[发明专利]堆叠裸片间具有电触点的半导体集成器件及相应制造工艺

说明书

本申请涉及堆叠裸片间具有电触点的半导体集成器件及相应制造工艺。提供一种集成器件，其具有：第一裸片；第二裸片，沿着竖直轴以堆叠的方式耦合在该第一裸片上；耦合区域，安排在第一裸片与第二裸片的沿竖直轴面向彼此并位于与竖直轴正交的水平平面内的面对表面之间，耦合区域用于机械耦合第一裸片与第二裸片；电接触元件，由第一裸片和第二裸片的这些面对表面承载，这些电接触元件沿着竖直轴成对地对准；以及导电区域，安排在由第一裸片和第二裸片的这些面对表面承载的这些电接触元件对之间，这些导电区域用于电耦合第一裸片与第二裸片。支撑元件安排在第一裸片与第二裸片之间的至少一者的面对表面处并且弹性地支撑对应的电接触元件。

技术领域

本发明涉及一种在堆叠裸片之间具有电触点的半导体集成器件并且涉及一种相应的制造工艺。

背景技术

众所周知，在集成器件制造领域，经常需要从机械和电气角度将从对对应晶片的划片中获得的采用半导体材料(例如，包括硅)的裸片耦合在一起。

具体地，传感器器件是已知的，包括至少部分地由半导体材料制成并且使用MEMS(Micro-Electro-Mechanical System，微机电系统)技术的微机械感测结构。这些传感器器件用于诸如便携式计算机、膝上型计算机或超级本、PDA、平板计算机、蜂窝电话、智能电话、数字音频播放器、照相机或摄像机、以及视屏游戏操纵器等便携式电子装置，从而允许实现关于面积和厚度方面的空间占用的重要优点。

MEMS传感器器件通常包括：微机械感测结构，该微机械感测结构被设计成用于将待检测的机械量(例如，压力、加速度或角速度)转换成电气量(例如，电容变化)；以及电子电路，该电子电路通常被提供为ASIC(专用集成电路)，被设计成用于对这种电气量执行适当处理操作(其中包括放大和滤波操作)以便供应模拟电输出信号(例如，电压)或数字电输出信号(例如，PDM(脉冲密度调制)信号)。然后，使可能由电子接口电路进一步处理的这种电信号可用于外部电子系统，例如，结合了传感器器件的电子装置的微处理器控制电路。

因此，用于制造MEMS传感器器件的工艺通常设想在第一晶片内提供微机械感测结构并在第二晶片内提供ASIC，并且然后从机械和电气角度将第一晶片和第二晶片耦合在一起(以便保证相同晶片之间的电信号传输)。接下来，对晶片进行划片以便限定堆叠裸片(可替代地，对晶片的划片可以在对其进行耦合之前执行)。

针对以上耦合操作，已知的技术设想了对在采用半导体材料的两个晶片(裸片)之间使用借助于采用金属材料(例如铜、金或铝)的区域来进行的金属键合，这些区域形成在这两个晶片的表面上，将这些区域对准并且然后通过例如热压键合来使其粘附以便引起期望的耦合。

ASIC的电路元件以及微机械感测结构的接触焊盘电连接至这些金属区域，从而使得这两个晶片之间的键合不仅确定机械耦合，而且确定ASIC与微机械感测结构之间的电耦合。

尽管以上耦合技术是有利的，但是该耦合技术例如由于难以对形成于晶片表面上的金属区域进行对准和耦合而可能证明难以实施并且实施成本高。由于金属区域之间的耦合缺陷，在耦合的晶片中的电路和/或微机械结构之间的电连接中可能会出现问题和缺陷。

因此，在使用金属键合技术不可取的情况下，不同的解决方案可以设想通过使用非导电材料(例如，玻璃料)的键合技术来对晶片进行机械耦合，以及以有区别且单独的方式通过欧姆型电触点来形成电连接(例如，经由由晶片的耦合面承载的接触元件之间的焊接)。

尽管以上解决方案确实成本更低并且总体上具有更低的复杂性，但是其并不是没有问题。

具体地，本申请人已经认识到，键合区域可能在晶片的耦合表面之间具有厚度不均匀性，连同随之发生的在耦合晶片的表面之间形成的间隙的不均匀性(例如，此间隙可以在包括在5与10μm之间的范围内变化)。此外，相同的晶片可以具有厚度不均匀性，例如，包括在1与4μm之间的值的不均匀性。对于晶片中的电路和/或微机械结构之间的电接触，这些不均匀性可能危及设置在耦合表面上的接触元件之间的适当电接触。