特許 7583173 半導体構造及び半導体構造の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-11-05

(45)【発行日】2024-11-13

(54)【発明の名称】半導体構造及び半導体構造の製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/60 20060101AFI20241106BHJP

   H01L 25/07 20060101ALI20241106BHJP

   H01L 25/065 20230101ALI20241106BHJP

   H01L 25/18 20230101ALI20241106BHJP

   H01L 21/3205 20060101ALI20241106BHJP

   H01L 21/768 20060101ALI20241106BHJP

   H01L 23/522 20060101ALI20241106BHJP

【ＦＩ】

H01L21/60 311Q

H01L25/08 Z

H01L21/88 T

H01L21/88 Z

H01L21/88 J

【請求項の数】 19

(21)【出願番号】P 2023533661

(86)(22)【出願日】2021-09-09

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2023-12-14

(86)【国際出願番号】 CN2021117523

(87)【国際公開番号】W WO2023272943

(87)【国際公開日】2023-01-05

【審査請求日】2023-06-01

(31)【優先権主張番号】202110746013.3

(32)【優先日】2021-07-01

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

(73)【特許権者】

【識別番号】522246670

【氏名又は名称】チャンシン メモリー テクノロジーズ インコーポレイテッド

【氏名又は名称原語表記】ＣＨＡＮＧＸＩＮ ＭＥＭＯＲＹ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＩＥＳ，ＩＮＣ．

(74)【代理人】

【識別番号】100145403

【弁理士】

【氏名又は名称】山尾 憲人

(74)【代理人】

【識別番号】100189555

【弁理士】

【氏名又は名称】徳山 英浩

(74)【代理人】

【識別番号】100125922

【弁理士】

【氏名又は名称】三宅 章子

(72)【発明者】

【氏名】庄 凌芸

【審査官】豊島 洋介

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０２０／００９８７１１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０２１－０４８３０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－０１６７７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２２－１４２４９８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ２１／３２０５－２１／３２１３

Ｈ０１Ｌ２１／４４７－２１／４４９

Ｈ０１Ｌ２１／６０－２１／６０７

Ｈ０１Ｌ２１／７６８

Ｈ０１Ｌ２３／５２２

Ｈ０１Ｌ２３／５３２

Ｈ０１Ｌ２５／００－２５／０７

Ｈ０１Ｌ２５／１０－２５／１１

Ｈ０１Ｌ２５／１６－２５／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

半導体構造であって、
第１基板、第１導電性接続線及び第１導電性接触パッドを含む第１チップであって、前記第１導電性接触パッドは、前記第１導電性接続線に接続され、前記第１導電性接触パッドは、第１導電体と第２導電体とを含み、前記第１導電体の融点は、前記第２導電体の融点より高い、第１チップと、
第２基板、第２導電性接続線及び第２導電性接触パッドを含む第２チップであって、前記第２導電性接触パッドは、前記第２導電性接続線に接続され、前記第２導電性接触パッドは、第３導電体と第４導電体とを含み、前記第３導電体の融点は、前記第４導電体の融点より高い、第２チップと、を含み、
第１温度で前記第２導電体と前記第４導電体を溶融させて前記第１導電性接触パッドと前記第２導電性接触パッドとの間にボンディング構造を形成するように、前記第１導電体は前記第４導電体に直接対向し、前記第２導電体は前記第３導電体に直接対向し、前記第１温度は前記第１導電体と前記第３導電体の融点より低い、半導体構造。

【請求項2】

前記第１導電性接触パッドの前記第２導電性接触パッドに向かっている一端が、第１接触面であり、前記第２導電性接触パッドの前記第１接触面に向かっている一端が、第２接触面であり、
前記第１導電体と前記第２導電体はそれぞれ、前記第１接触面の一部を占め、前記第３導電体と前記第４導電体はそれぞれ、前記第２接触面の一部を占める、
請求項１に記載の半導体構造。

【請求項3】

前記第１導電体と前記第２導電体は、前記第１接触面の全体を占め、前記第３導電体と前記第４導電体は、前記第２接触面の全体を占める、
請求項２に記載の半導体構造。

【請求項4】

前記第１接触面の面積は、前記第２接触面の面積と等しく、
前記第１導電体が占める前記第１接触面の面積は、前記第４導電体が占める前記第２接触面の面積と等しい、
請求項３に記載の半導体構造。

【請求項5】

前記第１接触面の面積は、前記第２接触面の面積と等しくない、
請求項３に記載の半導体構造。

【請求項6】

前記第１接触面の周方向外縁は、直線と曲線のうちの少なくとも１つを含み、前記第２接触面の周方向外縁は、直線と曲線のうちの少なくとも１つを含む、
請求項２に記載の半導体構造。

【請求項7】

前記第１導電体が占める前記第１導電性接触パッドの体積は、前記第２導電体が占める前記第１導電性接触パッドの体積より大きく、
前記第３導電体が占める前記第２導電性接触パッドの体積は、前記第４導電体が占める前記第２導電性接触パッドの体積より大きい、
請求項１ないし６のいずれか一項に記載の半導体構造。

【請求項8】

前記第１導電性接続線の一端は、いずれも前記第１導電体に接続され、
前記第２導電性接続線の一端は、いずれも前記第３導電体に接続される、
請求項７に記載の半導体構造。

