TW480628B

Three dimensional device integration method and integrated device

Abstract

A device integration method and integrateddevice. The method may include the stepsofdirectly bonding a semiconductor device having asubstrate to an element; and removing a portion ofthe substrate to expose a remaining portion of thesemiconductor device after bonding. The elementmay include one of a substrate used for thermalspreading, impedance matching or for RF isolation,an antenna, and a matching network comprised ofpassive elements. A second thermal spreadingsubstrate may be bonded to the remaining portionof the semiconductor device. Interconnections maybe made through the first or second substrates.The method may also include bonding a plurality ofsemiconductor devices to an element, and theelement may have recesses in which thesemiconductor devices are disposed. A conductorarray having a plurality of contact structures maybe formed on an exposed surface of thesemiconductor device, vias may be formed throughthe semiconductor device to device regions, andinterconnection may be formed between said deviceregions and said contact structures.

TW480628B, drawing sheet 1
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88 claims: 62 independent, 26 dependent

  1. 1
    一種形成一整合裝置的方法,其包含:在具有一第一基板之一第一半導體裝置上形成一第一連結材料;在具有一第二基板之一第一元件上形成一第二連結材料;直接連結該第一及第二連結材料;移除一部份該第一基板來暴露出該第一半導體裝置的一剩餘部份;及安裝該整合的裝置在一封裝中,
  2. 2
    如申請專利範圍第1項之方法,其包含:由該第一半導體裝置的該剩餘部份的一暴露側連接該封裝到該第一半導體裝置。
  3. 3
    如申請專利範圍第1項之方法,其包含:連結具有該第一基板之該第一半導體裝置在上側及底側,一主動區域即形成在該上側;由該底側移除該部份;及由該底側連接該封裝到該第一半導體裝置。
  4. 4
    如申請專利範圍第3項之方法,其包含:直接連結具有一第三基板的一第二元件到該第一半導體裝置的該剩餘部份;大致移除所有的該第一元件;及由該上側連接該第一半導體裝置到該封裝。
  5. 5
    如申請專利範圍第3項之方法,其包含:在該第一半導體裝置中形成該第一半導體裝置;及形成由一暴露的剩餘部份側到至少該內連接階層之一之連接;及內連接該連接與該封裝。
  6. 6
    如申請專利範圍第5項之方法,其中形成連接包含:由一暴露的剩餘部份側形成複數個內連接階層。
  7. 7
    如申請專利範圍第3項之方法,其包含:直接連結一第三基板到該第一半導體裝置的該剩餘部份;由該上側暴露出部份的該第一半導體裝置;及由該上側通過該第三基板連接該半導體裝置到該封裝。
  8. 8
    如申請專利範圍第7項之方法,其中該第一半導體裝置包含複數個內連接階層;該方法包含:由一暴露的剩餘部份側形成連接到至少該內連接階層之一;及內連接該連接與該封裝。
  9. 9
    如申請專利範圍第1項之方法,其包含:直接地形成一連接到該第一半導體裝置的一裝置元件區域。
  10. 10
