半导体结构及其制造方法与流程

本申请涉及半导体制造，特别是涉及一种半导体结构及其制造方法。

背景技术：

1、随着人们对电子产品的要求向小型化、多功能化发展，封装技术也向着高密度、高集成化的方向发展。例如，将至少两个芯片(die，也称裸片)基于凸块(bump)进行三维堆叠(3-dimension stack，简称3ds)封装。

2、然而，随着互连密度的提高，芯片的凸块之间变得容易短路，因此，如何防止凸块间短路是现阶段亟需解决的技术问题。

技术实现思路

1、基于此，有必要针对现有技术中的不足之处，提供一种半导体结构及其制造方法。

2、一方面，本申请提供了一种半导体结构，包括：

3、第一芯片；所述第一芯片设置有第一焊盘；

4、第二芯片；所述第二芯片设置有第二焊盘及金属凸块；所述金属凸块位于所述第二焊盘远离所述第二芯片的表面，且与所述第一焊盘键合；

5、绝缘层，位于所述第一芯片与所述第二芯片之间；所述绝缘层内具有第一空腔及第二空腔，所述第一空腔位于所述第一焊盘的外围，所述第二空腔位于所述金属凸块的外围，所述第一空腔与所述第二空腔相连通，以共同构成空腔；

6、其中，所述金属凸块填满所述空腔。

7、在一些实施例中，所述第一空腔的底面高于所述第一焊盘与所述第一芯片之间的接触面。

8、在一些实施例中，所述第二空腔的底面与所述金属凸块远离所述第二焊盘的表面的间距小于所述金属凸块的高度。

9、在一些实施例中，所述绝缘层包括：

10、第一绝缘层，位于所述第一芯片上，且所述第一焊盘和所述第一空腔位于所述第一绝缘层内；

11、第二绝缘层，位于所述第二芯片上，且所述第二焊盘和所述第二空腔位于所述第二绝缘层内。

12、在一些实施例中，所述第一绝缘层和所述第二绝缘层之间还设置有：吸气材料层；所述吸气材料层的硬度小于所述绝缘层的硬度。

13、在一些实施例中，所述绝缘层的硬度小于无机绝缘层的硬度，所述绝缘层的材质包括聚合物。

14、在一些实施例中，所述绝缘层包括：

15、第一绝缘层，位于所述第一芯片上，且所述第一焊盘和所述第一空腔位于所述第一绝缘层内；

16、第二绝缘层，位于所述第二焊盘的侧壁上，且所述第二空腔包围所述第二焊盘、所述金属凸块和所述第二绝缘层。

17、在一些实施例中，所述第二空腔包括：

18、第一子空腔，所述金属凸块突出于所述第一子空腔；

19、第二子空腔，位于所述第一子空腔与所述第二芯片之间，且所述第二绝缘层位于所述第二子空腔与所述第二焊盘之间；

20、其中，所述第一子空腔的宽度大于所述第二子空腔的宽度。

21、在一些实施例中，所述第二绝缘层接触部分所述金属凸块。

22、在一些实施例中，所述第一绝缘层通过所述第二子空腔延伸至所述第一子空腔内，以与所述第二绝缘层接触。

23、在一些实施例中，所述金属凸块填充于所述第一空腔和部分所述第一子空腔内。

24、在一些实施例中，所述金属凸块的材质包括锡；所述第一焊盘的材质包括铜和/或镍。

25、另一方面，本申请还提供了一种半导体结构的制造方法，包括：

26、提供第一芯片和第二芯片；所述第一芯片上设置有第一焊盘，所述第二芯片上设置有第二焊盘和位于第二焊盘上的金属凸块；

27、于所述第一芯片上形成第一绝缘层；所述第一绝缘层内设置有第一空腔，所述第一空腔位于所述第一焊盘的外围；

28、于所述第二芯片上形成第二绝缘层；所述第二绝缘层内设置有第二空腔，所述第二空腔位于所述金属凸块的外围；

29、将所述金属凸块键合于所述第一焊盘上，以使所述第一空腔和所述第二空腔相连通形成空腔，且所述金属凸块填满所述空腔。

30、在一些实施例中，所述于所述第一芯片上形成第一绝缘层，包括：

31、形成填充相邻所述第一焊盘之间的间隔，且覆盖所述第一焊盘的第一绝缘材料层；

32、对所述第一绝缘材料层进行刻蚀，以形成所述第一空腔；保留的所述第一绝缘材料层作为所述第一绝缘层；

33、其中，所述第一空腔突出于所述第一焊盘，且所述第一空腔暴露出所述第一焊盘。

34、在一些实施例中，所述于所述第二芯片上形成第二绝缘层，包括：

35、形成填充相邻所述第二焊盘之间的间隔的第二绝缘材料层；

36、对所述第二绝缘材料层进行刻蚀，以形成所述第二空腔；保留的所述第二绝缘材料层作为所述第二绝缘层；

