发明名称 晶片对晶片校准与叠置积体电路晶片厚度控制之方法及所合成三维半导体之结构
摘要 一种叠置积体电路晶片之校准方法以及所形成三维半导体之结构。一厚度控制层依需要沈积在每一个积体电路晶片上。该层之厚度系由制造过程中,在磨平阶段后之晶片厚度而决定。互补图案系蚀刻至每一个晶片及相邻晶片之厚度控制层内。在将该等晶片以三维结构叠置时,可利用来作连接用之导电垫体作精确之校准,该导电垫体系设在每一个积体电路晶片之边缘上。藉此可以将紧密之汇流排及I/O网路支撑在该三维结构之表面上。
申请公布号 TW280004 申请公布日期 1996.07.01
申请号 TW084102816 申请日期 1995.03.23
申请人 万国商业机器公司 发明人 大卫.杰卡伯.波曼;克劳黛.路易斯.伯汀;约翰.爱德华.柯尼
分类号 H01L21/283;H01L21/311 主分类号 H01L21/283
代理机构 代理人 陈长文 台北巿敦化北路二○一号七楼
主权项 1. 一种用以在一具有数个叠置积体电路晶片之三 维电子 模组中,控制两个积体电路晶片间之距离之方法, 包括有 以下之步骤: 决定该两个积体电路晶片中第一个积体电路晶片 之第一厚 度;及 在该两积体电路晶片之第一个上形成一沈积层,该 层具有 依该第一厚度及所需厚度而决定之厚度,以使该积 体电路 晶片叠置在该三维电子模组内时,由该沈积层来决 定两个 积体电路晶片间之距离。2. 根据申请专利范围第1 项之方法,进一步包括以下步骤 : 在该沈积层蚀刻一图案,该图案具有一预定深度之 凹部区 域;及 在该二个积体电路晶片之第二个内蚀刻另一互补 图案,使 两个积体电路晶片叠置在三维电子模组内时,该图 案及互 补图案能使两个积体电路晶片作横向互锁对齐。3 . 根据申请专利范围第2项之方法,进一步包括以下 步骤 : 在该两个积体电路晶片中之第一个边缘上,设置一 导电垫 体;及 在该二个积体电路晶片之第二个一侧缘之相对应 位置处, 设置相对应之导电垫体,以使该导电垫体及相对应 之导电 垫体能横向校准,且在该垫体之间之距离,能在该 两个积 体电路晶片叠置在一个三维电子模组内时,予以控 制。4. 根据申请专利范围第1项之方法,进一步包 括以下步骤 : 在该两个积体电路晶片中之第一个积体电路晶片 边缘上, 设置一导电垫体; 在第二个积体电路晶片之一边缘之相对应位置处, 设置相 对应之导电垫体,以使该导电垫体及相对应之导电 垫体能 横向校准,且在该垫体之间之距离,能在该两个积 体电路 晶片叠置在一个三维电子模组内时,予以控制。5. 一种用以在一个具有数个叠置积体电路晶片之三 维电 子模组中将两个相邻之积体电路晶片校准之方法, 该方法 包括有以下之步骤: 决定两个积体电路晶片中第一个积体电路晶片之 第一厚度 ; 在该第一个积体电路晶片之表面上,沈积一沈积层 ; 蚀刻一图案于该沈积层内,该图案系至少具有一凸 部,其 高度系由该第一厚度所决定;及 在该第二个积体电路晶片内蚀刻另一互补图案,该 互补图 案具有一相对应于该凸部之凹部,使两个积体电路 晶片叠 在三维电子模组内时,该图案及互补图案能相邻且 互锁, 使该两个积体电路晶片之间之距离可藉由该凸部 之高度予 以控制,且藉此使该两个积体电路结构可藉由该图 案与该 互补图案之互相结合而作横方校准。6. 根据申请 专利范围第5项之方法,进一步包括以下步骤 : 在该两个积体电路晶片中之第一个积体电路晶片 边缘上, 设置一导电垫体; 在第二个积体电路晶片之一边缘之相对应位置处, 设置相 对应之导电垫体,以使该导电垫体及相对应之导电 垫体能 横化校准,且在该垫体之间之距离,能在该两个积 体电路 晶片叠置在一个三维电子模组内时,予以控制。7. 一种电子模组,包括有: 两个积体电路晶片,该两积体电路晶片之每一个均 具有不 同之厚度及顶面及底面,该两个积体电路晶片系叠 置在该 电子模组中;及 第一厚度控制层,位在第一及第二积体电路晶片之 间,使 两个积体电路晶片之间之距离可藉由该厚度控制 层而予以 控制。8. 根据申请专利范围第7项之电子模组,进 一步包括: 第三积体电路晶片,其具有顶面及底面,以使三个 积体电 路晶片叠置在该电子模组内;及 第二厚度控制层,位在第二积体电路晶片及第三积 体电路 晶片之间,以使该电子模组中,三个积体电路晶片 中之任 两个之顶面间之距离实质地数倍于两个相邻积体 电路晶片 之顶面之间之距离。9. 根据申请专利范围第8项之 电子模组,进一步包括: 在该三个积体电路晶片中之两个积体电路晶片所 曝露出之 侧缘上,设置一导电垫体; 一电线网路,连接于所选定之垫体,以在该两个积 体电路 晶片之间或在电子模组与至少一个外部装置之间, 作信号 之传送。10. 根据申请专利范围第7项之电子模组, 其中: 第一厚度控制层具有一蚀刻在其上之图案,该图案 包括有 一凸部;及 该两个积体电路晶片中之第二个具有一蚀刻在其 上之互补 图案,该互补图案包括有一凹部,形成在相对应于 该凸部 之位置,该凹部与该凸部互锁,以使第一及第二积 体电路 晶片可控制地设置在该电子模组内。