混合互连技术.pdf

摘要
申请专利号：	CN201280023853.6	申请日：	2012.07.23
公开号：	CN103548028A	公开日：	2014.01.29
当前法律状态：	授权	有效性：	有权
法律详情：	授权\|\|\|实质审查的生效IPC(主分类):G06F 17/50申请日:20120723\|\|\|公开
IPC分类号：	G06F17/50; H01L23/485	主分类号：	G06F17/50
申请人：	富士通株式会社
发明人：	迈克尔·G·李; 内堀千寻
地址：	日本国神奈川县川崎市
优先权：	2011.07.26 US 13/190,761
专利代理机构：	隆天国际知识产权代理有限公司 72003	代理人：	石海霞;郑特强
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内容摘要

在一个实施例中，一种集成电路（IC）芯片与衬底之间的互连结构包括多种材料。用于互连结构的不同区段的材料以及它们的布置是通过确定该结构的相关联的应力而选择的。

权利要求书

权利要求书
1.  一种方法，包括：
在集成电路（IC）芯片和衬底之间构建一个或多个互连结构，其中，每一个互连结构包括多种材料。

2.  根据权利要求1所述的方法，其中，构建每一个互连结构包括：
将所述互连结构分成n个区段；
为全部的所述n个区段给定第一材料；
记录与所述互连结构对应的当前应力水平；以及
迭代地：
对于当前具有所述第一材料的m个区段中的每一个，其中m≤n：
将第二材料指定给所述区段；以及
确定与所述互连结构对应的所述当前应力水平；
从m个确定的应力水平中选择最低应力水平；
如果所选择的最低应力水平小于所记录的应力水平，则：
为所述m个区段中与所选择的最低应力水平对应的区段给定所述第二材料；以及
记录所选择的最低应力水平；
直到所选择的最低应力水平大于或等于所记录的应力水平。

3.  根据权利要求2所述的方法，其中，n大于或等于10。

4.  根据权利要求2所述的方法，其中，构建每一个互连结构还包括如果所述n个区段中的至少一个具有所述第二材料，则：
对于每一对相邻的第一区段和第二区段，其中所述第一区段具有所述第一材料并且所述第二区段具有所述第二材料：
将所述第二材料指定给所述第一区段；
将所述第一材料指定给所述第二区段；
确定与所述互连结构对应的所述当前应力水平；以及
如果所确定的当前应力水平小于所记录的应力水平，则：
为所述第一区段给定所述第二材料；
为所述第二区段给定所述第一材料；以及
记录所确定的当前应力水平。

5.  根据权利要求1所述的方法，其中：
所述一个或多个互连结构形成在所述IC芯片上；以及
所述IC芯片通过将每一个互连结构的端部焊接至所述衬底而连接至所述衬底。

6.  根据权利要求1所述的方法，其中：
所述一个或多个互连结构形成在所述衬底上；以及
所述IC芯片通过将每一个互连结构的端部焊接至所述IC芯片而连接至所述衬底。

7.  根据权利要求1所述的方法，其中，每一个互连结构包括铜构成的一个或多个第一区段以及锡银构成的一个或多个第二区段。

8.  一种互连结构，位于集成电路（IC）芯片与衬底之间，包括多种材料。

9.  根据权利要求8所述的互连结构，其中，所述多种材料分布在所述互连结构的十个或更多个区段中。

10.  根据权利要求8所述的互连结构，其中，所述互连结构中的一个或多个第一区段具有第一材料；并且所述互连结构中的一个或多个第二区段具有第二材料。

11.  根据权利要求10所述的互连结构，其中，一种所述第一材料是铜；并且所述第二材料是锡银。

12.  根据权利要求10所述的互连结构，其中，所述互连结构中的一个或多个第三区段具有第三材料。

13.  根据权利要求12所述的互连结构，其中，所述互连结构中的一个或多个第四区段具有第四材料。

14.  根据权利要求10所述的互连结构，其中，所述一个或多个第一区段并不都彼此相邻，使得所述一个或多个第二区段中的至少一个位于所述一个或多个第一区段之间。

15.  根据权利要求8所述的互连结构，其中，所述互连结构的第一端部形成在所述IC芯片上；并且所述互连结构的第二端部被焊接至所述衬底。

16.  根据权利要求8所述的互连结构，其中，所述互连结构的第一端部形成在所述衬底上；并且所述互连结构的第二端部被焊接至所述IC芯片。

17.  一个或多个计算机可读非瞬态存储介质，所述一个或多个计算机可读非瞬态存储介质具体化软件，当所述软件被一个或多个计算机系统执行时，所述软件是可操作的以：
在集成电路（IC）芯片与衬底之间构建一个或多个互连结构，其中每一个互连结构包括多种材料。

18.  根据权利要求17所述的介质，其中，构建每一个互连结构包括：
将所述互连结构分成n个区段；
为全部的所述n个区段给定第一材料；
记录与所述互连结构对应的当前应力水平；以及
迭代地：
对于当前具有所述第一材料的m个区段中的每一个，其中m≤n：
将第二材料指定给所述区段；以及
确定与所述互连结构对应的所述当前应力水平；
从m个确定的应力水平中选择最低应力水平；
如果所选择的最低应力水平小于所记录的应力水平，则：
为所述m个区段中与所选择的最低应力水平对应的区段给定所述第二材料；以及
记录所选择的最低应力水平；
直到所选择的最低应力水平大于或等于所记录的应力水平。

19.  根据权利要求18所述的介质，其中，n大于或等于10。

20.  根据权利要求18所述的介质，其中，构建每一个互连结构还包括如果所述n个区段中的至少一个具有所述第二材料，则：
对于每一对相邻的第一区段和第二区段，其中所述第一区段具有所述第一材料并且所述第二区段具有所述第二材料：
将所述第二材料指定给所述第一区段；
将所述第一材料指定给所述第二区段；
确定与所述互连结构对应的所述当前应力水平；以及
如果所确定的当前应力水平小于所记录的应力水平，则：
为所述第一区段给定所述第二材料；
为所述第二区段给定所述第一材料；以及
记录所确定的当前应力水平。

21.  根据权利要求17所述的介质，其中：
所述一个或多个互连结构形成在所述IC芯片上；以及
所述IC芯片通过将每一个互连结构的端部焊接至所述衬底而连接至所述衬底。

22.  根据权利要求17所述的介质，其中：
所述一个或多个互连结构形成在所述衬底上；以及
所述IC芯片通过将每一个互连结构的端部焊接至所述IC芯片而连接至所述衬底。