37、其中，所述第二空腔暴露出所述金属凸块的部分侧壁。

38、在一些实施例中，所述对所述第二绝缘材料层进行刻蚀，以形成所述第二空腔，包括：

39、对所述第二绝缘材料层进行第一刻蚀工艺，以形成第一子空腔；

40、通过所述第一子空腔对剩余所述第二绝缘材料层进行第二刻蚀工艺，以形成第二子空腔；所述第一子空腔暴露出所述金属凸块的部分侧壁，所述第二子空腔与所述第二焊盘之间保留部分所述第二绝缘材料层。

41、在一些实施例中，在将所述金属凸块键合于所述第一焊盘上之前，所述半导体结构的制造方法还包括：

42、分别于所述第一绝缘层上及所述第二绝缘层上形成吸气材料层；

43、其中，所述吸气材料层的硬度小于所述第一绝缘层的硬度及所述第二绝缘层的硬度。

44、在一些实施例中，所述第一绝缘层的材料与所述第二绝缘层的材料相同，且所述第一绝缘层的硬度小于无机绝缘层的硬度。

45、本申请提供的半导体结构及其制造方法，至少可以具有如下有益效果：

46、本申请提供的半导体结构及其制造方法，在第一芯片和第二芯片之间设置绝缘层，该绝缘层内具有设置于第一焊盘外围的第一空腔，以及设置于金属凸块外围的第二空腔，使得第一空腔与第二空腔相连通能够共同构成空腔。在后续制程中，金属凸块融化后只能在该空腔内流动，从而能够避免相邻金属凸块之间短路现象的发生，有效提升了半导体结构的生产良率以及使用可靠性。并且，金属凸块融化后在空腔内流动，最终将填满该空腔，从而能够避免金属凸块局部塌陷的问题，使得半导体结构还具有较高的结构稳定性。

技术特征：

1.一种半导体结构，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，所述第一空腔的底面高于所述第一焊盘与所述第一芯片之间的接触面。

3.根据权利要求2所述的半导体结构，其特征在于，所述第二空腔的底面与所述金属凸块远离所述第二焊盘的表面的间距小于所述金属凸块的高度。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的半导体结构，其特征在于，所述绝缘层的硬度小于无机绝缘层的硬度，所述绝缘层的材质包括聚合物；

5.根据权利要求4所述的半导体结构，其特征在于，所述第一绝缘层和所述第二绝缘层之间还设置有：吸气材料层；所述吸气材料层的硬度小于所述绝缘层的硬度。

6.根据权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，所述绝缘层包括：

7.根据权利要求6所述的半导体结构，其特征在于，所述第二空腔包括：

8.根据权利要求6所述的半导体结构，其特征在于，所述第二绝缘层接触部分所述金属凸块。

9.根据权利要求7所述的半导体结构，其特征在于，所述第一绝缘层通过所述第二子空腔延伸至所述第一子空腔内，以与所述第二绝缘层接触。

10.根据权利要求7所述的半导体结构，其特征在于，所述金属凸块填充于所述第一空腔和部分所述第一子空腔内。

11.一种半导体结构的制造方法，其特征在于，包括：

12.根据权利要求11半导体结构的制造方法，其特征在于，所述于所述第一芯片上形成第一绝缘层，包括：

13.根据权利要求11或12所述的半导体结构的制造方法，其特征在于，所述于所述第二芯片上形成第二绝缘层，包括：

14.根据权利要求13所述的半导体结构的制造方法，其特征在于，所述对所述第二绝缘材料层进行刻蚀，以形成所述第二空腔，包括：

15.根据权利要求11所述的半导体结构的制造方法，其特征在于，在将所述金属凸块键合于所述第一焊盘上之前，所述半导体结构的制造方法还包括：

技术总结本申请涉及一种半导体结构及其制造方法。该半导体结构包括第一芯片；第一芯片设置有第一焊盘；第二芯片；第二芯片设置有第二焊盘及金属凸块；金属凸块位于第二焊盘远离第二芯片的表面，且与第一焊盘键合；绝缘层，位于第一芯片与第二芯片之间；绝缘层内具有第一空腔及第二空腔，第一空腔位于第一焊盘的外围，第二空腔位于金属凸块的外围，第一空腔与第二空腔相连通，以共同构成空腔；其中，金属凸块填满空腔。该半导体结构能够避免相邻金属凸块之间短路现象的发生，同时还能够避免金属凸块局部塌陷的问题。技术研发人员：刘莹受保护的技术使用者：长鑫存储技术有限公司技术研发日：技术公布日：2024/9/29