    一種形成一整合裝置之方法,其包含:連結一第一熱擴散基板到具有一裝置基板的一第一半導體裝置;移除一部份該裝置基板來暴露出該第一半導體裝置的一剩餘部份;及連結一第二熱擴散基板到該第一半導體的該剩餘部份。
  11. 11
    如申請專利範圍第10項之方法,其包含:在該第一半導體裝置中形成複數個內連接階層;及使用該第一熱擴散基板來形成到至少該內連接階層之一之連接。
  12. 12
    如申請專利範圍第11項之方法,其包含:使用一真實接觸方法來形成到至少該內連接階層之一之連接。
  13. 13
    如申請專利範圍第11項之方法,其包含:直接形成到該第一半導體裝置的一裝置元件區域之連接。
  14. 14
    如申請專利範圍第10項之方法,其包含:在該第一半導體裝置中形成複數個內連接階層;及使用該第二熱擴散基板來形成到至少該內連接階層之一之連接。
  15. 15
    如申請專利範圍第14項之方法,其包含:使用一真實接觸法來形成到至少該內連接階層之一之連接。
  16. 16
    如申請專利範圍第10項之方法,其包含:在該半導體裝置中形成內連接結構,其可在該移除該部份之步驟前,藉由移除該部份所暴露的一側來接近。
  17. 17
    如申請專利範圍第10項之方法,其包含:使用由相對於藉由移除該部份所暴露的該側之一側之處理,來在該半導體裝置中形成內連接結構,其可由移除該部份所暴露的一側來接近。
  18. 18
    一種形成一整合裝置之方法,其包含:直接連結具有一第一基板的一第一半導體裝置到一元件;及移除一部份該第一基板以在該連結之後暴露出該第一半導體裝置的一剩餘部份;其中該元件包含用來做為熱擴散,阻抗匹配,或用來RF隔離用的一基板、一天線、及一包含被動元件的一匹配網路中之一。
  19. 19
    如申請專利範圍第18項之方法,其包含:移除一部份該剩餘部份來暴露出該元件的一部份。
  20. 20
    如申請專利範圍第19項之方法,其包含:內連接該第一半導體裝置的該剩餘部份與該元件。
  21. 21
    一種形成一整合系統之方法,其包含:直接連結一系統的一第一元件到一系統的一第二元件;及內連接該第一及第二元件。
  22. 22
    如申請專利範圍第21項之方法,其包含:連結該第一元件到具有一基板的一第二元件;由該第二元件的一側移除該基板的至少一部份;及由該第二元件的該側內連接該第一及第二元件。
  23. 23
    如申請專利範圍第21項之方法,其包含:連結一遮蔽組件及一隔離組件之一到至少該第一及第二元件之一。
  24. 24
    如申請專利範圍第21項之方法,其包含:連結一天線到至少該第一及第二元件之一;及連接該天線到至少該第一及第二元件之一。
  25. 25
    如申請專利範圍第21項之方法,其包含連結做為該第一元件的一光學裝置到做為該第二元件的一電子裝置。
  26. 26
    如申請專利範圍第21項之方法,其包含:連結做為該第一元件的一低速高密度第一半導體裝置到做為該第二元件的一高速低密度第二半導體裝置。
  27. 27
    如申請專利範圍第11項之方法,其包含:連結不同技術的該第一及第二半導體裝置。
  28. 28
    如申請專利範圍第21項之方法,其包含:連結做為該第一半導體裝置的一矽裝置到做為該第二半導體裝置的一III-V的裝置。
  29. 29
    如申請專利範圍第21項之方法,其包含:連結在包含該第一元件的一第一基板上的一微處理器到包含該第二組件的一高密度記憶體裝置。
  30. 30
    如申請專利範圍第21項之方法,其包含:連結包含該第一元件的一第一太陽能電池到包含該第二元件的一第二太陽能電池。
  31. 31
    如申請專利範圍第30項之方法,其包含:連結至少一第三太陽能電池到由連結該第一及第二太陽能電池所形成的一元件。
  32. 32
    如申請專利範圍第21項之方法,其包含:在該第一元件的一表面中形成一空洞;連結該第一元件的該表面到該第二元件的一表面。
  33. 33
    一種整合裝置的方法,其包含:附著複數個第一元件到一基板的一表面來形成一第二元件;及由該複數個第一元件所附著的一側直接地連結該第二元件到一第三元件。
  34. 34
    如申請專利範圍第33項之方法,其中的附著包含:直接連結每個該複數個第一元件到該基板的該表面來形成該第二元件。
  35. 35
    如申請專利範圍第34項之方法,其包含:在連結該第二元件到該第三元件之後,移除至少該第二元件的一部份。
  36. 36
    如申請專利範圍第34項之方法,其包含:直接連結複數個第一半導體裝置到該基板的該表面;及直接連結該第二元件到包含一第二半導體裝置的一第三元件。
  37. 37
    如申請專利範圍第34項之方法,其包含:內連接該第一元件與該第三元件。
  38. 38
