KR20160099440A - Integrated circuit structure with substrate isolation and un-doped channel - Google Patents

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충시엔 치앙
치타 추앙
밍훙 쳉
첸시엔 첸
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타이완 세미콘덕터 매뉴팩쳐링 컴퍼니 리미티드
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Abstract

An integrated circuit (IC) structure is provided. The IC structure comprises: a first substrate having a plurality of conductive features formed on the substrate; and a plurality of chips mechanically bonded and electrically coupled to the first substrate. A first chip among the chips has a first bump attached to a first conductive feature among the conductive features. The first bump has an elongated cross-sectional surface unit which is formed on a surface in parallel to a surface of the first substrate. The first substrate and the first chip are bonded to have a configuration where a longitudinal shaft of the first bump is oriented to indicate a center position of the first substrate and indicate the direction deviated from the center position of the first chip.

Description

기판 분리 및 비도핑 채널을 갖는 집적 회로 구조물{INTEGRATED CIRCUIT STRUCTURE WITH SUBSTRATE ISOLATION AND UN-DOPED CHANNEL}[0001] INTEGRATED CIRCUIT STRUCTURE WITH SUBSTRATE ISOLATION AND UN-DOPED CHANNEL [0002]

우선권preference

본 명세서는 발명의 명칭이 "Centripetal Layout for Low Stress CHIP Package,"인 2010년 10월 21일자에 출원된 미국 특허 출원 대리인 문서 번호 제24061.1647호에 관한 것으로, 이의 개시 내용은 모든 목적을 위해, 여기에 완전히 명시된 것처럼, 참조에 의해 본 명세서에 통합된다.This disclosure relates to U. S. Patent Application No. 24061.1647, entitled " Centripetal Layout for Low Stress CHIP Package, "filed October 21, 2010, the disclosure of which is incorporated herein by reference for all purposes herein Incorporated herein by reference as if fully set forth herein.

집적 회로는 통상적으로 반도체 웨이퍼와 같은 기판 상에 형성된다. 본딩 범프(범프 온 트레이스; bump-on-trace)는 집적 회로의 상호 접속 구조물의 일부이다. 범프는 집적 회로 디바이스에 인터페이스를 제공하고, 이를 통해 디바이스에 대한 전기 접속이 만들어질 수 있다. 종래의 기술은 열압착 또는 열초음파 와이어 본딩 및 당업계에 공지된 다른 기술을 이용하여 패키지 단말로부터 집적 회로까지의 접속을 제공하기 위해 이용될 수 있다.An integrated circuit is typically formed on a substrate such as a semiconductor wafer. The bump-on-trace is part of the interconnect structure of the integrated circuit. The bump provides an interface to the integrated circuit device, through which an electrical connection to the device can be made. Conventional techniques can be used to provide connections from package terminals to integrated circuits using thermocompression or thermal ultrasonic wire bonding and other techniques known in the art.

붕괴 제어형 칩 접속(controlled collapse chip connection), 즉 그 약어 C4로서 공지된 플립 칩과 같은 칩 상호 접속 기술은 칩 출력 콘택 상에 퇴적된 솔더 팁을 이용하여 반도체 디바이스를 외부 회로에 상호 접속한다. 솔더 범프는 최종 웨이퍼 처리 단계 동안에 웨이퍼의 상부 측의 칩 패드 상에 퇴적한다. 칩을 외부 회로(예컨대, 회로 보드 또는 다른 칩 또는 웨이퍼)에 장착하기 위해서, 칩은 그 상부 측이 아래로 향하도록 뒤집히고, 그 접촉 패드는 외부 회로 상의 패드와 일치하도록 놓이고, 그런 다음, 솔더는 상호 접속을 완료하기 위해 외부 회로를 지지하는 기판과 뒤집어진 칩 사이에 흐른다. 이것은 와이어 본딩과는 대조적인데, 와이어 본딩에서, 칩은 똑바로 장착되고, 와이어가 칩 패드를 외부 회로에 상호 접속하는데 이용된다. 결과적으로 완료된 플립 칩 패키지는 종래의 캐리어 기반 시스템보다 훨씬 작은데, 왜냐하면, 칩이 회로 보드 상에 곧바로 앉아 있기 때문이다. 상호 접속 와이어가 훨씬 짧은 경우, 인덕턴스 및 열 저항성이 크게 감소된다. 그러므로, 플립 칩은 고속의 디바이스를 허용한다.Chip interconnection techniques such as flip chips, known as controlled collapse chip connections, abbreviated as C4, interconnect semiconductor devices to external circuits using solder tips deposited on chip output contacts. The solder bumps are deposited on the chip pads on the top side of the wafer during the final wafer processing step. In order to mount the chip to an external circuit (e.g., a circuit board or other chip or wafer), the chip is turned upside down with the top side facing down, the contact pad lying in alignment with the pad on the external circuit, Flows between the substrate and the inverted chip supporting the external circuitry to complete the interconnection. This is in contrast to wire bonding where, in wire bonding, the chip is mounted straight and the wire is used to interconnect chip pads to external circuitry. As a result, the completed flip chip package is much smaller than conventional carrier based systems, because the chip is sitting directly on the circuit board. If the interconnect wires are much shorter, the inductance and thermal resistance are greatly reduced. Therefore, flip chip allows high speed devices.

고밀도 플립 칩 상호 접속의 최근 경향은 CPU 및 GPU 패키징을 위해 원형 또는 원형과 같은 구리 기둥 솔더 범프의 이용으로 이어졌다. 구리 기둥 솔더 범프는 종래의 솔더 범프에 대한 매력적인 대체물인데, 왜냐하면, 구리 기둥 솔더 범프는 본딩 와이어 피치에 독립적인 고정 스탠드 오프(stand-off)를 제공하기 때문이다. 대부분의 고밀도 회로가 다양한 폴리머형 접착제 혼합물로 언더필되고, 더욱 작은 스탠드 오프는 언더필 접착제가 다이 아래에 흐르도록 하는 것을 어렵게 만들 수 있기 때문에, 이것은 중요하다.Recent trends in high density flip chip interconnection have led to the use of copper pillar solder bumps such as circular or circular for CPU and GPU packaging. Copper pillar solder bumps are an attractive alternative to conventional solder bumps because the copper pillar solder bumps provide a fixed stand-off that is independent of the bonding wire pitch. This is important because most of the high density circuits are underfilled with various polymeric adhesive mixtures, and smaller standoffs can make it difficult to keep the underfill adhesive flowing under the die.

그러나, 종래의 원형 구리 기둥 솔더 범프는 여러 단점을 갖는다. 하나의 단점은 원형 구리 기둥 솔더 범프의 크기가 상호 접속 구조물에 부가되는 것으로서, 이는 상호 접속에 대한 금속 트레이스 라인의 피치 치수를 제한한다. 그러므로, 현재의 원형 솔더 범프는 결국 IC 산업의 지속적인 디바이스 축소에 병목이 될 것이다.However, conventional circular copper post solder bumps have several disadvantages. One disadvantage is that the size of the circular copper pillar solder bumps is added to the interconnect structure, which limits the pitch dimension of the metal trace lines for interconnections. Therefore, current round solder bumps will eventually become a bottleneck in the ongoing device shrinking of the IC industry.

다른 단점은 패키징 회로는 물론 밑에 있는 층에서의 기계적 응력이다. 이러한 응력은 칩 및 패키징 구조물의 불일치된 열 팽창이 원인이다. 응력은 특히 K가 3 미만인 경우 초저 K(extra low K; ELK) 유전체층을 갖는 회로에 중요하다. 패키징은 점점 더 부서지기 쉽게 되어, 층 분리로 이어진다.Another disadvantage is the mechanical stress in the underlying layer as well as in the packaging circuitry. This stress is caused by the inconsistent thermal expansion of the chip and the packaging structure. The stress is particularly important for circuits with extra low K (ELK) dielectric layers where K is less than 3. Packaging becomes increasingly fragile, leading to layer separation.

게다가, 솔더 범프 대 패드 인터페이스에서 큰 전류 밀도는 일렉트로마이그레이션 및 전기 응력에 기여한다. 일렉트로마이그레이션으로부터의 손상의 유형의 예로는 본딩층의 박리 및 솔더 접합부의 미세 균열을 포함한다.In addition, large current densities at the solder bump-to-pad interface contribute to electromigration and electrical stress. Examples of types of damage from electromigration include peeling of the bonding layer and microcracking of the solder joint.

따라서, 고밀도 피치를 허용하는 저응력 상호 접속 회로가 요구된다.Thus, a low stress interconnect circuit that allows a high density pitch is required.

본 발명개시는 일부 실시예들에 따라 IC 구조물을 제공한다. IC 구조물은 제 1 기판으로서, 일 표면 상에 형성된 복수의 전도성 피처를 갖는 것인, 제 1 기판; 및 제 1 기판과 기계적으로 본딩되고 전기적으로 결합된 복수의 칩을 포함한다. 복수의 칩 중 제 1 칩은 복수의 전도성 피처 중 제 1 전도성 피처에 부착되는 제 1 범프를 갖는다. 제 1 범프는 제 1 기판의 표면에 평행한 면에서 장형 단면부를 갖는다. 제 1 기판 및 제 1 칩은 제 1 범프의 장축이 제 1 기판의 중심 위치를 가리키고 제 1 칩의 중심에서 벗어난 방향을 가리키도록 배향되는 구성으로 본딩된다.The present disclosure provides IC structures in accordance with some embodiments. The IC structure is a first substrate, having a plurality of conductive features formed on a surface thereof; And a plurality of chips mechanically bonded to and electrically coupled to the first substrate. The first of the plurality of chips has a first bump attached to the first one of the plurality of conductive features. The first bump has an elongated cross-section in a plane parallel to the surface of the first substrate. The first substrate and the first chip are bonded in such a configuration that the long axis of the first bump indicates the center position of the first substrate and is oriented to point in a direction deviating from the center of the first chip.

본 발명개시는 또한 일부 실시예들에 따라 IC 구조물을 제공한다. IC 구조물은 제 1 기판으로서, 일 표면 상에 형성된 복수의 상호 접속 피처를 갖는 것인, 제 1 기판; 및 제 1 기판과 기계적으로 본딩되고 전기적으로 결합된 복수의 칩을 포함한다. 복수의 칩 중 제 1 칩은 복수의 상호 접속 피처의 제 1 서브세트에 부착되는 전도성 범프의 제 1 서브세트를 각각 갖는다. 전도성 범프의 제 1 서브세트는 표면에 평행한 면에서 장형 단면부를 갖는다. 제 1 칩 및 제 1 기판은 제 1 칩의 중심 위치가 평면도에서 제 1 기판의 중심 위치에서 벗어나 떨어져 있고, 전도성 범프의 제 1 서브세트가 제 1 기판의 중심 위치를 실질적으로 가리키도록 배향되는 개개의 장축을 갖는 구성으로 본딩된다. The present disclosure also provides IC structures in accordance with some embodiments. The IC structure is a first substrate, having a plurality of interconnect features formed on a surface; And a plurality of chips mechanically bonded to and electrically coupled to the first substrate. The first of the plurality of chips each has a first subset of conductive bumps attached to a first subset of the plurality of interconnect features. The first subset of conductive bumps have an elongate cross-section in a plane parallel to the surface. The first chip and the first substrate are oriented such that the center position of the first chip is offset from the center position of the first substrate in a plan view and the first subset of conductive bumps are substantially pointing to the center position of the first substrate And is bonded with a configuration having individual long axes.

