JP5591780B2 - 自己整合ウェハまたはチップ構造の製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、ウェハまたはチップ構造を製造する方法に関し、特に、自己整合ウェハまたはチップ構造の製造方法に関するものである。
科学技術の発展に伴い、より多くの機能が単一のアプリケーションキャリアに一体化されなければならなくなっている。最も一般的なアプリケーションキャリアは、大量のディジタル情報を蓄積するための個別のメモリーカード素子と密接に関連する携帯電話である。また、情報処理能力に対する人間のあくなき要望に伴い、より多くの半導体装置が高周波、極超短波を有する傾向に設計され、そのため、現在のワイアボンド技術は上述したアプリケーションの要求を満たすことができない。
米国特許第7,091,124号公報 米国特許第6,936,916号公報
近年、より多くの構造が、高密度3次元積層構造および非常に短い電気的ワイアリング距離を有するスルー・シリコン・バイアス(TSV)として設計されている。例えば、以下に示すいくつかの米国特許(例えば、特許文献1および特許文献2参照)は、複数のチップを一緒に積層するためのいくつかの構造および方法を提案しており、それらは、構造物の体積を大きく減少させ、長い電気的接続長によるチップ間の高周波電気信号の高い寄生インダクタンスの影響を著しく減少させる。しかしながら、良好な電気的接続を確かにするためチップを一緒に精確に並べて積層する方法は、最も重要な課題の1つである。また、これら全ての提案された積層方法では、全体に積層した構造を達成するために、1つの積層工程が1つのリフロー工程とともに実行されなければならなかった。そのため、存在する方法は、かなりの時間を消費するとの問題点を有していた。
本発明は、自己整合メカニズムを有する、自己整合ウェハまたはチップ構造の製造方法に関し、そのため、ウェハまたはチップを積層するとき、ウェハまたはチップは精確に整合して積層され、いずれの2つのチップ間でも良好な電気的接続を保証する。
ここに具現化され、広範囲に記載されているように、本発明は、以下の工程を含む自己整合ウェハまたはチップ構造の製造方法を提供する。まず第1に、第1の表面および第2の表面を有する基板を準備し、少なくとも1つのパッドが基板の第1の表面上に形成される。次に、開口が第1の表面から基板の内部へ内側に向いて形成され、導電材料が、パッドに電気的に接続される接続構造を形成するために、開口内に充填される。その次に、少なくとも1つの第1のくぼんだ基部が、第1の表面上に形成されるとともに、パッドおよび接続構造に電気的に接続される。その次に、少なくとも1つの第2のくぼんだ基部が、基板の第2の表面上に形成されるとともに、接続構造に電気的に接続される。その後、バンプが、第2のくぼんだ基部内に形成されるとともに、第2の表面から突出する。
本発明では、くぼんだ基部および対応するバンプがウェハまたはチップの表面上に配置されているため、ウェハ又はチップを積層するとき、くぼんだ基部およびバンプの設計は自己整合効果を発揮するために利用することができる。また、本発明では、複数のウェハまたはチップの積層が終了した後、単に単一の熱処理ステップで十分である。そのため、本発明の方法は、先行技術の方法と比べて、より早くよりシンプルになるという効果を有する。
本発明の上述したおよび他の目的、特徴および効果を理解できるようにするために、以下図面とともに実施例を記載する。
上述した一般的な記載および以下の詳細な記載の両者は、典型的な例であり、クレームした本発明のさらなる説明を提供することを意図したものであることを、理解すべきである。
本発明の実施例に係る自己整合ウェハまたはチップ構造を製造するためのフローの断面図である。 本発明の実施例に係る自己整合ウェハまたはチップ構造を製造するためのフローの断面図である。 本発明の実施例に係る自己整合ウェハまたはチップ構造を製造するためのフローの断面図である。 本発明の実施例に係る自己整合ウェハまたはチップ構造を製造するためのフローの断面図である。 本発明の実施例に係る自己整合ウェハまたはチップ構造を製造するためのフローの断面図である。 本発明の実施例に係る自己整合ウェハまたはチップ構造を製造するためのフローの断面図である。 本発明の実施例に係る自己整合ウェハまたはチップ構造を製造するためのフローの断面図である。 本発明の実施例に係る自己整合ウェハまたはチップ構造を製造するためのフローの断面図である。 本発明の実施例に係る自己整合ウェハまたはチップ構造を製造するためのフローの断面図である。 本発明の実施例に係る自己整合積層構造を製造するためのフローの断面図である。 本発明の実施例に係る自己整合積層構造を製造するためのフローの断面図である。 本発明の実施例に係る自己整合積層構造を製造するためのフローの断面図である。 本発明の実施例に係る自己整合ウェハまたはチップ構造の断面図である。 本発明の実施例に係る自己整合ウェハまたはチップ構造の断面図である。 