[发明专利]半导体结构及其制造方法

说明书

一种半导体结构包含接合在一起的第一半导体管芯及第二半导体管芯。第一半导体管芯包含第一半导体衬底、设置在第一半导体衬底下方的第一内连线结构以及设置在第一内连线结构下方且通过第一内连线结构电耦合到第一半导体衬底的第一接合导体。第二半导体管芯包含第二半导体衬底和设置在第二半导体衬底下方且电耦合到第二半导体衬底的第二内连线结构以及穿透第二半导体衬底且延伸到第二内连线结构中以电耦合到第二内连线结构的半导体穿孔。第一接合导体从第一内连线结构朝向半导体穿孔延伸以将第一半导体管芯电连接到第二半导体管芯。对应于半导体穿孔的第一接合导体小于半导体穿孔。

技术领域

本发明的实施例是涉及一种半导体结构及其制造方法，特别是涉及一种适于应用在三维集成电路的半导体结构及其制造方法。

背景技术

近年来，半导体行业已由于各种电子组件(例如晶体管、二极管、电阻器、电容器等)的集成密度的持续改进而经历快速发展。在很大程度上，最小特征大小的持续减小已带来集成密度的改进，这允许将更多组件集成到给定区域中。举例来说，集成组件占据的面积接近于半导体晶片的表面，但在二维(two-dimensional，2D)集成电路形成中可实现的密度存在实体限制。举例来说，这些限制中的一个限制来自于随着半导体装置的数目增加，半导体装置之间的内连的数目及长度明显增大。由于现存的集成电路设计规则要求在半导体结构中布置导电配线的间距减小，因此正不断努力开发形成半导体结构的新机制。

发明内容

根据一些实施例，半导体结构包含第一半导体管芯和接合到第一半导体管芯的第二半导体管芯。第一半导体管芯包含第一半导体衬底、设置在第一半导体衬底下方的第一内连线结构以及设置在第一内连线结构下方且通过第一内连线结构电耦合到第一半导体衬底的第一接合导体。第二半导体管芯包含第二半导体衬底和设置在第二半导体衬底下方且电耦合到第二半导体衬底的第二内连线结构以及穿透第二半导体衬底且延伸到第二内连线结构中以电耦合到第二内连线结构的半导体穿孔。第一半导体管芯的第一接合导体从第一半导体管芯的第一内连线结构朝向第二半导体管芯的半导体穿孔延伸以将第一半导体管芯电连接到第二半导体管芯，对应于第二半导体管芯的半导体穿孔的第一半导体管芯的第一接合导体小于半导体穿孔。

根据一些实施例，半导体结构包含载体管芯、设置于载体管芯上且电耦合到载体管芯的管芯堆叠以及横向地密封管芯堆叠的绝缘密封体。管芯堆叠包含多个层级，所述层级中的至少一个包含半导体管芯。半导体管芯包含第一半导体衬底和设置于第一半导体衬底下方且电耦合到所述第一半导体衬底的内连线结构、设置于内连线结构下方且电耦合到所述内连线结构的第一接合导体以及穿透第一半导体衬底且延伸到内连线结构中以电耦合到所述内连线结构的第一半导体穿孔。层级中的一个的第一半导体穿孔与层级中的上方一个的第一接合导体接触，面向第一接合导体的第一半导体穿孔的表面积大于面朝向第一半导体穿孔的第一接合导体的表面积。

根据一些实施例，一种制造半导体结构的方法包含至少以下步骤。将管芯堆叠接合到载体管芯。管芯堆叠包含彼此堆叠的多个半导体管芯。半导体管芯中的每一个包含形成于前侧的接合导体和形成于背侧的半导体穿孔。半导体管芯中的一个的前侧的接合导体对应于半导体管芯中的下方一个的背侧的半导体穿孔。接合导体的周长小于半导体穿孔的周长。绝缘密封体形成为覆盖管芯堆叠。多个导电端子形成于载体管芯上方与管芯堆叠相对。

附图说明

当结合附图阅读时，从以下详细描述最好地理解本公开的各方面。应注意，根据业界中的标准惯例，各个特征未按比例绘制。实际上，为了论述清楚起见，可以任意增大或减小各种特征的尺寸。

图1是绘示根据本公开的一些实施例的半导体管芯的示意性剖视图。

图2A到图2D是绘示根据本公开的一些实施例的半导体管芯制造方法中的各个阶段的示意性剖视图。

图3A到图3C是绘示根据本公开的一些实施例的载体管芯制造方法中的各个阶段的示意性剖视图。