    如申請專利範圍第34項之方法,其包含:使用該第二元件來內連接該第一元件;及使用至少該第二及第三元件之一來內連接該第一元件及該第三元件。
  39. 39
    如申請專利範圍第34項之方法,其包含:在該第二元件中形成一凹處;及在該凹處中連結該複數個第一元件到該第二元件。
  40. 40
    如申請專利範圍第39項之方法,其包含:在連結該第二元件到該第三元件之後來移除至少該第二元件的一部份。
  41. 41
    如申請專利範圍第39項之方法,其包含:直接連結複數個第一半導體裝置到該基板的該表面;及直接連結該第二元件到包含一第二半導體裝置的一第三元件。
  42. 42
    如申請專利範圍第39項之方法,其包含:內連接該第一元件及該第三元件。
  43. 43
    如申請專利範圍第39項之方法,其包含:使用該第二元件內連接該第一元件;及使用至少該第二及第三元件之一來內連接該第一元件及該第三元件。
  44. 44
    如申請專利範圍第34項之方法,其包含:直接連結做為該第一元件之第一半導體裝置在基板上;及直接連結該做為該第二元件之第一半導體裝置到至少用於熱擴散、阻抗匹配、RF隔離用的一基板、一天線、一第二半導體裝置、及一包含被動元件及導電層圖案化之一的一匹配網路中之一。
  45. 45
    如申請專利範圍第44項之方法,其包含:移除該第一半導體裝置所連結的該基板之至少一部份。
  46. 46
    如申請專利範圍第44項之方法,其包含:內連接該第一半導體裝置與該第二元件。
  47. 47
    一種形成一整合裝置之方法,其包含:在具有一第一基板之一第一半導體裝置上形成一第一連結材料;在具有一第二基板之一第二元件上形成一第二連結材料;直接連結該第一及第二連結材料;在該第一半導體裝置的一暴露表面上形成具有複數個接點結構的一導體陣列;形成穿過該第一半導體裝置到裝置區域的介層窗;及形成該裝置區域及該接點結構之間的內連接。
  48. 48
    如申請專利範圍第47項之方法,其包含:形成做為該導體陣列之一栓格柵陣列。
  49. 49
    如申請專利範圍第48項之方法,其包含:結合該栓格柵陣列於形成在一板,卡片及基板之一的導電區域。
  50. 50
    如申請專利範圍第47項之方法,其包含:結合該導體陣列於形成在一板,卡片及基板中至少一項的導電區域。
  51. 51
    一種整合裝置,其包含:一包含具有一第一基板的一第一裝置之一第一裝置部份,由其中移除該第一基板;一形成在該第一裝置部份上的第一連結材料;一第一元件;一形成在該第一元件上的第二連結材料;及該第一連結材料係直接地連結到該第二連結材料。
  52. 52
    如申請專利範圍第51項之整合裝置,其中:該第一裝置部份包含一第一太陽能電池部份,其包含具有該第一基板的一第一太陽能電池,自該部份移除該第一基板;該第一元件包含具有一第二基板的一第二太陽能電池;及該整合裝置包含形成用以自該第一太陽能電池部份之一側連接該第一太陽能電池部份及該第二太陽能電池的內連接,其中該第一基板自該部份移除。
  53. 53
    如申請專利範圍第52項之整合裝置,其包含:至少一第三太陽能電池部份,其係由一第三太陽能電池移除一第三基板來形成;一形成在該第三太陽能電池部份上的第三連結材料;一形成在該第一太陽能電池部份的該側上的第四連結材料;連接該第一太陽能電池,該第二太陽能電池的內連接、及該第三太陽能電池部份係形成於已移除該第三基板的該第三太陽能電池的一側。
  54. 54
    如申請專利範圍第51項之整合裝置,其中:該第一裝置部份包含具有主動元件的一半導體裝置;及該第一元件包含用於熱擴散、阻抗匹配或用於RF隔離用的一基板、一天線、及一包含被動元件的匹配網路中之一。
  55. 55
    如申請專利範圍第51項之整合裝置,其中:該第一裝置部份包含一第一晶圓之一包含有一第一側及一相對第二側的剩餘部份,該第一晶圓具有一第一基板,其中大致上所有的該第一基板已由該剩餘部份的該第一側移除;及該第一元件係直接地連結到該剩餘部份的該第二側。
  56. 56
    如申請專利範圍第55項之整合裝置,其包含:一內連接係由該第一側連接到該第一裝置部份。
  57. 57
    如申請專利範圍第56項之整合裝置,其中該內連接包含一多重疊層內連接。
  58. 58
    如申請專利範圍第55項之整合裝置,其中:該剩餘部份包含不超過該第一基板的10微米。
  59. 59
    如申請專利範圍第55項之整合裝置,其中:該剩餘部份包含不超過該第一基板的20微米。
  60. 60
    如申請專利範圍第55項之整合裝置,其包含:一由該第一側連接到該第一裝置的封裝。
  61. 61
    如申請專利範圍第51項之整合裝置,其包含:該第一裝置部份包含一第一晶圓之一包含有一第一側及一相對第二側的剩餘部份,其具有一第一基板,其中大致上所有的該第一基板已由該剩餘部份的該第一側移除;及該第一元件係直接地連結到該剩餘部份的該第一側。