本発明の実施例に係る自己整合ウェハまたはチップ構造の断面図である。 本発明の実施例に係る自己整合ウェハまたはチップ構造の断面図である。 本発明の実施例に係る自己整合ウェハまたはチップ構造の断面図である。 本発明の実施例に係る自己整合積層構造の断面図である。 本発明の他の実施例に係る自己整合ウェハまたはチップ構造を製造するためのフローの断面図である。 本発明の他の実施例に係る自己整合ウェハまたはチップ構造を製造するためのフローの断面図である。 本発明の他の実施例に係る自己整合ウェハまたはチップ構造を製造するためのフローの断面図である。 本発明の他の実施例に係る自己整合ウェハまたはチップ構造を製造するためのフローの断面図である。 本発明の他の実施例に係る自己整合ウェハまたはチップ構造を製造するためのフローの断面図である。 本発明の他の実施例に係る自己整合ウェハまたはチップ構造を製造するためのフローの断面図である。 本発明の他の実施例に係る自己整合ウェハまたはチップ構造を製造するためのフローの断面図である。 本発明の他の実施例に係る自己整合ウェハまたはチップ構造を製造するためのフローの断面図である。
図1A〜1Iは本発明の実施例に係る自己整合ウェハまたはチップ構造を製造するためのフローの断面図である。図1Aを参照すると、まず、第1の表面101aおよび第2の表面101bを有する基板100を準備する。基板100は、例えば、ウェハまたはチップであり、その内部に形成された複数の素子および相互接合構造(図示せず)を有している。特に、少なくとも1つのパッド102が基板100の第1の表面101a上に形成されており、パッド102が基板100内の素子および相互接合構造と電気的に接続されている。パッド102は例えば金属から構成されている。パッド102は、例えば、公知の析出、フォトリソグラフィーおよびエッチング技術によって形成されている。本実施例では、パッド102はウェハまたはチップの中心に配置された例である。
次に、図1Bを参照すると、開口106が基板100の第1の表面101aから基板100の内部に内側に向かった形成されており、開口106は基板100を貫通していない。開口106は、エッチング、レーザー、または、その他の好適なプロセスにより形成することができる。一実施例では、開口106を形成した後、本発明の方法は、第1の表面101a上に絶縁層108aを少なくとも形成するために、析出プロセスを実施する工程を備えている。ここで、絶縁層108が化学気相蒸着(CVD)プロセスにより形成されるとすると、絶縁層は第1の表面101a上のみしか析出しない。絶縁層108が炉中析出プロセスにより形成されるとすると、絶縁層は第1の表面101aおよび第2の表面101b上に析出する。この図において、絶縁層108は絶縁のため第1の表面101a上にのみ形成されている。
図1Cを参照すると、パッド102上の絶縁層108は除去され、パッド102が露出している。絶縁層108の部分を除去するためのプロセスは、例えば、フォトリソグラフィーおよびエッチングプロセスである。
図1Dを参照すると、導電材料が開口106内に充填されて接続構造110を形成している。接続構造110は、例えば、析出プロセスを行い基板100上に導電材料の層を形成するとともに開口106を充填し、背面からのエッチング、化学機械研磨(CMP)またはその他の好適な方法により導電材料の部分を除去し、それにより、開口106内に導電材料を保持している。
接続構造110を形成した後、図1Eに示すように、延長リード104が、さらに基板100の第1の表面101a上に形成され、パッド102および接続構造110と電気的に接続される。本実施例では、パッド102は、延長リード104の形成が続いて形成されるくぼんだ基部構造がウェハまたはチップのエッジに配置できるように、ウェハまたはチップの中心に配置される。延長リード104は、例えば、析出、フォトリソグラフィー、エッチング技術などの公知のプロセスにより形成される。
この実施例の図では1つのパッドおよび1つの延長リードのみを示しているが、実際には、基板(ウェハまたはチップ)は複数のパッドおよび複数の対応する延長リードを含むことができることはいうまでもない。
図1Fを参照すると、少なくとも1つの第1のくぼんだ基部116が、第1の表面101a上に形成され、パッド102および接続構造110と電気的に接続される。本実施例では、第1のくぼんだ基部116が、延長リード104を介して、パッド102および接続構造110と電気的に接続されている。第1のくぼんだ基部116は、例えば、第1の表面上101a上に保護層112を形成し、保護層112がその内部に溝部パターン114を有することで、形成される。溝部パターン114は、例えば、保護層112上でフォトリソグラフィーまたはエッチングプロセスを実施することで形成される。次に、導電層が溝部パターン114中に形成され、第1のくぼんだ基部116を形成する。導電層は、例えば、シード層およびバンプの下の金属層を含む。