23.  根据权利要求17所述的介质，其中，每一个互连结构包括铜构成的一个或多个第一区段以及锡银构成的一个或多个第二区段。

24.  一种系统，包括：
用于在集成电路（IC）芯片与衬底之间构建一个或多个互连结构的装置，其中每一个互连结构包括多种材料。

说明书

说明书混合互连技术
技术领域
本公开文本大致涉及集成电路封装。
背景技术
集成电路（IC）封装可以被认为是半导体器件制造的最终阶段。在制造过程的这个步骤中，IC芯片被安装在衬底上，形成了IC封装。不同类型的IC封装的示例包括双列直插封装（DIP）、插针网格阵列（PGA）封装、无引线芯片载体（LCC）封装、表面安装封装、小外形集成电路（SOIC）封装、塑料有引线芯片载体（PLCC）封装、塑料四方扁平封装（PQFP）、薄型小外形封装（TSOP）以及球栅阵列（BGA）封装。在倒装芯片球栅阵列（FCBGA）封装中，芯片被上下倒置并接合至BGA衬底。
发明内容
附图说明
图1示出处于接合温度的示例IC封装。
图2示出冷却之后的示例IC封装。
图3示出示例柱封装（pillar packaging）。
图4示出示例互连结构。
图5示出一种用于构建具有两种不同材料的互连结构的示例方法。
图6示出具有两种不同材料的示例互连结构。
图7示出具有两种不同材料的示例互连结构。
图8示出示例计算机系统。
具体实施方式
在集成电路（IC）封装的阶段中，使用各种适当的安装技术将IC芯片安装在衬底上，以形成IC封装。图1示出具有安装在衬底120上的IC芯片110的示例IC封装100。IC芯片110可以由硅构成，并且衬底120可以由陶瓷或塑料构成。在特定实施例中，IC芯片110可以被焊接在衬底120上，并且焊接材料可以是锡铅、锡银等。
特定材料具有各种特性，包括热膨胀和杨氏模量。热膨胀是物质响应于温度变化而体积变化的趋势。例如，材料可以在加热时膨胀并在冷却时收缩。可以通过其热膨胀系数（CTE）来测量每一种材料的热膨胀量，该热膨胀系数被定义为材料的膨胀程度除以温度的变化。当力被施加到固态物体时，物体会受到应力，该应力可以被测量为所施加的力和物体的横截面积的比。应变是由于应力引起的固态物体的变形。可以用应力-应变曲线来表示固态物体所受到的应力和应变。在固体力学中，任何点处应力-应变曲线的斜率称为切线模量。应力-应变曲线的初始线性部分的切线模数被称为杨氏模量（以托马斯·杨命名，十九世纪的英国科学家），也就是熟知的拉伸模量，被定义为遵循虎克定律的应力范围内单轴向应力与单轴向应变的比。
不同的材料具有不同的CTE。类似地，由不同材料制成的物体具有不同的切线模量，因此具有不同的应力-应变曲线。例如，在图1中，因为硅具有相对较低的CTE，所以IC芯片110在加热时（例如，在焊接过程中）仅稍微膨胀。另一方面，塑料具有相对较高的CTE，因此衬底120在加热时膨胀得更多。结果是，当IC芯片110和衬底120都被冷却时，IC芯片110收缩得要比衬底120少得多，如图2所示。这导致了IC封装100中的热机械应力。当IC芯片110从接合温度（例如，在接合期间）冷却到室温时，热机械应力变得逐渐更高。
倒装芯片技术中的一种类型的IC封装是柱封装，如图3所示。利用柱封装，在特定实施例中，多个互连结构130（也称为柱体）可以形成在IC芯片110上。每一个互连结构130的另一端被焊接至衬底120。可替代地，在特定实施例中，多个互连结构130可以形成在衬底130上，并且每一个互连结构130的另一端被焊接至IC芯片110。
在特定实施例中，每一个互连结构130用单一材料（例如铜）构成。由于铜在接合期间不会崩塌成球形，因而铜柱封装在细间距方面提供了优势。然而，铜具有比典型焊接材料（例如锡银）高得多的切线模量，使得铜柱封装易于引起比传统焊料凸块封装更高的热机械应力。
特定实施例使用多种材料代替单一材料在IC芯片和衬底之间构建每一个互连结构。这种互连结构可以被称为混合互连结构。任何数量的不同材料均可以用于构建互连结构。特定实施例可以选择在性能和特性（例如，CTE和切线模量）方面互相补充的不同材料。例如，如果互连结构用两种不同的材料构成，则一种材料可以具有相对较高的CTE，而另一种材料可以具有相对较低的CTE，或者一种材料可以具有相对较高的硬度，而另一种材料可以具有相对较低的硬度。多种材料的组合可以有助于减少IC芯片上的热机械应力。特定实施例可以通过优化所使用材料的空间位置来减少热机械应力。
图4示出由不同材料构成的互连结构的示例。互连结构410由单一材料构成，例如但不限于铜（例如，通过电镀产生）。互连结构420由两种不同的材料构成，例如但不限于，第一材料是铜，第二材料是金、铜锡合金或锡银合金（例如，通过电镀产生）。互连结构430由三种不同的材料构成。互连结构440由四种不同的材料构成。应注意，在单一互连结构内，可以存在不同数量的不同材料。
图5示出一种用于使用两种不同材料构建互连结构的示例方法。虽然图5仅示出使用两种材料的情况，然而该过程类似地可以被应用于构建具有多于两种材料的互连结构的情况。图6示出示例互连结构600，其用于帮助说明图5所示的步骤。
给定一互连结构，特定实施例可以将该互连结构分成n个区段，如步骤501所示。该n个区段可以具有或也可以不具有相同的厚度。在特定实施例中，n是大于1的数，并且可以基于实验来选择。如果n太大（例如，大于100），则该过程可能需要较长的计算时间。如果n太小（例如，小于或等于4），则最终结果可能不是令人满意的。在特定实施例中，n可以是可被2整除的数（例如，6、8、10，......）。在特定实施例中，用于构建互连结构的材料的数量越多，优选的n越大。基于实验，对于两种材料而言，10和20之间的数（例如，12）对于n来说可以是不错的选择。为了说明目的，互连结构600被分成八个区段，如图6A所示。
特定实施例可以将第一材料（例如，铜）指定给互连结构的全部n个区段，如步骤503所示。对于互连结构600而言，将相同的第一材料指定给全部八个区段（图6A）。然后，特定实施例可以记录与互连结构对应的当前应力水平（即，与将相同的第一材料指定给了n个区段的互连结构对应的应力水平），如步骤503所示。在一些实施方式中，待被记录的应力水平处于可能发生断裂的位置（例如，芯片上的集成电路或柱体本身）。
对于具有第一材料的n个区段中的每一个，特定实施例可以将第二材料指定给该区段，一次针对一个区段，并确定与具有当前配置的互连结构对应的应力水平，如步骤505所示。对于互连结构600而言，此时，全部八个区段具有第一材料（图6A）。首先，仅用第二材料来替换区段1，区段2-8仍然具有第一材料，并且确定与这一配置对应的互连结构600的应力水平。第二，仅用第二材料来替换区段2，区段1和3-8仍然具有第一材料，并且确定与这一配置对应的互连结构600的应力水平。第三，仅用第二材料来替换区段3，区段1-2和4-8仍然具有第一材料，并且确定与这一配置对应的互连结构600的应力水平。以此类推，直到最后，仅用第二材料来替换区段8，区段1-7仍然具有第一材料，并且确定与这一配置对应的互连结构600的应力水平。存在八种不同的配置，因此确定了八个不同的应力水平。
特定实施例可以确定在被指定了第二材料时在步骤505的上述情况中给出互连结构的最低应力水平的区段，如步骤507所示。换句话说，确定步骤505的上述情况中具有最低应力水平的配置。例如，假设对于互连结构600而言，在上述八种配置中，区段3具有第二材料并且区段1-2以及4-8具有第一材料的配置（图6B）给出最低应力水平。