【請求項9】

前記第２導電体は、複数の第１サブ導電セグメントを含み、隣接する前記第１サブ導電セグメント間に前記第１導電体の一部が挟まれ、
及び／又は、前記第４導電体は、複数の第２サブ導電セグメントを含み、隣接する前記第２サブ導電セグメント間に前記第３導電体の一部が挟まれる、
請求項８に記載の半導体構造。

【請求項10】

前記第１導電体は、銅とタングステンのうちの少なくとも１つを含み、前記第２導電体は、ビスマス、カドミウム、錫、鉛、ジスプロシウム及びインジウムのうちの少なくとも１つを含み、
前記第３導電体は、銅とタングステンのうちの少なくとも１つを含み、前記第４導電体は、ビスマス、カドミウム、錫、鉛、ジスプロシウム及びインジウムのうちの少なくとも１つを含む、
請求項７に記載の半導体構造。

【請求項11】

前記第１導電性接続線は、第１シリコン通孔であり、
前記第２導電性接続線は、第２シリコン通孔である、
請求項１に記載の半導体構造。

【請求項12】

前記第１導電性接続線と前記第１導電性接触パッドは両方とも、前記第１基板内に位置する、
請求項１に記載の半導体構造。

【請求項13】

前記第２導電性接続線と前記第２導電性接触パッドは両方とも、前記第２基板内に位置する、
請求項１に記載の半導体構造。

【請求項14】

前記第１導電体と前記第３導電体の材料は同じである、
請求項１に記載の半導体構造。

【請求項15】

前記第２導電体と前記第４導電体の材料は同じである、
請求項１に記載の半導体構造。

【請求項16】

前記第２導電体の厚さは、１μｍより小さく、前記第４導電体の厚さは、１μｍより小さい、
請求項１に記載の半導体構造。

【請求項17】

半導体構造の製造方法であって、
第１基板、第１導電性接続線及び第１導電性接触パッドを含む第１チップを提供することであって、前記第１導電性接触パッドは、前記第１導電性接続線に接続され、前記第１導電性接触パッドは、第１導電体と第２導電体とを含み、前記第１導電体の融点は、前記第２導電体の融点より高いことと、
第２基板、第２導電性接続線及び第２導電性接触パッドを含む第２チップを提供することであって、前記第２導電性接触パッドは、前記第２導電性接続線に接続され、前記第２導電性接触パッドは、第３導電体と第４導電体とを含み、前記第３導電体の融点は、前記第４導電体の融点より高いことと、
前記第１導電体が前記第４導電体に直接対向し、前記第２導電体が前記第３導電体に直接対向するように、前記第１チップを前記第２チップに位置合わせすることと、
前記第１チップと前記第２チップを接続することと、を含み、
前記第１チップと前記第２チップを接続することは、
前記第１チップが前記第２チップに接続されるように、第１温度で前記第２導電体と前記第４導電体を溶融することを含み、
前記第１温度は、前記第１導電体と前記第３導電体の融点より低い、半導体構造の製造方法。

【請求項18】

前記第１チップと前記第２チップを接続することは、
前記第１導電性接触パッドと前記第２導電性接触パッドとの間にボンディング構造を形成するように、接続された前記第１チップと前記第２チップを第２温度焼鈍条件下でボンディングすることを含み、
前記第１温度は、前記第２温度より低い、
請求項１７に記載の半導体構造の製造方法。

【請求項19】

電気めっき法又は印刷法によって、前記第１導電体の上に前記第２導電体を形成し、
電気めっき法又は印刷法によって、前記第３導電体の上に前記第４導電体を形成する、
請求項１７または１８に記載の半導体構造の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

（関連出願への相互参照）
本願は、２０２１年０７月０１日に中国特許局に提出された、出願番号が２０２１１０７４６０１３．３であり、発明の名称が「半導体構造及び半導体構造の製造方法」である中国特許出願の優先権を主張し、当該中国特許出願の全ての内容が参照によって本願に援用される。

【0002】

本開示は、半導体技術分野に関し、特に、半導体構造及び半導体構造の製造方法に関する。

【背景技術】

【0003】

関連技術において、チップ間のボンディングは、チップ上の金属パッドの相互接続により実現される。積層されたチップは、ボンディング前に移送する必要があり、振動や外力の影響があると、積層されたチップが摺動により位置合わせできず、工程製造の難易度を増加させてしまう。

【発明の概要】

【0004】

本開示は、半導体構造の性能を向上させる半導体構造及び半導体構造の製造方法を提供する。

【0005】

本開示の第１態様によれば、半導体構造を提供し、前記半導体構造は、第１チップと第２チップと含み、
第１チップは、第１基板、第１導電性接続線及び第１導電性接触パッドを含み、第１導電性接触パッドは、第１導電性接続線に接続され、第１導電性接触パッドは、第１導電体と第２導電体とを含み、第１導電体の融点は、第２導電体の融点より高く、
第２チップは、第２基板、第２導電性接続線及び第２導電性接触パッドを含み、第２導電性接触パッドは、第２導電性接続線に接続され、第２導電性接触パッドは、第３導電体と第４導電体とを含み、第３導電体の融点は、第４導電体の融点より高く、
ここで、第１導電性接触パッドと第２導電性接触パッドとの間にボンディング構造を形成するように、第１導電体は第４導電体に直接対向し、第２導電体は第３導電体に直接対向する。