第1のくぼんだ基部116の製造が終了した後、基板100がより薄くなるように、図1Gに示すように、基板薄膜化ステップが基板100の第2の表面101b上で好適に実施される。基板薄膜化ステップは、例えば、研磨プロセスおよびプラズマ処理プロセスにより、実施される。
図1Hを参照すると、第2のくぼんだ基部120が基板100の第2の表面101b上に形成される。第2のくぼんだ基部120は、例えば、基板100の第2の表面101b上に溝部パターン118を形成し、次に、溝部パターン118中に導電層を形成して、第2のくぼんだ基部120を形成することにより、形成される。溝部パターン118は、例えば、基板100上でウェットエッチングプロセスまたはドライエッチングプロセスを実施することにより、形成される。同様に、導電層は、例えば、シード層およびバンプの下の金属層を含む。また、他の実施例では、溝部パターン118内に導電層を形成する前に、さらに析出ステップを含み、第2の表面101b上に絶縁層119を形成する。次に、絶縁層119の部分を除去して、接続構造110を露出する。
図1Iを参照すると、バンプ122が、第2のくぼんだ基部120内に形成され、第2の表面101bから突出する。その結果、本発明の自己整合ウェハまたはチップ構造が仕上がる。ここで、バンプ122は公知の方法で形成される。バンプ122は、バンプまたは半田ボールとして今までに使用されたいかなる材料からも形成される。
そのため、図1Hに示すように、上述した方法により形成された自己整合ウェハまたはチップ構造は、基板100、少なくとも1つの第1のくぼんだ基部116、少なくとも1つの第2のくぼんだ基部120、少なくとも1つの接続構造110および少なくとも1つのバンプ122を含む。
基板100は第1の表面101aおよび第1の表面に対向する第2の表面101bを有し、少なくとも1つのパッド102が第1の表面101a上に形成される。ある実施例では、第1の表面101aは、さらに、その上に配置された延長リード104を含み、延長リード104はパッド102と電気的に接続される。
加えて、第1のくぼんだ基部116は、第1の表面101a上に配置され、パッド102と電気的に接続される。ある実施例では、第1のくぼんだ基部116は延長リード104によりパッド102と電気的に接続される。
また、第2のくぼんだ基部120は第2の表面101b上に配置される。接続構造110は、第1のくぼんだ基部116および第2のくぼんだ基部120が電気的に接続するように、基板100を貫通し、第1のくぼんだ基部116と第2のくぼんだ基部120との間に配置される。言い換えると、接続構造110は第1のくぼんだ基部116と第2のくぼんだ基部120とを電気的に接続するために使用されている。加えて、バンプ122は、第2のくぼんだ基部120内に充填され、第2の表面101bから突出する。
ある実施例では、構造は、さらに、第1の表面101a上に配置され、パッド102をカバーする保護層112を含む。第1のくぼんだ基部116は保護層112上に配置される。他の実施例において、構造はさらに絶縁層108および119を含み、絶縁層108は、基板100の第1の表面101a上に配置され、接続構造110の側面上に位置する。絶縁層119は、第2の表面101b上に配置され、絶縁層108と接続する。第2のくぼんだ基部120は絶縁層119上に配置される。
(図1Iに示すように)ウェハまたはチップ構造中の接続構造110の縦断面は矩形であるが、本発明はこれに限定されない。他の実施例において、接続構造110の縦断面は、図3に示すように、台形である。また、図1Iに示された接続構造110は、第2のくぼんだ基部120の底部と平面接触している。しかし、本発明はこれに限定されない。他の実施例では、接続構造110は、第2のくぼんだ基部120を部分的に貫通する(図4Aに示すように)か、あるいは、第2のくぼんだ基部120を貫通し(図4Bに示すように)て、バンプ122と直接接触する。さらに他の実施例において、本発明のチップまたはウェハの構造は、また、図3および図4Aの構造的特徴を組み合わせたものであり、言い換えれば、図5Aに示すように、接続構造110の縦断面は台形であり、接続構造110は第2のくぼんだ基部120を部分的に貫通している。また、さらに他の実施例において、本発明のチップまたはウェハの構造は、また、図3および図4Bの構造的特徴を組み合わせたものであり、接続構造110は第2のくぼんだ基部120を貫通して、バンプ122と直接接続する。
上述した方法により形成されたウェハまたはチップ構造は、くぼんだ基部116およびバンプ122を有しており、これらのくぼんだ基部116およびバンプ122により、2つのウェハまたはチップが、重なり合うかまたは積層されるとき、互いに自己整合可能であり、それにより自己整合効果を達成している。複数のウェハまたはチップを積層することによって自己整合積層構造を形成するための方法を、以下に説明する。
