[发明专利]互连结构

说明书

包括工艺步骤的代表性技术和设备可以被采用，以减轻导电互连结构中的不期望的凹陷和电介质键合表面的腐蚀。例如，嵌入层可以被添加到凹陷或腐蚀的表面上，以消除不需要的凹陷或空隙并且形成平坦的键合表面。包括工艺步骤的附加技术和设备可以被采用，以在导电互连结构中形成期望的开口，其中开口相对于互连结构的导电材料的体积可以具有预先确定的或期望的体积。这些技术、设备和工艺中的每个可以在经键合的裸片和晶片的键合表面处提供对更大直径、更大体积或混合尺寸的导电互连结构的使用。

优先权要求和相关申请的交叉引用

本申请要求于2019年10月18日提交的美国非临时申请号16/657,696,的权益，并且还根据35U.S.C.§119(e)(1)要求于2018年10月22日提交的美国临时申请号62/748,653,和于2019年09月18日提交的美国临时申请号62/902,207,的优先权，两者都通过引用以其整体并入本文。

技术领域

以下描述涉及集成电路(“IC”)。更具体地说，以下描述涉及制造IC裸片和晶片。

背景技术

微电子元件通常包括半导体材料(诸如硅或砷化镓)的薄板，该薄板通常被称为半导体晶片。晶片可以被形成为包括在晶片表面上和/或部分被嵌入在晶片内的多个集成芯片或裸片。与晶片分离的裸片通常作为单独的预封装单元被提供。在一些封装设计中，裸片被安装到衬底或芯片载体，该衬底或芯片载体进而被安装在诸如印刷电路板(PCB)的电路面板上。例如，许多裸片在适用于表面安装的封装中提供。

经封装的半导体裸片也可以以“堆叠”布置被提供，其中一个封装例如在电路板或其他载体上提供，并且另一个封装被安装在第一封装之上。这些布置可以允许多个不同裸片和设备被安装在电路板上的单个占有面积内，并且可以通过在封装之间提供短互连来进一步促进高速度操作。通常，该互连距离可能仅略大于裸片自身的厚度。为了在裸片封装的堆叠内实现互连，可以在每个裸片封装(最顶部封装除外)的两侧(例如，面)上提供用于机械连接和电连接的互连结构。

此外，裸片或晶片可以以三维布置被堆叠，作为各种微电子封装方案的一部分。这可以包括在较大的基底裸片、器件、晶片、衬底等上堆叠一个或多个裸片、器件和/或晶片的层，以竖直或水平布置堆叠多个裸片或晶片，以及两者的各种组合。

可以使用各种键合技术以堆叠布置键合裸片或晶片，键合技术包括直接电介质键合、非粘合技术(诸如，)或混合键合技术(诸如，)，两者均可从Xperi公司的Invensas Bonding Technologies,Inc.(以前的Ziptronix,Inc.)获得。键合包括在两个制备好的表面放在一起时在环境条件下发生的自发过程(例如，参见美国专利号6864585和7485968，以其整体并入本文)。

当使用直接键合技术来键合堆叠的裸片时，通常期望待键合的裸片的表面极其平坦和光滑。例如，通常，这些表面在表面形貌上应当具有非常低的变化(即，纳米级变化)，以便可以将这些表面紧密配合以形成持久的键。通常使用化学机械抛光(CMP)等将裸片或晶片的一个或多个键合表面平坦化，以实现键合所需的极其平坦和光滑的表面。

待键合的裸片或晶片(其可以包括硅或另一适当的材料)的相应配合表面在键合表面处通常包括被嵌入在无机电介质层(例如，诸如氧化物、氮化物、氮氧化物、碳氧化物、碳化物、碳氮化物、金刚石、类金刚石材料、玻璃、陶瓷、玻璃-陶瓷等)内的导电互连结构(其可以是金属)。

导电互连结构可以通过(例如)镶嵌技术形成，并且可以包括具有变化的宽度和尺寸的结构。导电互连结构可以在键合表面处布置和对齐，使得来自相应的裸片表面的导电互连结构在键合期间被结合。结合的互连结构在堆叠的裸片或晶片之间形成连续的导电互连(用于信号、功率、热传递、机械稳定性等)。