特定实施例可以将该当前最低的应力水平与先前记录的应力水平进行比较，以确定该当前最低的应力水平是否小于先前记录的应力水平，如步骤509所示。对于互连结构600而言，将与区段3具有第二材料并且区段1-2以及4-8具有第一材料的配置对应的应力水平（即，当前最低的应力水平，图6B）和与八个区段全部具有第一材料的配置对应的应力水平（即，先前记录的应力水平，图6A）进行比较。
如果当前最低的应力水平小于先前记录的应力水平（步骤509-“是”），则特定实施例可以将与当前最低的应力水平对应的区段变为第二材料，并记录当前最低的应力水平，如步骤511所示。对于互连结构600而言，假设与区段3具有第二材料并且区段1-2以及4-8具有第一材料的配置（图6B）对应的应力水平低于与八个区段全部具有第一材料的配置对应的应力水平（图6A）。区段3改变为第二材料（图6B），并且记录与这一配置对应的应力水平。
然后，特定实施例可以重复步骤505、507、509以及511以进行另一个迭代。对于互连结构600而言，在第二个迭代开始的时候，区段3已经具有第二材料，区段1-2以及4-8仍然具有第一材料（图6B），并且已经记录了与这一配置对应的应力水平。此时，存在仍然具有第一材料的七个区段。仍然具有第一材料的每一个区段被指定了第二材料，一次针对一个区段，并且确定与每一种配置对应的应力水平（步骤505）。首先，仅用第二材料来替换区段1，区段2以及4-8仍然具有第一材料（区段3已经具有第二材料），并且确定与这一配置对应的互连结构600的应力水平。第二，仅用第二材料来替换区段2，区段1以及4-8仍然具有第一材料（区段3已经具有第二材料），并且确定与这一配置对应的互连结构600的应力水平。第三，仅用第二材料来替换区段4，区段1-2以及5-8仍然具有第一材料（区段3已经具有第二材料），并且确定与这一配置对应的互连结构600的应力水平。以此类推。对于第二个迭代，存在七个具有第一材料的区段（即，区段1-2以及4-8），因此存在七种不同的配置和七个相应的应力水平。确定七种配置中具有当前最低的应力水平的配置（步骤507）。假设区段3和7具有第二材料并且区段1-2和4-6以及8具有第一材料的配置（图6C）给出当前最低的应力水平。将该当前最低的应力水平与先前记录的应力水平（即，与区段3具有第二材料并且区段1-2以及4-8具有第一材料的配置对应的应力水平（图6B））进行比较。
假设对于互连结构600而言，与区段3和7具有第二材料并且区段1-2和4-6以及8具有第一材料的配置对应的当前最低的应力水平（图6C）低于与区段3具有第二材料并且区段1-2以及4-8具有第一材料的配置（图6B）对应的先前记录的应力水平。区段7现在改变为第二材料（图6C），并且记录了与这一配置对应的应力水平（步骤511）。
可以再一次重复步骤505、507、509以及511。对于互连结构600而言，在第三个迭代开始的时候，区段3和7已经具有第二材料，区段1-2和4-6以及8仍然具有第一材料（图6C），并且已经记录了与这一配置对应的应力水平。此时，存在六个仍然具有第一材料的区段。仍然具有第一材料的每一个区段被指定了第二材料，一次针对一个区段，并且确定与每一种配置对应的应力水平（步骤505）。首先，仅用第二材料来替换区段1，区段2和4-6以及8仍然具有第一材料（区段3和7已经具有第二材料），并且确定与这一配置对应的互连结构600的应力水平。第二，仅用第二材料来替换区段2，区段1和4-6以及8仍然具有第一材料（区段3和7已经具有第二材料），并且确定与这一配置对应的互连结构600的应力水平。第三，仅用第二材料来替换区段4，区段1-2和5-6以及8仍然具有第一材料（区段3和7已经具有第二材料），并且确定与这一配置对应的互连结构600的应力水平。以此类推。对于第三个迭代，存在六个具有第一材料的区段（即，区段1-2和4-6以及8），因此存在六种不同的配置和六个相应的应力水平。确定六种配置中具有当前最低的应力水平的配置（步骤507）。假设区段3和7-8具有第二材料并且区段1-2和4-6具有第一材料的配置（图6D）给出当前最低的应力水平。将该当前最低的应力水平与先前记录的应力水平（即，与区段3和7具有第二材料并且区段1-2和4-6以及8具有第一材料的配置对应的应力水平（图6C））进行比较。
假设对于互连结构600而言，与区段3和7-8具有第二材料并且区段1-2以及4-6具有第一材料的配置（图6D）对应的当前最低的应力水平低于与区段3和7具有第二材料并且区段1-2和4-6以及8具有第一材料的配置（图6C）对应的先前记录的应力水平。区段8现在改变为第二材料（图6D），并且记录了与这一配置对应的应力水平（步骤511）。
可以再一次重复步骤505、507、509以及511。对于互连结构600而言，在第四个迭代开始的时候，区段3和7-8已经具有第二材料，区段1-2和4-6仍然具有第一材料（图6D），并且已经记录了与这一配置对应的应力水平。此时，存在五个仍然具有第一材料的区段。仍然具有第一材料的每一个区段被指定了第二材料，一次针对一个区段，并且确定与每一种配置对应的应力水平（步骤505）。首先，仅用第二材料来替换区段1，区段2和4-6仍然具有第一材料（区段3和7-8已经具有第二材料），并且确定与这一配置对应的互连结构600的应力水平。第二，仅用第二材料来替换区段2，区段1和4-6仍然具有第一材料（区段3和7-8已经具有第二材料），并且确定与这一配置对应的互连结构600的应力水平。第三，仅用第二材料来替换区段4，区段1-2和5-6仍然具有第一材料（区段3和7-8已经具有第二材料），并且确定与这一配置对应的互连结构600的应力水平。以此类推。对于第四个迭代，存在五个具有第一材料的区段（即，区段1-2和4-6），因此存在五种不同的配置和五个相应的应力水平。确定五种配置中具有当前最低的应力水平的配置（步骤507）。假设区段3-4和7-8具有第二材料并且区段1-2和5-6具有第一材料的配置给出当前最低的应力水平。将该当前最低的应力水平与先前记录的应力水平（即，与区段3和7-8具有第二材料并且区段1-2和4-6具有第一材料的配置对应的应力水平（图6D））进行比较。
假设对于互连结构600而言，与区段3-4和7-8具有第二材料并且区段1-2和5-6具有第一材料的配置对应的当前最低的应力水平高于或等于与区段3和7-8具有第二材料并且区段1-2和4-6具有第一材料的配置（图6D）对应的先前记录的应力水平。在特定实施例中，该迭代过程结束（步骤509-“否”）。应注意，区段4不改变为第二材料，因为这么做不会助于降低与互连结构600对应的应力水平。
应注意，在每一个迭代期间，当前具有第一材料的区段的数量总是小于或等于n。即，如果在每一个迭代期间存在当前具有第一材料的m个区段，那么m≤n。
特定实施例可以在迭代过程（步骤505、507、509、511）结束时验证互连结构的全部n个区段是否仍然具有相同的第一材料，如步骤513所示。如果是这样的话（步骤513-“是”），这表示仅具有第一材料的互连结构（例如，图6A）给出最低的应力水平。然后，特定实施例可以最终完成该互连结构，使得其仅用第一材料（即，不是多种材料的组合）构成，如步骤515所示。另一方面（步骤513-“否”），特定实施例可以确定是否存在具有第一材料并与具有第二材料的区段相邻的任何区段，如步骤517所示。如果存在（步骤517-“是”），特定实施例可以进一步测试每一个这种区段，如步骤519所示。
在特定实施例中，更多数量的区段可以提供更好的结果。然而，更多数量的区段常需要更长的计算时间。因此，特定实施例可以进一步测试仍然具有第一材料并与具有第二材料的区段相邻的那些区段，以确保最终结果的质量，尤其当n相对较小时。
