[发明专利]具有主动中介层的半导体元件及其制备方法

说明书

本公开提供一种具有主动中介层的半导体元件及其制备方法。半导体元件包括：一主动中介层，包括一可编程单元；一第一存储器晶粒，位于该主动中介层上方且包括一存储单元；以及一第一逻辑晶粒，位于该主动中介层下方。该主动中介层、该第一存储器晶粒、和该第一逻辑晶粒电性耦合。

技术领域

本公开主张2020年6月1日申请的美国正式申请案第16/889,218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。

背景技术

半导体元件已运用在各种电子应用上，像是个人电脑、手机、数码相机、以及其他的电子设备。半导体元件的尺寸不断微缩化，以满足对不断增长的计算能力的需求。但是，在微缩化的工艺期间会出现各种问题，这些问题不断地增加。因此，在提高品质、产率、性能和可靠性以及降低复杂度方面仍然存在挑战。

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，不形成本公开的现有技术，且上文的“现有技术”的任何说明均不应做为本公开的任一部分。

发明内容

本公开的一实施例提供一种半导体元件，包括：一主动中介层，包括一可编程单元(programmable unit)；一第一存储器晶粒，位于该主动中介层上方且包括一存储单元；以及一第一逻辑晶粒，位于该主动中介层下方。该主动中介层、该第一存储器晶粒、和该第一逻辑晶粒电性耦合。

在一些实施例中，该半导体元件还包括位于该主动中介层中的多个基板穿孔(through substrate vias)。该主动中介层和该第一逻辑晶粒通过所述多个基板穿孔电性耦合。

在一些实施例中，该半导体元件还包括位于该主动中介层和第一逻辑晶粒之间的多个微凸块(micro-bumps)。所述多个微凸块和所述多个基板穿孔电性耦合且所述多个微凸块和该第一逻辑晶粒电性耦合。

在一些实施例中，该半导体元件还包括位于该第一存储器晶粒中的多个基板穿孔。该主动中介层和该第一存储器晶粒通过所述多个基板穿孔电性耦合。

在一些实施例中，该半导体元件还包括位于该主动中介层和第一逻辑晶粒之间的多个微凸块。所述多个微凸块和所述多个基板穿孔电性耦合且所述多个微凸块和该主动中介层电性耦合。

在一些实施例中，每一个所述多个基板穿孔的一顶表面的一宽度介于约1μm到约22μm。

在一些实施例中，该半导体元件每一个所述多个基板穿孔的一深度介于约20μm到约160μm。

在一些实施例中，每一个所述多个基板穿孔的一深宽比介于约1：2到约1：35。

在一些实施例中，每一个所述多个基板穿孔包括位于该第一存储器晶粒中的一填料层以及围绕该填料层的一绝缘层。该填料层是由多晶硅、钨、铜、碳、纳米管、或焊锡合金形成。该绝缘层是由氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、四乙氧基硅烷(tetra-ethyl ortho-silicate)、聚对二甲苯(parylene)、环氧树脂、或聚对二甲苯(poly(p-xylene))形成。

在一些实施例中，该半导体元件还包括一阻障层，位于该绝缘层和该填料层之间。该阻障层是由钽、氮化钽、钛、氮化钛、铼、硼化镍、或氮化钽/钽双层形成。

在一些实施例中，该半导体元件还包括一粘合层(adhesion layer)，位于该绝缘层和该填料层之间。该粘合层是由钛、钽、钛钨、或氮化锰形成。

在一些实施例中，该半导体元件还包括一种子层，位于该绝缘层和该填料层之间。该种子层具有介于约10nm到约40nm的一厚度。

在一些实施例中，该半导体元件还包括一重分布层，位于该主动中介层和该第一存储器晶粒之间。该主动中介层和该第一存储器晶粒通过该重分布层电性耦合。