[发明专利]包含二维移位的TSV半导体装置

说明书

公开了一种包含二维移位的TSV半导体装置。该半导体装置包含在两个正交方向上偏移地堆叠的半导体裸片。接着可以形成TSV，所述TSV连接所述堆叠中的相应裸片上的对应裸片接合焊盘。通过使所述裸片在两个正交方向上偏移，减小了总阶梯式偏移且因此减小了所述堆叠的未用阻进区域的大小。

技术领域

本公开一般涉及半导体装置领域。

背景技术

对便携式消费型电子装置的需求的强劲增长正在推动对大容量存储装置的需要。例如快闪存储器存储卡的非易失性半导体存储器装置广泛地用于满足对数字信息存储和交换的不断增长的需求。其便携性、多功能性和坚固设计，连同其高可靠性和大容量，已使此类存储器装置理想地用于各种各样的电子装置，包含例如数码相机、数字音乐播放器、视频游戏控制台、PDA、蜂窝电话和固态驱动器。

半导体存储器可以设置在半导体封装内，所述半导体封装保护半导体存储器且实现存储器与主机装置之间的通信。半导体封装的示例包含系统级封装(SiP)或多芯片模块(MCM)，其中多个裸片安装和互连在小占用面积的衬底上。此类封装中的裸片常常以阶梯式偏移图案堆叠，使得每个裸片的裸片接合焊盘在裸片堆叠的阶梯式边缘处暴露。接着可以在裸片堆叠中的裸片的对应裸片接合焊盘之间形成引线键合体，并形成到衬底的引线键合体以允许到/从裸片堆叠中的选择裸片的信号交换。

一些存储器和IC公司正在从引线键合转向使用硅穿孔(TSV)的新兴技术，在所述新兴技术中，由从上到下穿过晶片或裸片延行的金属或导电迹线替换引线键合体。这允许将晶片或芯片上下叠置并进行电和机械接合。TSV互连件具有许多优点，例如较高的引脚输出计数、允许较高数据速率的较低阻抗、减小的裸片大小和减小的互连件长度，因此改进了时延。

TSV接合的一种方法涉及使裸片在一个方向上阶梯式偏移地堆叠，且接着在堆叠中产生从顶部表面到底部裸片的通孔。所述偏移允许接近裸片堆叠中的每个层级处的每个裸片接合焊盘。然而，使裸片沿着一个维度移位的工艺会导致在每个裸片上在阶梯式边缘处浪费较大的阻进(keep-out)区域，这是因为在边缘处的阻进区域中无法构建TSV或IC组件。

发明内容

本公开一般涉及一种半导体装置。一种半导体装置，其包括：多个半导体裸片，沿着参考轴线上下叠置，多个裸片接合焊盘，在所述多个半导体裸片中的每个半导体裸片上，其中所述半导体裸片的第一群组的对应裸片接合焊盘沿着第一轴线相对于彼此偏移，且所述多个半导体裸片的第二群组的对应裸片接合焊盘沿着不平行于所述第一轴线的第二轴线相对于彼此偏移，所述第一轴线和所述第二轴线垂直于所述参考轴线；以及多个硅穿孔，电耦合堆叠式多个半导体裸片的不同层级中的对应裸片接合焊盘，所述多个硅穿孔中的硅穿孔延伸穿过所述多个半导体裸片中的半导体裸片中的每一个。

附图说明

图1为根据本技术的实施例的用于形成半导体装置的流程图。

图2为根据本技术的实施例的第一半导体晶片的第一主表面的平面图。

图3为根据本技术的实施例的来自图2所示的晶片的半导体裸片的平面图。

图4-6为根据本技术的实施例的在第一方向上偏移地堆叠的裸片的透视图。

图7-8为根据本技术的实施例的在第二方向上偏移地堆叠的多组裸片的透视图。

图9为示出了根据本技术的实施例的裸片堆叠中的每个裸片上的单个裸片接合焊盘的透视图。

图10为根据本技术的实施例的在两个方向上交错的裸片堆叠的平面图。

图11-15为示出了根据本技术的实施例的穿过裸片堆叠的不同层级的通孔的制造的横截面侧视图、边缘视图和透视图。

图16-19为示出了根据本技术的实施例的在裸片堆叠的不同层级处连接裸片接合焊盘的硅穿孔的制造的横截面侧视图。