对于互连结构600而言，在迭代过程结束的时候，区段3和7-8具有第二材料，区段1-2和4-6具有第一材料（图6D），并且已经记录了与这一配置对应的应力水平。这种情况下，并不是全部八个区段仍具有第一材料。另外，具有第一材料的区段2和4与具有第二材料的区段3相邻。具有第一材料的区段6与具有第二材料的区段7相邻。因此，需要测试区段2、4以及6中的每一个。
首先，考虑与区段3相邻的区段2和4。为了独立地测试与区段3相连的区段2和4，将区段3恢复到第一材料（图6E）。区段2被指定了第二材料（图6F），并且确定与这一配置对应的应力水平。然后，将区段2恢复到第一材料，区段4被指定了第二材料（图6G），并且确定与这一配置对应的应力水平。将图6D、图6F以及图6G的三种配置的三个应力水平彼此分别进行比较，并且选择这三种配置中具有最低应力水平的配置，并且记录其相应的应力水平。
第二，考虑与区段7相邻的区段6。为了独立地测试与区段7相连的区段6，将区段7恢复到第一材料（图6H）。区段6被指定了第二材料（图61），并且确定与这一配置对应的应力水平。该应力水平可以与对应于图6D的配置的应力水平进行比较，并且选择具有较低应力水平的配置，并记录其相应的应力水平。
对于互连结构600而言，步骤519的效果是，图6D、图6F、图6G以及图61所示的四种配置的四个应力水平彼此分别进行比较，并且选择四种配置中具有最低应力水平的配置。这一配置是互连结构600的最终结果。
对于不同的互连结构而言，图5所示的过程可以导致两种材料的不同配置。在图7中示出使用两种材料构成的互连结构的一些示例配置。应注意，在互连结构内可以存在不同数量的两种材料，并且这两种材料可以在互连结构的区段中交替。
特定实施例可以在一个或多个计算机系统上实施。在特定实施例中，图5所示的过程可以被实施为在非瞬态计算机可读介质中存储且在计算机系统上执行的计算机软件。图8示出了一种示例计算机系统800。在特定实施例中，一个或多个计算机系统800执行本文描述或示出的一种或多种方法的一个或多个步骤。在特定实施例中，一个或多个计算机系统800提供本文描述或示出的功能。在特定实施例中，在一个或多个计算机系统800上运行的软件执行本文描述或示出的一种或多种方法的一个或多个步骤，或提供本文描述或示出的功能。特定实施例包括一个或多个计算机系统800的一个或多个部分。
本公开文本考虑了任何适当数量的计算机系统800。本公开文本考虑了采用任何适当的物理形式的计算机系统800。例如但不限于，计算机系统800可以是嵌入式计算机系统、片上系统（SOC）、单板计算机系统（SBC）（例如，计算机模块（COM）或系统模块（SOM））、桌上计算机系统、膝上型计算机系统或笔记本式计算机系统、交互式自助服务机（interactive kiosk）、大型计算机、计算机系统网、移动电话、个人数字助理（PDA）、服务器或这些项中两个或多个的组合。在适当情况下，计算机系统800可以包括一个或多个计算机系统800，可以是统一的或分布式，可以跨多个位置，跨多个机器，或可以位于可在一个或多个网络中包括一个或多个云组件的云中。在适当情况下，一个或多个计算机系统800可以在无实质的空间或时间限制的情况下执行本文描述或示出的一种或多种方法的一个或多个步骤。例如但不限于，一个或多个计算机系统800可以实时地或以成批方式执行本文描述或示出的一种或多种方法的一个或多个步骤。在适当情况下，一个或多个计算机系统800可以在不同时间或不同地点执行本文描述或示出的一种或多种方法的一个或多个步骤。
在特定实施例中，计算机系统800包括处理器802、内存（memory）804、存储器(storage)806、输入/输出（I/O）接口808、通信接口810以及总线812。虽然本公开文本描述并示出了具有处于特定排列的特定数量的特定组件的特定计算机系统，然而本公开文本也考虑具有处于任何适当排列的任何适当数量的任何适当组件的任何适当计算机系统。
在特定实施例中，处理器802包括用于执行指令的硬件（例如组成计算机程序的那些）。例如但不限于，为了执行指令，处理器802可以从内部寄存器、内部高速缓存（cache）、内存804或存储器806检索（或取得）指令，解码并执行该指令，然后将一个或多个结果写入内部寄存器、内部高速缓存、内存804或存储器806。在特定实施例中，处理器802可以包括用于数据、指令或地址的一个或多个内部高速缓存。在适当情况下，本公开文本考虑包括任何适当数量的任何适当内部高速缓存的处理器802。例如但不限于，处理器802可以包括一个或多个指令高速缓存、一个或多个数据高速缓存以及一个或多个转译后备缓冲器（TLB）。指令高速缓存中的指令可以是内存804或存储器806中的指令的副本，并且指令高速缓存可以通过处理器802加速这些指令的获取。数据高速缓存中的数据可以是以下数据的副本：内存804或存储器806中的用于在处理器802处执行的指令被操作的数据；供后续在处理器802执行的指令访问或用于写入到内存804或存储器806的在处理器802处执行的先前指令的结果；或其它适当的数据。该数据高速缓存可以通过处理器802加速读或写操作。TLB可以加速用于处理器802的虚拟地址转译。在特定实施例中，处理器802可以包括用于数据、指令或地址的一个或多个内部寄存器。在适当情况下，本公开文本考虑了包括任何适当数量的任何适当内部寄存器的处理器802。在适当情况下，处理器802可以包括一个或多个算术逻辑单元（ALU），可以是多核处理器，或可以包括一个或多个处理器802。虽然本公开文本描述并示出了特定处理器，然而本公开文本也考虑任何适当的处理器。
在特定实施例中，内存804包括主内存，该主内存存储处理器802执行的指令或处理器802操作的数据。例如但不限于，计算机系统800可以将指令从存储器806或另外的来源（例如，另一个计算机系统800）加载到内存804。然后，处理器802可以将指令从内存804加载到内部寄存器或内部高速缓存。为了执行这些指令，处理器802可以从内部寄存器或内部高速缓存获取指令并将其解码。在指令的执行期间或之后，处理器802可以将一个或多个结果（其可以是中间结果或最终的结果）写入到内部寄存器或内部高速缓存。然后，处理器802可以将这些结果中的一个或多个写入到内存804。在特定实施例中，处理器802仅执行一个或多个内部寄存器或内部高速缓存或内存804（与存储器806相对或在别处）中的指令，并且仅对一个或多个内部寄存器或内部高速缓存或内存804（与存储器806相对或在别处）中的数据进行操作。一个或多个内存总线（每一个内存总线可以包括地址总线和数据总线）可以将处理器802耦接至内存804。总线812可以包括一个或多个内存总线，如下所述。在特定实施例中，一个或多个内存管理单元（MMU）位于处理器802与内存804之间，并促进了处理器802所请求的对于内存804的访问。在特定实施例中，内存804包括随机存取存储器（RAM）。在适当情况下，该RAM可以是易失性存储器。在适当情况下，该RAM可以是动态RAM（DRAM）或静态RAM（SRAM）。而且，在适当情况下，该RAM可以是单一端口或多端口RAM。本公开文本考虑了任何适当的RAM。在适当情况下，内存804可以包括一个或多个内存804。虽然本公开文本描述并示出了特定内存，然而本公开文本也考虑任何适当的内存。