図2A−2Cは本発明の実施例に係る自己整合積層構造を製造するためのフローの断面図である。まず第1に、図2Aを参照すると、図1A−1Iに示された方法により製造されたウェハまたはチップ構造200aが準備され、そのため、ウェハまたはチップ構造200aの構成要素は、図1Iに示された構造の構成要素と同一または類似のものであり、2つの図面(図1Iおよび図2A)において、同一の構成要素は同じあるいは類似する数字が付される。
図2Bを参照すると、第2のウェハまたはチップ200bが準備され、第2のウェハまたはチップ200bが第1のウェハまたはチップ200a上に積層されている。第2のウェハまたはチップ200bの構成要素は、図1Iに示された構造の構成要素と同一または類似のものであり、2つの図面(図1Iおよび図2B)において、同一の構成要素は同じまたは類似する数字が付される。特に、第1のウェハまたはチップ200a上に第2のウェハまたはチップ200bを積層するとき、第1のウェハまたはチップ200a上のくぼんだ基部116aが第2のウェハまたはチップ200b上のバンプ122bと係合し、自己整合効果が達成される。
図2Cを参照すると、第3のウェハまたはチップ200cが準備され、第3のウェハまたはチップ200cが第2のウェハまたはチップ200b上に積層されている。第3のウェハまたはチップ200cの構成要素は、図1Iに示された構造の構成要素と同一または類似のものであり、2つの図面(図1Iおよび図2C)において、同一の構成要素は同じまたは類似する数字が付される。同様に、第2のウェハまたはチップ200b上に第3のウェハまたはチップ200cを積層するとき、第2のウェハまたはチップ200b上のくぼんだ基部116bが第3のウェハまたはチップ200c上のバンプ122cと係合し、自己整合効果が達成される。
複数のウェハまたはチップの積層が終了した後、単一の熱処理ステップが実施され、第2のウェハまたはチップ200b上のバンプ122bが第1のウェハまたはチップ上のくぼんだ基部116aに半田付けされ、一方、第3のウェハまたはチップ200c上のバンプ200c上のバンプ122cは第2のウェハまたはチップ上のくぼんだ基部116bに半田付けされる。
上述した記載は、3つのウェハまたはチップを一例として積層するプロセスにより行われたが、本発明はこれに限定されない。本発明は、実際の要求に従って、3つ以上のウェハまたはチップを積層することができる。本発明では、複数のウェハまたはチップを積層したのち、単一の熱処理ステップのみが、ウェハまたはチップを互いに半田付けするために必要であるだけであり、そのため、本発明の方法は、従来技術の方法と比べて、より早くよりシンプルである。
上述した方法で形成した、互いに積層された複数の自己整合ウェハまたはチップ構造200a、200b、200cを含む、自己整合積層構造は図2Cに示されており、各自己整合積層構造200a、200b、200cは図1Iに示された構造を有し、そのため、自己整合ウェハまたはチップ構造200a、200b、200cの構成要素をこれ以上繰り返し記載しない。特に、第1のウェハまたはチップ200a上のくぼんだ基部116aが第2のウェハまたはチップ200b上のバンプ122bと係合し、第2のウェハまたはチップ200b上のくぼんだ基部116bが第3のウェハまたはチップ200c上のバンプ122aと係合することで、自己整合効果が達成される。
また、他の実施例において、図6に示すように、第1のウェハまたはチップ200a上に第2のウェハまたはチップ200bを積層する前に、方法は、さらに、第2のウェハまたはチップ200bのバンプ122b上に半田ペースト124bを設ける工程を含む。同様に、第2のウェハまたはチップ200b上に第3のウェハまたはチップ200cを積層する前に、方法は、さらに、第3のウェハまたはチップ200cのバンプ200c上に半田ペースト124cを設ける工程を含む。その後、それに続く単一の熱処理ステップを実施するとき、半田ペースト124b、124cは、バンプとくぼんだ基部との間(バンプ122bとくぼんだ基部116aとの間、および、バンプ122cとくぼんだ基部116bとの間)の半田の動きを助けるか促進する。
上述した実施例では、ウェハまたはチップの中心に位置するパッドを形成した構造が例として取り上げられている。パッド自体が最初からウェハまたはチップのエッジに位置する場合は、延長リードは除外でき、くぼんだ基部および接続構造はパッド上に直接形成でき、以下その詳細な説明を行う。
図7A−7Hは本発明の他の実施例に係る自己整合ウェハまたはチップ構造を製造するためのフローの断面図である。図7A−7Hおよび図1A−1Iにおいて、同一または類似の構成要素には同一の数字を付する。図7Aを参照すると、第1の表面301aおよび第2の表面301bを有する基板300を準備する。少なくとも1つのパッド302が基板300の第1の表面301a上に形成される。特に、パッド302はチップまたはウェハのエッジに位置する。
