晶上系统组装结构及其组装方法技术方案

本申请提供一种晶上系统组装结构及其组装方法。其中，该晶上系统组装结构包括依次层叠的晶圆层、介质层和电路板层，各层分别设有键合区、测试区和对位区。晶上系统组装结构还包括第一组装件和第二组装件，第一组装件设置于晶圆层远离介质层的一侧，第一组装件包括相互连接的承载部和至少一个闩部，承载部与晶圆层可拆卸连接。第二组装件至少部分围绕第一组装件设置，第二组装件具有用于容置闩部的孔部，孔部的内径大于闩部的外径，第二组装件靠近承载部的一侧与承载部之间具有间隙。可实现晶上系统组装并进行精确对位，可避免出现接触不良、焊盘错位或层间蠕动等问题。焊盘错位或层间蠕动等问题。焊盘错位或层间蠕动等问题。

【技术实现步骤摘要】
晶上系统组装结构及其组装方法


[0001]本申请涉及集成电路
，具体涉及一种晶上系统组装结构及其组装方法。

技术介绍

[0002]在半导体制造领域，有一个著名的摩尔定律，具体为集成电路上可容纳的晶体管数目，约18个月便会增加一倍。半导体行业大致按照摩尔定律发展了半个多世纪，对二十世纪后半叶的世界经济增长做出了贡献，并驱动了一系列科技创新、社会改革、生产效率的提高和经济增长。个人电脑、因特网、智能手机等技术改善和创新都离不开摩尔定律的延续。然而，近些年来，微纳加工线宽已达到2nm甚至更小尺寸，摩尔定律已逐渐失效，工艺进步对计算性能的提升明显放缓，而万物互联的数据量却在指数级爆炸式增长，数据规模和计算能力的“剪刀差”鸿沟越来越大，集成电路正在迎来“后摩尔时代”的技术与产业重大变革期。
[0003]软件定义晶上系统（Software Defined System on Wafer，SOW）正是针对摩尔定律已存在不可延续的难题而提出来的，SOW所使用的基板为整张半导体晶圆，如2至12英寸硅晶圆，晶圆不划片，使用RDL（Re
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distributed layer，重布线层）工艺进行布线，采用半导体工艺根据系统功能制备有源器件，如开关、运算放大器、ADC（模数转换器，Analog
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to
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digital converter）、逻辑单元电路等，也可根据系统应用需求不制备器件，仅使用RDL布线，并使用整张晶圆替代传统基板，所有功能电路和有源单元均在晶圆上集成。SOW贯穿到集成电路设计、加工和封装的全流程，融合预制件组装和晶圆集成等先进理念，借助晶圆级互连的高带宽、低延迟、低功耗等显著优势，可以实现单一晶圆上集成成千上万的传感、射频、计算、存储、通信等“预制件”颗粒。通过打破现有集成电路的设计方法、实现材料、集成方式等边界条件，有效破解当前芯片性能极限并打破关键信息基础设施依赖“堆砌式”工程技术路线面临的“天花板效应”，刷新传统装备或系统的技术物理形态，使系统综合技术指标获得连乘性增益，满足智能时代5G、大数据、云平台、AI、边缘计算、智慧网络等新一代基础设施的可持续发展需求。
[0004]SOW作为前沿技术，芯粒接口标准，基板设计规范，预制件贴装规范，良率检测标准，系统组装方法及检测规范等均不够完善。特别是在系统的组装和检验方面，尚无很好的技术手段，目前传统的堆叠式组装方式易出现接触不良、焊盘错位、层间蠕动等问题。因此亟需一种新型的晶上系统组装结构及组装方法以解决上述问题。

