本发明总体上涉及异构集成,并且更具体地涉及高精度异构集成。
背景技术:
1、半导体工业正面临新的时代,不再延续过去的几十年采用的器件的按比例缩小和成本降低做法。在单片集成电路(ic)上封装更多的晶体管在每个节点变得更加困难和昂贵。半导体公司现在正在寻找技术解决方案,以期填补该差距并改善性价比,同时通过集成增加更多的功能。将所有功能集成到单个芯片(称为片上系统soc)中存在许多挑战,包括更高的成本和设计复杂性。一种有吸引力的替代方案是异构集成,即使用先进封装技术来集成可以最佳方式通过最合适的工艺技术单独设计和制造的器件。
2、异构集成是指将单独制造的部件集成到更高级部件(系统级封装sip)中,该更高级部件总体上提供增强的功能和改进的操作特性。
3、组合的部件可在系统级(例如,预组装的封装或子系统)、功能(例如,专用处理器、dram、闪存、表面安装器件(smd)、电阻器/电容器/电感器、滤波器、连接器、mems器件、传感器)和技术(例如,一种技术针对管芯尺寸进行优化,而另一种技术针对低功率进行优化)层面变化。异构集成背后的总体思想是将多个管芯集成在同一封装中。这使得该封装能够以小形状因子执行特定的和高级的功能。
4、通过利用异构集成来组合具有不同工艺节点和技术的芯片,这种技术使得能够持续增加功能密度并降低维持电子器件的成本和性能的进展所需的每功能成本。异构集成对于维持具有更高性能、更低等延迟、更小尺寸、更轻重量、每功能更低功率要求和更低成本的进展步伐是必要的。
5、遗憾的是,将单独制造的部件集成到更高级组件(系统级封装sip)中的精度不足。
技术实现思路
1、在本公开的一个实施方案中,一种用于提高键合过程的产率的方法包括:在第一键合表面和第二键合表面中的一者或多者上进行蚀刻,以在第一键合表面和第二键合表面中的一者或多者中产生纳米结构。该方法还包括:将第一键合表面与第二键合表面键合,其中颗粒落在键合界面处,形成比不具有纳米结构的两个键合表面的键合小至少二分之一的排除区。
2、在本公开的另一个实施方案中,一种用于减小颗粒对键合过程的产率的影响的方法包括:在第一键合表面和第二键合表面中的一者或多者上进行蚀刻以产生岛结构。该方法还包括:将第一键合表面与第二键合表面键合,其中颗粒落在键合界面处,形成比不具有纳米结构的两个键合表面的键合小至少二分之一的排除区。
3、在本公开的又一实施方案中,一种用于制造包括两个或更多个已知良好的管芯的半导体器件的方法包括:将该两个或更多个已知良好的管芯彼此邻近地键合到产品衬底上,使这些已知良好的管芯的金属焊盘背对该产品衬底,其中该两个或更多个已知良好的管芯的平均厚度基本上相同。该方法还包括:在键合之后,执行管芯间间隙填充、平坦化和/或金属化以制造该半导体器件。
4、在本公开的另一个实施方案中,一种用于制备组装有两个或更多个已知良好的管芯的衬底的方法包括:使用直接键合、熔融键合或混合键合将该两个或更多个已知良好的管芯键合到该衬底上,其中该两个或更多个已知良好的管芯的平均厚度基本上相同,并且其中该衬底在键合界面处包括蚀刻的纳米结构。
5、在本公开的另一个实施方案中,一种用于制备组装有两个或更多个已知良好的管芯的衬底的方法包括:使用粘合剂、紫外线可固化粘合剂、光可切换粘合剂或纳米压印抗蚀剂将该两个或更多个已知良好的管芯键合到该衬底上,其中该两个或更多个已知良好的管芯的平均厚度基本上相同。
6、以上相当概括地概述了本发明的一个或多个实施方案的特征和技术优点,以便可以更好地理解以下对本发明的详细描述。本发明的附加特征和优点将在下文中描述,它们可形成本发明的权利要求的主题。
1.一种用于提高键合过程产率的方法,所述方法包括:
2.根据权利要求1所述的方法,其中所述纳米结构的存在将所述键合期间的接触面积减小到小于所述第一键合表面或所述第二键合表面的面积的50%、25%、10%、5%、2%和1%中的一者。
3.根据权利要求1所述的方法,其中所述键合包括以下中的一种:熔融键合、混合键合、直接键合、阳极键合、共价键合和粘合剂键合。
4.根据权利要求1所述的方法,其中所述键合用于面对面键合或面对背键合。
5.根据权利要求1所述的方法,其中所述键合用于产生以下中的一者或多者:2.5d器件、3d器件、高带宽存储器hbm、sram上的逻辑器件、逻辑器件上的sram、逻辑器件上的dram、dram上的逻辑器件、存储器上的逻辑器件、逻辑器件上的存储器、成像器阵列上的逻辑器件,和逻辑器件上的成像器阵列。
6.根据权利要求1所述的方法,其中所述纳米结构在任何一个或多个岛结构被发现的地方都不存在。
7.根据权利要求1所述的方法,还包括:
8.根据权利要求1所述的方法,其中机械牵拉的方法被用于使所述第一键合表面和所述第二键合表面脱层。
9.根据权利要求1所述的方法,还包括:
10.根据权利要求1所述的方法,其中所述纳米结构被扭结以增强所述纳米结构减少所述键合界面处的颗粒诱导排除区的能力。
11.一种用于减小颗粒对键合过程产率的影响的方法,所述方法包括:
12.根据权利要求11所述的方法,还包括:
13.根据权利要求12所述的方法,还包括:
14.根据权利要求13所述的方法,其中所述层包括以下中的一者或多者:多晶硅和非晶硅。
15.一种用于制造半导体器件的方法,所述半导体器件包括两个或更多个已知良好的管芯,所述方法包括:
16.根据权利要求15所述的方法,其中所述两个或更多个已知良好的管芯的所述平均厚度之差小于1μm、500nm、200nm、100nm、50nm、20nm和10nm中的一者。
17.根据权利要求15所述的方法,其中所述键合包括以下中的一种:熔融键合、混合键合、直接键合、阳极键合、共价键合、共晶键合和粘合剂键合。
18.根据权利要求15所述的方法,其中所述键合用于面对面键合或面对背键合。
19.根据权利要求15所述的方法,还包括:
20.一种用于产生组装有两个或更多个已知良好的管芯的衬底的方法,所述方法包括:
21.根据权利要求20所述的方法,其中所述两个或更多个已知良好的管芯的所述平均厚度之差小于1μm、500nm、200nm、100nm、50nm、20nm和10nm中的一者。
22.一种用于产生组装有两个或更多个已知良好的管芯的衬底的方法,所述方法包括:
23.根据权利要求22所述的方法,其中所述两个或更多个已知良好的管芯的所述平均厚度之差小于1μm、500nm、200nm、100nm、50nm、20nm和10nm中的一者。