図7Bを参照すると、開口306が、パッド302が形成された基板300上の位置から基板300の内部へ、内側に向かって形成され、開口306は基板300を貫通していない。ある実施例では、開口306が形成された後、方法は、さらに、析出プロセスを含み、第1の表面301a上に絶縁層308を少なくとも形成する。ここで、もし絶縁層308がCVDプロセスにより形成されるならば、絶縁層は第1の表面上にのみ析出される。もし絶縁層308が炉中析出プロセスにより形成されるならば、絶縁層は第1の表面301aおよび第2の表面301b上に析出される。図面では、絶縁層308は例えば第1の表面301a上にのみ形成されている。
図7Cを参照すると、導電材料が開口306中に充填され、接続構造310を形成する。次に、パッド302上の絶縁層308が除去され、パッド302を露出する。
図7Dおよび7Eを参照すると、保護層312および少なくとも1つの第1のくぼんだ基部316が第1の表面301a上に形成され、第1のくぼんだ基部316はパッド302および接続構造310と電気的に接続する。
第1のくぼんだ基部320の製造が終了した後、図7Fに示すように、基板薄膜化ステップが基板300の第2の表面301b上で好適に実施され、基板300をより薄くする。
図7Gを参照すると、第2のくぼんだ基部320が基板300の第2の表面301b上に形成されている。第2のくぼんだ基部320は、例えば、基板300の第2の表面301b上に溝部パターン318を形成し、次に、溝部パターン318内に導電層320を形成して、第2のくぼんだ基部320を形成することで、形成される。他の実施例において、溝部パターン318内に導電層320を形成する前に、方法は、さらに、析出ステップを含み、第2の表面301b上に絶縁層319を形成する。次に、絶縁層319の部分が除去され、接続構造310を露出する。
図7Hを参照すると、バンプ322が第2のくぼんだ基部320内に形成され、自己整合ウェハまたはチップ構造が完成する。そのため、ウェハまたはチップ上のパッドがウェハまたはチップのエッジに位置する場合は、接続構造およびくぼんだ基部のような構造をパッド上に直接形成することができる。
同様に、図7Hに示すウェハまたはチップ構造における接続構造310の縦断面は、矩形または(図3に示す接続構造と同様に)台形である。また、図7Hに示す接続構造310は、(図4Aおよび4Bに示す接続構造と同様に)第2のくぼんだ基部320を部分的に貫通するか、あるいは、貫通するよう構成することができる。もちろん、図7Hに示す接続構造310の縦断面は、また、(図5Aおよび5Bに示す接続構造と同様に)台形を有し、接続構造310がさらに第2のくぼんだ基部320を部分的に貫通するか、あるいは、貫通するよう構成することができる。
また、図7A−7Hに記載された方法に従って形成されたウェハまたはチップ構造を、また、図2A−2C(または図6)に記載された積層方法を利用する自己整合積層構造を形成するために使用される。
要約すると、本発明はくぼんだ基部およびウェハまたはチップの表面上に配置された対応するバンプを有するため、ウェハまたはチップを積層する際、くぼんだ基部およびバンプの形状が、自己整合効果を達成するために利用される。また、本発明では、複数のウェハまたはチップの積層終了後、単一の熱処理ステップのみが必要となる。そのため、本発明の方法は、従来技術の方法と比較して、より早くよりシンプルになるという効果を得ることができる。
本発明の範囲および精神を逸脱しない範囲で、本発明の構造に各種の変形および変更を加えることは、当業者にとって明らかなことである。以上のことから、本発明が特許請求の範囲およびその等価物の範囲内にあるならば、本発明が発明の変形および変更をカバーすることは意図されている。

Claims (8)

  1. 自己整合ウェハまたはチップ構造を製造する方法であって、
    第1の表面と第2の表面とを有しており、少なくとも1つのパッドが第1の表面上に形成された基板を準備する工程と、
    第1の表面から基板の内部へ内側を向く開口を形成するとともに、接続構造を形成する開口内に導電材料を充填する工程と、
    第1の表面上に少なくとも1つの第1のくぼんだ基部を形成する工程であって、第1のくぼんだ基部がパッドおよび接続構造に電気的に接続している工程と、
    基板の第2の表面上に少なくとも1つの第2のくぼんだ基部を形成する工程であって、第2のくぼんだ基部が接続構造に電気的に接続している工程と、
    第2のくぼんだ基部内にバンプを形成する工程であって、バンプが第2の表面より突出する工程と、
    を備え
    前記第1のくぼんだ基部を形成する工程が、
    第1の表面上に保護層を形成する工程であって、保護層がその内部に溝部パターンを有する工程と、
    第1のくぼんだ基部を形成するために、溝部パターンに少なくとも1つの導電層を形成する工程と、
    を備えることを特徴とする自己整合ウェハまたはチップ構造の製造方法。
  2. 前記開口が、パッドが配置される位置に直接形成されていることを特徴とする請求項1に記載の自己整合ウェハまたはチップ構造の製造方法。