技术实现思路

[0005]本申请针对相关技术的缺点，提出一种晶上系统组装结构及其组装方法，用以解决相关技术中晶上系统组装结构接触不良、焊盘错位或层间蠕动造成良率不高的问题。
[0006]本申请提供一种晶上系统组装结构，包括：依次层叠的晶圆层、介质层和电路板层，各层分别设有键合区、测试区和对位区。晶上系统组装结构还包括第一组装件和第二组装件，第一组装件设置于所述晶圆层远离所述介质层的一侧，所述第一组装件包括相互连
接的承载部和至少一个闩部，所述承载部与所述晶圆层可拆卸连接。第二组装件至少部分围绕所述第一组装件设置，所述第二组装件具有用于容置所述闩部的孔部，所述孔部的内径大于所述闩部的外径，所述第二组装件靠近所述承载部的一侧与所述承载部之间具有间隙，所述第二组装件分别与所述介质层、所述电路板层之间可拆卸连接。
[0007]根据上述实施例可知，本申请设计了一种新型的晶上系统组装结构，该晶上系统包括依次层叠的晶圆层、介质层、电路板层以及相互嵌套配合的第一组装件和第二组装件，第一组装件与晶圆层可拆卸连接，第一组装件在第二组装件的限制下可在预设范围内沿任意方向移动；第二组装件分别与介质层、电路板层之间可拆卸连接。因此可通过先将晶圆层固定于第一组装件上，然后将介质层与第二组装件连接，通过移动第一组装件带动晶圆层移动以进行晶圆层和介质层之间的对位，对位之后进行电导通测试，测试完成之后保持晶圆层和介质层之间的相对位置不变；同理也可实现电路板层与介质层之间的对位。因此通过本申请提供的晶上系统组装结构可以通过简单操作结合电导通测试即可使晶上系统组装并进行精确对位，可避免出现接触不良、焊盘错位、层间蠕动的问题。
[0008]另外，第一组装件和第二组装件之间通过闩部和孔部相配合实现对位调整，结构简单且方便组装固定，有利于提高组装效率。
[0009]在一个实施例中，晶上系统组装结构还包括可移动式组件。所述可移动式组件设置于所述第一组装件远离所述晶圆层的一侧，所述可移动式组件与所述第一组装件可拆卸连接，用于在对位过程中调整所述晶圆层的方位。
[0010]在一个实施例中，所述可移动式组件包括真空吸附结构；所述真空吸附结构内设置有气体通道，所述气体通道的一端的端口朝向所述第一组装件远离所述晶圆层的一侧，用于与所述第一组装件之间相接触；所述气体通道的另一端与气泵连接，所述气泵用于控制所述气体通道内的气压以使所述可移动式组件与所述第一组装件之间吸附连接或解除吸附连接。
[0011]在一个实施例中，所述可移动式组件包括磁吸结构；所述第一组装件为磁性材料；所述磁吸结构的磁性吸附力可调节以使所述可移动式组件与所述第一组装件之间吸附连接或解除吸附连接。
[0012]在一个实施例中，所述闩部包括第一闩部和第二闩部，所述孔部包括与所述第一闩部相配合的第一孔部和与所述第二闩部相配合的第二孔部。
[0013]在一个实施例中，所述第一闩部和所述第二闩部分别设置于所述承载部的相对侧；在一个实施例中，所述第一闩部和所述第二闩部分别设置于所述承载部的相邻侧。
[0014]在一个实施例中，所述晶圆层靠近所述介质层的一侧形成有晶圆微凸点阵列、至少两个互连的晶圆测试点和至少一个第一对位点，各自所在区域分别形成键合区、测试区和对位区；在一个实施例中，所述介质层形成有至少一个第一对位孔和至少两个贯穿于所述介质层表面的导电件，所述第一对位孔与所述第一对位点相对应，用于所述晶圆层和所述介质层之间的初步对位；所述导电件分别与互连的所述晶圆测试点相对应，用于在初步对位后进行导通测试以测试对位状态；所述介质层还包括若干个贯穿于所述介质层表面的接