본 발명개시는 또한 일부 실시예들에 따라 IC 구조물을 제조하는 방법을 제공한다. 방법은, 복수의 전도성 범프를 정의하는 IC 설계 레이아웃을 수신하는 단계; 및 칩이 패키징 기판에 본딩되는 경우 칩과 패키징 기판 사이의 구성에 따라 IC 설계 레이아웃 상에 복수의 전도성 범프 중 제 1 전도성 범프를 재성형하는 단계로서, 이에 의해 변경된 IC 설계 레이아웃을 생성하는 것인, 재성형 단계를 포함한다. 제 1 전도성 범프는 제 1 장축을 따라 제 1 길이를 갖는 장형 단면부를 갖고, 제 1 장축은 구성에서 칩의 제 1 전도성 범프로부터 패키징 기판의 중심 위치까지 정의된 제 1 방향에 평행한 제 1 배향을 갖는다. The present disclosure also provides a method of manufacturing an IC structure in accordance with some embodiments. The method includes receiving an IC design layout defining a plurality of conductive bumps; And re-forming the first conductive bump of the plurality of conductive bumps on the IC design layout according to the configuration between the chip and the packaging substrate when the chip is bonded to the packaging substrate, thereby creating a modified IC design layout , And a re-forming step. The first conductive bump has an elongated cross section having a first length along a first major axis, the first major axis having a first orientation parallel to the first direction defined in the configuration from the first conductive bump of the chip to the center position of the packaging substrate, Respectively.

본 발명에 따라, 기판 분리 및 비도핑 채널을 갖는 집적 회로 구조물을 제공하는 것이 가능하다. According to the present invention, it is possible to provide an integrated circuit structure having substrate separation and undoped channels.

본 발명개시의 양태는 첨부 도면들과 함께 아래의 상세한 설명을 읽음으로써 가장 잘 이해된다. 본 산업계에서의 표준적인 실시에 따라, 다양한 피처(feature)들은 실척도로 도시되지 않았음을 유념한다. 사실, 다양한 피처들의 치수는 설명의 명료함을 위해 임의적으로 증가되거나 또는 감소될 수 있다.
도 1은 일부 실시예들에 따라 구성된, 집적 회로 구조물의 평면도이다.
도 2는 일부 실시예들에 따라 구성된, 도 1의 집적 회로 구조물의 단면도이다.
도 3a는 일부 실시예들에 따라 구성된, 도 1의 집적 회로 구조물의 일부분의 단면도이다.
도 3b는 일부 다른 실시예들에 따라 구성된, 도 1의 집적 회로 구조물의 일부분의 단면도이다.
도 4 내지 도 8은 다양한 실시예들에 따라 구성된, 도 1의 IC 구조물의 범프 온 트레이스 구조물의 평면도이다.
도 9는 일부 실시예들에 따라 구성된, 도 1의 집적 회로 구조물의 일부분의 평면도이다.
도 10은 일부 실시예들에 따라 구성된, 집적 회로 구조물의 평면도이다.
도 11은 일부 실시예들에 따라 구성된, 집적 회로 구조물의 평면도이다.
도 12는 일부 다른 실시예들에 따라 구성된, 집적 회로 구조물의 평면도이다.
도 13은 일부 실시예들에 따라 구성된, 도 12의 집적 회로 구조물의 일부분의 단면도이다.
도 14는 일부 실시예들에 따라, 집적 회로 제조 방법의 흐름도이다.
도 15는 일부 실시예들에 따라, 방법의 흐름도이다.
Embodiments of the present disclosure are best understood by reading the following detailed description together with the accompanying drawings. Note that according to standard practice in the industry, various features are not shown in scale. In fact, the dimensions of the various features may be increased or decreased arbitrarily for clarity of explanation.
1 is a plan view of an integrated circuit structure constructed in accordance with some embodiments.
Figure 2 is a cross-sectional view of the integrated circuit structure of Figure 1 constructed in accordance with some embodiments.
Figure 3a is a cross-sectional view of a portion of the integrated circuit structure of Figure 1 configured in accordance with some embodiments.
3B is a cross-sectional view of a portion of the integrated circuit structure of FIG. 1 configured in accordance with some other embodiments.
4 to 8 are plan views of a bump on trace structure of the IC structure of Fig. 1 constructed in accordance with various embodiments.
Figure 9 is a top view of a portion of the integrated circuit structure of Figure 1 constructed in accordance with some embodiments.
10 is a plan view of an integrated circuit structure constructed in accordance with some embodiments.
11 is a plan view of an integrated circuit structure constructed in accordance with some embodiments.
12 is a top view of an integrated circuit structure constructed in accordance with some other embodiments.
Figure 13 is a cross-sectional view of a portion of the integrated circuit structure of Figure 12 constructed in accordance with some embodiments.
14 is a flow diagram of an integrated circuit fabrication method, in accordance with some embodiments.
15 is a flow diagram of a method, in accordance with some embodiments.

본 발명개시는 일반적으로 집적 회로(IC) 구조물 및 대응하는 제조에 관한 것으로, 보다 구체적으로 멀티 칩 모듈에 관한 것이다. The present disclosure relates generally to integrated circuit (IC) structures and corresponding fabrication, and more specifically to multichip modules.

다음의 발명개시는 본 발명의 상이한 피처들을 구현하는 다수의 상이한 실시예들, 또는 예들을 제공한다. 컴포넌트 및 배치의 특정한 예들은 본 발명개시를 단순화하기 위해 이하에 설명된다. 물론, 이러한 설명은 단지 예일 뿐 제한하기 위한 것이 아니다. 예를 들어, 이어지는 설명에서 제 2 피처 위에 또는 제 2 피처 상에 제 1 피처의 형성은, 제 1 피처 및 제 2 피처가 직접 접촉하여 형성되는 실시예들을 포함할 수 있고, 제 1 피처 및 제 2 피처가 직접 접촉하지 않도록 부가적인 피처들이 제 1 피처와 제 2 피처 사이에 형성되는 실시예들을 또한 포함할 수 있다. 게다가, 본 발명개시는 다양한 예들에서 참조 번호 및/또는 문자를 반복할 수 있다. 이러한 반복은 단순함과 명료함을 위한 것으로, 그 자체가 논의된 다양한 실시예들 및/또는 구성들 사이의 관계를 지시하지 않는다.The following inventive disclosures provide a number of different embodiments, or examples, that implement the different features of the present invention. Specific examples of components and arrangements are described below to simplify disclosure of the present invention. Of course, this description is for illustrative purposes only, and not for limitation. For example, in the following description, formation of a first feature on a second feature or on a second feature may include embodiments in which a first feature and a second feature are formed in direct contact, and the first feature and the second feature 2 features may be formed between the first feature and the second feature so that the second feature is not in direct contact. In addition, the disclosure of the present invention may repeat the reference numerals and / or characters in various examples. Such repetition is for simplicity and clarity and does not itself dictate the relationship between the various embodiments and / or configurations discussed.

더욱이, 이어지는 설명에서 제 2 피처 위에 또는 제 2 피처 상에 제 1 피처의 형성은, 제 1 피처 및 제 2 피처가 직접 접촉하여 형성되는 실시예들을 포함할 수 있고, 제 1 피처 및 제 2 피처가 직접 접촉하지 않도록 부가적인 피처들이 제 1 피처와 제 2 피처에 개재하여 형성되는 실시예들을 또한 포함할 수 있다. 부가적으로, 상위/하위, 상부/하부, 및 수직/수평과 같은 기술적 용어는 설명의 용이함을 위해 이용되며, 절대 방향에 어떠한 제한도 제공하지 않는다. 예를 들어, 상위 층 및 하위 층은 절대 방향보다는, 기판 상에 형성된 집적 회로 또는 기판에 상대적인 개개의 관계를 나타낼 수 있다.Moreover, in the ensuing description, the formation of the first feature on the second feature or on the second feature may include embodiments in which the first feature and the second feature are formed in direct contact, wherein the first feature and the second feature May also include embodiments in which additional features are formed interposing the first feature and the second feature such that the first feature and the second feature are not in direct contact. Additionally, technical terms such as top / bottom, top / bottom, and vertical / horizontal are used for ease of description and do not provide any limit to the absolute direction. For example, the upper and lower layers may exhibit individual relationships relative to an integrated circuit or substrate formed on the substrate, rather than an absolute direction.

도 1은 일부 실시예들에 따라 구성된, 집적 회로(IC) 구조물(100)의 평면도를 나타낸다. 도 2는 일부 실시예들에 따라, IC 구조물(100)의 단면도이다. IC 구조물은 제 1 기판(102)을 포함한다. 일부 실시예들에서, 제 1 기판(102)은 패키징 기판, 인쇄 회로 보드, 인터포저, 및 반도체 기판으로 구성된 그룹으로부터 선택된 기판이다. 일부 다른 실시예들에서, 제 1 기판(102)은 패키징 기판, 인쇄 회로 보드, 인터포저, 반도체 기판, 유전체 기판, 세라믹 기판, 및 유리 기판으로 구성된 그룹으로부터 선택된 기판이다.Figure 1 shows a top view of an integrated circuit (IC) structure 100 constructed in accordance with some embodiments. 2 is a cross-sectional view of an IC structure 100, in accordance with some embodiments. The IC structure includes a first substrate 102. In some embodiments, the first substrate 102 is a substrate selected from the group consisting of a packaging substrate, a printed circuit board, an interposer, and a semiconductor substrate. In some other embodiments, the first substrate 102 is a substrate selected from the group consisting of a packaging substrate, a printed circuit board, an interposer, a semiconductor substrate, a dielectric substrate, a ceramic substrate, and a glass substrate.

IC 구조물(100)은 도 1에 나타난 예시적인 104A, 104B 및 104C와 같은, 두 개 이상의 IC 칩(104)을 포함한다. IC 칩(104)은 제 1 기판(102)에 본딩되고 제 1 기판(102)에 전기적으로 결합된다. 각각의 IC 칩(104)은 단일 반도체 기판에 형성된 집적 회로이다. 각각의 IC 칩(104)은 반도체 웨이퍼의 일부분이고, 그 위에 형성된 집적 회로를 갖는다. 예를 들어, 반도체 웨이퍼의 제조 이후에, 웨이퍼는 웨이퍼 상의 스크라이브 라인을 통해 컷팅함으로써 복수의 칩으로 분리된다. 일부 실시예들에서, 각각의 IC 칩(104)은 그 위에 형성된 개개의 회로를 갖는다.IC structure 100 includes two or more IC chips 104, such as exemplary 104A, 104B, and 104C shown in FIG. The IC chip 104 is bonded to the first substrate 102 and electrically coupled to the first substrate 102. Each IC chip 104 is an integrated circuit formed on a single semiconductor substrate. Each IC chip 104 is a part of a semiconductor wafer and has an integrated circuit formed thereon. For example, after fabrication of a semiconductor wafer, the wafer is separated into a plurality of chips by cutting through a scribe line on the wafer. In some embodiments, each IC chip 104 has an individual circuit formed thereon.

도시를 위한 예로서, 칩(104)은 반도체 기판, 그 위에 형성된 다양한 디바이스, 및 디바이스 상에 형성되고 집적 회로를 형성하기 위해 디바이스에 접속되는 상호 접속 구조물을 포함한다. 일부 실시예들에서, 디바이스는 트랜지스터(예컨대, 전계 효과 트랜지스터), 센서(예컨대, 이미징 센서), 메모리 셀(예컨대, 랜덤 액세스 메모리 셀), 다이오드, 수동 디바이스(예컨대, 저항, 커패시터 및/또는 인덕터) 및/또는 다른 디바이스를 포함한다. 각각의 칩(104)(예컨대, 104A, 104B 및 104C)은 상이한 회로를 포함할 수 있다. 다수의 칩(104)은 제 1 기판(102)에 본딩되고, 원하는 기능을 위한 기능 회로를 형성하기 위해 제 1 기판(102)에 전기적으로 접속된다. 일부 실시예들에서, 칩(104)은 개개의 전면 상에 형성된 회로를 갖고, 그 회로가 제 1 기판(102)과 칩 반도체 기판 사이에 끼이도록 플립(flip)되어 제 1 기판(102)과 본딩된다.sAs an example for illustration, the chip 104 includes a semiconductor substrate, various devices formed thereon, and interconnect structures formed on the device and connected to the device to form an integrated circuit. In some embodiments, the device may be a memory device such as a transistor (e.g., a field effect transistor), a sensor (e.g., an imaging sensor), a memory cell (e.g., a random access memory cell), a diode, a passive device ) And / or other devices. Each chip 104 (e.g., 104A, 104B, and 104C) may include different circuits. A plurality of chips 104 are bonded to the first substrate 102 and are electrically connected to the first substrate 102 to form a functional circuit for a desired function. In some embodiments, the chip 104 has a circuit formed on an individual front surface, the circuit being flipped to be sandwiched between the first substrate 102 and the chip semiconductor substrate, Bonded.

