[发明专利]半导体装置组合件的无焊互连件

说明书

本申请案涉及半导体装置组合件的无焊互连件。揭示具有无焊互连件的半导体装置组合件及相关联系统及方法。在一个实施例中，一种半导体装置组合件包含从半导体裸片延伸的第一导电柱及从衬底延伸的第二导电柱。所述第一导电柱可经由使用注入于所述第一与第二导电柱之间的无电镀液形成于所述第一与第二导电柱之间的中间导电结构连接到所述第二导电柱。所述第一及第二导电柱及所述中间导电结构可包含铜作为除焊接过程的金属间化合物IMC之外的共同主要组分。所述第一导电柱的第一侧壁表面可相对于所述第二导电柱的对应第二侧壁表面失准。未用IMC形成的此类互连件可改进所述半导体装置组合件的所述互连件的电及冶金特性。

技术领域

本发明大体上涉及半导体装置组合件，且更特定来说，涉及半导体装置组合件的无焊互连件。

背景技术

半导体封装通常包含安装于衬底上、套装于保护敷层中的半导体裸片(例如存储器芯片、微处理器芯片、成像器芯片)。半导体裸片可包含例如存储器单元、处理器电路或成像器装置的功能特征及电连接到功能特征的接合垫。接合垫可电连接到衬底的对应导电结构，对应导电结构可耦合到保护敷层外的端子，使得半导体裸片可连接到更高级电路系统。

在一些半导体封装中，直接芯片附接方法(例如半导体裸片与衬底之间的倒装芯片接合)可用于减小半导体封装的占用面积。此类直接芯片附接方法可包含可形成金属间化合物(IMC)的接触的不同金属材料之间的界面。IMC会使界面处的电特性降级(例如增大电阻)或由于其冶金性质(例如脆度)而引起可靠性问题。此外，可能需要退火步骤来促进不同金属材料之间的接合，此将热应力引入到半导体封装。此类热应力会导致额外问题，例如裂纹在半导体裸片的钝化层中蔓延、导致界面处的高电阻的半导体裸片、衬底或两者的翘曲、或类似物。

发明内容

本发明的一个方面涉及一种方法，其包括：在半导体裸片上形成第一金属结构，所述第一金属结构包含远离所述半导体裸片的第一顶面；在衬底上形成第二金属结构，所述第二金属结构包含远离所述衬底的第二顶面；使所述第一金属结构与所述第二金属结构对准，使得所述第一顶面面向所述第二顶面；及通过用无电镀液在所述第一顶面及所述第二顶面两者上同时镀覆导电材料来结合所述第一顶面及所述第二顶面。

本发明的另一方面涉及一种方法，其包括：在第一半导体裸片上形成第一多个铜柱及在第二半导体裸片上形成第二多个铜柱，其中半导体晶片包含所述第一及第二半导体裸片；在封装支撑衬底上形成第一群组的导电凸块及第二群组的导电凸块；使所述第一及第二多个中的个别铜柱与所述第一及第二群组中的个别导电凸块对准，其中所述第一及第二多个铜柱面向所述第一及第二群组的导电凸块；及经由形成于在所述第一及第二多个铜柱与所述第一及第二群组的导电凸块之间注入的无电镀液中的导电材料将所述第一及第二多个中的个别铜柱连接到所述第一及第二群组中的个别导电凸块。

本发明的又另一方面涉及一种半导体装置组合件，其包括：第一金属结构，其从半导体裸片的第一侧延伸；第二金属结构，其从面向所述半导体裸片的所述第一侧的衬底的第一侧延伸；及第三金属结构，其结合所述第一金属结构及所述第二金属结构，其中所述第三金属结构由注入于所述第一金属结构与所述第二金属结构之间的无电镀液形成，其中：所述第一、第二及第三金属结构包含共同主要金属组分。

附图说明

可参考附图来较佳理解本发明的许多方面。图中的组件不一定按比例绘制。而是将重点放在清楚地说明本发明的原理上。

图1说明示范性半导体装置组合件的横截面图。

图2A到2E说明根据本发明的实施例的形成半导体装置组合件的无焊互连件的工艺。

图3A及3B说明根据本发明的实施例的形成半导体装置组合件的无焊互连件的工艺。

图4是示意性说明包含根据本发明的实施例配置的半导体装置组合件的系统的框图。

图5及6是说明根据本发明的实施例的形成半导体装置组合件的无焊互连件的方法的流程图。