触件，所述接触件靠近所述晶圆层的一侧与所述晶圆微凸点阵列相对设置；所述介质层远离所述晶圆层的一侧形成有至少一个第二对位点；在一个实施例中，所述电路板层形成有至少一个第二对位孔，所述第二对位孔与所述第二对位点相对应，用于所述介质层和所述电路板层之间的初步对位；所述电路板层形成有至少两对互相电连接的电路板导通点和电路板测试点，所述电路板导通点和所述电路板测试点分别设置于所述电路板层靠近所述介质层的一侧和所述电路板层远离所述介质层的一侧，所述电路板测试点分别与所述导电件相对应，用于在初步对位后进行电导通测试以测试对位状态；所述电路板层靠近所述介质层的一侧形成有电路板微凸点阵列，所述电路板微凸点阵列与所述接触件相对设置。
[0015]在一个实施例中，对应本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种晶上系统组装结构，其特征在于，包括：依次层叠的晶圆层、介质层和电路板层，各层分别设有键合区、测试区和对位区；第一组装件，设置于所述晶圆层远离所述介质层的一侧，所述第一组装件包括相互连接的承载部和至少一个闩部，所述承载部与所述晶圆层可拆卸连接；第二组装件，至少部分围绕所述第一组装件设置，所述第二组装件具有用于容置所述闩部的孔部，所述孔部的内径大于所述闩部的外径，所述第二组装件靠近所述承载部的一侧与所述承载部之间具有间隙，所述第二组装件分别与所述介质层、所述电路板层之间可拆卸连接。2.根据权利要求1所述的晶上系统组装结构，其特征在于，还包括：可移动式组件；所述可移动式组件设置于所述第一组装件远离所述晶圆层的一侧，所述可移动式组件与所述第一组装件可拆卸连接，用于在对位过程中调整所述晶圆层的方位。3.根据权利要求2所述的晶上系统组装结构，其特征在于，所述可移动式组件包括真空吸附结构；所述真空吸附结构内设置有气体通道，所述气体通道的一端的端口朝向所述第一组装件远离所述晶圆层的一侧，用于与所述第一组装件之间相接触；所述气体通道的另一端与气泵连接，所述气泵用于控制所述气体通道内的气压以使所述可移动式组件与所述第一组装件之间吸附连接或解除吸附连接；或，所述可移动式组件包括磁吸结构；所述第一组装件为磁性材料；所述磁吸结构的磁性吸附力可调节以使所述可移动式组件与所述第一组装件之间吸附连接或解除吸附连接。4.根据权利要求1所述的晶上系统组装结构，其特征在于，所述闩部包括第一闩部和第二闩部，所述孔部包括与所述第一闩部相配合的第一孔部和与所述第二闩部相配合的第二孔部；其中，所述第一闩部和所述第二闩部分别设置于所述承载部的相对侧；或，所述第一闩部和所述第二闩部分别设置于所述承载部的相邻侧。5.根据权利要求1所述的晶上系统组装结构，其特征在于，所述晶圆层靠近所述介质层的一侧形成有晶圆微凸点阵列、至少两个互连的晶圆测试点和至少一个第一对位点，各自所在区域分别形成键合区、测试区和对位区；所述介质层形成有至少一个第一对位孔和至少两个贯穿于所述介质层表面的导电件，所述第一对位孔与所述第一对位点相对应，用于所述晶圆层和所述介质层之间的初步对位；所述导电件分别与互连的所述晶圆测试点相对应，用于在初步对位后进行导通测试以测试对位状态；所述介质层还包括若干个贯穿于所述介质层表面的接触件，所述接触件靠近所述晶圆层的一侧与所述晶圆微凸点阵列相对设置；所述介质层远离所述晶圆层的一侧形成有至少一个第二对位点；所述电路板层形成有至少一个第二对位孔，所述第二对位孔与所述第二对位点相对应，用于所述介质层和所述电路板层之间的初步对位；所述电路板层形成有至少两对互相电连接的电路板导通点和电路板测试点，所述电路板导通点和所述电路板测试点分别设置于所述电路板层靠近所述介质层的一侧和所述电路板层远离所述介质层的一侧，所述电路板测试点分别与所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓庆文，张坤，张汝云，
申请(专利权)人：之江实验室，
类型：发明
国别省市：