IC 구조물(100)은 제 1 기판(102)과 칩(104) 사이에 전기 접속 및 본딩 피처로서 모두 기능하는 범프 온 트레이스 본딩 구조물(106)을 더 포함한다. 특히, 각각의 칩(104)은 칩의 본딩 표면 상에 형성된 복수의 전도성 범프(108)를 포함한다. 전도성 범프(108)는 상호 접속 구조물을 통해 칩의 디바이스에 접속된다. 제 1 기판(102)은 제 1 기판(102)의 본딩 표면 상에 형성된 복수의 전도성 피처(트레이스 또는 상호 접속 피처)(110)를 포함한다. 제 1 기판(102)은 그 위에 형성된 상호 접속 구조물을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 인쇄 회로 보드가 제 1 기판으로서 이용될 수 있고, 그 상호 접속 구조물을 포함한다. 트레이스(110)는 제 1 기판(102)의 상호 접속 구조물에 접속되고, 하나의 범프와 본딩될 위치로 연장된다. 범프(108) 및 트레이스(110)는 범프 온 트레이스 본딩 구조물(106)을 형성하기 위해 기계적으로 함께 본딩되고, 전기적으로 접속된다. The IC structure 100 further includes a bump on trace bonding structure 106 that functions as both an electrical connection and a bonding feature between the first substrate 102 and the chip 104. In particular, each chip 104 includes a plurality of conductive bumps 108 formed on the bonding surface of the chip. Conductive bump 108 is connected to the device of the chip via the interconnect structure. The first substrate 102 includes a plurality of conductive features (traces or interconnect features) 110 formed on the bonding surface of the first substrate 102. The first substrate 102 may further include an interconnect structure formed thereon. For example, a printed circuit board can be used as the first substrate and includes the interconnect structure. The trace 110 is connected to the interconnect structure of the first substrate 102 and extends to a position to be bonded with one bump. The bumps 108 and traces 110 are mechanically bonded together and electrically connected to form the bump on trace bonding structure 106.

일부 실시예들에서, 트레이스는 구리, 구리/니켈 합금, 구리-IT (침지 Sn), 구리-ENEPIG (무전해 니켈 무전해 팔라듐 침지 금), 구리-OSP (유기 납땜성 방부제), 알루미늄, 알루미늄/실리콘/구리 합금, 티타늄, 티타늄 질화물, 텅스텐, 폴리실리콘, 금속 실리사이드, 구리 합금, 탄탈룸, 탄탈룸 질화물, 및 이들의 조합으로 구성된 그룹으로부터 선택된 물질을 포함한다.In some embodiments, the traces may be formed of copper, a copper / nickel alloy, copper-IT (immersion Sn), copper -ENEPIG (electroless nickel electroless palladium dip gold) / Silicon / copper alloy, titanium, titanium nitride, tungsten, polysilicon, metal silicide, copper alloy, tantalum, tantalum nitride, and combinations thereof.

제 1 기판(102)은 도 1에 예시된 바와 같이, 평면도에서 기하학적 중심(112)을 갖는다. 비교적으로, 평면도에서, 각각의 칩(104)은 그 자신의 기하학적 중심(도 1에 도시되지 않음)을 갖는다. 예를 들어, 직사각형 기하학적 구조를 갖는 칩은 대향 에지(장축 및 직교축 각각을 따라)로부터 같은 거리에 위치하는 기하학적 중심을 갖는다. 본 실시예들에서, 칩(104)의 기하학적 중심은 제 1 기판(102)의 기하학적 중심(112)과 오버랩되지 않거나, 또는 평면도에서 서로로부터 멀리 이격된다. 하나의 특정한 예에서, 하나의 칩(104)은 제 1 기판(102)의 중심(112)과 오버랩되는 중심을 가질 수 있다. 다양한 칩들이 제 1 기판(102)의 상이한 위치에 직접 배치되고 제 1 기판(102)에 직접 본딩되기 때문에, 나머지 칩들은 평면도에서 제 1 기판(102)과 중심이 같을 수 없다. 일반적으로, 칩(104)의 중심은 중심(112)과 오버랩되지 않는다.The first substrate 102 has a geometric center 112 in plan view, as illustrated in Fig. In comparison, in a plan view, each chip 104 has its own geometric center (not shown in FIG. 1). For example, a chip with a rectangular geometry has a geometric center located at the same distance from the opposite edge (along each of the major and minor axes). In these embodiments, the geometric center of the chip 104 does not overlap the geometric center 112 of the first substrate 102, or is spaced away from one another in a top view. In one particular example, one chip 104 may have a center that overlaps with the center 112 of the first substrate 102. Since the various chips are placed directly at different locations of the first substrate 102 and directly bonded to the first substrate 102, the remaining chips can not be centered with the first substrate 102 in plan view. Generally, the center of the chip 104 does not overlap with the center 112.

칩(104)의 범프(108)는 개개의 칩 반도체 기판에 의해 커버됨에 따라 평면도에서 볼 수 없긴 하지만, 더욱 양호한 설명을 위해 도 1에 또한 도시되었다. 범프(108)는 단면도에서 (또는 평면도에서) 장형(elongated) 모양을 갖는다. 따라서, 각각의 범프(108)는 장축 및 단축을 갖는다. 더욱이, 각각의 범프(108)는, 그 장축이 제 1 기판(102)의 중심(112) 쪽으로 향하도록 배향된다. 도 1의 점선은, 하나의 범프(108)의 장축이 중심(112)을 가리키는 방향으로 배향되는 것을 나타낸다. 칩(104)의 중심이 중심(112)과 오버랩되지 않기 때문에, 칩의 범프(108)는 실질적으로 칩의 중심 쪽으로 배향되지 않는다. 하나의 칩의 소수의 범프가 중심(112)을 가리키지만, 대부분의 범프(108)는 칩의 중심에서 벗어난 방향을 가리키도록 배향되는 경우, 하나의 칩의 소수의 범프는 우연히 칩의 중심을 가리킬 수 있다. 그러나, 칩(104)의 모든 범프(108)가 실질적으로 중심(112)을 가리킨다. 이것은 일부 실시예들에 따라, IC 구조물(100)의 일부분의 평면도로서 도 9에 더욱 도시된다. 특히, 칩(104A)이 제 1 기판(102)에 본딩되는 경우, 칩(104A)의 중심(166)은 평면도에서 제 1 기판(102)의 중심(112)으로부터 멀도록 구성된다. 범프(108A)를 예로 취하면, 장형 범프(108A)는 그 장축(168)이 중심을 가리키도록 배향되는 식으로 배향된다. 그러나, 범프(108)에서부터 칩 중심(166)까지의 방향(170)은 장축(168)에 평행하지 않고, 각을 갖는다.The bumps 108 of the chip 104 are not visible in plan view as they are covered by individual chip semiconductor substrates, but are also shown in FIG. 1 for better description. Bump 108 has an elongated shape in cross-section (or in plan view). Thus, each bump 108 has a major axis and a minor axis. Furthermore, each bump 108 is oriented so that its long axis is directed toward the center 112 of the first substrate 102. [ The dotted line in Fig. 1 indicates that the long axis of one bump 108 is oriented in the direction pointing to the center 112. Because the center of the chip 104 does not overlap with the center 112, the bumps 108 of the chip are not substantially oriented toward the center of the chip. When a small number of bumps of one chip point to the center 112 but most of the bumps 108 are oriented to point out of the center of the chip, Lt; / RTI > However, all of the bumps 108 of the chip 104 substantially point to the center 112. This is further illustrated in FIG. 9 as a top view of a portion of the IC structure 100, in accordance with some embodiments. In particular, when the chip 104A is bonded to the first substrate 102, the center 166 of the chip 104A is configured to be away from the center 112 of the first substrate 102 in plan view. Taking the bump 108A as an example, the elongate bump 108A is oriented such that its long axis 168 is oriented to point at the center. However, direction 170 from bump 108 to chip center 166 is not parallel to longitudinal axis 168 and has an angle.

더욱이, 각각의 범프는 그 자신의 개개의 방향을 갖는다. 다양한 범프가 상이한 위치에 배치되고 모두 중심(112)으로 배향되기 때문에, 범프는 이러한 요건을 충족하기 위해서 개개의 방향을 갖는다.Moreover, each bump has its own individual orientation. Because the various bumps are located at different locations and all are oriented at the center 112, the bumps have individual orientations to meet these requirements.

본 실시예에서, 제 1 기판(102) 상에 형성된 트레이스(110)는 제 1 기판(102)에 통합된 칩(104)의 범프(108)와 쌍을 이룬다. 이 러한 쌍을 이룬 범프(108) 및 트레이스(110) 각각은 함께 본딩되어, 범프 온 트레이스 본딩 구조물(106)을 형성하여, 이에 의해, 멀티 칩 모듈을 형성하기 위해 제 1 기판(102)에 칩(104)을 통합한다. 쌍을 이룬 범프(108) 및 트레이스(110)는, 칩(104)이 제 1 기판(102)에 본딩되는 경우, 적절한 본딩을 위해 범프(108)가 쌍을 이룬 트레이스(110)에 오버랩되도록(쌍을 이룬 트레이스(110)의 끝과 오버랩되는 것처럼) 설계된다. 일부 실시예들에서, 범프(108) 및 전도성 피처(110)는, 칩(104)이 플립되어 제 1 기판(102) 상에 배치될 때, 쌍을 이룬 범프(108) 및 트레이스(110)의 본딩 부분은 각각은 실질적으로 오버랩되도록 설계된다. 후속 본딩 공정 동안에, 열처리 공정이 이용되고, 제 1 기판(102) 및 칩(104)의 상이한 열팽창 계수로 인해 범프와 전도성 피처 간의 본딩 응력을 발생시킬 수 있다. 열팽창을 고려한 일부 다른 실시예들에서, 칩(104) 및/또는 제 1 기판(102)은, 쌍을 이룬 범프(108) 및 트레이스(110)의 본딩 부분이 제 1 기판(102)과 칩(104) 사이의 불일치를 보상하기 위해서 함께 본딩되도록 오프셋을 갖도록 설계된다.The traces 110 formed on the first substrate 102 are paired with the bumps 108 of the chip 104 incorporated in the first substrate 102. In this embodiment, Each of the paired bumps 108 and traces 110 are bonded together to form a bump on trace bonding structure 106 thereby forming a chip on the first substrate 102 to form a multi- (104). The paired bumps 108 and traces 110 are positioned such that when the chip 104 is bonded to the first substrate 102 the bump 108 overlaps the paired traces 110 for proper bonding As it overlaps the ends of the paired traces 110). In some embodiments, the bumps 108 and the conductive features 110 may be formed on the first substrate 102 such that when the chip 104 is flipped and placed on the first substrate 102, the paired bumps 108 and traces 110 The bonding portions are each designed to substantially overlap. During subsequent bonding processes, a thermal processing process may be used and may cause bonding stresses between the bumps and the conductive features due to the different thermal expansion coefficients of the first substrate 102 and the chip 104. The chip 104 and / or the first substrate 102 are configured such that the bonded portions of the paired bumps 108 and the traces 110 are bonded to the first substrate 102 and the chip (not shown) 104 so as to compensate for the mismatch between them.

트레이스(110)는 또한 장형 모양을 갖도록 설계되고, 트레이스(110)의 본딩 부분은 각각 쌍을 이룬 범프(108)와 동축으로 배향된다. 특히, 트레이스(110)의 본딩 부분의 장축은 쌍을 이룬 범프(108)의 장축을 따라 배향되고, 이에 의해, 본딩 영역 및 본딩 강도를 최대화하는 범프 온 트레이스 본딩 구조물(106)을 형성한다.The traces 110 are also designed to have a long shape and the bonded portions of the traces 110 are each coaxially oriented with the paired bumps 108. In particular, the long axis of the bonded portion of the trace 110 is oriented along the long axis of the paired bumps 108, thereby forming a bump-on-trace bonding structure 106 that maximizes the bonding area and bonding strength.