  62. 62
    如申請專利範圍第61項之整合裝置,其包含:一內連接由該第一側連接到該第一裝置部份。
  63. 63
    如申請專利範圍第62項之整合裝置,其中該內連接包含一多重疊層內連接。
  64. 64
    如申請專利範圍第63項之整合裝置,其包含:一由該第二側連接到該第一裝置的封裝。
  65. 65
    如申請專利範圍第51項之整合裝置,其中:該第一裝置部份包含一記憶體的一主動區域及一微處理器的一主動區域之一;及該第一元件分別包含一微處理器裝置及一記憶體裝置之一;及該整合裝置包含形成在該第一裝置部份及該第一元件之間的內連接。
  66. 66
    如申請專利範圍第51項之整合裝置,其包含:一遮蔽組件及一隔離組件之一,其係直接地連結到至少該第一裝置部份及該第一元件之一。
  67. 67
    如申請專利範圍第51項之整合裝置,其包含:一直接地連結到至少該第一裝置部份及該第一元件之一的天線;及連接該天線到至少該第一裝置部份及該第一元件之一的內連接。
  68. 68
    如申請專利範圍第51項之整合裝置,其中:該第一裝置部份包含一光學裝置;及該第一元件包含一電子裝置及電路之一。
  69. 69
    如申請專利範圍第51項之整合裝置,其中:該第一元件包含一低速高密度的第一半導體裝置;及該第一裝置部份包含一高速低密度第二半導體裝置。
  70. 70
    如申請專利範圍第69項之整合裝置,其包含:該第一及第二半導體裝置具有不同的技術。
  71. 71
    如申請專利範圍第51項之整合裝置,其中:該第一元件包含一矽處理器;及該第一裝置部份包含一III-V裝置。
  72. 72
    一種整合裝置,其包含:負數個第一元件,其每個皆直接地由一第二元件連結到一基板的一表面;及一第三元件直接地連結到該第二元件,其係由該第一元件連結到該表面之一側。
  73. 73
    如申請專利範圍第72項之裝置,其包含:內連接形成在該第三元件及選擇的該複數個第一元件。
  74. 74
    如申請專利範圍第72項之裝置,其包含:內連接形成在所選擇的該複數個第一元件之間的內連接。
  75. 75
    如申請專利範圍第72項之裝置,其包含:形成在該基板中的凹處;及該第一元件即沉積在該凹處中。
  76. 76
    一種整合裝置,其包含:一裝置部份包含具有相對上側及底側的半導體裝置;一第一基板直接地連結到該裝置部份的該上側;及一第二基板直接地連結到該裝置部份的該底層。
  77. 77
    如申請專利範圍第76項之裝置,其包含:形成到該裝置部份而通過每個該第一及第二基板之內連接。
  78. 78
    如申請專利範圍第76項之裝置,其包含:形成在該裝置部份的電源及接地內連接可以僅是穿過該第一及第二基板之一。
  79. 79
    如申請專利範圍第78項之裝置,其包含:至少僅形成該第一及第二基板到該裝置部份中,並僅穿過該第一及第二基板的另一個。
  80. 80
    如申請專利範圍第76項之裝置,其中該裝置部份包含複數個直接連結彼此的複數個裝置部份。
  81. 81
    一種整合裝置,其包含:複數個第一元件,其每個皆直接地連結到一第二元件的一表面。
  82. 82
    如申請專利範圍第81項之裝置,其中:第一元件至少包含下列中的一項,如第一半導體裝置、第一圖案化導體、第一天線元件、及具有被動元件的第一阻抗匹配元件;及該第二元件至少包含下列中的一項,如第二半導體裝置、第二圖案化導體、第二天線元件、及具有被動元件的第二阻抗匹配元件。
  83. 83
    如申請專利範圍第82項之裝置,其中該第一元件至少包含下列中的一項,該第一半導體裝置,第一圖案化導體、第一天線元件、及具有被動元件而由其中移除一基板的第一阻抗匹配元件。
  84. 84
    如申請專利範圍第83項之裝置,其包含:形成在該第一元件中的介層窗;及形成在該介層窗中,內連接該第一元件到該第二元件之導電材料。
  85. 85
    一種整合裝置,其包含:一第一連結材料,其置於具有一第一基板及第一導電區域的一第一半導體裝置上;一第二連結材料,其置於具有一第二基板的一第一元件上,並直接地連結到該第一連結材料;一導體陣列,其置於具有複數個第二導電區域之第一元件的一暴露表面上;及形成在該第一及第二導電區域之間的內連接。
  86. 86
    如申請專利範圍第85項之裝置,其中該導體陣列包含一栓格柵陣列。
  87. 87
    如申請專利範圍第86項之裝置,其包含:形成在至少一板、卡片及基板之一的導體區域,並結合於該第二導體區域。
  88. 88
    如申請專利範圍第85項之裝置,其包含:形成在至少一板、卡片及基板之一的導體區域,並結合於該第二導體區域。
Independent claims88