FR2983638A1 - Procede de formation d'un circuit integre - Google Patents

Procede de formation d'un circuit integre Download PDF

Info

Publication number
FR2983638A1
FR2983638A1 FR1161066A FR1161066A FR2983638A1 FR 2983638 A1 FR2983638 A1 FR 2983638A1 FR 1161066 A FR1161066 A FR 1161066A FR 1161066 A FR1161066 A FR 1161066A FR 2983638 A1 FR2983638 A1 FR 2983638A1
Authority
FR
France
Prior art keywords
wafer
openings
integrated circuit
front face
face
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
FR1161066A
Other languages
English (en)
Inventor
Pierre Bar
Sylvain Joblot
Nicolas Hotellier
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
STMicroelectronics SA
Original Assignee
STMicroelectronics SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by STMicroelectronics SA filed Critical STMicroelectronics SA
Priority to FR1161066A priority Critical patent/FR2983638A1/fr
Priority to CN201210482667.0A priority patent/CN103137566B/zh
Priority to CN201220625573XU priority patent/CN203085525U/zh
Priority to US13/688,008 priority patent/US8704358B2/en
Publication of FR2983638A1 publication Critical patent/FR2983638A1/fr
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/71Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
    • H01L21/768Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
    • H01L21/76898Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics formed through a semiconductor substrate
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/50Assembly of semiconductor devices using processes or apparatus not provided for in a single one of the subgroups H01L21/06 - H01L21/326, e.g. sealing of a cap to a base of a container
    • H01L21/56Encapsulations, e.g. encapsulation layers, coatings
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/6835Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using temporarily an auxiliary support
    • H01L21/6836Wafer tapes, e.g. grinding or dicing support tapes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/48Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
    • H01L23/481Internal lead connections, e.g. via connections, feedthrough structures
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/48Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
    • H01L23/488Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of soldered or bonded constructions
    • H01L23/498Leads, i.e. metallisations or lead-frames on insulating substrates, e.g. chip carriers
    • H01L23/49811Additional leads joined to the metallisation on the insulating substrate, e.g. pins, bumps, wires, flat leads
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/80Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/91Methods for connecting semiconductor or solid state bodies including different methods provided for in two or more of groups H01L24/80 - H01L24/90
    • H01L24/92Specific sequence of method steps
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/93Batch processes
    • H01L24/94Batch processes at wafer-level, i.e. with connecting carried out on a wafer comprising a plurality of undiced individual devices
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
    • H01L25/03Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes
    • H01L25/04Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers
    • H01L25/065Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L27/00
    • H01L25/0657Stacked arrangements of devices
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
    • H01L25/50Multistep manufacturing processes of assemblies consisting of devices, each device being of a type provided for in group H01L27/00 or H01L29/00
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2221/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof covered by H01L21/00
    • H01L2221/67Apparatus for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L2221/683Apparatus for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L2221/68304Apparatus for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using temporarily an auxiliary support
    • H01L2221/68327Apparatus for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using temporarily an auxiliary support used during dicing or grinding
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/02Bonding areas; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/04Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
    • H01L2224/0401Bonding areas specifically adapted for bump connectors, e.g. under bump metallisation [UBM]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/02Bonding areas; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/04Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
    • H01L2224/05Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process of an individual bonding area
    • H01L2224/0554External layer
    • H01L2224/0556Disposition
    • H01L2224/05571Disposition the external layer being disposed in a recess of the surface
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/02Bonding areas; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/04Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
    • H01L2224/05Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process of an individual bonding area
    • H01L2224/0554External layer
    • H01L2224/05599Material
    • H01L2224/056Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H01L2224/05638Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/05647Copper [Cu] as principal constituent
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/02Bonding areas; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/07Structure, shape, material or disposition of the bonding areas after the connecting process
    • H01L2224/08Structure, shape, material or disposition of the bonding areas after the connecting process of an individual bonding area
    • H01L2224/081Disposition
    • H01L2224/0812Disposition the bonding area connecting directly to another bonding area, i.e. connectorless bonding, e.g. bumpless bonding
    • H01L2224/08135Disposition the bonding area connecting directly to another bonding area, i.e. connectorless bonding, e.g. bumpless bonding the bonding area connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip
    • H01L2224/08145Disposition the bonding area connecting directly to another bonding area, i.e. connectorless bonding, e.g. bumpless bonding the bonding area connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip the bodies being stacked
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/02Bonding areas; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/07Structure, shape, material or disposition of the bonding areas after the connecting process
    • H01L2224/09Structure, shape, material or disposition of the bonding areas after the connecting process of a plurality of bonding areas
    • H01L2224/091Disposition
    • H01L2224/0918Disposition being disposed on at least two different sides of the body, e.g. dual array
    • H01L2224/09181On opposite sides of the body
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/11Manufacturing methods
    • H01L2224/11001Involving a temporary auxiliary member not forming part of the manufacturing apparatus, e.g. removable or sacrificial coating, film or substrate
    • H01L2224/11009Involving a temporary auxiliary member not forming part of the manufacturing apparatus, e.g. removable or sacrificial coating, film or substrate for protecting parts during manufacture
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/11Manufacturing methods
    • H01L2224/113Manufacturing methods by local deposition of the material of the bump connector
    • H01L2224/1133Manufacturing methods by local deposition of the material of the bump connector in solid form
    • H01L2224/11334Manufacturing methods by local deposition of the material of the bump connector in solid form using preformed bumps
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/12Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/13Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/13001Core members of the bump connector
    • H01L2224/1302Disposition
    • H01L2224/13022Disposition the bump connector being at least partially embedded in the surface