도 3a는 일부 실시예들에 따라 구성된, IC 구조물(100)의 일부분의 단면도이다. 특히, 예시적인 칩(104) 및 예시적인 범프 온 트레이스 본딩 구조물(106)[예컨대, 도 2의 점선(113) 내의 것]이 더욱 상세한 피처를 나타내기 위해 도 3에 포함된다. IC 구조물(100)은 도 1 내지 도 3을 참조하여 더욱 기술된다.Figure 3a is a cross-sectional view of a portion of an IC structure 100 configured in accordance with some embodiments. In particular, exemplary chip 104 and exemplary bump-on trace bonding structure 106 (e.g., within dashed line 113 of FIG. 2) are included in FIG. 3 to indicate a more detailed feature. The IC structure 100 is further described with reference to Figures 1-3.

칩(104)은 칩 기판(114)를 포함한다. 일부 실시예들에서, 칩 기판(114)은 반도체 웨이퍼의 일부분과 같은, 반도체 기판이다. 본 예에서, 칩 기판(114)은 실리콘 기판이다. 일부 다른 예에서, 칩 기판(114)은 다른 반도체 기판[예컨대, 다른 반도체 물질(예컨대, 게르마늄, 실리콘 게르마늄, 실리콘 탄화물, 또는 갈륨 비화물)을 비롯한 사파이어 기판]을 포함하거나, 실리콘 온 인슐레이터(silicon-on-insulator; SOI) 기판을 포함할 수 있다. 칩(104)은 또한 칩 기판(114) 상에 형성된 다양한 디바이스(예컨대, 트랜지스터, 다이오드, 센서, 및/또는 수동 디바이스)를 포함한다.The chip 104 includes a chip substrate 114. In some embodiments, the chip substrate 114 is a semiconductor substrate, such as a portion of a semiconductor wafer. In this example, the chip substrate 114 is a silicon substrate. In some other instances, the chip substrate 114 includes a semiconductor substrate (e.g., a sapphire substrate including other semiconductor materials such as germanium, silicon germanium, silicon carbide, or gallium arsenide) -on-insulator (SOI) substrate. The chip 104 also includes various devices (e.g., transistors, diodes, sensors, and / or passive devices) formed on the chip substrate 114.

칩(104)은 칩 기판 상에 형성되고, 디바이스를 기능 회로에 접속하도록 설계된 상호 접속 구조물(116)을 더 포함한다. 상호 접속 구조물(116)은 전기 접속을 위한 다양한 전도성 피처(예컨대, 금속 라인, 금속 콘택 및 금속 비아 피처) 및 분리를 위한 하나 이상의 유전체 물질을 포함한다. 일부 실시예들에서, 상호 접속 구조물(116)은 다수의 금속층을 포함한다. 특히, 상호 접속 구조물(116)은 범프(108)와 결합된 전도성 피처(118)를 포함한다. 일부 예에서, 전도성 피처(118)는 상호 접속 구조물(116)의 하나의 금속층(예컨대, 상부 금속층)에 있는 금속 피처이다. 일부 다른 예에서, 전도성 피처(118)는 상호 접속 구조물(116)에 전기적으로 접속된 본딩 패드이다. 전도성 피처(118)는 구리, 알루미늄, 다른 적합한 전도성 물질, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 칩(104)은 또한 상호 접속 구조물(116) 상에 형성되고, 회로가 환경적 손상(예컨대, 수분 열화)로부터 방지되도록 회로[디바이스 및 상호 접속 구조물(116)]에 패시베이션을 제공하도록 설계된다.The chip 104 is formed on a chip substrate and further includes an interconnect structure 116 designed to connect the device to a functional circuit. The interconnect structure 116 includes various conductive features (e.g., metal lines, metal contacts, and metal via features) for electrical connection and one or more dielectric materials for isolation. In some embodiments, the interconnect structure 116 includes a plurality of metal layers. In particular, the interconnect structure 116 includes a conductive feature 118 coupled with the bump 108. In some instances, the conductive feature 118 is a metal feature in one metal layer (e.g., the top metal layer) of the interconnect structure 116. In some other examples, the conductive feature 118 is a bonding pad electrically connected to the interconnect structure 116. Conductive features 118 may include copper, aluminum, other suitable conductive materials, or combinations thereof. The chip 104 is also formed on the interconnect structure 116 and is designed to provide passivation to the circuit (device and interconnect structure 116) so that the circuit is prevented from environmental damage (e.g., moisture degradation).

범프 온 트레이스 본딩 구조물(106)은 본딩 공정 이후에 형성되고, 함께 본딩된 범프(108) 및 트레이스(전도성 피처)(110)를 포함한다. 일부 실시예들에서, 범프(108)는 구리 기둥과 같은 전도성 기둥(121) 또는 다른 금속 또는 금속 합금의 전도성 기둥을 포함한다. 전도성 기둥(121)은 [예컨대, 패시베이션층(120), 또는 보다 구체적으로, 패시베이션층(120)의 개구부를 통해] 전도성 피처(118)의 한 끝에 전기적으로 접속한다. 전도성 기둥(121)은 다른 끝에서 계면층(122)을 통해 솔더 팁(124)에 부착된다. 그런 다음, 칩(104)은 제 1 기판(102)의 트레이스(110)를 마주보도록 플립된다. 일부 실시예들에서, 제 1 기판(102)은 솔더로부터 제 1 기판(102)의 비본딩 영역을 보호하는 것과 같은, 보호를 위해 솔더 레지스트층(또는 솔더 마스크층)(125)을 더 포함할 수 있다. 실시예를 증진하기 위해, 솔더 레지스트층(125)은, 트레이스(110)가 범프(108)와 본딩하기 위해 노출되도록, 개구부를 형성하기 위해 패턴화된다.The bump on trace bond structure 106 is formed after the bonding process and includes bumps 108 and traces (conductive features) 110 bonded together. In some embodiments, the bumps 108 include conductive columns 121, such as copper columns, or conductive columns of other metals or metal alloys. The conductive pillar 121 electrically connects to one end of the conductive feature 118 (e.g., through the passivation layer 120, or more specifically, through the opening in the passivation layer 120). The conductive pillar 121 is attached to the solder tip 124 through the interfacial layer 122 at the other end. The chip 104 is then flipped to face the traces 110 of the first substrate 102. In some embodiments, the first substrate 102 further includes a solder resist layer (or solder mask layer) 125 for protection, such as protecting the unbonded areas of the first substrate 102 from the solder . To enhance the embodiment, the solder resist layer 125 is patterned to form openings, such that the traces 110 are exposed for bonding with the bumps 108. As shown in FIG.

범프 온 트레이스 본딩 구조물(106)은 더욱 양호한 본딩 효과를 위해 상이한 물질층과 같은 상이한 설계, 및 전기 접속 및 패시베이션과 같은 다른 통합 고려 사항을 가질 수 있다. 도 3b는 일부 다른 실시예들에 따라 구성된, IC 구조물(100)의 일부분의 단면도를 나타낸다. 전도성 기둥(121)은 UBM(under bump metallization)과 같은, 하나 이상의 추가적인 전도성 물질층(126)을 통해 상호 접속 구조물(116)에(특히, 전도성 피처(118)에) 접속된다. UBM(126)은 전도성 피처(118)에 낮은 저항 전기 접속을 제공하고, 전도성 피처(118) 및 패시베이셔층(120) 양자 모두에 잘 부착되고, 허메티컬리(hermetically) 밀봉되고, IC 내로 다른 범프 금속의 확산을 방지하며, 범프 금속에 의해 젖을 수 있다. UBM은 접착층, 확산 장벽층, 솔더링 가능층, 및 산화 장벽층과 같은, 다수의 상이한 금속층들을 요구한다. 일부 예들에서, UBM(126)은 티타늄, 크롬, 알루미늄, 구리, 니켈, 금, 하나 이상의 상기 금속의 합금, 또는 상기 금속 및 합금의 조합으로서 멀티 필름 스택 각각을 포함한다. 예를 증진하기 위해서, UBM(126)은 접착층(예컨대, Ti/Cr/Al 층); 확산 장벽층(예컨대, Cr:Cu 층); 및 솔더 젖음층(예컨대, Cu/Ni:V 층)을 포함한다.The bump-on-trace bonding structure 106 may have different designs, such as different material layers, and other integration considerations, such as electrical connection and passivation, for a better bonding effect. FIG. 3B shows a cross-sectional view of a portion of an IC structure 100 constructed in accordance with some other embodiments. The conductive pillar 121 is connected to the interconnect structure 116 (particularly to the conductive feature 118) via one or more additional layers of conductive material 126, such as under bump metallization (UBM). The UBM 126 provides a low resistance electrical connection to the conductive feature 118 and is well attached to both the conductive feature 118 and the passivator layer 120 and is hermetically sealed, Prevents diffusion of the bump metal, and can be wetted by the bump metal. The UBM requires a number of different metal layers, such as an adhesive layer, a diffusion barrier layer, a solderable layer, and an oxidation barrier layer. In some instances, UBM 126 includes each of the multi-film stacks as titanium, chromium, aluminum, copper, nickel, gold, an alloy of one or more of the foregoing metals, or a combination of such metals and alloys. To enhance the example, the UBM 126 may include an adhesive layer (e.g., a Ti / Cr / Al layer); A diffusion barrier layer (e.g., a Cr: Cu layer); And a solder wetting layer (e.g., a Cu / Ni: V layer).

범프(108) 및 트레이스(110)의 기하학적 구조, 및 범프(108) 및 트레이스(110)의 상대 위치 및 크기는 상이한 실시예들에 따라, 다른 도면을 참조하여 더욱 기술된다.The geometry of the bumps 108 and traces 110 and the relative positions and sizes of the bumps 108 and traces 110 are further described with reference to other figures, in accordance with different embodiments.

일부 실시예들에 따라, IC 구조물(100)의 일부분의 평면도로서, 도 4를 참조한다. 범프(108)는 쌍을 이룬 트레이스(110)의 본딩 부분 상에 배치된다. 범프(108)는 제 1 방향(128A)의 제 1 치수(D1) 및 제 2 방향(128B)의 제 2 치수(D2)에 걸쳐있는 장형 모양을 갖는다. D1은 D2보다 크다. 따라서, 제 1 방향(128A)을 따른 범프(108)의 축은 장축으로 언급되고, 제 2 방향(128B)을 따른 범프(108)의 축은 단축으로 언급된다. 일부 실시예들에서, 단축을 따라, 트레이스(110)의 본딩 부분은 범프(108)의 대응 치수(D2)보다 작은 치수에 걸쳐있다. 범프(108)는 상이한 모양을 가질 수 있다.Referring to Fig. 4, as a top view of a portion of the IC structure 100, in accordance with some embodiments. The bumps 108 are disposed on the bonded portion of the paired traces 110. The bump 108 has a long shape extending over the first dimension D1 in the first direction 128A and the second dimension D2 in the second direction 128B. D1 is larger than D2. The axis of the bump 108 along the first direction 128A is referred to as the major axis and the axis of the bump 108 along the second direction 128B is referred to as the minor axis. In some embodiments, along the minor axis, the bonded portion of the trace 110 spans a dimension that is less than the corresponding dimension D2 of the bump 108. The bumps 108 may have different shapes.