在特定实施例中，存储器806包括用于数据或指令的大容量存储器。例如但不限于，存储器806可以包括HDD、软盘驱动器、闪存存储器、光盘、磁光盘、磁带或通用串行总线（USB）驱动器或这些项中两个或多个的组合。在适当情况下，存储器806可以包括可移除或不可移除（或固定的）介质。在适当情况下，存储器806可以是在计算机系统800的内部或外部。在特定实施例中，存储器806是非易失性固态内存。在特定实施例中，存储器806包括只读存储器（ROM）。在适当情况下，该ROM可以是掩模编程ROM、可编程ROM（PROM）、可擦除PROM（EPROM）、电可擦除PROM（EEPROM）、电改写ROM（EAROM）或闪存存储器或这些项中两个或多个的组合。本公开文本考虑了具有任何适当的物理形式的大容量存储器806。在适当情况下，存储器806可以包括促进处理器802与存储器806之间的通信的一个或多个存储器控制单元。在适当情况下，存储器806可以包括一个或多个存储器806。虽然本公开文本描述并示出了特定的存储器，然而本公开文本也考虑任何适当的存储器。
在特定实施例中，I/O接口808包括提供用于计算机系统800与一个或多个I/O设备之间的通信的一个或多个接口的硬件、软件或硬件和软件两者。在适当情况下，计算机系统800可以包括这些I/O设备中的一个或多个。这些I/O设备中的一个或多个可以使人与计算机系统800之间的通信成为可能。例如但不限于，I/O设备可以包括键盘、按键、麦克风、监视器、鼠标、打印机、扫描仪、扬声器、静物照相机、触控笔（stylus）、平板电脑、触摸屏、轨迹球、摄像机、另外的适当I/O设备或这些项中的两个或多个的组合。I/O 设备可以包括一个或多个传感器。本公开文本考虑了任何适当的I/O设备和用于这些设备的任何适当的I/O接口808。在适当情况下，I/O接口808可以包括使处理器802驱动这些I/O设备中的一个或多个的一个或多个设备或软件驱动器。在适当情况下，I/O接口808可以包括一个或多个I/O接口808。虽然本公开文本描述并示出了特定的I/O接口，然而本公开文本也考虑任何适当的I/O接口。
在特定实施例中，通信接口810包括提供用于计算机系统800与一个或多个其它计算机系统800或一个或多个网络之间的通信（例如，基于数据包的通信）的一个或多个接口的硬件、软件或硬件和软件两者。例如但不限于，通信接口810可以包括用于与以太网或其它基于导线的网络通信的网络接口控制器（NIC）或网络适配器，或用于与无线网络（例如WI-FI网络）通信的无线NIC（WNIC）或无线适配器。本公开文本考虑了任何适当的网络和用于这些网络的任何适当的通信接口810。例如但不限于，计算机系统800可以与自组织网络（ad hoc network）、个人局域网（PAN）、局域网（LAN）、广域网（WAN）、城域网（MAN）或互联网的一个或多个部分或这些项中的两个或多个的组合进行通信。这些网络中的一个或多个的一个或多个部分可以是有线的或无线的。举例来说，计算机系统800可以与无线PAN（WPAN）（例如，蓝牙WPAN）、WI-FI网络、WI-MAX网络、蜂窝电话网（例如，用于移动通信网络的全球系统（GSM））或其它适当的无线网络或这些项中的两个或多个的组合进行通信。在适当情况下，计算机系统800可以包括用于这些网络中任何一种的任何适当的通信接口810。在适当情况下，通信接口810可以包括一个或多个通信接口810。虽然本公开文本描述并示出了特定的通信接口，然而本公开文本也考虑任何适当的通信接口。
在特定实施例中，总线812包括将计算机系统800的组件彼此耦接的硬件、软件或硬件和软件两者。例如但不限于，总线812可以包括加速图形端口（AGP）或其它图形总线、增强工业标准架构（EISA）总线、前端总线（FSB）、超传输（HT）互连、工业标准架构（ISA）总线、无限带宽互连、低引脚数（LPC）总线、内存总线、微通道架构（MCA）总线、外围组件互联（PCI）总线、PCI-Express（PCI-X）总线、串行高级技术附件（SATA）总线、视频电子标准协会本地（VLB）总线或其他适当的总线或这些项中的两个或多个的组合。在适当情况下，总线812可以包括一个或多个总线812。虽然本公开文本描述并示出了特定的总线，然而本公开文本也考虑任何适当的总线或互连。
这里，提到计算机可读存储介质时包含具有结构的一个或多个非瞬态有形计算机可读存储介质。例如但不限于，在适当情况下，计算机可读存储介质可以包括基于半导体的或其它的集成电路（IC）（例如，现场可编程门阵列（FPGA）或专用IC（ASIC））、硬盘、HDD、混合硬盘驱动器（HHD）、光盘、光盘驱动器（ODD）、磁光盘、磁光驱动器、软盘、软盘驱动器（FDD）、磁带、全息存储介质、固态驱动器（SSD）、RAM驱动器、安全数字卡、安全数字驱动器或其它适当的计算机可读存储介质或这些项中的两个或多个的组合。这里，提到计算机可读存储介质时排除了基于35U.S.C.§101不受专利保护的任何介质。这里，提到计算机可读存储介质时排除了基于35U.S.C.§101不受专利保护这种程度的信号传输的瞬态形式（例如，本身是传播的电或电磁信号）。在适当情况下，计算机可读非瞬态存储介质可以是易失性、非易失性或易失性和非易失性的组合。
本公开文本考虑了实施任何适当存储器的一个或多个计算机可读存储介质。在适当情况下，在特定实施例中，计算机可读存储介质实施处理器802的一个或多个部分（例如，一个或多个内部寄存器或高速缓存）、内存804的一个或多个部分、存储器806的一个或多个部分或这些项的组合。在特定实施例中，计算机可读存储介质实施RAM或ROM。在特定实施例中，计算机可读存储介质实施易失性或持续内存。在特定实施例中，一个或多个计算机可读存储介质具体实施软件。这里，提到软件时可以包含一个或多个应用、字节代码、一个或多个计算机程序、一个或多个可执行文件、一个或多个指令、逻辑、机器代码、一个或多个脚本，或源代码，反之亦然，在适当情况下。在特定实施例中，软件包括一个或多个应用编程接口（API）。本公开文本考虑了以任何适当的编程语言或编程语言的组合的形式书写或表示的任何适当的软件。在特定实施例中，软件表示为源代码或目标代码。在特定实施例中，软件以高级编程语言（例如，C、Perl）或其适当的扩展形式来表示。在特定实施例中，软件以低级编程语言（例如，汇编语言（或机器代码））表示。在特定实施例中，软件以JAVA、C或C++表示。在特定实施例中，软件以超文本标记语言（HTML）、可延伸标记语言（XML）或其它适当的标记语言的形式表示。
这里，“或”具有包容性而非排他性，除非另有明确表示或通过上下文明确表示。因此，这里，“A或B”表示“A、B或A和B两者”，除非另有明确表示或通过上下文明确表示。而且，“和”指共同和各种（joint and several），除非另有明确表示或通过上下文明确表示。因此，这里，“A和B”表示“A和B，共同地或各自地（severally）”，除非另有明确表示或通过上下文明确表示。
本公开文本包含本领域普通技术人员所理解的对本文的示例实施例的所有改变、替换、变化、变更以及改型。类似地，在适当情况下，所附权利要求书包含本领域普通技术人员所理解的对本文的示例实施例的所有改变、替换、变化、变更以及改型。而且，在所附的权利要求中当提到装置或系统或装置或系统的组件是适用于、被布置为、能够、被配置为、被使能为、可操作为或有效的（operative）以执行特定功能时，包括：不管该装置、系统、组件或该特定功能是否被激活、开启或解锁，只要该装置、系统或组件是如此适用、布置、能够、配置、使能、可操作或有效的即可。