【0006】

本開示の第２態様によれば、半導体構造の製造方法を提供し、前記方法は、
第１基板、第１導電性接続線及び第１導電性接触パッドを含む第１チップを提供することであって、第１導電性接触パッドは、第１導電性接続線に接続され、第１導電性接触パッドは、第１導電体と第２導電体とを含み、第１導電体の融点は、第２導電体の融点より高い、ことと、
第２基板、第２導電性接続線及び第２導電性接触パッドを含む第２チップを提供することであって、第２導電性接触パッドは、第２導電性接続線に接続され、第２導電性接触パッドは、第３導電体と第４導電体とを含み、第３導電体の融点は、第４導電体の融点より高い、ことと、
第１導電体が第４導電体に直接対向し、第２導電体が第３導電体に直接対向するように、第１チップを第２チップに位置合わせすることと、
第１チップと第２チップを接続することと、を含む。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】一例示的な実施形態による半導体構造の第１チップと第２チップの分解構造の概略図である。

【図2】一例示的な実施形態による半導体構造の第１チップと第２チップの部分的な接続構造の概略図である。

【図3】一例示的な実施形態による半導体構造の第１接触面と第２接触面の例示的な構造図である。

【図4】他の例示的な実施形態による半導体構造の第１接触面と第２接触面の例示的な構造図である。

【図5】一例示的な実施形態による半導体構造の製造方法の例示的なフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0008】

図面を参照して以下の本開示の好ましい実施形態に対する詳細な説明を考慮して、本開示の様々な目標、特徴及び利点は、より明らかになる。図面は、本開示の例示的な図解に過ぎず、必ずしも縮尺通りに描かれたものではない。図面において、同じ符号は、常に同じ又は類似する部品を示す。

【0009】

本開示の特徴と利点を具現する典型的な実施例は、以下の説明で詳細に記述される。理解されたいこととして、本開示は、異なる実施例で様々な変化があり、それらはすべて本開示の範囲から逸脱することなく、且つここでの説明及び図面は本質的には説明のために使用され、本開示を制限するものではない。

【0010】

本開示の異なる例示的な実施形態の以下のような説明は、図面を参照して行われており、図面は、本開示の一部を形成し、ここでは、例を挙げる方式で本開示を実現できる複数の態様の異なる例示的な構造、システムやステップを示す。理解されたいこととして、部品、構造、例示的な装置、システムとステップの他の特定の技術案を使用することができ、本開示の範囲から逸脱することなく、構造的及び機能的な修正を行うことができる。そして、本明細書では、「の上」、「の間」、「内」などの用語を使用して本開示の異なる例示的な特徴と素子を説明できるが、これらの用語は、例えば添付した図面における例の方向に従って、便宜上のみ本明細書で使用される。本明細書におけるいずれの内容はすべて、本開示の範囲に入るために、構造の特定の３次元的な向きを必要とすると解釈されるべきではない。

【0011】

本開示の１つの実施例は、半導体構造を提供し、図１と図２を参照すると、半導体構造は、第１チップ１０と、第２チップ２０と、を含み、第１チップ１０は、第１基板１１、第１導電性接続線１２及び第１導電性接触パッド１３を含み、第１導電性接触パッド１３は、第１導電性接続線１２に接続され、第１導電性接触パッド１３は、第１導電体１３１と第２導電体１３２とを含み、第１導電体１３１の融点は、第２導電体１３２の融点より高いく、第２チップ２０は、第２基板２１、第２導電性接続線２２及び第２導電性接触パッド２３を含み、第２導電性接触パッド２３は、第２導電性接続線２２に接続され、第２導電性接触パッド２３は、第３導電体２３１と第４導電体２３２とを含み、第３導電体２３１の融点は、第４導電体２３２の融点より高く、ここで、第１導電体１３１は、第４導電体２３２に直接対向し、第２導電体１３２は、第３導電体２３１に直接対向し、これにより、第１導電性接触パッド１３と第２導電性接触パッド２３との間にボンディング構造を形成する。

【0012】

本開示の１つの実施例による半導体構造は、第１チップ１０と第２チップ２０とを含み、第１チップ１０の第１導電性接続線１２は、第１導電性接触パッド１３に接続され、第２チップ２０の第２導電性接続線２２は、第２導電性接触パッド２３に接続され、且つ第１導電性接触パッド１３は、第１導電体１３１と第２導電体１３２とを含み、第２導電性接触パッド２３は、第３導電体２３１と第４導電体２３２とを含む。第１導電体１３１を第４導電体２３２に直接対向させ、第２導電体１３２を第３導電体２３１に直接対向させ、且つ第１導電体１３１の融点を第２導電体１３２の融点より高くし、第３導電体２３１の融点を第４導電体２３２の融点より高くする。これにより、第１温度で第２導電体１３２と第４導電体２３２を溶融させることができ、すなわち、第１導電性接触パッド１３と第２導電性接触パッド２３との予め接続を実現する。その後、予め接続された第１チップ１０と第２チップ２０とを第２温度焼鈍条件に移送してボンディングして、第１導電性接触パッド１３と第２導電性接触パッド２３との確実なボンディングを実現する。移送前に、第１チップ１０と第２チップ２０との予め接続を完了したため、第１チップ１０と第２チップ２０との間の相対的な移動が発生せず、後続で第１チップ１０と第２チップ２０との確実な位置合わせを保証し、これにより、半導体構造の性能を向上させる。