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/12Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/13Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/13001Core members of the bump connector
    • H01L2224/1302Disposition
    • H01L2224/13025Disposition the bump connector being disposed on a via connection of the semiconductor or solid-state body
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/12Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/13Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/13001Core members of the bump connector
    • H01L2224/13099Material
    • H01L2224/131Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H01L2224/13138Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/13147Copper [Cu] as principal constituent
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/15Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
    • H01L2224/16Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/161Disposition
    • H01L2224/16151Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/16221Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/16225Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/80001Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected by connecting a bonding area directly to another bonding area, i.e. connectorless bonding, e.g. bumpless bonding
    • H01L2224/802Applying energy for connecting
    • H01L2224/80201Compression bonding
    • H01L2224/80203Thermocompression bonding, e.g. diffusion bonding, pressure joining, thermocompression welding or solid-state welding
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/80001Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected by connecting a bonding area directly to another bonding area, i.e. connectorless bonding, e.g. bumpless bonding
    • H01L2224/8034Bonding interfaces of the bonding area
    • H01L2224/80357Bonding interfaces of the bonding area being flush with the surface
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/80001Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected by connecting a bonding area directly to another bonding area, i.e. connectorless bonding, e.g. bumpless bonding
    • H01L2224/808Bonding techniques
    • H01L2224/80894Direct bonding, i.e. joining surfaces by means of intermolecular attracting interactions at their interfaces, e.g. covalent bonds, van der Waals forces
    • H01L2224/80895Direct bonding, i.e. joining surfaces by means of intermolecular attracting interactions at their interfaces, e.g. covalent bonds, van der Waals forces between electrically conductive surfaces, e.g. copper-copper direct bonding, surface activated bonding
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/80001Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected by connecting a bonding area directly to another bonding area, i.e. connectorless bonding, e.g. bumpless bonding
    • H01L2224/808Bonding techniques
    • H01L2224/80894Direct bonding, i.e. joining surfaces by means of intermolecular attracting interactions at their interfaces, e.g. covalent bonds, van der Waals forces
    • H01L2224/80896Direct bonding, i.e. joining surfaces by means of intermolecular attracting interactions at their interfaces, e.g. covalent bonds, van der Waals forces between electrically insulating surfaces, e.g. oxide or nitride layers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/83Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
    • H01L2224/832Applying energy for connecting
    • H01L2224/83201Compression bonding
    • H01L2224/83203Thermocompression bonding, e.g. diffusion bonding, pressure joining, thermocompression welding or solid-state welding
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/91Methods for connecting semiconductor or solid state bodies including different methods provided for in two or more of groups H01L2224/80 - H01L2224/90
    • H01L2224/92Specific sequence of method steps
    • H01L2224/9202Forming additional connectors after the connecting process
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/91Methods for connecting semiconductor or solid state bodies including different methods provided for in two or more of groups H01L2224/80 - H01L2224/90
    • H01L2224/92Specific sequence of method steps
    • H01L2224/922Connecting different surfaces of the semiconductor or solid-state body with connectors of different types
    • H01L2224/9222Sequential connecting processes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/93Batch processes
    • H01L2224/94Batch processes at wafer-level, i.e. with connecting carried out on a wafer comprising a plurality of undiced individual devices
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2225/00Details relating to assemblies covered by the group H01L25/00 but not provided for in its subgroups
    • H01L2225/03All the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/648 and H10K99/00
    • H01L2225/04All the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/648 and H10K99/00 the devices not having separate containers
    • H01L2225/065All the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/648 and H10K99/00 the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L27/00
    • H01L2225/06503Stacked arrangements of devices
    • H01L2225/06517Bump or bump-like direct electrical connections from device to substrate
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2225/00Details relating to assemblies covered by the group H01L25/00 but not provided for in its subgroups
    • H01L2225/03All the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/648 and H10K99/00
    • H01L2225/04All the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/648 and H10K99/00 the devices not having separate containers
    • H01L2225/065All the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/648 and H10K99/00 the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L27/00
    • H01L2225/06503Stacked arrangements of devices
    • H01L2225/06524Electrical connections formed on device or on substrate, e.g. a deposited or grown layer
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2225/00Details relating to assemblies covered by the group H01L25/00 but not provided for in its subgroups
    • H01L2225/03All the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/648 and H10K99/00
    • H01L2225/04All the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/648 and H10K99/00 the devices not having separate containers
    • H01L2225/065All the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/648 and H10K99/00 the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L27/00
    • H01L2225/06503Stacked arrangements of devices
    • H01L2225/06541Conductive via connections through the device, e.g. vertical interconnects, through silicon via [TSV]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/02Bonding areas ; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/07Structure, shape, material or disposition of the bonding areas after the connecting process
    • H01L24/08Structure, shape, material or disposition of the bonding areas after the connecting process of an individual bonding area
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/10Bump connectors ; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/11Manufacturing methods
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/10Bump connectors ; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/12Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process
    • H01L24/13Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process of an individual bump connector
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/10Bump connectors ; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/15Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
    • H01L24/16Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/00014Technical content checked by a classifier the subject-matter covered by the group, the symbol of which is combined with the symbol of this group, being disclosed without further technical details
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11Device type
    • H01L2924/14Integrated circuits