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1、(10)申请公布号 CN 103548028 A (43)申请公布日 2014.01.29 CN 103548028 A (21)申请号 201280023853.6 (22)申请日 2012.07.23 13/190,761 2011.07.26 US G06F 17/50(2006.01) H01L 23/485(2006.01) (71)申请人富士通株式会社地址日本国神奈川县川崎市 (72)发明人迈克尔G李内堀千寻 (74)专利代理机构隆天国际知识产权代理有限公司 72003 代理人石海霞郑特强 (54) 发明名称混合互连技术 (57) 摘要在一个实施例中，一种集。

2、成电路（IC）芯片与衬底之间的互连结构包括多种材料。用于互连结构的不同区段的材料以及它们的布置是通过确定该结构的相关联的应力而选择的。 (30)优先权数据 (85)PCT国际申请进入国家阶段日 2013.11.18 (86)PCT国际申请的申请数据 PCT/US2012/047832 2012.07.23 (87)PCT国际申请的公布数据 WO2013/016276 EN 2013.01.31 (51)Int.Cl. 权利要求书 3 页说明书 9 页附图 5 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请权利要求书3页说明书9页附图5页 (10)申请公布号。

3、CN 103548028 A CN 103548028 A 1/3 页 2 1. 一种方法，包括：在集成电路（IC）芯片和衬底之间构建一个或多个互连结构，其中，每一个互连结构包括多种材料。 2. 根据权利要求 1 所述的方法，其中，构建每一个互连结构包括：将所述互连结构分成 n 个区段；为全部的所述 n 个区段给定第一材料；记录与所述互连结构对应的当前应力水平；以及迭代地：对于当前具有所述第一材料的 m 个区段中的每一个，其中 m n ：将第二材料指定给所述区段；以及确定与所述互连结构对应的所述当前应力水平；从 m 个确定的应力水平中选择。

4、最低应力水平；如果所选择的最低应力水平小于所记录的应力水平，则：为所述 m 个区段中与所选择的最低应力水平对应的区段给定所述第二材料；以及记录所选择的最低应力水平；直到所选择的最低应力水平大于或等于所记录的应力水平。 3. 根据权利要求 2 所述的方法，其中， n 大于或等于 10。 4.根据权利要求2所述的方法，其中，构建每一个互连结构还包括如果所述n个区段中的至少一个具有所述第二材料，则：对于每一对相邻的第一区段和第二区段，其中所述第一区段具有所述第一材料并且所述第二区段具有所述第二材料：将所述第二材料指定给所述第一区段；将所述第一材料指定给所。

5、述第二区段；确定与所述互连结构对应的所述当前应力水平；以及如果所确定的当前应力水平小于所记录的应力水平，则：为所述第一区段给定所述第二材料；为所述第二区段给定所述第一材料；以及记录所确定的当前应力水平。 5. 根据权利要求 1 所述的方法，其中：所述一个或多个互连结构形成在所述 IC 芯片上；以及所述 IC 芯片通过将每一个互连结构的端部焊接至所述衬底而连接至所述衬底。 6. 根据权利要求 1 所述的方法，其中：所述一个或多个互连结构形成在所述衬底上；以及所述 IC 芯片通过将每一个互连结构的端部焊接至所述 IC 芯片而连接至所述衬底。 7. 。

6、根据权利要求 1 所述的方法，其中，每一个互连结构包括铜构成的一个或多个第一区段以及锡银构成的一个或多个第二区段。 8. 一种互连结构，位于集成电路（IC）芯片与衬底之间，包括多种材料。 9. 根据权利要求 8 所述的互连结构，其中，所述多种材料分布在所述互连结构的十个或更多个区段中。权利要求书 CN 103548028 A 2 2/3 页 3 10. 根据权利要求 8 所述的互连结构，其中，所述互连结构中的一个或多个第一区段具有第一材料；并且所述互连结构中的一个或多个第二区段具有第二材料。 11. 根据权利要求 10 所述的互连结构，其中，一种所述。

7、第一材料是铜；并且所述第二材料是锡银。 12. 根据权利要求 10 所述的互连结构，其中，所述互连结构中的一个或多个第三区段具有第三材料。 13. 根据权利要求 12 所述的互连结构，其中，所述互连结构中的一个或多个第四区段具有第四材料。 14. 根据权利要求 10 所述的互连结构，其中，所述一个或多个第一区段并不都彼此相邻，使得所述一个或多个第二区段中的至少一个位于所述一个或多个第一区段之间。 15.根据权利要求8所述的互连结构，其中，所述互连结构的第一端部形成在所述IC芯片上；并且所述互连结构的第二端部被焊接至所述衬底。 16. 根据权利要求 8 所述的。

8、互连结构，其中，所述互连结构的第一端部形成在所述衬底上；并且所述互连结构的第二端部被焊接至所述 IC 芯片。 17. 一个或多个计算机可读非瞬态存储介质，所述一个或多个计算机可读非瞬态存储介质具体化软件，当所述软件被一个或多个计算机系统执行时，所述软件是可操作的以：在集成电路（IC）芯片与衬底之间构建一个或多个互连结构，其中每一个互连结构包括多种材料。 18. 根据权利要求 17 所述的介质，其中，构建每一个互连结构包括：将所述互连结构分成 n 个区段；为全部的所述 n 个区段给定第一材料；记录与所述互连结构对应的当前应力水平；以及迭代地：。