【0013】

説明すべきこととして、第１温度で、第２導電体１３２と第４導電体２３２は溶融し、第１導電体１３１と第３導電体２３１は溶融せず、この場合、図２に示すように、第１導電性接触パッド１３と第２導電性接触パッド２３の導電材料はそれぞれ界面で互いに浸透して融合して、金属化合物（ＩＭＣ）を形成し、それにより、第１導電性接触パッド１３と第２導電性接触パッド２３との予め接続を実現する。又は、第１導電性接触パッド１３と第２導電性接触パッド２３の導電材料がそれぞれ界面で互いに浸透して融合しなくても、溶融後の第２導電体１３２と第４導電体２３２は、冷却した後にも第３導電体２３１と第１導電体１３１に接続することができるため、同じく第１導電性接触パッド１３と第２導電性接触パッド２３との予め接続を実現することができる。第１導電性接触パッド１３と第２導電性接触パッド２３との予め接続が完了したため、後続で第１チップ１０と第２チップ２０の移送中に、第１チップ１０と第２チップ２０との間の相対的な滑りが発生せず、このようにして、第１チップ１０と第２チップ２０とが確実に位置合わせされた接続条件下で、第１チップ１０と第２チップ２０を第２温度焼鈍条件で互いにボンディングさせることを確保する。これにより、第１導電性接触パッド１３と第２導電性接触パッド２３との確実なボンディングを実現し、第１導電性接触パッド１３と第２導電性接触パッド２３との間に信頼できるボンディング構造を形成する。しかし、関連技術では、第１チップ１０と第２チップ２０を高温環境下に直接に配置してボンディングする必要があり、移送中に位置合わせは滑りの影響を受け、半導体構造の性能に影響を及ぼす可能性がある。本実施例における半導体構造は、関連技術における位置合わせの問題を改善し、半導体構造の性能を向上させることができる。

【0014】

第１導電性接触パッド１３と第２導電性接触パッド２３のボンディングが完了した後、第１導電性接触パッド１３と第２導電性接触パッド２３との接合面に一層のＩＭＣ層が形成され、且つＩＭＣ層の幅は、第１導電性接触パッド１３及び／又は第２導電性接触パッド２３の幅と同じである。第１導電体１３１を第４導電体２３２に直接対向させ、第２導電体１３２を第３導電体２３１に直接対向させ、且つ第１導電体１３１の融点を第２導電体１３２の融点より高くし、第３導電体２３１の融点を第４導電体２３２の融点より高くする。すなわち、融点の低い第２導電体１３２が第１導電体１３１内に収容され、第１導電体１３１内に凹部が形成されるのと似ており、融点の高い第３導電体２３１が第４導電体２３２内に収容され、第４導電体２３２内に凹部が形成されるのと似ていることが理解できる。第２導電体１３２と第４導電体２３２を除去すると、第１導電性接触パッド１３の突出部が第２導電性接触パッド２３の凹部に対応し、第１導電性接触パッド１３の凹部が第２導電性接触パッド２３の突出部に対応する。第１導電体１３１の熱膨張係数は、第２導電体１３２の熱膨張係数より大きく、第３導電体２３１の熱膨張係数は、第４導電体２３２の熱膨張係数より大きい。このようにして、第１導電性接触パッド１３と第２導電性接触パッド２３は、金属の熱膨張と最大限にマッチングし、すなわち、熱膨張が大きい部分と熱膨張が小さい部分とがマッチングする。それにより、第１導電性接触パッド１３と第２導電性接触パッド２３が両方とも拡張の冗長空間を持ち、割れを回避できる。

【0015】

第１導電体１３１と第４導電体２３２とが直接対向し、第２導電体１３２と第３導電体２３１とが直接対向しており、これは実際にボンディング前の第１チップ１０と第２チップ２０との位置関係を示している。ボンディングの後、すなわち、第１導電性接触パッド１３と第２導電性接触パッド２３との間にボンディング構造が形成された場合、必ずしも上記の位置関係が存在するとは限らず、融合により、導電材料間の対応する位置関係が不確定になる可能性がある。但し、材料構成から上記の位置関係を判断することができる。

【0016】

いくつかの実施例において、第１導電性接続線１２と第１導電性接触パッド１３は、両方とも第１基板１１内に位置し、第２導電性接続線２２と第２導電性接触パッド２３は、両方とも第２基板２１内に位置する。

【0017】

ここで、第１導電性接続線１２と第１導電性接触パッド１３は、一部が第１基板１１内に位置してもよく、第１導電性接続線１２と第１導電性接触パッド１３は、全部が第１基板１１内に位置してもよい。それに対応して、第２導電性接続線２２と第２導電性接触パッド２３は、一部が第２基板２１内に位置してもよく、全部が第２基板２１内に位置してもよい。

【0018】

いくつかの実施例において、第１導電性接触パッド１３は、第１基板１１の表面に位置してもよい。それに対応して、第２導電性接触パッド２３は、第２基板２１の表面に位置してもよい。