  3. さらに、第1の表面上に延長リードを形成する工程であって、延長リードがパッドおよび接続構造に電気的に接続されている工程を備えることを特徴とする請求項1に記載の自己整合ウェハまたはチップ構造の製造方法。
  4. さらに、第2のくぼんだ基部を形成する前に、第2の表面上で基板薄膜化ステップを実施する工程を備えることを特徴とする請求項1に記載の自己整合ウェハまたはチップ構造の製造方法。
  5. 前記第2のくぼんだ基部を形成する工程が、
    基板の第2の表面上に溝部パターンを形成し、接続構造を露出する工程と、
    接続構造に電気的に接続した第2のくぼんだ基部を形成するために、溝部パターンに少なくとも1つの導電層を形成する工程と、
    を備えることを特徴とする請求項1に記載の自己整合ウェハまたはチップの製造方法。
  6. 前記基板の第2の表面上に溝部パターンを形成する工程が、ウェットエッチングステップまたはドライエッチングステップを実施する工程を備えることを特徴とする請求項に記載の自己整合ウェハまたはチップの製造方法。
  7. さらに、第2の表面上に絶縁層を形成し、絶縁層が接続構造を露出させるために、基板の第2の表面上に溝部パターンを形成した後の絶縁層を析出するステップを備えることを特徴とする請求項に記載の自己整合ウェハまたはチップの製造方法。
  8. さらに、第1の表面上に絶縁層を少なくとも形成するために、第1の表面から基板の内部に向かう開口を形成した後の絶縁層を析出するステップを備えることを特徴とする請求項1に記載の自己整合ウェハまたはチップの製造方法。
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Families Citing this family (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW201011878A (en) * 2008-09-03 2010-03-16 Phoenix Prec Technology Corp Package structure having substrate and fabrication thereof
US7872332B2 (en) * 2008-09-11 2011-01-18 Micron Technology, Inc. Interconnect structures for stacked dies, including penetrating structures for through-silicon vias, and associated systems and methods
JP4803844B2 (ja) * 2008-10-21 2011-10-26 インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション 半導体パッケージ
US8513119B2 (en) * 2008-12-10 2013-08-20 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Method of forming bump structure having tapered sidewalls for stacked dies
JP5308145B2 (ja) * 2008-12-19 2013-10-09 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体装置
US20100171197A1 (en) 2009-01-05 2010-07-08 Hung-Pin Chang Isolation Structure for Stacked Dies
US8531015B2 (en) * 2009-03-26 2013-09-10 Stats Chippac, Ltd. Semiconductor device and method of forming a thin wafer without a carrier
EP2273545B1 (en) * 2009-07-08 2016-08-31 Imec Method for insertion bonding and kit of parts for use in said method
WO2011034897A2 (en) * 2009-09-16 2011-03-24 Brewer Science Inc. Scratch-resistant coatings for protecting front-side circuitry during backside processing
US8791549B2 (en) 2009-09-22 2014-07-29 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Wafer backside interconnect structure connected to TSVs