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)

Abstract

L'invention concerne un procédé de formation d'un circuit intégré comprenant les étapes suivantes : a) former des ouvertures dans une face avant d'une première plaquette (W1) et les remplir d'un matériau conducteur (5) ; b) former des zones dopées de composants dans des zones actives (9) de la face avant, former des niveaux d'interconnexion (11) sur ladite face et aplanir ladite face ; c) recouvrir d'une couche d'isolant (17) une face avant d'une deuxième plaquette (W2), et aplanir ladite face revêtue d'isolant ; d) appliquer la face avant de la deuxième plaquette (W2) sur la face avant de la première plaquette (W1), de façon à obtenir un collage entre les deux plaquettes ; e) former des vias (33) à partir de la face arrière de la deuxième plaquette, jusqu'à atteindre les niveaux d'interconnexion (11) ; et f) amincir la première plaquette, jusqu'à atteindre les ouvertures remplies de matériau conducteur.

Description

B11220 - 11-GR1-0473FR01 1 PROCÉDÉ DE FORMATION D'UN CIRCUIT INTÉGRÉ Domaine de l'invention La présente invention concerne un procédé de formation d'une puce de circuit intégré, et plus particulièrement un procédé de formation d'une puce de circuit intégré dont la face avant et la face arrière sont connectées électriquement au moyen d'un via traversant la plaquette. Exposé de l'art antérieur Afin d'améliorer la compacité et les performances des circuits intégrés, on souhaite ramener des connexions à des composants fabriqués sur la face avant d'une plaquette de semiconducteur (ou substrat semiconducteur) vers la face arrière de la plaquette. Pour cela, on est amené à former des vias traversant la plaquette, couramment désignés dans la technique par l'acronyme d'origine anglo-saxonne TSV ("Through Substrate Via"). Ces vias comprennent un ou plusieurs matériaux bons conducteurs électriques et/ou thermiques. De façon à limiter l'épaisseur du substrat à traverser, la réalisation de circuits intégrés comprenant des vias de type TSV conduit généralement à la manipulation de plaquettes de semiconducteur d'épaisseur très fine. Ceci engendre des contraintes mécaniques élevées dans la plaquette et dans le circuit intégré. En outre, pour limiter la perte de B11220 - 11-GR1-0473FR01 2 surface utile du côté de la plaquette où sont réalisés les composants, on souhaite former des vias de section aussi petite que possible. On souhaite donc former des vias de facteur de forme élevé, le facteur de forme d'un via étant défini comme le rapport entre la profondeur du via et la largeur de ce via. De façon générale, les technologies couramment utilisées permettent de fabriquer facilement des vias ayant un facteur de forme compris entre 1 et 10. Pour une plaquette fine, d'une épaisseur de l'ordre de 80 pin, la plus petite largeur de via que l'on sait aisément fabriquer est donc d'environ 8 gm. Pour les technologies dans lesquelles les dimensions des composants actifs élémentaires sont inférieures au micromètre, voire au dixième de micromètre, ces largeurs sont très grandes devant les dimensions des composants fabriqués, principalement des transistors. Une partie de la surface de la plaquette de semiconducteur normalement dédiée à la fabrication des composants est donc sacrifiée pour la réalisation des vias traversants. Ainsi, la prévision de vias peut conduire à une diminution de la densité de composants par unité de surface.
Pour diminuer la largeur des vias traversants, il convient donc d'amincir la plaquette le plus possible. Les plaquettes de grand diamètre, par exemple des plaquettes de 300 mm de diamètre, qui ont généralement une épaisseur initiale de l'ordre de 700 à 800 gm, deviennent fragiles et difficiles à manipuler après un amincissement. On colle donc la face avant de la plaquette sur une poignée temporaire, c'est-à-dire sur une autre plaquette épaisse, puis on amincit la plaquette. On forme ensuite des ouvertures à partir de la nouvelle face arrière de la plaquette, puis on recouvre les parois et le fond des ouvertures d'une couche d'un matériau conducteur. Pour obtenir un dépôt conforme du matériau conducteur sur les parois et le fond des ouvertures, on est amené à utiliser des températures élevées. Or, les colles utilisées pour le collage de la plaquette sur la poignée temporaire supportent mal des températures supérieures à environ 250°C. Un inconvénient de B11220 - 11-GR1-0473FR01 3 tels procédés réside dans le fait qu'ils permettent de fabriquer simplement des vias de facteur de forme limité, généralement compris entre 1 et 3. Selon un autre procédé connu, pour améliorer le 5 facteur de forme des vias, les vias sont réalisés avant le collage temporaire de la plaquette sur une poignée, et avant l'amincissement de la plaquette. Néanmoins, en raison de l'épaisseur finale visée de la plaquette, généralement de l'ordre de 80 pin, un inconvénient d'un tel procédé réside dans 10 le remplissage coûteux des vias. Un autre inconvénient des procédés décrits ci-dessus est lié au fait que, une fois la poignée retirée, la plaquette est fragile. La plaquette est alors difficile à manipuler lors d'étapes ultérieures d'encapsulation. Par de tels procédés, il 15 est donc difficile d'obtenir des plaquettes d'épaisseur inférieure à environ 80 gm, et donc des vias traversants de largeur inférieure à 8 gm. Ainsi, il existe un besoin d'un procédé permettant de ramener des connexions à des composants fabriqués sur la face 20 avant d'une plaquette de semiconducteur vers la face arrière de la plaquette par des vias de la largeur plus petite possible. Résumé Ainsi, un mode de réalisation de la présente invention prévoit un procédé de formation d'un circuit intégré dont une 25 face est adaptée à être reportée sur un autre circuit intégré, sur un circuit imprimé ou sur un boîtier, et dont l'autre face est adaptée à recevoir un circuit intégré supplémentaire, le procédé comprenant les étapes suivantes : a) former des ouvertures dans une face avant d'une première plaquette de 30 semiconducteur, la profondeur des ouvertures étant inférieure à 10 gm, et les remplir d'un matériau conducteur ; b) former des zones dopées de composants dans des zones actives de la face avant, former des niveaux d'interconnexion sur ladite face avant et aplanir ladite face portant les niveaux d'interconnexion ; 35 c) recouvrir d'une couche d'isolant une face avant d'une B11220 - 11-GR1-0473FR01 4 deuxième plaquette de semiconducteur, et aplanir ladite face revêtue d'isolant ; d) appliquer la face avant de la deuxième plaquette revêtue d'isolant sur la face avant de la première plaquette portant des niveaux d'interconnexion, de façon à obtenir un collage entre les deux plaquettes ; e) former des vias à partir de la face arrière de la deuxième plaquette, jusqu'à atteindre les niveaux d'interconnexion de la première plaquette ; et f) amincir la première plaquette, jusqu'à atteindre les ouvertures remplies de matériau conducteur.