【0019】

注意すべきこととして、第１チップ１０と第２チップ２０がボンディングした後、第１基板１１と第２基板２１は、互いにボンディングする。第１基板１１は、シリコン基板と、シリコン基板の上部に形成された絶縁層と、を含み、第１導電性接続線１２の一部は、絶縁層内に位置し、第１導電性接触パッド１３は、絶縁層内に形成される。それに対応して、第２基板２１は、シリコン基板と、シリコン基板の上部に形成された絶縁層と、を含み、第２導電性接続線２２の一部は、絶縁層内に位置し、第２導電性接触パッド２３は、絶縁層内に形成される。第１チップ１０と第２チップ２０がボンディングするとき、第１導電性接触パッド１３と第２導電性接触パッド２３は、互いにボンディングし、第１チップ１０と第２チップ２０の絶縁層は、互いにボンディングする。

【0020】

具体的に、シリコン基板は、シリコンを含む材料によって形成されることができる。シリコン基板は、いずれかの適切な材料によって形成されてもよく、例えば、シリコン、単結晶シリコン、ポリシリコン、アモルファスシリコン（ａｍｏｒｐｈｏｕｓ ｓｉｌｉｃｏｎ）、シリコンゲルマニウム、単結晶シリコンゲルマニウム、ポリシリコンゲルマニウム及び炭素ドープシリコンのうちの少なくとも１つを含む。

【0021】

絶縁層は、二酸化シリコン（ＳｉＯ２）、炭酸化シリコン（ＳｉＯＣ）、窒化シリコン（ＳｉＮ）、炭窒化シリコン（ＳｉＣＮ）などの関連する集積回路の絶縁材料を含み得る。

【0022】

１つの実施例において、第１導電性接続線１２は、第１シリコン通孔であり、第２導電性接続線２２は、第２シリコン通孔である。第１シリコン通孔と第２シリコン通孔は、第１導電性接触パッド１３と第２導電性接触パッド２３によって接続する。選択的に、第２導電体１３２と第１シリコン通孔の中央領域は対応し、第１シリコン通孔の中央領域が最大で全体的に拡張されるため、第２導電体１３２の厚さは、第４導電体２３２の厚さより大きくてもよく、その結果、第１シリコン通孔の拡張のために十分な冗長空間を確保することができる。選択的に、第４導電体２３２と第２シリコン通孔の中央領域は互いに対応し、第２導電体１３２の厚さは、第４導電体２３２の厚さより小さいことができる。

【0023】

いくつかの実施例において、第２導電体１３２の厚さは、第４導電体２３２の厚さと等しいことができる。

【0024】

１つの実施例において、第２導電体１３２の厚さは、１μｍより小さく、第４導電体２３２の厚さは、１μｍより小さい。

【0025】

１つの実施例において、図１に示すように、第１導電性接触パッド１３に向かっている第２導電性接触パッド２３の一端が第１接触面１４であり、第２導電性接触パッド２３に向かっている第１接触面１４の一端が第２接触面２４であり、ここで、第１導電体１３１と第２導電体１３２はそれぞれ、第１接触面１４の一部を占め、第３導電体２３１と第４導電体２３２はそれぞれ、第２接触面２４の一部を占める。第１チップ１０と第２チップ２０がボンディングするとき、第１接触面１４と第２接触面２４とを突き合わせて、第１導電性接触パッド１３と第２導電性接触パッド２３との電気的接続を実現する。

【0026】

選択的に、第１導電体１３１と第２導電体１３２は、第１接触面１４の一部を占め、すなわち、第１導電性接触パッド１３は、他の導電体を更に含み得る。それに対応して、第３導電体２３１と第４導電体２３２は、第２接触面２４の一部を占め、すなわち、第２導電性接触パッド２３は、他の導電体を更に含み得る。

【0027】

選択的に、第１導電体１３１と第２導電体１３２は、第１接触面１４の全体を占め、すなわち、第１導電性接触パッド１３は、第１導電体１３１と第２導電体１３２のみを含んでもよく、又は第１導電性接触パッド１３は、他の導電体を含んでもよいが、この導電体は、第１導電性接触パッド１３の第１導電性接続線１２から離れた端部に位置しない。それに対応して、第３導電体２３１と第４導電体２３２は、第２接触面２４の全体を占め、すなわち、第２導電性接触パッド２３は、第３導電体２３１と第４導電体２３２のみを含んでもよく、又は第２導電性接触パッド２３は、他の導電体を含んでもよいが、この導電体は、第２導電性接触パッド２３の第２導電性接続線２２から離れた端部に位置しない。

【0028】

１つの実施例において、第１接触面１４の面積は、第２接触面２４の面積と等しく、すなわち、第１チップ１０の融合面の面積は、第２チップ２０の融合面の面積と一致する。第１導電体１３１と第２導電体１３２は、第１接触面１４の全体を占め、且つ第３導電体２３１と第４導電体２３２は、第２接触面２４の全体を占める場合、第１導電体１３１が占める第１接触面１４の面積は、第４導電体２３２が占める第２接触面２４の面積と等しく、第２導電体１３２が占める第１接触面１４の面積は、第３導電体２３１が占める第２接触面２４の面積と等しく、このようにして、第１導電体１３１を第４導電体２３２に直接対向させ、第２導電体１３２を第３導電体２３１に直接対向させる。