이제 도 5를 참조하면, 장형 범프 온 트레이스 본딩 구조물의 실시예와 일치하는 세 개의 예시적인 구조물의 평면도가 나타난다. 구조물(130)은 트레이스(110) 상에 형성된 범프(108)를 포함하고, 상기 범프는 두 개의 볼록한 곡면을 갖는 직사각형으로 형상화된다. 직사각형의 장형 축은 트레이스(110)의 축에 동축, 즉, 평행하거나 거의 평행하게 달린다. 구조물(132)은 트레이스(110) 위에 형성된 타원 형상 범프(108)를 포함한다. 타원의 장축은 또한 트레이스(110)에 동축이다. 유사하게, 구조물(134)은 트레이스(110) 위에 형성된 캡슐 형상 범프(108)를 포함한다. 범프(108)의 장축은 또한 트레이스(110)에 동축이다. 장형 범프의 장축은 가장 가까운 이웃 트레이스에 대한 범프 측의 공간을 최대화하기 위해서 트레이스 라인 방향으로 정렬한다. 이러한 실시예의 앞서 기술된 특징은 더욱 조밀한 패턴 범핑 및 본딩 피치를 허용하므로, 더욱 타이트한 금속 간격 설계 규칙을 허용한다.Referring now to FIG. 5, there is shown a top view of three exemplary structures consistent with an embodiment of a long bump-on trace bonding structure. The structure 130 includes a bump 108 formed on the trace 110, and the bump is shaped as a rectangle having two convex curved surfaces. The long, elongate axis runs coaxially, i.e. parallel or substantially parallel to the axis of the trace 110. The structure 132 includes an elliptical bump 108 formed on the trace 110. The major axis of the ellipse is also coaxial to the trace 110. Similarly, the structure 134 includes a capsule-shaped bump 108 formed on the trace 110. The long axis of the bump 108 is also coaxial to the trace 110. The long axis of the elongated bump aligns in the trace line direction to maximize the space on the bump side for the nearest neighbor trace. The features described above in this embodiment allow for more dense pattern bumping and bonding pitches, allowing for tighter metal spacing design rules.

일부 실시예들에서, IC 구조물(100)은 기술된 바와 같이 구성되고 배향된 장형 범프(108)를 갖는 칩(104)의 서브세트, 및 평면도에서 원형 모양 또는 정사각형 모양을 갖는 범프와 같은, 상이하게 설계된 범프를 갖는 칩(104)의 다른 세브세트를 포함하는 하이브리드 구성을 갖는다. 도 10은 하이브리드 구성을 갖는 IC 구조물(100)의 평면도를 나타낸다. 도 10에서, IC 구조물(100)은 제 1 기판(102)의 중심(112) 쪽으로 배향되는 장형 범프를 갖도록 설계된 예시적인 칩(104A 및 104B)을 포함한다. IC 구조물(100)은 둥근 모양, 정사각형 모양 또는 직교축 상에서 실질적으로 유사한 치수를 갖는 다른 모양들을 갖는 범프와 같은, 종래의 범프(182)를 갖는 예시적인 칩(180)을 더 포함하고, 이러한 범프는 총괄하여 대칭 범프로서 언급된다. 하이브리드 IC 구조물(100)에서, 장형 범프를 갖는 칩(104)은 도 1에 도시된 것과 유사하게 설계된다. 예를 들어, 장형 범프(108)는 중심(112) 쪽으로 배향되고, 대응하는 트레이스(110)와 동축이다.In some embodiments, the IC structure 100 includes a subset of the chips 104 having the elongated bumps 108 configured and oriented as described, and a subset of chips 104, such as bumps having a circular or square shape in plan view, Lt; RTI ID = 0.0 > 104 < / RTI > 10 shows a top view of an IC structure 100 having a hybrid configuration. 10, the IC structure 100 includes exemplary chips 104A and 104B that are designed to have elongate bumps that are oriented toward the center 112 of the first substrate 102. In FIG. IC structure 100 further includes an exemplary chip 180 having a conventional bump 182, such as a bump having other shapes with a substantially similar dimension on a round, square, or orthogonal axis, Are collectively referred to as symmetrical bumps. In the hybrid IC structure 100, the chip 104 with the elongate bumps is designed similar to that shown in Fig. For example, the elongate bump 108 is oriented toward the center 112 and is coaxial with the corresponding trace 110.

도 6은 다양한 실시예들의 범프 온 트레이스 본딩 구조물의 평면도를 나타낸다. 특히, 범프는 칩의 서브세트에서 장형일 수 있거나, 칩의 다른 서브세트에서 대칭적일 수 있다. 구조물(136)은 단축에서 같은 치수를 갖는 범프(108) 및 트레이스(110)를 포함한다[상기 범프(108)는 트레이스(110)와 완전히 오버랩되기 때문에 볼 수 없다]. 구조물(138)은 둥근 모양을 갖는 범프(108) 및 트레이스(110)를 포함한다. 구조물(140)은 정사각형 모양을 갖는 범프(108) 및 트레이스(110)를 포함한다. 142, 144 및 146와 같은, 다른 구조물에서, 범프(108)는 도 6에 도시된 바와 같이, 상이한 모양을 갖는다.Figure 6 shows a top view of a bump on trace bonding structure of various embodiments. In particular, the bumps may be elongated in a subset of the chips, or symmetrical in another subset of the chips. The structure 136 includes bumps 108 and traces 110 having the same dimensions in the minor axis (the bumps 108 are not visible because they completely overlap the traces 110). The structure 138 includes a bump 108 and traces 110 having a rounded shape. The structure 140 includes bumps 108 and traces 110 having a square shape. In other constructions, such as 142, 144, and 146, the bumps 108 have different shapes, as shown in FIG.

범프 온 트레이스 본딩 구조물에서, 범프(108) 및 트레이스(110)는 상이한 상대 크기를 가질 수 있다. 도 7은 다양한 실시예들에 따라, 범프 온 트레이스 본딩 구조물의 평면도를 나타낸다. 구조물(150)에서, 장형 범프(108)는 단축에서 트레이스의 것보다 큰 치수를 갖는다. 구조물(152)에서, 장형 범프(108)는 단축에서 트레이스의 것과 같은 치수를 갖는다. 구조물(154)에서, 장형 범프(108)는 단축에서 트레이스의 것보다 작은 치수를 갖는다.In the bump-on-trace bonding structure, bumps 108 and traces 110 may have different relative sizes. Figure 7 shows a top view of a bum-on trace bonding structure, in accordance with various embodiments. In the structure 150, the elongated bump 108 has a dimension greater than that of the trace in the minor axis. In the structure 152, the elongated bump 108 has the same dimensions as the trace in the minor axis. In the structure 154, the elongated bump 108 has a smaller dimension than the trace in the minor axis.

범프 온 트레이스 본딩 구조물에서, 범프(108) 및 트레이스(110)는 상이한 구성으로 배치되고 오버랩될 수 있다. 도 8은 트레이스 라인에 대한 캡슐 범프의 상대 위치를 나타낸다. 장형 범프는 트레이스의 중심으로부터 돌출되어 위치(160에서)하거나, 한 측면에서 트레이스의 일부분에만 오버랩하여 위치(162에서)하거나, 트레이스의 중앙에 위치(164에서)할 수 있다.In the bump-on-trace bonding structure, the bumps 108 and the traces 110 can be arranged and overlapped in different configurations. Figure 8 shows the relative position of the capsule bump relative to the trace line. The elongated bump may protrude from the center of the trace (at 160), overlap at only one portion of the trace at one side (at 162), or centered (at 164) at the trace.

범프 온 트레이스 본딩 구조물 및 그 구성을 갖는 IC 구조물(100)은 일부 실시예들에 따라, 도 11에 일부 추가로 나타난다. 도 11에서, 다양한 칩들은 표시되지 않고, 범프(108) 및 대응 트레이스(110)가 나중에 도입될 다른 IC 구조물과 비교하여 더욱 양호한 이해를 위해 나타난다. 실시예를 증진하기 위해, 트레이스(110)의 라우터빌리티(routability)는 범프(108)에 의해 제한된다.An IC structure 100 having a bump-on-trace bonding structure and its construction, according to some embodiments, is additionally shown in Fig. In Fig. 11, the various chips are not shown, and bump 108 and corresponding trace 110 appear for better understanding as compared to other IC structures to be introduced later. To enhance the embodiment, the routability of the trace 110 is limited by the bump 108.

다양한 실시예들에서 앞서 기술된 IC 구조물은 범프 온 트레이스 본딩 구조물을 포함하지만, 이것은 본 발명개시의 범위를 제한하도록 의도되는 것은 아니다. 범프 온 패드 본딩 구조물과 같은, 다른 본딩 구조물이 포함될 수 있다. 일부 실시예들에 따라, IC 구조물(190)이 평면도로 도 12에 나타나고 단면도로 도 13에 나타난다. IC 구조물(190)은 패키지 기판(102)에 다수의 칩(104)을 본딩하기 위해서 범프 온 패드 본딩 구조물을 포함한다. 도 12에서, 유사하게, 다양한 칩들은 표시되지 않고, 범프(108) 및 대응 패드(192)가 양호한 이해를 위해 나타난다. 도 12 및 도 13에 도시된 IC 구조물(190)은 실질적으로 같은 단계 및 공정에 의해 제조되고, 다양한 도면들(도 1-도 2, 도 3a, 도 3b, 도 4-도 10)에 대하여 앞서 기술되고 나타난 바와 같은 실질적으로 유사한 구조물을 포함한다. 따라서, 앞서 기술된 바와 같이 도 12 및 도 13에 도시된 구조물의 제조를 위한 피처 및 단계는, 장황한 설명을 피하기 위해 여기에서 반복되지 않지만, 이 실시예에 완전히 적용 가능하다. 도 1-도 2, 도 3a, 도 3b, 도 4-도 10에 도시된 것과 같거나 실질적으로 유사한 요소들은, 같거나 유사하게 넘버링되고, 도 1-도 2, 도 3a, 도 3b, 도 4-도 10에 대하여 앞서 기술된 것과 같거나 유사한 구조물, 기능, 및 제조 절차를 갖는다. 특히, 범프(108)는 패키징 기판(102)의 중심(112)으로 배향되는 장축을 갖는 장형 모양을 갖는다. 일부 실시예들에서, IC 구조물(190)은 중심(112)으로 배향되는 장형 범프를 갖는 칩(104)의 제 1 서브세트 및 종래의 범프를 갖는 칩(들)의 제 2 서브세트를 더 포함하는 하이브리드 구조물을 갖는다. 일부 실시예들에서, 전도성 피처(118)[또한 범프(108)]는 열 보상을 위해 미리 시프트된다.The IC structures described above in various embodiments include bump on trace bonding structures, but this is not intended to limit the scope of the disclosure of the present invention. Other bonding structures, such as bump-on pad bonding structures, may be included. According to some embodiments, an IC structure 190 is shown in Figure 12 in plan view and Figure 13 in cross-sectional view. IC structure 190 includes a bump-on pad bonding structure for bonding a plurality of chips 104 to a package substrate 102. In Fig. 12, similarly, various chips are not shown, and bump 108 and corresponding pad 192 are shown for better understanding. The IC structures 190 shown in Figures 12 and 13 are fabricated by substantially the same steps and processes and are described in greater detail for the various figures (Figures 1 - 2, 3a, 3b, 4 - 10) And substantially similar structures as described and shown. Thus, the features and steps for the fabrication of the structures shown in Figures 12 and 13, as described above, are not repeated herein to avoid redundant explanations, but are entirely applicable to this embodiment. Elements similar or substantially similar to those shown in Figures 1 - 2, 3A, 3B, 4 - 10 are numbered equally or similarly and are numbered 1 - 2, 3 A - 3 B, 4 - - have the same or similar structures, functions, and manufacturing procedures as described above with respect to FIG. In particular, the bumps 108 have a long shape with a long axis that is oriented toward the center 112 of the packaging substrate 102. In some embodiments, the IC structure 190 further includes a first subset of chips 104 having elongated bumps oriented in the center 112 and a second subset of chip (s) having conventional bumps And has a hybrid structure. In some embodiments, the conductive features 118 (also bumps 108) are pre-shifted for thermal compensation.