Selon un mode de réalisation de la présente invention, à l'étape d), le collage entre la première plaquette et la deuxième plaquette est obtenu par un collage par thermocompression ou par un collage direct. Selon un mode de réalisation de la présente invention, 15 le procédé comprend en outre, à l'étape c), une étape de formation de contacts conducteurs à la surface de la couche d'isolant recouvrant la face avant de la deuxième plaquette. Selon un mode de réalisation de la présente invention, à l'étape d), chaque contact conducteur vient en contact avec 20 une métallisation superficielle des niveaux d'interconnexion de la première plaquette, et, à l'étape e), les vias sont formés de façon à atteindre les contacts conducteurs. Selon un mode de réalisation de la présente invention, l'épaisseur de la première plaquette après amincissement est 25 inférieure à la profondeur des ouvertures et est comprise entre 3 et 10 pin. Selon un mode de réalisation de la présente invention, l'étape a) de formation et de remplissage des ouvertures de la première plaquette comprend les étapes suivantes : revêtir les 30 parois desdites ouvertures d'isolant ; et remplir lesdites ouvertures isolées d'un matériau conducteur. Selon un mode de réalisation de la présente invention, le procédé comprend en outre l'étape consistant à former des secondes ouvertures en même temps que lesdites ouvertures, et à 35 remplir les secondes ouvertures d'un matériau isolant de façon à B11220 - 11-GR1-0473FR01 isoler entièrement des zones actives de la face avant de la première plaquette. Selon un mode de réalisation de la présente invention, la deuxième plaquette a une épaisseur initiale comprise entre 5 650 et 750 fun et est amincie, après l'étape d) consistant à appliquer les faces avant de chaque plaquette l'une contre l'autre, jusqu'à une épaisseur comprise entre 80 et 350 gm. Un mode de réalisation de la présente invention prévoit en outre un circuit intégré dont une face est adaptée à être reportée sur un autre circuit intégré, sur un circuit imprimé ou sur un boîtier, et dont l'autre face est adaptée à recevoir un circuit intégré supplémentaire, ledit circuit intégré résultant de la découpe en puces d'un ensemble comprenant : une première plaquette de semiconducteur dont l'épaisseur du substrat est inférieure à 10 gm, dont la face avant comprend des zones dopées de composants dans des zones actives et porte des niveaux d'interconnexion, ladite première plaquette comprenant des ouvertures isolées traversantes remplies d'un matériau conducteur ; une deuxième plaquette de semiconducteur, dont la face avant porte une couche d'isolant, accolée par collage par thermo-compression ou par collage direct à la face avant de la première plaquette portant les niveaux d'interconnexion, et dont la face arrière porte une couche de redistribution comprenant des prises de contact, ladite deuxième plaquette comprenant une pluralité de vias traversants ; et des piliers de cuivre, adaptés à recevoir des contacts d'un circuit intégré supplémentaire, fixés aux ouvertures remplies de matériau conducteur du côté de la face arrière de la première plaquette.
Selon un mode de réalisation de la présente invention, l'épaisseur du substrat de la première plaquette est comprise entre 3 et 10 fun et est inférieure à la profondeur des ouvertures, et la largeur desdites ouvertures est inférieure à 1 pin.
B11220 - 11-GR1-0473FR01 6 Selon un mode de réalisation de la présente invention, la première plaquette comprend en outre des secondes ouvertures traversantes remplies d'un matériau isolant, adaptées à isoler entièrement des zones actives.
Selon un mode de réalisation de la présente invention, l'épaisseur du substrat de la deuxième plaquette est comprise entre 80 et 350 pin et la largeur des vias traversants est comprise entre 8 et 50 gm. Selon un mode de réalisation de la présente invention, le matériau de remplissage desdites ouvertures est choisi dans le groupe comprenant le silicium polycristallin, le tungstène et le cuivre, et le matériau de remplissage des secondes ouvertures est de l'oxyde de silicium. Brève description des dessins Ces objets, caractéristiques et avantages, ainsi que d'autres seront exposés en détail dans la description suivante de modes de réalisation particuliers faite à titre non limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles : les figures lA à 1K sont des vues en coupe illustrant 20 des étapes successives d'un procédé de formation d'un circuit intégré ; et la figure 2 est une vue en coupe d'un assemblage de deux circuits intégrés empilés l'un sur l'autre (en trois dimensions (3D)), cet assemblage étant obtenu par un procédé tel 25 que celui décrit en relation avec les figures lA à 1K. Par souci de clarté, de mêmes éléments ont été désignés par de mêmes références dans les différentes figures et, de plus, comme cela est habituel dans la représentation des circuits intégrés, les diverses figures ne sont pas tracées à 30 l'échelle. Description détaillée Les figures lA à 1K sont des vues en coupe illustrant de manière schématique des étapes successives d'un procédé de formation d'un circuit intégré.
B11220 - 11-GR1-0473FR01 7 La figure LA représente une plaquette de semiconducteur Wl, dans laquelle des ouvertures 1 ont été formées à partir de la face avant 3. La profondeur des ouvertures est inférieure à l'épaisseur de la plaquette. Par exemple, l'épaisseur de la plaquette est comprise entre 650 et 750 um, par exemple 700 um, et la profondeur des ouvertures est inférieure à 10 um. Les ouvertures sont par exemple de section circulaire. Le diamètre (ou la largeur) des ouvertures 1 est par exemple inférieur à 1 pin.