【0029】

選択的に、第１接触面１４の面積が、第２接触面２４の面積と等しく、第１導電体１３１と第２導電体１３２が、第１接触面１４の一部を占め、且つ第３導電体２３１と第４導電体２３２が第２接触面２４の一部を占める場合、第１導電体１３１を第４導電体２３２に直接対向させ、第２導電体１３２を第３導電体２３１に直接対向させ、第１導電性接触パッド１３に含まれる他の導電体を、第２導電性接触パッド２３に含まれる他の導電体に直接対向させることができる。

【0030】

１つの実施例において、第１接触面１４の面積は、第２接触面２４の面積と等しくなく、すなわち、第１チップ１０の融合面の面積は、第２チップ２０の融合面の面積と一致しない。第１接触面１４の面積が、第２接触面２４の面積より小さい場合、第２接触面２４の一部は、第１基板１１に対向する。それに対応して、第１接触面１４の面積が、第２接触面２４の面積より大きい場合、第１接触面１４の一部は、第２基板２１に対向する。

【0031】

説明すべきこととして、第１接触面１４の面積が、第２接触面２４の面積と等しくない場合、例えば、第１接触面１４の面積が、第２接触面２４の面積より小さい場合、第１導電体１３１と第２導電体１３２は、第１接触面１４の全体を占めることができ、第３導電体２３１と第４導電体２３２も第２接触面２４の全体を占めることができ、この場合、第１導電体１３１の全体が第４導電体２３２に直接対向し、第２導電体１３２の全体が第３導電体２３１に直接対向することを保証すればよく、第２導電性接触パッド２３の第３導電体２３１と第４導電体２３２のうちの少なくとも１つの他の部分は、第１基板１１に直接に対応することができる。それに対応して、第１接触面１４の面積が、第２接触面２４の面積より大きい場合にも、本実施例を参照することができ、ここでは詳細な説明を省略する。

【0032】

１つの実施例において、第１接触面１４の周方向外縁は、直線と曲線のうちの少なくとも１つを含み、第２接触面２４の周方向外縁は、直線と曲線のうちの少なくとも１つを含む。第１接触面１４の形状は、第２接触面２４の形状と全く同じであってもよいし、異なってもよく、第１接触面１４の形状と第２接触面２４の形状は、円形、楕円形、長方形などの様々な形状であってもよく、ここでは、特に限定しない。

【0033】

説明すべきこととして、第１接触面１４の面積が、第２接触面２４の面積と等しく、第１導電体１３１と第２導電体１３２が第１接触面１４の全体を占め、且つ第３導電体２３１と第４導電体２３２が第２接触面２４の全体を占める場合、第１接触面１４の形状が第２接触面２４の形状と全く同じであり、第１接触面１４と第２接触面２４が完全に重なることを示す。

【0034】

１つの実施例において、第１導電体１３１が占める第１導電性接触パッド１３の体積は、第２導電体１３２が占める第１導電性接触パッド１３の体積より大きく、第３導電体２３１が占める第２導電性接触パッド２３の体積は、第４導電体２３２が占める第２導電性接触パッド２３の体積より大きい。すなわち、第１導電性接触パッド１３と第２導電性接触パッド２３の低融点導電材料の割合は相対的に低い。第１チップ１０と第２チップ２０とをボンディングするとき、第２導電体１３２と第４導電体２３２は予め接続を保証するために使用すればよく、第１導電性接触パッド１３と第２導電性接触パッド２３とを、他の構造に電気的接続することは、主に第１導電体１３１と第３導電体２３１に依存する。

【0035】

１つの実施例において、第１導電性接続線１２の一端はいずれも第１導電体１３１に接続され、第２導電性接続線２２の一端はいずれも第３導電体２３１に接続される。すなわち、第１導電性接触パッド１３の第１導電性接続線１２から離れた側にのみ第２導電体１３２が含まれ、第２導電性接触パッド２３の第２導電性接続線２２から離れた側にのみ第４導電体２３２が含まれる。

【0036】

注意すべきこととして、各第１導電性接続線１２の一端は第１導電体１３１に接続され、各第２導電性接続線２２の一端は第３導電体２３１に接続されている。なお、第１チップ１０と第２チップ２０とをボンディングする前に、各第１導電性接続線１２の一端は第１導電体１３１に接続され、各第２導電性接続線２２の一端は第３導電体２３１に接続されていることも理解できる。第１導電性接触パッド１３と第２導電性接触パッド２３との間にボンディング構造を形成した後、導電材料間に融合する可能性があるが、材料構成から上記の構造関係を判断することもできる。

【0037】

１つの実施例において、第２導電体１３２は、複数の第１サブ導電セグメント１３２１を含み、隣接する第１サブ導電セグメント１３２１間に第１導電体１３１の一部が挟まれ、すなわち、第１導電体１３１の第１導電性接続線１２から離れた側には、第１サブ導電セグメント１３２１を充填するように、隙間が形成されていることが理解され得る。

【0038】

１つの実施例において、第４導電体２３２は、複数の第２サブ導電セグメント２３２１を含み、隣接する第２サブ導電セグメント２３２１間に第３導電体２３１の一部が挟まれ、すなわち、第３導電体２３１の第２導電性接続線２２から離れた側には、第２サブ導電セグメント２３２１を充填するように、隙間が形成されていることが理解され得る。