11. 根据申请 专利范围第10项之电子模组,进一步包括: 一设在该第一及第二积体电路晶片之间之第三层, 且其中 该互补图案被蚀刻在该第三层中。12. 一种电子模 组,包括有: 数个叠置之积体电路晶片; 用来控制数个叠置积体电路晶片中各个晶片间距 离之装置 ;及 用来控制数个叠置积体电路晶片中各个晶片间横 向校准之 装置。13. 根据申请专利范围第12项之电子模组,其 中该控制距 离之装置,乃包括有一设置在数个叠置积体电路晶 片中两 个晶片之间之层,该层之厚度是由数个叠置积体电 路晶片 中一个晶片厚度所决定。14. 根据申请专利范围第 12项之电子模组,其中该横向校 准装置,乃包括有一设置在数个叠置积体电路晶片 中相邻 晶片之间的互补图案。15. 根据申请专利范围第12 项之电子模组,进一步包括: 数个导电垫体,位在该数个叠置积体电路晶片中所 选定晶 片所曝露出之边缘处;及 一电线网路,连接于所选定之垫体。16. 一种用以 将形成在一积体电路晶片之第一表面上之图 案校准于形成在该积体电路晶片上之第二表面之 互补图案 之方法,该第一表面下方具有装置,该方法包括有 以下之 步骤: 依据校准于装置之第一光罩,将该图案蚀刻入第一 表面内 ,该图案相较于该第一表面,具有一不同高度之区 域;以 穿透之电磁能量照射该第一表面; 藉由侦测由第二表面所发散出之穿透电磁能量,而 将相邻 于第二表面之第二光罩对准于该图案;及 依据对准于装置之第二光罩,将一互补图案蚀刻入 第二表 面内,该互补图案相较于该第二表面,具有一不同 高度之 区域。17. 根据申请专利范围第16项之方法,进一步 包括: 对数个积体电路晶片重覆所有之步骤,以在叠置该 数个积 体电路晶片时,可使相邻积体电路晶片之图案及互 补图案 互锁。18. 根据申请专利范围第17项之方法,进一步 包括: 在数个积体电路晶片中,在所选定晶片之相对应边 缘上设 置导电垫体,以使得在叠置该数个积体电路晶片时 ,该导 电垫体会被排整在一由该相对应边缘所形成之模 组表面上 。19. 根据申请专利范围第18项之方法,进一步包括 : 在该模组表面形成电线网路,该电线网路系接触于 所选定 之导电垫体。20. 根据申请专利范围第16项之方法, 进一步包括以下步 骤: 对数个积体电路晶片重覆所有之步骤;及 将该数个积体电路晶片予以叠置,以使相邻积体电 路晶片 之图案及互补图案互锁。21. 根据申请专利范围第 20项之方法,进一步包括: 在数个积体电路晶片中,在所选定晶片之相对应边 缘上设 置导电垫体, 以使得在叠置该数个积体电路晶片时,该导电垫体 会被排 整在一由该相对应边缘所形成之模组表面上。22. 根据申请专利范围第21项之方法,进一步包括: 在该模组表面形成电线网路,该电线网路系接触于 所选定 之导电垫体。23. 根据申请专利范围第16项之方法, 其中该图案系蚀刻 入设置在第一表面之第一层内。24. 根据申请专利 范围第23项之方法,其中该第一层包括 有一厚度控制层。25. 根据申请专利范围第16项之 方法,其中该互补图案系 蚀刻入设置在第二表面之第二层内。26. 根据申请 专利范围第25项之方法,其中该第二层包括 有一厚度控制层。27. 一种用以在三维电子模组内 控制地叠置积体电路晶片 之方法,该方法包括有以下步骤: 在第一个所选定之相邻积体电路晶片之间,设置互 补互锁 图案,该互补互锁图案系横向校准于该所选定之第 一个相 邻积体电路晶片;及 在第二个所选定之积体电路晶片之间至少设置一 个厚度控 制层,以控制第二个选定积体电路晶片之距离。28. 根据申请专利范围第27项之方法,进一步包括有: 在所选定之第三个积体电路晶片上之曝露边缘上, 设置导 电垫体;及 在选定之导电垫体上,设置一个电线网路。图示简 单说明: 图1系显示由叠置积体电路晶片所形成之三维电子 模组之 实施例,在其表面上乃设置有一滙流排及I/O网路; 图2系显示滙流排及I/O网路连接至每一个叠置积体 电路晶 片侧缘处之垫体之实施例图; 图3显示一个积体电路晶片之叠层结构,其中之垫 体系适 当地予以校准,且其系采用顶面对底面之设置结构 ; 图4系显示一个积体电路晶片之叠层结构,其中之 垫体系 适当地予以校准,且其采用了可变安装之技术; 图5系显示采用本发明原理之水平校准技术之示意 图; 图6系显示磨平晶圆以得到所需厚度之示意图; 图7系显示采用本发明之原理,将一厚度控制层沈 积在底 层晶圆之示意图; 图8a-8d系显示采用本发明原理,在叠置两个积体电 路晶 片时,两个不同蚀刻深度之效应示意图; 图9显示采用本发明之原理,三个积体电路晶片中 之每一 个晶片皆具有厚度控制层及作为水平校准之互补 图案之示 意图; 图10a-10b显示采用本发明之原理,将互补图案对齐 于数
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