Après avoir formé les ouvertures 1, on recouvre les parois des ouvertures d'un matériau isolant, puis, comme l'illustre la figure 1B, on remplit entièrement les ouvertures d'un matériau conducteur 5, par exemple du silicium polycristallin ou du tungstène. On obtient ainsi des vias 7 de très faible largeur. Comme l'illustre la figure 1C, une étape suivante consiste à former des zones dopées de composants dans des zones actives 9 proches de la face avant de la plaquette Wl, aux emplacements non occupés par les vias 7. Une distance déterminée, par exemple de l'ordre de 1 um, sera de préférence prévue entre le bord d'un via 7 et la limite d'une zone dopée. Selon une variante, il est possible de former d'abord les zones dopées de composants et de former ensuite les ouvertures 1. Le matériau conducteur 5 de remplissage des ouvertures peut alors être par exemple du silicium polycristallin, du tungstène ou du cuivre. On forme ensuite des niveaux d'interconnexion 11 sur la face avant de la plaquette Wl. Une métallisation superficielle 13 est représentée à titre d'exemple, ainsi que des métallisations 15 de niveaux intermédiaires. On aplanit ensuite la surface supérieure des niveaux d'interconnexion 11, par exemple par polissage mécano-chimique. A l'étape illustrée en figure 1D, on recouvre d'une couche d'isolant 17 la face avant 19 d'une autre plaquette W2, 35 par exemple du même semiconducteur, de même dimension que la B11220 - 11-GR1-0473FR01 8 plaquette Wl. A cette étape, on peut éventuellement former des contacts conducteurs 21, par exemple en cuivre, à la surface de la couche d'isolant 17. On aplanit ensuite la surface supérieure de la couche d'isolant 17, par exemple par polissage mécano- chimique. Comme l'illustre la figure 1E, une étape suivante consiste à appliquer la face avant de la plaquette W2 revêtue de la couche d'isolant 17 sur la face avant de la plaquette W1 portant les niveaux d'interconnexion 11. Les surfaces des deux plaquettes qu'on applique l'une contre l'autre ont été préalablement traitées et aplanies de façon à réaliser un collage par thermo-compression ou un collage direct entre les deux plaquettes W1 et W2. De plus, chaque contact 21 qui a éventuellement été formé à la surface de la couche d'isolant 17 à l'étape illustrée en figure 1D, vient en contact avec une métallisation superficielle 13 de la plaquette Wl. A l'étape illustrée en figure 1F, on amincit la plaquette W2, de façon que l'épaisseur de la plaquette W2 après amincissement soit par exemple comprise entre 80 et 350 pin, par exemple de l'ordre de 300 pin. De telles épaisseurs permettent de garantir une intégrité mécanique suffisante de la plaquette W2 sans qu'il soit nécessaire d'utiliser une poignée temporaire. Après avoir aminci la plaquette W2, comme l'illustre la figure 1G, on forme des ouvertures 23, dont une seule est représentée, à partir de la nouvelle face arrière de la plaquette W2, jusqu'à atteindre les niveaux d'interconnexion 11 de la plaquette Wl. Le fond des ouvertures 23 coïncide par exemple avec un contact 21 lié à une métallisation superficielle 13, ou directement avec une métallisation superficielle. Les ouvertures 23 ont un diamètre compris entre 8 et 50 pin, par exemple de l'ordre de 35 pin. On recouvre ensuite les parois des ouvertures 23 d'une couche 25 d'un matériau isolant. On dépose ensuite une couche 26 d'un matériau conducteur qui recouvre les parois et le fond des ouvertures et vient en contact avec le conducteur 21 ou une métallisation superficielle 13. Selon un B11220 - 11-GR1-0473FR01 9 mode de réalisation, la couche 26 peut être une couche d'accroche, par exemple en Ti, TiN, Ta, TaN ou Cu. On forme ensuite une couche d'isolant 28 au-dessus de la face arrière de la plaquette W2 et des motifs de surface de la couche conductrice 26. La couche d'isolant 28 pourra éventuellement être ouverte afin de rendre accessible localement la couche conductrice 26. Selon un mode de réalisation préféré, on pourra former une première couche d'isolant 22 au-dessus de la face arrière de la plaquette W2, avant de former les ouvertures 23, cette couche d'isolant 22 étant destinée à protéger la face arrière de la plaquette W2. En définitive, au-dessus de la face arrière de la plaquette W2, on obtient une couche d'isolant 29, constituée des couches d'isolant 22 et 28, et comprenant des motifs de surface de la couche conductrice 26.
Comme l'illustre la figure 1H, une étape suivante consiste à remplir entièrement les ouvertures 23 d'un matériau 31. Ce matériau 31 peut être un matériau conducteur tel qu'une pâte conductrice, par exemple à base de cuivre, ou un matériau isolant tel qu'un polyimide. La couche 26 de matériau conducteur et le matériau 31 constituent des vias traversants 33. On peut de plus former une couche de redistribution 30 au-dessus de la couche d'isolant 29, cette couche de redistribution comprenant des prises de contact 34 au-dessus des motifs de surface de la couche conductrice 26. Les prises de contact 34 sont destinées à recevoir des billes conductrices ou des piliers de cuivre pour un montage en surface (flip-chip). Après avoir formé les vias traversants 33, comme l'illustre la figure 1I, on amincit la plaquette Wl, de façon que l'épaisseur de la plaquette W1 après amincissement soit inférieure à la profondeur des vias 7 et que les extrémités des vias soient découvertes. L'épaisseur de la plaquette W1 après amincissement est par exemple comprise entre 3 et 10 pin, par exemple de l'ordre de 5 On dépose ensuite, de préférence, une fine couche d'isolant 35 sur la nouvelle face arrière de la 35 plaquette Wl.
B11220 - 11-GR1-0473FR01 10 A ce stade du procédé, sans altérer l'intégrité mécanique de l'ensemble des plaquettes W1 et W2 ni du circuit intégré réalisé, on a ainsi ramené des connexions à des composants fabriqués sur la face avant de la plaquette Wl, vers la face arrière de la plaquette W2, par des vias traversants 7 de très faible largeur dans la plaquette Wl, et par des vias traversants 33 de largeur plus élevée dans la plaquette W2 ne comprenant pas de composants. Comme l'illustre la figure 1J, on ouvre la couche d'isolant 35 en regard de chaque via 7 et on forme des piliers de cuivre 37 à partir des vias 7 de la plaquette Wl. La largeur des piliers 37 est par exemple de l'ordre de 20 pin. Les piliers 37 sont par exemple destinés à recevoir des contacts d'une autre puce de circuit intégré.