패키징 기판(102)은 칩(104)의 범프(108)와 쌍을 이루는 구성으로 설계된 복수의 본딩 패드(192)(트레이스 대신)를 포함한다. 각각의 칩(104)은 패키징 기판(102)의 대응 패드(192)에 본딩되는 복수의 범프(108)를 갖는다. 도 13에서, 솔더 레지스트층(125)은, 밑에 있는 패드(192)가 커버되지 않아서, 솔더링에 의해 범프(108)와 본딩되도록, 솔더 레지스트 개구부(194)를 갖도록 패턴화된다. 따라서, 다수의 칩(104)이 범프 온 패드 구조물을 통해 패키징 기판(102)에 본딩된다. 트레이스(110)의 제한을 피할 수 있기 때문에, 범프(108)는 더욱 큰 설계 자유도를 가지므로, 더욱 큰 설계 가능성을 갖는다.The packaging substrate 102 includes a plurality of bonding pads 192 (instead of traces) designed in a configuration that pairs with the bumps 108 of the chip 104. Each chip 104 has a plurality of bumps 108 that are bonded to the corresponding pads 192 of the packaging substrate 102. 13 the solder resist layer 125 is patterned to have a solder resist opening 194 such that the underlying pad 192 is not covered and is bonded to the bump 108 by soldering. Thus, a plurality of chips 104 are bonded to the packaging substrate 102 via the bump-on pad structure. Since the limitation of the trace 110 can be avoided, the bump 108 has a greater design freedom and therefore has greater design possibilities.

도 14는 일부 실시예들에 따라, IC 구조물(100)(예컨대, 도 1 또는 도 10의 IC 구조물)을 만드는 방법(200)의 흐름도이다. 부가적인 단계들이 상기 방법(200) 이전에, 방법(100) 동안에, 그리고 방법(100) 이후에 제공될 수 있고, 이하에 기술된 단계들의 일부는 상기 방법의 추가적인 실시예들을 위해 교체되거나 제거될 수 있다는 것이 이해된다. 이하의 설명은 범프 온 트레이스 구조물에 대한 것이지만, 이것은 실질적으로 범프 온 패드 구조물에 적용 가능하다.Figure 14 is a flow diagram of a method 200 of making an IC structure 100 (e.g., the IC structure of Figure 1 or Figure 10), in accordance with some embodiments. Additional steps may be provided before method 200, during method 100, and after method 100, and some of the steps described below may be replaced or removed for further embodiments of the method . While the following description is for a bump on trace structure, it is practically applicable to a bump on pad structure.

방법(200)은 동작(202)에서 시작하고, 동작(202)에서, 집적 회로 또는 이의 일부분이 칩(104) 상에 형성되거나, 또는 부분적으로 형성된다. 동작(202)은 개개의 회로를 갖는 다수의 칩(104)(예컨대, 104A, 104B, 등등)을 형성하는 것을 포함한다. 이하의 설명에서, 오직 하나의 칩이 언급되지만, 다수의 칩들이 유사한 기술로 제조될 수 있다는 것을 이해한다. 일부 예에서, 다양한 칩들은 기판(102)에 본딩하기 전에 병렬로 또는 독립적으로 공정된다. 각각의 칩(104)은 실리콘 기판과 같은 반도체 기판을 포함한다. 대안적으로, 기판은 SOI, 게르마늄과 같은 다른 원소 반도체 물질, 실리콘 탄화물, 갈륨 비화물, 인듐 비화물, 및 인듐 인화물과 같은 화합물 반도체, 및 실리콘 게르마늄, 실리콘 게르마늄 탄화물, 갈륨 비소 인화물, 및 갈륨 인듐 인화물과 같은 혼정 반도체 물질, 및/또는 당업계에 공지된 다른 기판 조성을 포함할 수 있다.The method 200 begins at operation 202 and at operation 202 an integrated circuit or portion thereof is formed on the chip 104 or partially formed. Operation 202 includes forming a plurality of chips 104 (e.g., 104A, 104B, etc.) having individual circuits. In the following description, it is understood that although only one chip is mentioned, many chips can be manufactured with similar technology. In some instances, the various chips are processed in parallel or independently prior to bonding to the substrate 102. Each chip 104 includes a semiconductor substrate, such as a silicon substrate. Alternatively, the substrate may be formed of other elemental semiconductor materials such as SOI, germanium, compound semiconductors such as silicon carbide, gallium arsenide, indium arsenide, and indium phosphide, and silicon oxides such as silicon germanium, silicon germanium carbide, gallium arsenide phosphide, A mixed crystal semiconductor material such as a phosphide, and / or other substrate compositions known in the art.

집적 회로는, 예를 들어, 기판 상에 배치된 전도성층, 반도체층, 및 절연층을 이용하여 형성된다. 동작(204)에서, 본딩 구조물을 만들기 위해 집적 회로의 표면에 개구부가 형성된다. 동작(206)에서, 금속층이 집적 회로 표면 상에 퇴적되고, 동작(208)에서, 상호 접속을 위해 원하는 캡슐 형상 금속 기둥으로 패턴화되며, 동작(210)에서 금속층으로 캡슐 형상 기둥을 형성하기 위해 에칭된다. 형성된 상호 접속 기둥 구조물은 집적 회로의 디바이스에서 패키지 단말로의 전기 접촉을 제공한다. 상호 접속 구조물의 전도성 기둥은, 알루미늄, 알루미늄/실리콘/구리 합금, 티타늄, 티타늄 질화물, 텅스텐, 폴리실리콘, 구리, 구리 합금, 탄탈룸, 탄탈룸 질화물, 금속 실리사이드(예컨대, 니켈 실리사이드, 코발트 실리사이드, 텅스텐 실리사이드, 탄탈룸 실리사이드, 티타늄 실리사이드, 백금 실리사이드, 에르븀 실리사이드, 팔라듐 실리사이드, 또는 이들의 조합), 및/또는 다른 적합한 물질과 같은 물질을 포함할 수 있다. 상호 접속 기둥 구조물은 물리적 기상 증착(또는 스퍼터링), 화학적 기상 증착(chemical vapor deposition; CVD), 도금, 및/또는 다른 적합한 공정을 비롯한 공정에 의해 형성될 수 있다. 상호 접속 기둥 구조물을 형성하는데 이용되는 다른 제조 기술은 수직 기둥을 위한 전도성층을 패턴화하기 위해 포토리소그래피 공정 및 에칭을 포함할 수 있고, 에치 백 공정 또는 화학적 기계적 연마(chemical mechanical polish; CMP) 공정이 뒤따를 수 있다.An integrated circuit is formed using, for example, a conductive layer, a semiconductor layer, and an insulating layer disposed on a substrate. In operation 204, an opening is formed in the surface of the integrated circuit to create a bonding structure. In operation 206, a metal layer is deposited on the integrated circuit surface and patterned with the desired encapsulated metal column for interconnect, in operation 208, to form a capillary column with a metal layer in operation 210 Is etched. The interconnected pillar structure formed provides electrical contact to the package terminal from the device of the integrated circuit. The conductive pillar of the interconnect structure may be formed of a material selected from the group consisting of aluminum, an aluminum / silicon / copper alloy, titanium, titanium nitride, tungsten, polysilicon, copper, copper alloy, tantalum, tantalum nitride, metal silicide (e.g. nickel silicide, cobalt silicide, , Tantalum silicide, titanium silicide, platinum silicide, erbium silicide, palladium silicide, or combinations thereof), and / or other suitable materials. The interconnect column structures may be formed by processes including physical vapor deposition (or sputtering), chemical vapor deposition (CVD), plating, and / or other suitable processes. Other fabrication techniques used to form the interconnect post structures may include photolithography processes and etching to pattern the conductive layer for vertical columns and may be etched back or chemical mechanical polished (CMP) processes Can be followed.

다음 동작(210)에서, 솔더 팁이 기둥의 팁 상에 퇴적된다. 동작(212)에서, 집적 회로를 포함하는 칩은 솔더 팁이 접속될 트레이스 라인(110)(또는 본딩 패드(192))을 마주보도록 플립된다.In a next operation 210, a solder tip is deposited on the tip of the column. In operation 212, a chip including an integrated circuit is flipped to face the trace line 110 (or bonding pad 192) to which the solder tip is to be connected.

그런 다음, 방법(200)은 동작(214)으로 진행하고, 동작(214)에서, 전도성층이 별개의 기판(102) 상에 형성되고, 전도성층이 트레이스(또는 패드)를 형성하도록 패턴화되는 경우 동작(216)이 뒤따른다. 전도성층은 포토레지스트층을 형성하는 것을 포함하는 포토리소그래피 공정, 베이크 공정, 노출 공정, 현상 공정, 습식 또는 건식 에칭 공정, 및/또는 다른 적합한 공정과 같은 기술을 이용하여 수행될 수 있다. 일부 실시예들에서, 범프 온 트레이스 구조물이 형성되고, 트레이스 라인은 라우팅되어, 상이한 위치에서 기판(102)의 다른 상호 접속 피처에 접속된다. 일부 다른 실시예들에서, 범프 온 패드 구조물이 형성되고, 패드는 같은 위치에서 기판(102)의 밑에 있는 상호 접속 피처에 접속된다. 실시예를 증진하기 위해, 트레이스 라인의 라우팅을 피하기 때문에, 범프(108)는 추가의 설계 자유도를 얻는다.The method 200 then proceeds to operation 214 where the conductive layer is formed on a separate substrate 102 and the conductive layer is patterned to form a trace (or pad) Then operation 216 follows. The conductive layer may be performed using techniques such as photolithography, baking, exposure, development, wet or dry etching, and / or other suitable processes, including forming a photoresist layer. In some embodiments, a bump on trace structure is formed and the trace lines are routed and connected to other interconnect features of the substrate 102 at different locations. In some other embodiments, a bump-on pad structure is formed and the pads are connected to interconnecting features underlying the substrate 102 at the same location. In order to enhance the embodiment, since the routing of the trace lines is avoided, the bumps 108 gain additional design freedom.

그런 다음, 솔더 레지스트층이 퇴적되고, 상호 접속 개구부를 형성하기 위해 패턴화되는 경우, 방법(200)은 동작(218)로 진행한다. 솔더 레지스트층은 트레이스 라인이 솔더 기둥과 일치시키기 위해 노출되는 정의된 개구부 밖의 임의의 원치 않는 상호 접속 부족을 보호한다. 일부 다른 실시예들에서, 범프 온 패드 구조물이 형성되고, 패드(192)가 노출되고 솔더에 의해 솔더 레지스트 개구부(194) 내의 범프(108)와 본딩되도록, 솔더 레지스트 개구부(194)가 형성된다.Then, if the solder resist layer is deposited and patterned to form the interconnect opening, the method 200 proceeds to operation 218. The solder resist layer protects from any undesirable interconnection shortages outside the defined openings where the trace lines are exposed to conform to the solder posts. In some other embodiments, a solder resist opening 194 is formed such that a bump-on pad structure is formed and the pad 192 is exposed and bonded to the bump 108 within the solder resist opening 194 by solder.

그런 다음, 방법(200)은 동작(220)으로 진행하고, 동작(220)에서, 플립 칩이 제 2 기판에 정렬되고, 솔더 팁을 갖는 기둥은 상호 접속을 형성하기 위해 전도성 트레이스를 오버레이할 것이다. 다수의 공정, 예를 들어, 히트 에어 리플로우 또는 열초음파 본딩이 솔더 팁을 액화하여 상호 접속을 형성하기 위해 적용될 수 있다. 동작(222)은 절연, 지지, 및 안정성을 제공하기 위해, 예를 들어, 고분자 물질의 접착제로 기둥 주변의 갭을 언더필함으로써 본딩을 완료한다.The method 200 then proceeds to operation 220 where the flip chip is aligned with the second substrate and the column with the solder tip will overlay the conductive trace to form an interconnect . A number of processes, for example, heat air reflow or thermal ultrasonic bonding, can be applied to liquefy the solder tip to form interconnections. Operation 222 completes the bonding to provide insulation, support, and stability, for example, by underfilling the gap around the column with an adhesive of a polymeric material.