9、对于当前具有所述第一材料的 m 个区段中的每一个，其中 m n ：将第二材料指定给所述区段；以及确定与所述互连结构对应的所述当前应力水平；从 m 个确定的应力水平中选择最低应力水平；如果所选择的最低应力水平小于所记录的应力水平，则：为所述 m 个区段中与所选择的最低应力水平对应的区段给定所述第二材料；以及记录所选择的最低应力水平；直到所选择的最低应力水平大于或等于所记录的应力水平。 19. 根据权利要求 18 所述的介质，其中， n 大于或等于 10。 20.根据权利要求18所述的介质，其中，构建每一个互连结构还包括如果所述n个区段中的至少一个具有所。

10、述第二材料，则：对于每一对相邻的第一区段和第二区段，其中所述第一区段具有所述第一材料并且所述第二区段具有所述第二材料：将所述第二材料指定给所述第一区段；将所述第一材料指定给所述第二区段；确定与所述互连结构对应的所述当前应力水平；以及权利要求书 CN 103548028 A 3 3/3 页 4 如果所确定的当前应力水平小于所记录的应力水平，则：为所述第一区段给定所述第二材料；为所述第二区段给定所述第一材料；以及记录所确定的当前应力水平。 21. 根据权利要求 17 所述的介质，其中：所述一个或多个互连结构形成在所述 IC 芯片上；以及。

11、所述 IC 芯片通过将每一个互连结构的端部焊接至所述衬底而连接至所述衬底。 22. 根据权利要求 17 所述的介质，其中：所述一个或多个互连结构形成在所述衬底上；以及所述 IC 芯片通过将每一个互连结构的端部焊接至所述 IC 芯片而连接至所述衬底。 23. 根据权利要求 17 所述的介质，其中，每一个互连结构包括铜构成的一个或多个第一区段以及锡银构成的一个或多个第二区段。 24. 一种系统，包括：用于在集成电路（IC）芯片与衬底之间构建一个或多个互连结构的装置，其中每一个互连结构包括多种材料。权利要求书 CN 103548028 A 4 1/9 页。

12、5 混合互连技术技术领域 0001 本公开文本大致涉及集成电路封装。背景技术 0002 集成电路（IC）封装可以被认为是半导体器件制造的最终阶段。在制造过程的这个步骤中， IC 芯片被安装在衬底上，形成了 IC 封装。不同类型的 IC 封装的示例包括双列直插封装（DIP）、插针网格阵列（PGA）封装、无引线芯片载体（LCC）封装、表面安装封装、小外形集成电路（SOIC）封装、塑料有引线芯片载体（PLCC）封装、塑料四方扁平封装（PQFP）、薄型小外形封装（TSOP）以及球栅阵列（BGA）封装。在倒装芯片球栅阵列（FCBGA）封装。

13、中，芯片被上下倒置并接合至 BGA 衬底。发明内容附图说明 0003 图 1 示出处于接合温度的示例 IC 封装。 0004 图 2 示出冷却之后的示例 IC 封装。 0005 图 3 示出示例柱封装（pillar packaging）。 0006 图 4 示出示例互连结构。 0007 图 5 示出一种用于构建具有两种不同材料的互连结构的示例方法。 0008 图 6 示出具有两种不同材料的示例互连结构。 0009 图 7 示出具有两种不同材料的示例互连结构。 0010 图 8 示出示例计算机系统。具体实施方式 0011 在集成电路（IC）封装的阶段中，使用各种适当的安装技术将。

14、 IC 芯片安装在衬底上，以形成 IC 封装。图 1 示出具有安装在衬底 120 上的 IC 芯片 110 的示例 IC 封装 100。 IC 芯片 110 可以由硅构成，并且衬底 120 可以由陶瓷或塑料构成。在特定实施例中， IC 芯片 110 可以被焊接在衬底 120 上，并且焊接材料可以是锡铅、锡银等。 0012 特定材料具有各种特性，包括热膨胀和杨氏模量。热膨胀是物质响应于温度变化而体积变化的趋势。例如，材料可以在加热时膨胀并在冷却时收缩。可以通过其热膨胀系数（CTE）来测量每一种材料的热膨胀量，该热膨胀系数被定义为材料的膨胀程度除以温度的变化。当力被施。

15、加到固态物体时，物体会受到应力，该应力可以被测量为所施加的力和物体的横截面积的比。应变是由于应力引起的固态物体的变形。可以用应力 - 应变曲线来表示固态物体所受到的应力和应变。在固体力学中，任何点处应力 - 应变曲线的斜率称为切线模量。应力 - 应变曲线的初始线性部分的切线模数被称为杨氏模量（以托马斯杨命名，十九世纪的英国科学家），也就是熟知的拉伸模量，被定义为遵循虎克定律的应力范围内单说明书 CN 103548028 A 5 2/9 页 6 轴向应力与单轴向应变的比。 0013 不同的材料具有不同的 CTE。类似地，由不同材料制成的物体具有不同的切线模量，。

16、因此具有不同的应力 - 应变曲线。例如，在图 1 中，因为硅具有相对较低的 CTE，所以 IC 芯片110在加热时（例如，在焊接过程中）仅稍微膨胀。另一方面，塑料具有相对较高的CTE，因此衬底 120 在加热时膨胀得更多。结果是，当 IC 芯片 110 和衬底 120 都被冷却时， IC 芯片 110 收缩得要比衬底 120 少得多，如图 2 所示。这导致了 IC 封装 100 中的热机械应力。当 IC 芯片 110 从接合温度（例如，在接合期间）冷却到室温时，热机械应力变得逐渐更高。 0014 倒装芯片技术中的一种类型的 IC 封装是柱封装，如图 3 所示。

17、。利用柱封装，在特定实施例中，多个互连结构 130（也称为柱体）可以形成在 IC 芯片 110 上。每一个互连结构 130 的另一端被焊接至衬底 120。可替代地，在特定实施例中，多个互连结构 130 可以形成在衬底 130 上，并且每一个互连结构 130 的另一端被焊接至 IC 芯片 110。 0015 在特定实施例中，每一个互连结构 130 用单一材料（例如铜）构成。由于铜在接合期间不会崩塌成球形，因而铜柱封装在细间距方面提供了优势。然而，铜具有比典型焊接材料（例如锡银）高得多的切线模量，使得铜柱封装易于引起比传统焊料凸块封装更高的热机械应力。 0。

18、016 特定实施例使用多种材料代替单一材料在 IC 芯片和衬底之间构建每一个互连结构。这种互连结构可以被称为混合互连结构。任何数量的不同材料均可以用于构建互连结构。特定实施例可以选择在性能和特性（例如， CTE 和切线模量）方面互相补充的不同材料。例如，如果互连结构用两种不同的材料构成，则一种材料可以具有相对较高的 CTE，而另一种材料可以具有相对较低的 CTE，或者一种材料可以具有相对较高的硬度，而另一种材料可以具有相对较低的硬度。多种材料的组合可以有助于减少 IC 芯片上的热机械应力。特定实施例可以通过优化所使用材料的空间位置来减少热机械应力。 0017 图 4 。