Comme l'illustre la figure 1K, on fixe des billes conductrices 41 à des prises de contact 34 de la couche de redistribution 30 de la face arrière de la plaquette W2. Pendant cette opération, la face arrière de la plaquette W1 peut être revêtue d'une couche de protection temporaire 39. Une autre façon de protéger la face arrière de la plaquette W1 est de suréléver la plaquette au moyen d'un support pour éviter que la face arrière ne soit en contact avec le tapis d'un four utilisé pour la re-fusion des billes. Les billes 41 sont destinées par exemple à être soudées à des plots d'une autre puce, d'un boîtier ou d'une carte de circuit imprimé. On obtient ainsi un ensemble comprenant une plaquette W1 d'épaisseur inférieure à 10 pin et une plaquette W2 plus épaisse, par exemple d'une épaisseur comprise entre 80 et 350 gm. La plaquette W1 comprend des composants dans des zones actives 9 du côté de sa face avant et des vias 7, de largeur inférieure à 1 gm, traversant le substrat semiconducteur. La face avant de la plaquette W1 porte des niveaux d'interconnexion 11, et des piliers de cuivre 37 sont fixés aux vias traversants 7 du côté de la face arrière. La face avant de la plaquette W2, revêtue d'une couche d'isolant 17, est accolée à la face avant B11220 - 11-GR1-0473FR01 11 de la plaquette W1 portant les niveaux d'interconnexion 11. La plaquette W2 comprend des vias traversants 33, par exemple de largeur comprise entre 8 et 50 pin. La face arrière de la plaquette W2 peut porter une couche de redistribution 30 comprenant des prises de contact 34 fixées à des billes conductrices 41. On découpe ensuite en puces l'ensemble des plaquettes W1 et W2 accolées dans l'état illustré en figure 1K, de préférence tandis qu'elles sont collées sur une couche de 10 protection temporaire 39. La figure 2 illustre une portion d'une telle puce de circuit intégré, 42. Les billes 41 de la puce 42 ont été soudées à des plots d'une autre puce, d'un boîtier ou d'une carte de circuit imprimé 43. Les contacts d'une autre puce de circuit 15 intégré 45 ont été fixés aux piliers de cuivre 37. La puce 45 n'est pas nécessairement de la même dimension que la puce 42. On obtient ainsi un assemblage de deux circuits intégrés 42, 45 empilés l'un sur l'autre (en trois dimensions (3D)). Un avantage d'un circuit intégré obtenu par un procédé 20 tel que celui décrit en relation avec les figures LA à 1K réside dans le fait que la plaquette W1 comprenant des composants semiconducteurs peut être extrêmement mince, d'une épaisseur inférieure à 10 pin. Ainsi, des connexions aux composants fabriqués sur la face avant de la plaquette W1 vers sa face 25 arrière sont ramenées par des vias de faible largeur, par exemple inférieure à 1 pin. Dans les technologies dans lesquelles les dimensions des composants élémentaires sont inférieures au micromètre, voire au dixième de micromètre, ces largeurs sont tout à fait acceptables par rapport aux dimensions des 30 composants. De plus, l'impact mécanique des vias sur les composants est ainsi limité, et les couplages électriques parasites sont réduits. Un avantage supplémentaire d'un circuit intégré tel que celui illustré en figure 2 réside dans le fait que des accès 35 supplémentaires à la face avant peuvent être assurés par des B11220 - 11-GR1-0473FR01 12 vias traversants 33 formés dans une autre plaquette W2, accolée à la plaquette Wl. Les vias dans la plaquette W2 ont un diamètre non négligeable, ce qui garantit une bonne dissipation thermique de la chaleur produite par les composants en fonctionnement dans la plaquette Wl. En outre, les niveaux d'interconnexion 11 (désignés par l'acronyme BEOL "Back-End-Of-Line" dans la technique), correspondant aux métallisations 13, 15, généralement en cuivre, et présentant une densité importante, se trouvent dès lors sous les composants et peuvent être optimisés pour améliorer la dissipation thermique du circuit intégré. Un avantage d'un procédé tel que celui décrit en relation avec les figures lA à 1K réside dans le fait qu'il permet de ne pas utiliser d'étape de collage et de décollage sur une poignée temporaire de la face avant du circuit intégré portant les composants. Grâce à l'absence de colle, on peut utiliser des températures élevées lors des étapes de formation des vias traversants 33 dans la plaquette W2 illustrées en figures 1G et 1H. On peut donc former des vias traversants 33 de facteur de forme élevé, remplis totalement ou non, avec des contraintes de réalisation réduites dans les deux cas. Un avantage d'un tel procédé réside dans le fait qu'il est particulièrement bien adapté à l'utilisation d'une technique de collage direct pour le collage des deux plaquettes W1 et W2. Ceci est lié au fait que la plaquette W2 est dépourvue de composants et de circuit intégré. Si la face avant de la plaquette W2 comprenait aussi des composants dans des zones actives, des contraintes en terme de surface occupée par les zones actives respectives des deux plaquettes devraient être prises en compte lors de l'étape de collage des deux plaquettes.
Un avantage supplémentaire d'un tel procédé est lié au fait que, à l'étape de formation des ouvertures 1 illustrée en figure lA, on peut aussi former d'autres ouvertures 51 destinées à servir de zones d'isolement entre des zones actives. Les ouvertures 51 peuvent par exemple être des tranchées, remplies d'un matériau isolant 53, par exemple de l'oxyde de silicium, à B11220 - 11-GR1-0473FR01 13 l'étape illustrée en figure 1B. A titre d'exemple, une zone active 59 formée entre deux tranchées 51 remplies de matériau isolant 53 a été représentée en figure 1C. Comme l'épaisseur de la plaquette W1 portant les composants, après amincissement, est inférieure à la profondeur des tranchées 51 remplies d'isolant 53, comme l'illustre la figure 1I, les zones actives 59 situées entre deux tranchées 51 sont entièrement isolées. Les performances des composants ou groupes de composants, actifs ou passifs, de ces zones actives, sont alors améliorées.
Des modes de réalisation particuliers de la présente invention ont été décrits. Diverses variantes et modifications apparaîtront à l'homme de l'art. En particulier, les zones dopées de composants peuvent éventuellement être formées avant les ouvertures 1, au début du procédé décrit en relation avec les figures LA à 1K.

