术通常被用于堆叠和耦合两个器件。NFU层经过热处理(例如，固化/回流循环)，其中NFU层被固化并把相关的结构封装在器件之间的区域内。同样，两个器件之一的焊料凸点回流并形成与其它器件的TSV结构的焊料接合点，这样各器件能够被电耦合。对于每个需要堆叠和耦合的附加器件，需要提供附加NFU层并且重复进行热处理。虽然这一方法对于其所意欲达到的目标而言是满意的，但是在其它方面是不满意的。其中一个缺陷就是，在堆叠半导体器件的制造过程中低NFU层经过多次固化/回流循环。这将增加NFU层的热应力，并且引入例如NFU层中的气泡、焊料凸点褶皱或破碎、NFU层的脱落等各种缺陷，从而导致较差的器件性能和可靠性。

因此，需要一种制造堆叠半导体器件的方法以减少器件之间的涂层材料的热应力。

发明内容

因此，本发明的一些实施例提供了制造半导体器件的方法，包括提供第一器件、第二器件和第三器件；提供在第一器件和第二器件之间的第一涂层材料；提供在第二器件和第三器件之间的第二涂层材料；以及此后，在同一处理中对第一和第二涂层材料进行固化。在一些实施例中，每个所述第一、第二和第三器件包括电路；每个所述第一和第二器件包括穿透硅通孔(TSV)结构；所述方法还包括，响应于所述固化，利用所述第一和第二器件的TSV结构对第一、第二和第三器件的电路进行电耦合；其中，所述第一和第二涂层材料均包括利于耦合的焊料成分。在另一些实施例中，所述第一、第二和第三器件是管芯和晶片中的一种。

在另一些实施例中，所述第三器件包括形成于其上的第三涂层材料，并且所述方法包括在固化之前在所述第三涂层材料和所述第三器件上覆盖第四器件，所述第四器件是管芯和晶片中的一种；其中所述固化包括对第三涂层材料进行固化以使第三涂层材料与第一和第二涂层材料基本相同地从第一态转化为第二态。在其它实施例中，所述方法还包括在固化前对所述第一和第二涂层材料进行预处理。在一些实施例中，所述预处理包括将第一和第二涂层材料加热到低于第一和第二涂层材料的固化温度的温度。在一些实施例中，所述方法还包括在固化后对所述第一和第二涂层材料进行后处理。