【0039】

図１と図３に示すように、第１接触面１４の面積は、第２接触面２４の面積と等しく、且つ第１導電体１３１と第２導電体１３２が、第１接触面１４の全体を占め、第３導電体２３１と第４導電体２３２が、第２接触面２４の全体を占め、第１導電体１３１が占める第１接触面１４の面積は、第２導電体１３２が占める第１接触面１４の面積より小さく、第３導電体２３１が占める第２接触面２４の面積は、第４導電体２３２が占める第２接触面２４の面積より大きい。このようにして、第１導電体１３１を第４導電体２３２に直接対向させ、第２導電体１３２を第３導電体２３１に直接対向させる。第２導電体１３２は、複数の第１サブ導電セグメント１３２１を含み、第４導電体２３２は、複数の第２サブ導電セグメント２３２１を含む。

【0040】

図４に示すように、第１接触面１４の面積は、第２接触面２４の面積と等しく、且つ第１導電体１３１と第２導電体１３２が、第１接触面１４の全体を占め、第３導電体２３１と第４導電体２３２が、第２接触面２４の全体を占め、第１導電体１３１が占める第１接触面１４の面積は、第２導電体１３２が占める第１接触面１４の面積より多きく、第３導電体２３１が占める第２接触面２４の面積は、第４導電体２３２が占める第２接触面２４の面積より小さい。このようにして、第１導電体１３１を第４導電体２３２に直接対向させ、第２導電体１３２を第３導電体２３１に直接対向させる。第２導電体１３２は、複数の第１サブ導電セグメント１３２１を含み、第４導電体２３２は、複数の第２サブ導電セグメント２３２１を含む。

【0041】

１つの実施例において、第１導電体１３１と第３導電体２３１の材料は同じであってもよく、第１導電体１３１は、銅とタングステンのうちの少なくとも１つを含み、第３導電体２３１は、銅とタングステンのうちの少なくとも１つを含む。もちろん、いくつかの実施例において、第１導電体１３１と第３導電体２３１の材料が異なることを排除するものではないが、両者の融点はほとんど同じである。

【0042】

１つの実施例において、第２導電体１３２と第４導電体２３２の材料は同じであってもよく、第１導電体１３１は、銅とタングステンのうちの少なくとも１つを含み、第２導電体１３２は、ビスマス、カドミウム、錫、鉛、ジスプロシウム及びインジウムのうちの少なくとも１つを含む。もちろん、いくつかの実施例において、第２導電体１３２と第４導電体２３２の材料が異なることを排除するものではないが、両者の融点はほとんど同じである。

【0043】

説明すべきこととして、第１導電体１３１と第３導電体２３１は、単一の材料のみを含んでもよく、例えば、第１導電体１３１と第３導電体２３１は、両方とも銅であってもよい。第１導電体１３１と第３導電体２３１は、銅－タングステンなどの合金であってもよい。第２導電体１３２と第４導電体２３２は、単一の材料飲みを含んでもよく、例えば、第２導電体１３２と第４導電体２３２は、両方とも錫であってもよい。又は、第２導電体１３２と第４導電体２３２は、ビスマス－錫、ビスマス－鉛、錫－インジウムなどの合金であってもよい。

【0044】

１つの実施例において、第１導電体１３１と第３導電体２３１は銅であってもよく、第２導電体１３２と第４導電体２３２は錫であってもよい。低融点金属錫の化合効果及び金属銅の熱膨張効果により、銅表面はわずかに凹み、低融点金属錫層とスムーズに融合することができる。低温（例えば第１温度）の融合プロセスでは、上層と下層において、錫（Ｓｎ）と銅（Ｃｕ）はそれぞれ界面で互いに浸透して融合し、さらに近傍の銅と融合して、Ｃｕ５Ｓｎ６金属化合物（ＩＭＣ）を形成する。このような上下層の異なる材料が交互に混合して設計されることで、ＩＭＣ面積を大きくしてボンディング強度を高めることができ、積層されたチップ（特に、上下層のチップの位置合わせ精度）に、外力や移動による積層チップのズレに対する耐性を与えることができる。これにより、後に高温（例えば第２温度）の焼鈍が行われる第１導電性接触パッド１３と第２導電性接触パッド２３の上下層のボンディングに有利となり、製品の歩留りを向上させる。

【0045】

本開示の半導体構造によれば、低温で融合される低融点金属／合金の上層と下層を先にボンディングし、その後、近傍の金属と融合して金属間化合物を形成し、ボンディング強度を高めることができる。これにより、後続で高温焼鈍が行われる高融点金属／金属の上層と下層のボンディングにアライメント率を提供し、半導体構造の歩留りを向上させることができる。

【0046】

本開示の１つの実施例は更に、半導体構造の製造方法を提供し、図５を参照すると、前記方法は、以下のステップを含む。

【0047】

Ｓ１０１において、第１チップ１０を提供し、第１基板１０は、第１基板１１、第１導電性接続線１２及び第１導電性接触パッド１３を含み、第１導電性接触パッド１３は、第１導電性接続線１２に接続され、第１導電性接触パッド１３は、第１導電体１３１と第２導電体１３２とを含み、第１導電体１３１の融点は、第２導電体１３２の融点より高い。