Claims (13)

  1. REVENDICATIONS1. Procédé de formation d'un circuit intégré dont une face est adaptée à être reportée sur un autre circuit intégré, sur un circuit imprimé ou sur un boîtier, et dont l'autre face est adaptée à recevoir un circuit intégré supplémentaire, le procédé comprenant les étapes suivantes : a) former des ouvertures (1) dans une face avant (3) d'une première plaquette de semiconducteur (W1), la profondeur des ouvertures étant inférieure à 10 pin, et les remplir d'un matériau conducteur (5) ; b) former des zones dopées de composants dans des zones actives (9) de la face avant, former des niveaux d'interconnexion (11) sur ladite face avant et aplanir ladite face portant les niveaux d'interconnexion ; c) recouvrir d'une couche d'isolant (17) une face 15 avant (19) d'une deuxième plaquette de semiconducteur (W2), et aplanir ladite face revêtue d'isolant ; d) appliquer la face avant (19) de la deuxième plaquette (W2) revêtue d'isolant sur la face avant (3) de la première plaquette (W1) portant des niveaux d'interconnexion, de 20 façon à obtenir un collage entre les deux plaquettes ; e) former des vias (33) à partir de la face arrière de la deuxième plaquette, jusqu'à atteindre les niveaux d'interconnexion (11) de la première plaquette ; et f) amincir la première plaquette, jusqu'à atteindre 25 les ouvertures remplies de matériau conducteur.
  2. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel, à l'étape d), le collage entre la première plaquette (W1) et la deuxième plaquette (W2) est obtenu par un collage par thermocompression ou par un collage direct. 30
  3. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, comprenant en outre, à l'étape c), une étape de formation de contacts conducteurs (21) à la surface de la couche d'isolant (17) recouvrant la face avant (19) de la deuxième plaquette (W2).B11220 - 11-GR1-0473FR01 15
  4. 4. Procédé selon la revendication 3, dans lequel, à l'étape d), chaque contact conducteur (21) vient en contact avec une métallisation superficielle (13) des niveaux d'interconnexion (11) de la première plaquette (W1), et dans lequel, à l'étape e), les vias (33) sont formés de façon à atteindre les contacts conducteurs (21).
  5. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel l'épaisseur de la première plaquette (W1) après amincissement est inférieure à la profondeur des ouvertures (1) 10 et est comprise entre 3 et 10 pin.
  6. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel l'étape a) de formation et de remplissage des ouvertures (1) de la première plaquette (W1) comprend les étapes suivantes : 15 revêtir les parois desdites ouvertures d'isolant ; et remplir lesdites ouvertures isolées d'un matériau conducteur.
  7. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, comprenant en outre l'étape consistant à former des 20 secondes ouvertures (51) en même temps que lesdites ouvertures, et à remplir les secondes ouvertures d'un matériau isolant (53) de façon à isoler entièrement des zones actives de la face avant de la première plaquette.
  8. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 25 à 7, dans lequel la deuxième plaquette (W2) a une épaisseur initiale comprise entre 650 et 750 fun et est amincie, après l'étape d) consistant à appliquer les faces avant de chaque plaquette l'une contre l'autre, jusqu'à une épaisseur comprise entre 80 et 350 gm. 30
  9. 9. Circuit intégré dont une face est adaptée à être reportée sur un autre circuit intégré, sur un circuit imprimé ou sur un boîtier, et dont l'autre face est adaptée à recevoir un circuit intégré supplémentaire, ledit circuit intégré résultant de la découpe en puces d'un ensemble comprenant :B11220 - 11-GR1-0473FR01 16 une première plaquette de semiconducteur (W1) dont l'épaisseur du substrat est inférieure à 10 pin, dont la face avant (3) comprend des zones dopées de composants dans des zones actives (9) et porte des niveaux d'interconnexion (11), ladite première plaquette comprenant des ouvertures isolées traversantes (1) remplies d'un matériau conducteur (5) ; une deuxième plaquette de semiconducteur (W2), dont la face avant porte une couche d'isolant (17), accolée par collage par thermo-compression ou par collage direct à la face avant de 10 la première plaquette (W1) portant les niveaux d'interconnexion (11), et dont la face arrière porte une couche de redistribution (30) comprenant des prises de contact (34), ladite deuxième plaquette comprenant une pluralité de vias traversants (33) ; et des piliers de cuivre (37), adaptés à recevoir des 15 contacts d'un circuit intégré supplémentaire, fixés aux ouvertures (1) remplies de matériau conducteur (5) du côté de la face arrière de la première plaquette.
  10. 10. Circuit intégré selon la revendication 9, dans lequel l'épaisseur du substrat de la première plaquette (W1) est 20 comprise entre 3 et 10 fun et est inférieure à la profondeur des ouvertures (1), et dans lequel la largeur desdites ouvertures (1) est inférieure à 1 gm.
  11. 11. Circuit intégré selon la revendication 9 ou 10, dans lequel la première plaquette (W1) comprend en outre des 25 secondes ouvertures traversantes (51) remplies d'un matériau isolant (53), adaptées à isoler entièrement des zones actives (59).
  12. 12. Circuit intégré selon l'une quelconque des revendications 9 à 11, dans lequel l'épaisseur du substrat de la 30 deuxième plaquette (W2) est comprise entre 80 et 350 fun et dans lequel la largeur des vias traversants (33) est comprise entre 8 et 50 gm.
  13. 13. Circuit intégré selon la revendication 11 ou 12, dans lequel le matériau de remplissage (5) desdites ouvertures 35 (1) est choisi dans le groupe comprenant le siliciumB11220 - 11-GR1-0473FR01 17 polycristallin, le tungstène et le cuivre, et dans lequel le matériau de remplissage (53) des secondes ouvertures (51) est de l'oxyde de silicium.
FR1161066A 2011-12-02 2011-12-02 Procede de formation d'un circuit integre Pending FR2983638A1 (fr)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1161066A FR2983638A1 (fr) 2011-12-02 2011-12-02 Procede de formation d'un circuit integre
CN201210482667.0A CN103137566B (zh) 2011-12-02 2012-11-19 用于形成集成电路的方法
CN201220625573XU CN203085525U (zh) 2011-12-02 2012-11-19 可用于堆叠的集成电路
US13/688,008 US8704358B2 (en) 2011-12-02 2012-11-28 Method for forming an integrated circuit