TWI395279B (zh) * 2009-12-30 2013-05-01 Ind Tech Res Inst 微凸塊結構
US20110175218A1 (en) 2010-01-18 2011-07-21 Shiann-Ming Liou Package assembly having a semiconductor substrate
US20130026609A1 (en) * 2010-01-18 2013-01-31 Marvell World Trade Ltd. Package assembly including a semiconductor substrate with stress relief structure
US20110186960A1 (en) 2010-02-03 2011-08-04 Albert Wu Techniques and configurations for recessed semiconductor substrates
US8466059B2 (en) 2010-03-30 2013-06-18 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Multi-layer interconnect structure for stacked dies
KR101036441B1 (ko) 2010-12-21 2011-05-25 한국기계연구원 반도체 칩 적층 패키지 및 그 제조 방법
JP2012248732A (ja) * 2011-05-30 2012-12-13 Elpida Memory Inc 半導体チップ、半導体装置および半導体装置の製造方法
US8900994B2 (en) 2011-06-09 2014-12-02 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Method for producing a protective structure
JP5600642B2 (ja) * 2011-06-16 2014-10-01 株式会社日立製作所 半導体装置の製造方法
US8552567B2 (en) 2011-07-27 2013-10-08 Micron Technology, Inc. Semiconductor die assemblies, semiconductor devices including same, and methods of fabrication
US8937309B2 (en) 2011-08-08 2015-01-20 Micron Technology, Inc. Semiconductor die assemblies, semiconductor devices including same, and methods of fabrication
KR101397667B1 (ko) * 2013-04-25 2014-05-23 전자부품연구원 반도체 소자용 배선 및 그 배선의 형성 방법
US9412675B2 (en) * 2014-05-19 2016-08-09 Micron Technology, Inc. Interconnect structure with improved conductive properties and associated systems and methods
JP2018515941A (ja) * 2015-05-08 2018-06-14 アジャイル・パワー・スイッチ・3・ディー−インテグレイション・エイ・ピー・エス・アイ・3・ディー 半導体パワーデバイスおよび半導体パワーデバイスの組立て方法
KR102457119B1 (ko) 2015-09-14 2022-10-24 삼성전자주식회사 반도체 패키지의 제조 방법
US10204889B2 (en) 2016-11-28 2019-02-12 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Package structure and method of forming thereof
US10420211B2 (en) * 2017-08-09 2019-09-17 Advanced Semiconductor Engineering, Inc. Semiconductor package device
US10483221B2 (en) * 2017-10-30 2019-11-19 Micron Technology, Inc. 3DI solder cup
US10903142B2 (en) * 2018-07-31 2021-01-26 Intel Corporation Micro through-silicon via for transistor density scaling