【0048】

Ｓ１０３において、第２チップ２０を提供し、第２基板２０は、第２基板２１、第２導電性接続線２２及び第２導電性接触パッド２３を含み、第２導電性接触パッド２３は、第２導電性接続線２２に接続され、第２導電性接触パッド２３は、第３導電体２３１と第４導電体２３２とを含み、第３導電体２３１の融点は、第４導電体２３２の融点より高い。

【0049】

Ｓ１０５において、第１チップ１０と第２チップ２０を位置合わせして、第１導電体１３１を第４導電体２３２に直接対向させ、第２導電体１３２を第３導電体２３１に直接対向させる。

【0050】

Ｓ１０７において、第１チップ１０と第２チップ２０を接続する。

【0051】

本開示の１つの実施例の半導体構造の製造方法における第１チップ１０の第１導電性接続線１２は、第１導電性接触パッド１３に接続され、第２チップ２０の第２導電性接続線２２は、第２導電性接触パッド２３に接続され、且つ第１導電性接触パッド１３は、第１導電体１３１と第２導電体１３２とを含み、第２導電性接触パッド２３は、第３導電体２３１と第４導電体２３２とを含む。第１導電体１３１を第４導電体２３２に直接対向させ、第２導電体１３２を第３導電体２３１に直接対向させ、且つ第１導電体１３１の融点を第２導電体１３２の融点より高くし、第３導電体２３１の融点を第４導電体２３２の融点より高くする。これにより、まず、第１導電性接触パッド１３と第２導電性接触パッド２３との予め接続を実現する。その後、高温ボンディングを行って、第１導電性接触パッド１３と第２導電性接触パッド２３との確実なボンディングを実現する。移送前に第１チップ１０と第２チップ２０との予め接続を完了したため、第１チップ１０と第２チップ２０との間の相対的な移動が発生せず、後続で第１チップ１０と第２チップ２０との確実な位置合わせを保証し、これにより、半導体構造の性能を向上させる。

【0052】

１つの実施例において、第１チップ１０と第２チップ２０を接続することは、第１温度で第２導電体１３２と第４導電体２３２を溶融して、第１チップ１０と第２チップ２０を接続させることを含み、ここで、第１温度は、第１導電体１３１と第３導電体２３１の融点より低く、すなわち、第１温度で、第２導電体１３２と第４導電体２３２は溶融し、第１導電体１３１と第３導電体２３１は溶融せず、この場合、第１導電性接触パッド１３と第２導電性接触パッド２３の導電材料は、それぞれ界面で互いに浸透して融合して、プリボンディング構造を形成することができる。

【0053】

１つの実施例において、第１チップ１０と第２チップ２０を接続することは、第１導電性接触パッド１３と第２導電性接触パッド２３が溶融した後にボンディング構造を形成するように、接続された第１チップ１０と第２チップ２０を、第２温度焼鈍条件下でボンディングすることを更に含み、ここで、第１温度は、第２温度より低い。第１導電性接触パッド１３と第２導電性接触パッド２３は、第１温度でプリボンディング構造を形成し、それにより、第２温度環境に移動してボンディングし、第１チップ１０と第２チップ２０との相対的なズレを回避し、半導体構造の歩留りを向上させることができる。

【0054】

説明すべきこととして、第１チップ１０と第２チップ２０が第２温度焼鈍条件下でボンディングする具体的な過程に対して限定せず、関連技術におけるボンディング方式を参照することができる。ここでは、第２温度焼鈍条件下でボンディングする前に、第１チップ１０と第２チップ２０は、予め接続を完了したことに着目する。

【0055】

１つの実施例において、電気めっき法又は印刷法によって、第１導電体１３１の上に第２導電体１３２を形成し、電気めっき法又は印刷法によって、第３導電体２３１の上に第４導電体２３２を形成する。

【0056】

説明すべきこととして、１つの実施例において、半導体構造の製造方法は、上記の半導体構造を形成するために使用される。半導体構造の製造方法に係る第１チップ１０と第２チップ２０の材料及び構造は、上記の半導体構造の具体的な説明を参照することができ、ここでは詳細な説明を省略する。

【0057】

当業者は、明細書を考慮し、本明細書に開示される発明を実施した後、本願の他の実施形態を容易に考えることができる。本開示は、本開示のあらゆる変形、応用又は適応性変化を網羅することを意図し、これらの変形、応用又は適応性変化は、本願の普通の原理に準拠し、本願によって開示されない本技術分野における公知知識又は従来の技術的手段を含む。明細書と実施形態は、例示的なものとして考慮され、本開示の真の範囲と思想は、添付の特許請求の範囲によって示される。

【0058】

本願は、上記に既に説明し且つ図面に示された正確な構造に限定されるものではなく、その範囲から逸脱することなく様々な修正及び変更を行うことができることを理解されたい。本願の範囲は、添付の特許請求の範囲のみによって制限される。

【符号の説明】

【0059】

１０ 第１チップ
１１ 第１基板
１２ 第１導電性接続線
１３ 第１導電性接触パッド
１３１ 第１導電体
１３２ 第２導電体
１３２１ 第１サブ導電セグメント
１４ 第１接触面
２０ 第２チップ
２１ 第２基板
２２ 第２導電性接続線
２３ 第２導電性接触パッド
２３１ 第３導電体
２３２ 第４導電体
２３２１ 第２サブ導電セグメント
２４ 第２接触面

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】