도 15는 일부 실시예들에 따라, IC 구조물[예컨대, 도 1, 도 10의 IC 구조물(100) 또는 도 13의 IC 구조물(190)]을 만드는 방법(250)의 흐름도이다. IC 구조물은 범프(108) 및 트레이스(110)[또는 범프(108) 및 패드(192)]와 같은 다양한 본딩 피처를 포함한다. 도 15의 흐름도의 방법(250)은 IC 구조물(100)[또는 IC 구조물(190)]을 만드는 동작의 서브세트를 포함할 수 있다. 방법(250)은 IC 구조물을 위한 IC 설계를 수신함으로써 252에서 시작한다. 일부 실시예들에서, IC 설계는 제 1 기판(102) 상에 형성될 전도성 구조물 및 다양한 칩(104) 상에 형성될 회로를 포함한다. 특히, 칩(104) 상에 형성될 회로는 칩의 다양한 전도성 피처(118)를 포함하고, 제 1 기판(102) 상에 형성될 전도성 구조물은 트레이스(110)[또는 패드(192)]를 포함한다. 일부 실시예들에서, 제 1 기판(102)은 그 위에 형성될 회로 또는 디바이스를 더 포함할 수 있다. 이 경우, IC 설계는 또한 제 1 기판(102) 상에 형성될 회로를 포함한다.15 is a flow diagram of a method 250 of making an IC structure (e.g., IC structure 100 of FIGS. 1 and 10 or IC structure 190 of FIG. 13), according to some embodiments. The IC structure includes various bonding features such as bumps 108 and traces 110 (or bumps 108 and pads 192). The method 250 of the flowchart of FIG. 15 may include a subset of the operations to create the IC structure 100 (or IC structure 190). The method 250 begins at 252 by receiving an IC design for the IC structure. In some embodiments, the IC design includes a conductive structure to be formed on the first substrate 102 and a circuit to be formed on the various chips 104. In particular, the circuit to be formed on the chip 104 includes various conductive features 118 of the chip and the conductive structure to be formed on the first substrate 102 includes traces 110 (or pads 192) do. In some embodiments, the first substrate 102 may further include a circuit or device to be formed thereon. In this case, the IC design also includes circuitry to be formed on the first substrate 102.

방법(250)은 또한 열 보상을 위해 사전 시프트를 이용하여 전도성 피처(118)를 재설계함으로써 동작(254)을 포함한다. 범프(108)도 역시 시프트된다. 일부 예에서, 전도성 피처(118)는 시프트되지 않지만ㄴ, 불일치가 특정 범위에 있으면, 범프(108)는 동작(254)에 의해 시프트된다. 일부 예에서, 전도성 피처(118)는 시프트되지 않지만, 트레이스(110)[또는 패드(192)]는 동작(254)에 의해 시프트되어, 트레이스(110)[또는 패드(192)] 및 쌍을 이룬 범프(108) 사이의 상대적 사전 시프트를 제공한다.The method 250 also includes operation 254 by redesigning the conductive feature 118 using a pre-shift for thermal compensation. The bump 108 is also shifted. In some instances, the conductive feature 118 is not shifted, but the bump 108 is shifted by action 254 if the mismatch is within a certain range. In some instances, the conductive features 118 are not shifted, but the traces 110 (or the pads 192) are shifted by the act 254 so that the traces 110 (or the pads 192) Bump < RTI ID = 0.0 > 108 < / RTI >

사전 시프트는 제 1 기판(102)과 칩(104) 사이의 열 팽창의 차이 및 중심(112)에 관한 범프 온 트레이스 본딩 구조물(106)(또는 범프 온 패드 구조물)의 위치에 따라 개별적으로 결정될 수 있다. 앞서 기술된 바와 같이, 사전 시프트는 제 1 기판(102) 및 칩(104)의 상이한 열 팽창으로 인해 본딩 공정 동안에 제 1 기판(102)과 칩(104) 사이의 불일치를 보상하기 위해 전도성 피처(118)에 통합된다. 본딩 공정 동안에, 제 1 기판(102) 및 칩(104)은 높은 온도로 가열되고, 그 후에 냉각된다. 원래의 IC 설계는 각각의 쌍이 서로 정렬되도록 배치되는 트레이스(110) 및 전도성 피처(118)를 포함한다. 그러나, 가열되는 경우, 제 1 기판(102) 및 칩(104)은 상이한 열 팽창 계수로 인해 상이하게 팽창된다. 이것은 가열 및 본딩의 순서에 따른 본딩 이후에 불일치 또는 응력을 발생시킬 것이다. 불일치(또는 응력)는 본딩 구조물의 제 1 기판(102)에 대한 칩(104)의 상대적 구성, 제 1 기판(102) 및 칩(104)의 열 팽창 계수, 및 본딩 공정의 가장 높은 가열 온도에 관련된다. 이러한 요인들은 불일치를 결정하는데 고려된다. 각 쌍의 트레이스(또는 패드) 및 범프가 중심(112)에 관해 상이한 위치를 갖기 때문에, 대응하는 불일치가 서로 상이할 수 있다. 재설계를 위한 동작(254)은 개개의 불일치에 따라 개별적으로 각 쌍에 구현된다. 일부 실시예들에서, 본딩 공정은 먼저 제 1 기판(102) 및 칩(104)을 가열하고, 그 후에 서로 본딩하도록 접촉하는 순서를 포함할 수 있다. 따라서, 가열된 온도에서, 각 쌍의 범프(108) 및 트레이스(110)[또는 패드(109)]는 불일치가 보상되기 때문에 일치된다. 재설계는 위치 일치, 응력, 및/또는 본딩 강도를 고려하여 더욱 양호한 본딩 구조물을 위해 상이하게 구현될 수 있다.The pre-shift can be individually determined according to the difference in thermal expansion between the first substrate 102 and the chip 104 and the location of the bump on trace bonding structure 106 (or bump-on pad structure) with respect to the center 112 have. As described above, the pre-shift may be performed using a conductive feature (e.g., a silicon nitride film) to compensate for the discrepancy between the first substrate 102 and the chip 104 during the bonding process due to the different thermal expansion of the first substrate 102 and the chip 104 118). During the bonding process, the first substrate 102 and the chip 104 are heated to a high temperature and then cooled. The original IC design includes traces 110 and conductive features 118 that are arranged such that each pair is aligned with one another. However, when heated, the first substrate 102 and the chip 104 are inflated differently due to different thermal expansion coefficients. This will result in inconsistencies or stresses after bonding in the order of heating and bonding. The discrepancy (or stress) is determined by the relative configuration of the chip 104 relative to the first substrate 102 of the bonding structure, the coefficient of thermal expansion of the first substrate 102 and the chip 104, and the highest heating temperature of the bonding process . These factors are considered in determining the discrepancy. Because each pair of traces (or pads) and bumps have different locations with respect to the center 112, the corresponding mismatches may be different from each other. Operations 254 for redesign are implemented in each pair individually according to their respective mismatches. In some embodiments, the bonding process may include an order of first heating the first substrate 102 and the chips 104, and then contacting them to bond each other. Thus, at the heated temperature, each pair of bumps 108 and traces 110 (or pads 109) are matched because the mismatch is compensated. The redesign can be implemented differently for a better bonding structure in consideration of positional coincidence, stress, and / or bonding strength.

일부 실시예들에서, 동작(254)은 또한 앞서 기술된 바와 같이, 범프(108)를 재성형(reshaping)하는 것을 포함한다. 예를 들어, 재성형은 범프의 장축이 본딩 구조물의 중심(112)을 가리키도록 배향되는 장형 모양을 갖도록 범프(108)를 변경하는 것을 포함한다. In some embodiments, operation 254 also includes reshaping the bump 108, as described above. For example, reformation includes modifying the bump 108 such that the long axis of the bump has a long shape that is oriented to point to the center 112 of the bonding structure.

방법(250)은 또한 범프(108)의 패턴을 정의하는 포토마스크 및 재설계된 IC 설계 패턴에 따른 다른 포토마스크를 만듦으로써 동작(256)을 포함할 수 있다. 대안적으로, IC 패턴이 전자 빔에 의해 직접적으로 기록되는 것과 같이, 반도체 기판 상에 직접적으로 형성되는 경우, 그 패턴은 전자 빔 리소그래피에 의해 이용될 적절한 포맷(예컨대, GDS 포맷)의 데이터 파일에 저장된다.The method 250 may also include an operation 256 by creating a photomask defining a pattern of bumps 108 and another photomask according to a redesigned IC design pattern. Alternatively, when the IC pattern is directly formed on the semiconductor substrate, such as directly recorded by the electron beam, the pattern may be recorded in a data file of a suitable format (e.g., GDS format) to be used by electron beam lithography .

방법(250)은 IC 구조물(100 또는 192)을 제조함으로써 동작(258)으로 진행한다. IC 구조물의 제조는 제 1 기판(102)에 칩(104)을 본딩하는 것을 포함한다. 일부 실시예들에서, IC 구조물의 제조는 또한 제 1 기판(102) 및 칩(104)을 형성하는 것을 포함한다. 본 실시예에서, IC 구조물의 제조는 방법(200), 또는 방법(200)에 등가인 대안적인 방법이다. The method 250 proceeds to operation 258 by fabricating the IC structure 100 or 192. The fabrication of the IC structure includes bonding the chip 104 to the first substrate 102. In some embodiments, the fabrication of the IC structure also includes forming a first substrate 102 and a chip 104. In this embodiment, the fabrication of the IC structure is an alternative method that is equivalent to the method 200, or method 200.

본 발명개시는 IC 구조물 및 이의 제조 방법을 제공한다. 일부 실시예들에서, IC 구조물(100 또는 190)은 기판(102)에 본딩된 다수의 칩(104)을 포함한다. 특히, 칩(104)의 범프 또는 범프의 일부분은 제 1 기판(102)의 중심(112)을 향하는 장축을 갖는 장형 모양을 갖도록 설계되고, 쌍을 이룬 트레이스(110)(본딩 구조물이 범프 온 트레이스 구조물인 경우)와 동축이다. 일부 실시예들에서, 범프는 상이한 열 팽창 계수로 인한 불일치를 보상하기 위해 사전 시프트된다. IC 구조물 및 이의 제조 방법의 다양한 실시예들은 다양한 장점을 제시할 수 있다. 예를 들어, 형성된 IC 구조물은 강한 본딩 강도 및 더욱 적은 불일치를 갖는다. The present disclosure provides IC structures and methods of making the same. In some embodiments, the IC structure 100 or 190 includes a plurality of chips 104 bonded to a substrate 102. In particular, a portion of the bump or bump of the chip 104 is designed to have a long shape with a long axis toward the center 112 of the first substrate 102, and the paired traces 110 Structure). In some embodiments, the bumps are pre-shifted to compensate for mismatches due to different thermal expansion coefficients. Various embodiments of the IC structure and its fabrication method can provide various advantages. For example, the formed IC structure has strong bonding strength and less mismatch.

따라서, 본 발명개시는 일부 실시예들에 따라 IC 구조물을 제공한다. IC 구조물은 제 1 기판으로서, 일 표면 상에 형성된 복수의 전도성 피처를 갖는 것인, 제 1 기판; 및 제 1 기판과 기계적으로 본딩되고 전기적으로 결합된 복수의 칩을 포함한다. 복수의 칩 중 제 1 칩은 복수의 전도성 피처 중 제 1 전도성 피처에 부착되는 제 1 범프를 갖는다. 제 1 범프는 제 1 기판의 표면에 평행한 면에서 장형 단면부를 갖는다. 제 1 기판 및 제 1 칩은 제 1 범프의 장축이 제 1 기판의 중심 위치를 가리키고 제 1 칩의 중심에서 벗어난 방향을 가리키도록 배향되는 구성으로 본딩된다.Accordingly, disclosure of the present invention provides an IC structure in accordance with some embodiments. The IC structure is a first substrate, having a plurality of conductive features formed on a surface thereof; And a plurality of chips mechanically bonded to and electrically coupled to the first substrate. The first of the plurality of chips has a first bump attached to the first one of the plurality of conductive features. The first bump has an elongated cross-section in a plane parallel to the surface of the first substrate. The first substrate and the first chip are bonded in such a configuration that the long axis of the first bump indicates the center position of the first substrate and is oriented to point in a direction deviating from the center of the first chip.