KR102541564B1 (ko) 2018-10-04 2023-06-08 삼성전자주식회사 반도체 패키지
US11114406B2 (en) * 2019-01-31 2021-09-07 Sandisk Technologies Llc Warpage-compensated bonded structure including a support chip and a three-dimensional memory chip

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60140850A (ja) * 1983-12-28 1985-07-25 Hitachi Ltd 積層集積型半導体回路装置の製法
US5229647A (en) 1991-03-27 1993-07-20 Micron Technology, Inc. High density data storage using stacked wafers
JPH04328857A (ja) 1991-04-30 1992-11-17 Ricoh Co Ltd プリップチップ及びその接続方法
US5329423A (en) 1993-04-13 1994-07-12 Scholz Kenneth D Compressive bump-and-socket interconnection scheme for integrated circuits
JPH09246319A (ja) * 1996-03-06 1997-09-19 Kokusai Electric Co Ltd フリップチップ実装方法
JPH10214919A (ja) * 1997-01-29 1998-08-11 New Japan Radio Co Ltd マルチチップモジュールの製造方法
US6833613B1 (en) * 1997-12-18 2004-12-21 Micron Technology, Inc. Stacked semiconductor package having laser machined contacts
JPH11260964A (ja) * 1998-03-13 1999-09-24 Toshiba Electronic Engineering Corp 半導体パッケージ
KR100315030B1 (ko) * 1998-12-29 2002-04-24 박종섭 반도체패키지의제조방법
JP2000252413A (ja) * 1999-02-26 2000-09-14 Rohm Co Ltd 半導体装置
KR100411679B1 (ko) 1999-03-16 2003-12-18 세이코 엡슨 가부시키가이샤 반도체 장치 및 그 제조 방법, 회로 기판 및 전자기기
KR100306842B1 (ko) * 1999-09-30 2001-11-02 윤종용 범프 패드에 오목 패턴이 형성된 재배치 웨이퍼 레벨 칩 사이즈 패키지 및 그 제조방법
JP2003318178A (ja) 2002-04-24 2003-11-07 Seiko Epson Corp 半導体装置及びその製造方法、回路基板並びに電子機器
JP2004134645A (ja) * 2002-10-11 2004-04-30 Seiko Epson Corp バンプ付き半導体素子の実装方法、バンプ付き半導体素子の実装構造、及び電気光学装置、並びに電子機器
US6936913B2 (en) 2002-12-11 2005-08-30 Northrop Grumman Corporation High performance vias for vertical IC packaging
JP3918935B2 (ja) 2002-12-20 2007-05-23 セイコーエプソン株式会社 半導体装置の製造方法
JP2004296812A (ja) * 2003-03-27 2004-10-21 Seiko Epson Corp 半導体装置及びその製造方法
US7091124B2 (en) 2003-11-13 2006-08-15 Micron Technology, Inc. Methods for forming vias in microelectronic devices, and methods for packaging microelectronic devices
WO2007000697A2 (en) * 2005-06-29 2007-01-04 Koninklijke Philips Electronics N.V. Method of manufacturing an assembly and assembly
JP2007059652A (ja) * 2005-08-25 2007-03-08 Matsushita Electric Ind Co Ltd 電子部品実装方法

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