[发明专利]半导体封装结构及其制备方法

说明书

本公开提供一种半导体封装结构。该半导体封装结构包括一第一晶粒、一第二晶粒以及设置在该第一晶粒和该第二晶粒之间一混合接合结构。该第一晶粒包括一第一前侧及相对于该第一前侧的一第一背侧。该第二晶粒包括一第二前侧及相对于该第二前侧的一第二背侧。该混合接合结构设置在该第一晶粒的该第一背侧和该第二晶粒的该第二前侧之间。该第一晶粒和该第二晶粒通过该混合接合结构彼此接合。该混合接合结构包括彼此接合的一有机阻挡层和一无机阻挡层。

技术领域

本公开主张2019/03/21申请的美国正式申请案第16/360,619号的优先权及益处，该美国正式申请案的内容以全文引用的方式并入本文中。

本公开关于一种半导体封装结构及其制备方法，特别涉及一种三维芯片(3DIC)的半导体封装结构及其制备方法。

背景技术

半导体元件对于许多现代的应用是不可或缺的。随着电子技术的进步，半导体元件的尺寸变得越来越小，同时具有更多的功能和更大量的集成电路。由于半导体元件的小型化，芯片对芯片(chip-on-chip)技术广泛地用于半导体封装的制造。

在一种方法中，使用至少两个芯片(或晶粒)的堆叠，以三维(3D)封装中的形态来形成例如一存储器元件，如此，相较于其他半导体集成工艺，可以生产具有两倍存储容量的产品。除了增加存储容量外，堆叠封装也提供了改进的安装密度和安装区域的利用效率。由于这些优点，堆叠封装技术的研究和开发更加速地进行。

半导体元件的制造变的更加复杂。半导体元件由不同的组件组合在一起，包括具有不同热特性的各种材料。因为组合了具有不同材料的组件，所以增加了半导体元件的制造复杂性。因此，需要持续改进半导体元件的工艺并且解决上述的复杂性。

上文的“现有技术”说明仅是提供背景技术，并未承认上文的“现有技术”说明公开本公开的标的，不构成本公开的现有技术，且上文的“现有技术”的任何说明均不应作为本公开的任一部分。

发明内容

本公开提供一种半导体封装结构，包括一第一晶粒、一第二晶粒以及设置在该第一晶粒和该第二晶粒之间一混合接合结构。该第一晶粒包括一第一前侧及相对于该第一前侧的一第一背侧。该第二晶粒包括一第二前侧及相对于该第二前侧的一第二背侧。该混合接合结构设置在该第一晶粒的该第一背侧和该第二晶粒的该第二前侧之间。该第一晶粒和该第二晶粒通过该混合接合结构彼此接合。该混合接合结构包括彼此接合的一有机阻挡层和一无机阻挡层。

在一些实施例中，该第一晶粒还包括通过该第一背侧暴露的一第一穿硅通孔(TSV)结构和设置在该第一前表面上方的一第一互连结构。在一些实施例中，该第一TSV结构电连接到该第一互连结构。

在一些实施例中，该第一TSV结构包括一突起，延伸到该混合接合结构中。

在一些实施例中，该第一TSV结构的该突起的一高度在约1μm与约5μm之间。

在一些实施例中，该第二晶粒还包括通过该第二背侧暴露的一第二穿硅通孔(TSV)结构、设置于该第二前表面上方的一第二互连结构和通过该第二前侧暴露的一接合垫。在一些实施例中，该第二互连结构电连接到第二穿硅通孔结构和该接合垫。

在一些实施例中，该第一晶粒的该第一TSV结构接合到该第二晶粒的该接合垫。

在一些实施例中，该半导体封装结构还包括设置在该第二晶粒的该第二背侧上方的一导电构件。在一些实施例中，该导电构件电连接到该第二TSV结构。

在一些实施例中，该混合接合结构的该有机阻挡层包括苯并环丁烯(BCB)、聚苯并恶唑(PBO)或聚酰亚胺(PI)。

在一些实施例中，该有机阻挡层的一厚度介于约1μm与约5μm之间。

在一些实施例中，该混合接合结构的该无机阻挡层包括氮化硅(SiN)、氮氧化硅(SiON)或碳氮化硅(SiCN)。