본 발명개시는 또한 일부 실시예들에 따라 IC 구조물을 제공한다. IC 구조물은 제 1 기판으로서, 일 표면 상에 형성된 복수의 상호 접속 피처를 갖는 것인, 제 1 기판; 및 제 1 기판과 기계적으로 본딩되고 전기적으로 결합된 복수의 칩을 포함한다. 복수의 칩 중 제 1 칩은 복수의 상호 접속 피처의 제 1 서브세트에 부착되는 전도성 범프의 제 1 서브세트를 각각 갖는다. 전도성 범프의 제 1 서브세트는 표면에 평행한 면에서 장형 단면부를 갖는다. 제 1 칩 및 제 1 기판은 제 1 칩의 중심 위치가 평면도에서 제 1 기판의 중심 위치에서 벗어나 떨어져 있고, 전도성 범프의 제 1 서브세트가 제 1 기판의 중심 위치를 실질적으로 가리키도록 배향되는 개개의 장축을 갖는 구성으로 본딩된다. The present disclosure also provides IC structures in accordance with some embodiments. The IC structure is a first substrate, having a plurality of interconnect features formed on a surface; And a plurality of chips mechanically bonded to and electrically coupled to the first substrate. The first of the plurality of chips each has a first subset of conductive bumps attached to a first subset of the plurality of interconnect features. The first subset of conductive bumps have an elongate cross-section in a plane parallel to the surface. The first chip and the first substrate are oriented such that the center position of the first chip is offset from the center position of the first substrate in a plan view and the first subset of conductive bumps are substantially pointing to the center position of the first substrate And is bonded with a configuration having individual long axes.

본 발명개시는 또한 일부 실시예들에 따라 IC 구조물을 제조하는 방법을 제공한다. 방법은, 복수의 전도성 범프를 정의하는 IC 설계 레이아웃을 수신하는 단계; 및 칩이 패키징 기판에 본딩되는 경우 칩과 패키징 기판 사이의 구성에 따라 IC 설계 레이아웃 상에 복수의 전도성 범프 중 제 1 전도성 범프를 재성형하는 단계로서, 이에 의해 변경된 IC 설계 레이아웃을 생성하는 것인, 재성형 단계를 포함한다. 제 1 전도성 범프는 제 1 장축을 따라 제 1 길이를 갖는 장형 단면부를 갖고, 제 1 장축은 구성에서 칩의 제 1 전도성 범프로부터 패키징 기판의 중심 위치까지 정의된 제 1 방향에 평행한 제 1 배향을 갖는다. The present disclosure also provides a method of manufacturing an IC structure in accordance with some embodiments. The method includes receiving an IC design layout defining a plurality of conductive bumps; And re-forming the first conductive bump of the plurality of conductive bumps on the IC design layout according to the configuration between the chip and the packaging substrate when the chip is bonded to the packaging substrate, thereby creating a modified IC design layout , And a re-forming step. The first conductive bump has an elongated cross section having a first length along a first major axis, the first major axis having a first orientation parallel to the first direction defined in the configuration from the first conductive bump of the chip to the center position of the packaging substrate, Respectively.

당업자가 본 발명개시의 양태들을 더욱 잘 이해할 수 있도록 앞서 말한 것은 여러 실시예들의 특징들을 설명하였다. 당업자는 본 명세서에 도입된 실시예들의 동일한 이점들을 달성 및/또는 동일한 목적을 수행하는 구조 및 다른 공정을 설계 또는 수정하기 위한 기본으로서 본 발명개시를 용이하게 이용할 수 있음을 이해해야 한다. 당업자는 또한, 등가 구조물이 본 발명개시의 사상과 범위로부터 벗어나지 않도록 실현해야 하며, 본 발명개시의 사상과 범위로부터 벗어나지 않고 여기에서 다양한 변경, 대체 및 변화를 행할 수 있다.The foregoing has described features of various embodiments to enable those skilled in the art to more fully understand aspects of the disclosure of the present invention. Those skilled in the art will readily appreciate that the present disclosure can readily be used as a basis for designing or modifying structures and other processes that achieve the same benefits of the embodiments introduced herein and / or perform the same purpose. Those skilled in the art should also realize that the equivalent structure does not deviate from the spirit and scope of the disclosure of the present invention, and various changes, substitutions and changes can be made herein without departing from the spirit and scope of the present disclosure.

Claims (10)

집적 회로(IC) 구조물에 있어서,
제 1 기판으로서, 일 표면 상에 형성된 복수의 전도성 피처를 갖는 것인, 제 1 기판; 및
상기 제 1 기판과 기계적으로 본딩되고 전기적으로 결합된 복수의 칩
을 포함하고,
상기 복수의 칩 중 제 1 칩은 복수의 전도성 피처 중 제 1 전도성 피처에 부착되는 제 1 범프를 갖고,
상기 제 1 범프는 상기 제 1 기판의 표면에 평행한 면에서 장형(elongated) 단면부를 갖고,
상기 제 1 기판 및 상기 제 1 칩은 상기 제 1 범프의 장축이 상기 제 1 기판의 중심 위치를 가리키고 상기 제 1 칩의 중심 위치에서 벗어난 방향을 가리키도록 배향되는 구성으로 본딩되는 것인, 집적 회로(IC) 구조물.
In an integrated circuit (IC) structure,
1. A first substrate, comprising: a first substrate having a plurality of conductive features formed on a surface; And
A plurality of chips mechanically bonded to and electrically coupled to the first substrate
/ RTI >
Wherein a first one of the plurality of chips has a first bump attached to a first one of the plurality of conductive features,
Wherein the first bump has an elongated cross-section in a plane parallel to the surface of the first substrate,
Wherein the first substrate and the first chip are bonded with a configuration in which the major axis of the first bump indicates a center position of the first substrate and is oriented to point in a direction deviating from a center position of the first chip, Circuit (IC) structure.
제 1 항에 있어서, 상기 제 1 전도성 피처는 장형이고, 상기 제 1 범프에 동축인 것인, 집적 회로(IC) 구조물.2. The integrated circuit (IC) structure of claim 1, wherein the first conductive feature is elongate and coaxial with the first bump. 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 칩은 상기 복수의 전도성 피처 중 제 2 전도성 피처에 부착되고 상기 면에서 장형 단면부를 갖는 제 2 범프를 포함하고,
상기 제 2 범프의 장축은 상기 제 1 범프의 장축과 상이하게 배향되며,
상기 제 2 범프의 장축은 상기 제 1 기판 중심 위치를 가리키고 상기 제 1 칩의 중심 위치에서 벗어난 방향을 가리키는 것인, 집적 회로(IC) 구조물.
The method according to claim 1,
The first chip comprising a second bump attached to a second one of the plurality of conductive features and having an elongated cross-section in the plane,
The long axis of the second bump is oriented differently from the long axis of the first bump,
Wherein the major axis of the second bump points to the first substrate center position and to a direction away from a center position of the first chip.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 범프는 솔더를 통해 상기 제 1 전도성 피처에 부착되고,
상기 제 1 기판은 상기 제 1 전도성 피처를 노출하는 개구부를 갖는 솔더 레지스트층을 더 포함하는 것인, 집적 회로(IC) 구조물.
The method according to claim 1,
The first bump is attached to the first conductive feature via solder,
Wherein the first substrate further comprises a solder resist layer having an opening exposing the first conductive feature. ≪ RTI ID = 0.0 > 11. < / RTI >
제 1 항에 있어서, 상기 제 1 범프는 전도성 기둥, 및 상기 전도성 기둥 상에 형성된 솔더 물질을 포함하는 것인, 집적 회로(IC) 구조물.2. The integrated circuit (IC) structure of claim 1, wherein the first bump comprises a conductive pillar and a solder material formed on the conductive pillar. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 기판은 패키징 기판, 인쇄 회로 보드, 인터포저, 및 반도체 기판으로 구성된 그룹으로부터 선택된 것인, 집적 회로(IC) 구조물.The integrated circuit (IC) structure of claim 1, wherein the first substrate is selected from the group consisting of a packaging substrate, a printed circuit board, an interposer, and a semiconductor substrate. 제 1 항에 있어서, 상기 복수의 칩 각각은,
반도체 기판,
상기 반도체 기판 상에 형성된 복수의 디바이스, 및
상기 복수의 디바이스 위에 있고, 상기 복수의 디바이스를 기능 회로에 결합하도록 구성된 상호 접속 구조물
을 포함하는 것인, 집적 회로(IC) 구조물.
The semiconductor memory device according to claim 1, wherein each of the plurality of chips includes:
A semiconductor substrate,
A plurality of devices formed on the semiconductor substrate, and
An interconnect structure on the plurality of devices, the interconnect structure being configured to couple the plurality of devices to a functional circuit
And an integrated circuit (IC) structure.
집적 회로(IC) 구조물에 있어서,
제 1 기판으로서, 일 표면 상에 형성된 복수의 전도성 피처를 갖는 것인, 제 1 기판; 및
상기 제 1 기판과 기계적으로 본딩되고 전기적으로 결합된 복수의 칩
을 포함하고,
상기 복수의 칩 중 제 1 칩은 상기 복수의 전도성 피처의 제 1 서브세트에 부착되는 전도성 범프의 제 1 서브세트를 각각 갖고,
상기 전도성 범프의 제 1 서브세트는 상기 표면에 평행한 면에서 장형 단면부를 갖고,
상기 제 1 칩 및 상기 제 1 기판은 상기 제 1 칩의 중심 위치가 평면도에서 상기 제 1 기판의 중심 위치에서 벗어나 떨어져 있고, 상기 전도성 범프의 제 1 서브세트가 상기 제 1 기판의 중심 위치를 가리키도록 배향되는 개개의 장축을 갖는 구성으로 본딩되는 것인, 집적 회로(IC) 구조물.
In an integrated circuit (IC) structure,
1. A first substrate, comprising: a first substrate having a plurality of conductive features formed on a surface; And
A plurality of chips mechanically bonded to and electrically coupled to the first substrate
/ RTI >
Wherein a first one of the plurality of chips has a first subset of conductive bumps attached to a first subset of the plurality of conductive features,
The first subset of the conductive bumps having an elongated cross-section in a plane parallel to the surface,
Wherein the first chip and the first substrate are spaced apart from a central position of the first substrate in a plan view and a first subset of the conductive bumps Wherein each of the first and second longitudinal axes is bonded to a configuration having a respective major axis oriented to be oriented.
집적 회로(IC) 구조물을 제조하는 방법에 있어서,
복수의 전도성 범프를 정의하는 IC 설계 레이아웃을 수신하는 단계; 및
칩이 패키징 기판에 본딩되는 경우, 칩과 패키징 기판 사이의 구성에 따라 상기 IC 설계 레이아웃 상에 상기 복수의 전도성 범프 중 제 1 전도성 범프를 재성형(reshape)하는 단계로서, 이에 의해 변경된 IC 설계 레이아웃을 생성하는 것인, 재성형 단계
를 포함하고,
상기 제 1 전도성 범프는 제 1 장축을 따라 제 1 길이를 갖는 장형 단면부를 갖고, 상기 제 1 장축은 상기 구성에서 상기 칩의 상기 제 1 전도성 범프로부터 상기 패키징 기판의 중심 위치까지 정의된 제 1 방향에 평행한 제 1 배향을 갖는 것인, 집적 회로(IC) 구조물을 제조하는 방법.
A method of fabricating an integrated circuit (IC) structure,
Receiving an IC design layout that defines a plurality of conductive bumps; And
Reshape the first conductive bump of the plurality of conductive bumps on the IC design layout in accordance with the configuration between the chip and the packaging substrate when the chip is bonded to the packaging substrate, Lt; RTI ID = 0.0 >
Lt; / RTI >
Wherein the first conductive bump has an elongated end face having a first length along a first major axis and wherein the first major axis is in a first direction defined from the first conductive bump of the chip to the center position of the packaging substrate in the configuration Wherein the first orientation is parallel to the first orientation.
제 9 항에 있어서,
상기 변경된 IC 설계 레이아웃에 따라 상기 칩 상에 상기 전도성 범프를 형성하는 단계
를 더 포함하는 집적 회로(IC) 구조물을 제조하는 방법.
10. The method of claim 9,
Forming the conductive bump on the chip in accordance with the modified IC design layout
≪ / RTI > further comprising the steps of:
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