半导体封装结构及其制备方法技术

本公开提供一种半导体封装结构及该半导体封装结构的制备方法。该半导体封装结构具有一第一半导体结构以及一第二半导体结构，该第二半导体结构与该第一半导体结构接合在一起。该第一半导体结构具有一第一接合表面。该第二半导体结构具有一第二接合表面，该第二接合表面部分接触该第一接合表面。该第一接合表面的一部分与该第二接合表面的一部分分开设置，密封该第一接合表面的该部分与该第二表面的该部分之间的间隔，并形成一气隙在该半导体封装结构中。结构中。结构中。

【技术实现步骤摘要】
半导体封装结构及其制备方法


[0001]本申请案主张2020年5月4日申请的美国正式申请案第16/865,909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。
[0002]本公开涉及一种半导体封装结构及其制备方法。特别是涉及一种具有气隙半导体封装结构及其制备方法，其是用以降低在导电特征之间的电容耦合。

技术介绍

[0003]近年来，由于持续改善各式不同电子元件的整合密度，所以半导体产业经历了快速成长。这些尺寸的电子元件需要更小的封装结构，而相较于先前的封装结构，这些更小的封装结构是占据更小的面积。然而，可以在二维(2D)达到该半导体封装结构的规格是具有物理上的限制。当二维规格仍然是新设计的一种选择时，采用利用z方向的三维(3D)封装方案是已成为业界研究的重点。尽管如此，三维封装技术仍面临着挑战。
[0004]上文的“先前技术”说明仅是提供
技术介绍
，并未承认上文的“先前技术”说明揭示本公开的标的，不构成本公开的先前技术，且上文的“先前技术”的任何说明均不应作为本案的任一部分。