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1161066A FR2983638A1 (fr) 2011-12-02 2011-12-02 Procede de formation d'un circuit integre

Publications (1)

Publication Number Publication Date
FR2983638A1 true FR2983638A1 (fr) 2013-06-07

Family

ID=45463986

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FR1161066A Pending FR2983638A1 (fr) 2011-12-02 2011-12-02 Procede de formation d'un circuit integre

Country Status (3)

Country Link
US (1) US8704358B2 (fr)
CN (2) CN103137566B (fr)
FR (1) FR2983638A1 (fr)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2983638A1 (fr) * 2011-12-02 2013-06-07 St Microelectronics Sa Procede de formation d'un circuit integre
TWI662670B (zh) 2013-08-30 2019-06-11 精材科技股份有限公司 電子元件封裝體及其製造方法
CN104347364A (zh) * 2014-09-23 2015-02-11 武汉新芯集成电路制造有限公司 三维堆叠器件的制备方法
CN107424953B (zh) * 2016-05-23 2020-06-09 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 一种半导体器件及其制造方法和电子装置
CN108122791A (zh) * 2016-11-28 2018-06-05 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 一种晶圆级封装方法及半导体器件
US10692799B2 (en) * 2018-06-01 2020-06-23 Innolux Corporation Semiconductor electronic device
US11289370B2 (en) * 2020-03-02 2022-03-29 Nanya Technology Corporation Liner for through-silicon via
CN111508828A (zh) * 2020-03-26 2020-08-07 长江存储科技有限责任公司 3d存储器件及其制造方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040212086A1 (en) * 2003-04-28 2004-10-28 Sharp Kabushiki Kaisha Semiconductor apparatus and production method thereof
EP1675171A2 (fr) * 2004-12-21 2006-06-28 Seiko Epson Corporation Composant semiconducteur et son procédé de fabrication, carte électronique et instrument électronique
US20070037379A1 (en) * 2005-08-11 2007-02-15 Ziptronix 3D IC method and device
US20070166997A1 (en) * 2006-01-18 2007-07-19 Andreas Knorr Semiconductor devices and methods of manufacture thereof

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7939449B2 (en) * 2008-06-03 2011-05-10 Micron Technology, Inc. Methods of forming hybrid conductive vias including small dimension active surface ends and larger dimension back side ends
US8158456B2 (en) * 2008-12-05 2012-04-17 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Method of forming stacked dies
WO2011033601A1 (fr) * 2009-09-21 2011-03-24 株式会社 東芝 Méthode et appareil de fabrication de circuits intégrés en 3d
US20120061794A1 (en) * 2010-09-10 2012-03-15 S.O.I. Tec Silicon On Insulator Technologies Methods of forming through wafer interconnects in semiconductor structures using sacrificial material, and semiconductor structures formed by such methods
US8853857B2 (en) * 2011-05-05 2014-10-07 International Business Machines Corporation 3-D integration using multi stage vias
FR2983638A1 (fr) * 2011-12-02 2013-06-07 St Microelectronics Sa Procede de formation d'un circuit integre

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040212086A1 (en) * 2003-04-28 2004-10-28 Sharp Kabushiki Kaisha Semiconductor apparatus and production method thereof
EP1675171A2 (fr) * 2004-12-21 2006-06-28 Seiko Epson Corporation Composant semiconducteur et son procédé de fabrication, carte électronique et instrument électronique
US20070037379A1 (en) * 2005-08-11 2007-02-15 Ziptronix 3D IC method and device
US20070166997A1 (en) * 2006-01-18 2007-07-19 Andreas Knorr Semiconductor devices and methods of manufacture thereof

Also Published As

Publication number Publication date
US20130140693A1 (en) 2013-06-06
CN203085525U (zh) 2013-07-24
CN103137566A (zh) 2013-06-05
CN103137566B (zh) 2017-08-11
US8704358B2 (en) 2014-04-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2192612B1 (fr) Procédé pour empiler et interconnecter des circuits intégrés
KR102609290B1 (ko) 상호연결부를 위한 확산 배리어 칼라
FR2983638A1 (fr) Procede de formation d'un circuit integre
US9142517B2 (en) Hybrid bonding mechanisms for semiconductor wafers
EP2054929B1 (fr) Procede de fabrication collective de modules electroniques 3d
FR2986904A1 (fr) Systeme d'assemblage de puces
TWI764914B (zh) 製作基板結構的方法
WO2008074688A1 (fr) Procede de fabrication de capteur d'image a haute densite d'integration
EP3261116B1 (fr) Procede de fabrication collective de modules electroniques 3d
FR2893734A1 (fr) Micromodule electronique et procede de fabrication d'un tel micromodule
WO2021099713A1 (fr) Procede de fabrication d'une puce fonctionnelle adaptee pour etre assemblee a des elements filaires
EP2325878B1 (fr) Procédé d'encapsulation de composants électroniques avant découpe de la tranche
FR2973938A1 (fr) Procédés de formation de structures semi-conductrices collées, et structures semi-conductrices formées par ces procédés
JP6341554B2 (ja) 半導体装置の製造方法
FR2990297A1 (fr) Empilement de structures semi-conductrices et procede de fabrication correspondant
FR3093230A1 (fr) Boîtier de puce électronique
FR3045940A1 (fr) Dispositif d'inductance et son procede de fabrication
FR2910704A1 (fr) Procede de realisation d'un dispositif a circuit integre interconnecte
FR2901636A1 (fr) Connecteur a vias isoles
FR3025051A1 (fr) Procede de realisation d'un circuit integre par collage direct de substrats comprenant en surface des portions de cuivre et de materiau dielectrique
FR2958076A1 (fr) Procede de formation de vias electriques
EP3847694B1 (fr) Module electronique de puissance
EP2246890B1 (fr) Mode de réalisation d'un module de capture d'images
FR3059143A1 (fr) Puce de capteur d'image
FR2953063A1 (fr) Procede d'encapsulation de composants electroniques sur tranche