技术实现思路

[0005]本公开的一实施例提供一种半导体封装结构。该半导体封装结构包括一第一半导体结构，具有一第一表面以及一第一凹部，该第一凹部是从该第一表面凹陷，且该第一半导体结构包括多个第一导电结构，所述第一导电结构是从该第一凹部的一下表面凸伸；以及一第二半导体结构，具有一第二表面以及多个第二凹部，所述第二凹部是从该第二表面凹陷，且该第二半导体结构包括多个第二导电结构，所述第二导电结构是从该第二表面凸伸，其中该第二半导体结构接合到该第一半导体结构上，所述第一导电结构插入到所述第二凹部，所述第二导电结构接触该第一凹部的该下表面，该第二表面的一部分接触该第一表面以密封该第一凹部，以便形成一气隙在该半导体封装结构中。
[0006]在本公开的一些实施例中，该气隙横向地围绕所述第一导电结构设置。
[0007]在本公开的一些实施例中，该第一半导体结构还包括多个第一隔离层的一堆叠以及一隔离图案，该隔离图案位在所述第一隔离层的该堆叠上，该第一表面为该隔离图案的一上表面，该隔离图案呈一环形形状，该隔离图案的一内侧壁为该第一凹部的一侧壁，以及该第一凹部的该下表面为所述第一隔离层的该堆叠的一上表面。
[0008]在本公开的一些实施例中，该气隙具有一高度，大致等于该隔离图案的一厚度。
[0009]在本公开的一些实施例中，该第二半导体结构还包括多个第二隔离层的一堆叠，该第二表面为所述第二隔离层的该堆叠的一表面，以及该第二凹部延伸经过所述第二隔离层的该堆叠。
[0010]在本公开的一些实施例中，所述第一导电结构从所述第一隔离层的该堆叠的该上表面凸伸的一第一厚度，大致等于该隔离图案与所述第二隔离层的该堆叠的一总厚度。
[0011]在本公开的一些实施例中，所述第二导电结构从所述第二隔离层的该堆叠凸伸的一第二厚度，大致等于该隔离图案的一厚度。
[0012]在本公开的一些实施例中，所述第一导电结构较高于所述第二导电结构，以及该第二导电结构呈一环形形状，以围绕所述第一导电结构设置。
[0013]本公开的另一实施例提供一种半导体封装结构。该半导体封装结构包括一第一半导体结构，具有一第一接合表面以及多个第一凸部，所述第一凸部从该第一接合表面凸伸；以及一第二半导体结构，具有一第二接合表面以及多个第二凸部，所述第二凸部从该第二接合表面凸伸，该第二半导体结构接合到该第一半导体结构，其中该第一接合表面部分接触该第二接合表面，该第一接合表面的一部分与该第二接合表面的一部分分开设置，密封该第一接合表面的该部分与该第二接合表面的该部分之间的一间隔，并形成一气隙在该半导体封装结构中；其中该气隙横向地围绕所述第一凸部设置，所述第一凸部较高于所述第二凸部，以及所述第二凸部呈一环形形状，以围绕所述第一凸部设置。
[0014]在本公开的一些实施例中，该第一接合表面具有一凹部，且所述第一凸部位在该凹部的范围内。
[0015]在本公开的一些实施例中，所述第二凸部接触该第一接合表面的该凹部。
[0016]在本公开的一些实施例中，所述第一凸部为多个导电栓塞，电性连接该第一半导体结构的一第一内连接以及该第二半导体结构的一第二内连接。
[0017]在本公开的一些实施例中，所述第二凸部为多个导电栓塞，接触该第二半导体的该第二内连接，并与该第一半导体的该第一内连接分开设置。
[0018]本公开的另一实施例提供一种半导体封装结构的制备方法。该方法包括：提供一第一基底，该第一基底具有一集成电路；形成多个隔离层的一第一堆叠在该集成电路上，所述隔离层的该第一堆叠具有多个第一凸部；移除所述隔离层的该第一堆叠的一最上面的隔离层；形成多个穿孔在该第一堆叠中，以形成一第一半导体结构；提供一第二基底，该第二基底具有一集成电路；形成多个隔离层的一第二堆叠在该集成电路上，所述隔离层的该第二堆叠具有多个第二凸部；形成一凹部在该第一堆叠中，以形成一第二半导体结构；以及接合该第一半导体结构与该第二半导体结构，且从该凹部形成一气隙。
[0019]在本公开的一些实施例中，所述第二凸部插入到所述穿孔中，以及所述第一凸部插入到该凹部中。
[0020]在本公开的一些实施例中，形成多个隔离层的一第二堆叠在该集成电路上，所述隔离层的该第二堆叠具有多个第二凸部的步骤包括：形成多个第一穿孔在所述隔离层的该第一堆叠中；充填所述第一穿孔，其是以导电材料进行充填；以及移除所述隔离层的该第一堆叠的一上部。
[0021]在本公开的一些实施例中，形成多个隔离层的一第一堆叠在该集成电路上，所述隔离层的该第一堆叠具有多个第一凸部的步骤包括：形成多个第二穿孔在所述隔离层的该第二堆叠中；充填所述第二穿孔，其是以导电材料进行充填；以及薄化所述隔离层的该第二堆叠的一上部；其中所述气隙的其中之一是位在其中一第一导电结构与其中一第二导电结构之间。
[0022]在本公开的一些实施例中，该气隙横向地围绕所述第一凸部设置，以及所述第一凸部较高于所述第二凸部。
[0023]在本公开的一些实施例中，该半导体封装结构的制备方法还包括：执行紫外光固化制程，以移除多个悬浮键(dangling bonds)，其是在该第一半导体结构与该第二半导体结构接合之前执行。
[0024]在本公开的一些实施例中，该半导体封装结构的制备方法还包括：执行一快速热氮化(rapid thermal nitridation)，以增浓一钝化层。
[0025]综上所述，依据本公开的一些实施例的半导体封装结构，是具有相互接合在一起的二半导体结构，亦具有多个气隙，密封在导电元件之间，而所述导电元件是经配置以建立在所述半导体结构之间的电性连接。因为空气的一低的介电常数，所以可通过设置在所述导电元件之间的气隙而降低在其间的一电容耦合。因此，可降低所述导电元件的电阻
‑
电容延迟(RC delay)。因此，可改善所述半导体结构之间的信号传输。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半导体封装结构，包括：一第一半导体结构，具有一第一表面以及一第一凹部，该第一凹部是从该第一表面凹陷，且该第一半导体结构包括多个第一导电结构，所述第一导电结构是从该第一凹部的一下表面凸伸；以及一第二半导体结构，具有一第二表面以及多个第二凹部，所述第二凹部是从该第二表面凹陷，且该第二半导体结构包括多个第二导电结构，所述第二导电结构是从该第二表面凸伸，其中该第二半导体结构接合到该第一半导体结构上，所述第一导电结构插入到所述第二凹部，所述第二导电结构接触该第一凹部的该下表面，该第二表面的一部分接触该第一表面以密封该第一凹部，以便形成一气隙在该半导体封装结构中。2.如权利要求1所述的半导体封装结构，其中，该气隙横向地围绕所述第一导电结构设置。3.如权利要求1所述的半导体封装结构，其中，该第一半导体结构还包括多个第一隔离层的一堆叠以及一隔离图案，该隔离图案位在所述第一隔离层的该堆叠上，该第一表面为该隔离图案的一上表面，该隔离图案呈一环形形状，该隔离图案的一内侧壁为该第一凹部的一侧壁，以及该第一凹部的该下表面为所述第一隔离层的该堆叠的一上表面。4.如权利要求3所述的半导体封装结构，其中，该气隙具有一高度，大致等于该隔离图案的一厚度。5.如权利要求3所述的半导体封装结构，其中，该第二半导体结构还包括多个第二隔离层的一堆叠，该第二表面为所述第二隔离层的该堆叠的一表面，以及该第二凹部延伸经过所述第二隔离层的该堆叠。6.如权利要求5所述的半导体封装结构，其中，所述第一导电结构从所述第一隔离层的该堆叠的该上表面凸伸的一第一厚度，大致等于该隔离图案与所述第二隔离层的该堆叠的一总厚度。7.如权利要求5所述的半导体封装结构，其中，所述第二导电结构从所述第二隔离层的该堆叠凸伸的一第二厚度，大致等于该隔离图案的一厚度。8.如权利要求1所述的半导体封装结构，其中，所述第一导电结构较高于所述第二导电结构，以及该第二导电结构呈一环形形状，以围绕所述第一导电结构设置。9.一种半导体封装结构，包括：一第一半导体结构，具有一第一接合表面以及多个第一凸部，所述第一凸部从该第一接合表面凸伸；以及一第二半导体结构，具有一第二接合表面以及多个第二凸部，所述第二凸部从该第二接合表面凸伸，该第二半导体结构接合到该第一半导体结构，其中该第一接合表面部分接触该第二接合表面，哀第一接合表面的一部分与该第二接合表面的一部分分开设置，密封该第一接合表面的该部分与该第二接合表面的该部分之间的一间隔，并形成一气隙在该半导体封装结构中；其中该气隙横向地围绕所述第一凸部设置，所述第一凸部较高于所述第二凸部，以及所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄则尧，
申请(专利权)人：南亚科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：