19、示出由不同材料构成的互连结构的示例。互连结构 410 由单一材料构成，例如但不限于铜（例如，通过电镀产生）。互连结构420由两种不同的材料构成，例如但不限于，第一材料是铜，第二材料是金、铜锡合金或锡银合金（例如，通过电镀产生）。互连结构 430 由三种不同的材料构成。互连结构 440 由四种不同的材料构成。应注意，在单一互连结构内，可以存在不同数量的不同材料。 0018 图 5 示出一种用于使用两种不同材料构建互连结构的示例方法。虽然图 5 仅示出使用两种材料的情况，然而该过程类似地可以被应用于构建具有多于两种材料的互连结构的情况。图 6 示出示例互连结构。

20、 600，其用于帮助说明图 5 所示的步骤。 0019 给定一互连结构，特定实施例可以将该互连结构分成 n 个区段，如步骤 501 所示。该 n 个区段可以具有或也可以不具有相同的厚度。在特定实施例中， n 是大于 1 的数，并且可以基于实验来选择。如果 n 太大（例如，大于 100），则该过程可能需要较长的计算时间。如果 n 太小（例如，小于或等于 4），则最终结果可能不是令人满意的。在特定实施例中， n 可以是可被 2 整除的数（例如， 6、 8、 10，）。在特定实施例中，用于构建互连结构的材料的数量越多，优选的 n 越大。基于实验，对于两种。

21、材料而言， 10 和 20 之间的数（例如， 12）对于 n 来说可以是不错的选择。为了说明目的，互连结构 600 被分成八个区段，如图 6A 所示。 0020 特定实施例可以将第一材料（例如，铜）指定给互连结构的全部 n 个区段，如步骤 503 所示。对于互连结构 600 而言，将相同的第一材料指定给全部八个区段（图 6A）。然后，说明书 CN 103548028 A 6 3/9 页 7 特定实施例可以记录与互连结构对应的当前应力水平（即，与将相同的第一材料指定给了 n 个区段的互连结构对应的应力水平），如步骤 503 所示。在一些实施方式中，待被记录。

22、的应力水平处于可能发生断裂的位置（例如，芯片上的集成电路或柱体本身）。 0021 对于具有第一材料的 n 个区段中的每一个，特定实施例可以将第二材料指定给该区段，一次针对一个区段，并确定与具有当前配置的互连结构对应的应力水平，如步骤 505 所示。对于互连结构 600 而言，此时，全部八个区段具有第一材料（图 6A）。首先，仅用第二材料来替换区段 1，区段 2-8 仍然具有第一材料，并且确定与这一配置对应的互连结构 600 的应力水平。第二，仅用第二材料来替换区段2，区段1和3-8仍然具有第一材料，并且确定与这一配置对应的互连结构 600 的应力水平。

23、。第三，仅用第二材料来替换区段 3，区段 1-2 和 4-8 仍然具有第一材料，并且确定与这一配置对应的互连结构 600 的应力水平。以此类推，直到最后，仅用第二材料来替换区段 8，区段 1-7 仍然具有第一材料，并且确定与这一配置对应的互连结构 600 的应力水平。存在八种不同的配置，因此确定了八个不同的应力水平。 0022 特定实施例可以确定在被指定了第二材料时在步骤 505 的上述情况中给出互连结构的最低应力水平的区段，如步骤 507 所示。换句话说，确定步骤 505 的上述情况中具有最低应力水平的配置。例如，假设对于互连结构 600 而言，在上述八种配。

24、置中，区段 3 具有第二材料并且区段 1-2 以及 4-8 具有第一材料的配置（图 6B）给出最低应力水平。 0023 特定实施例可以将该当前最低的应力水平与先前记录的应力水平进行比较，以确定该当前最低的应力水平是否小于先前记录的应力水平，如步骤 509 所示。对于互连结构 600而言，将与区段3具有第二材料并且区段1-2以及4-8具有第一材料的配置对应的应力水平（即，当前最低的应力水平，图 6B）和与八个区段全部具有第一材料的配置对应的应力水平（即，先前记录的应力水平，图 6A）进行比较。 0024 如果当前最低的应力水平小于先前记录的应力水平（步骤 5。

25、09- “是” ），则特定实施例可以将与当前最低的应力水平对应的区段变为第二材料，并记录当前最低的应力水平，如步骤 511 所示。对于互连结构 600 而言，假设与区段 3 具有第二材料并且区段 1-2 以及 4-8 具有第一材料的配置（图 6B）对应的应力水平低于与八个区段全部具有第一材料的配置对应的应力水平（图 6A）。区段 3 改变为第二材料（图 6B），并且记录与这一配置对应的应力水平。 0025 然后，特定实施例可以重复步骤 505、 507、 509 以及 511 以进行另一个迭代。对于互连结构600而言，在第二个迭代开始的时候，区段3已经具有。

26、第二材料，区段1-2以及4-8 仍然具有第一材料（图 6B），并且已经记录了与这一配置对应的应力水平。此时，存在仍然具有第一材料的七个区段。仍然具有第一材料的每一个区段被指定了第二材料，一次针对一个区段，并且确定与每一种配置对应的应力水平（步骤 505）。首先，仅用第二材料来替换区段 1，区段 2 以及 4-8 仍然具有第一材料（区段 3 已经具有第二材料），并且确定与这一配置对应的互连结构 600 的应力水平。第二，仅用第二材料来替换区段 2，区段 1 以及 4-8 仍然具有第一材料（区段 3 已经具有第二材料），并且确定与这一配置对应的互连结。

27、构 600 的应力水平。第三，仅用第二材料来替换区段 4，区段 1-2 以及 5-8 仍然具有第一材料（区段 3 已经具有第二材料），并且确定与这一配置对应的互连结构 600 的应力水平。以此类推。对于第二个迭代，存在七个具有第一材料的区段（即，区段 1-2 以及 4-8），因此存在七种不说明书 CN 103548028 A 7 4/9 页 8 同的配置和七个相应的应力水平。确定七种配置中具有当前最低的应力水平的配置（步骤 507）。假设区段 3 和 7 具有第二材料并且区段 1-2 和 4-6 以及 8 具有第一材料的配置（图 6C）给出当前最低的应力水。

28、平。将该当前最低的应力水平与先前记录的应力水平（即，与区段 3 具有第二材料并且区段 1-2 以及 4-8 具有第一材料的配置对应的应力水平（图 6B））进行比较。 0026 假设对于互连结构 600 而言，与区段 3 和 7 具有第二材料并且区段 1-2 和 4-6 以及 8 具有第一材料的配置对应的当前最低的应力水平（图 6C）低于与区段 3 具有第二材料并且区段 1-2 以及 4-8 具有第一材料的配置（图 6B）对应的先前记录的应力水平。区段 7 现在改变为第二材料（图 6C），并且记录了与这一配置对应的应力水平（步骤 511）。 0027 可以再。

29、一次重复步骤 505、 507、 509 以及 511。对于互连结构 600 而言，在第三个迭代开始的时候，区段 3 和 7 已经具有第二材料，区段 1-2 和 4-6 以及 8 仍然具有第一材料（图6C），并且已经记录了与这一配置对应的应力水平。此时，存在六个仍然具有第一材料的区段。仍然具有第一材料的每一个区段被指定了第二材料，一次针对一个区段，并且确定与每一种配置对应的应力水平（步骤 505）。首先，仅用第二材料来替换区段 1，区段 2 和 4-6 以及 8 仍然具有第一材料（区段 3 和 7 已经具有第二材料），并且确定与这一配置对应的互连结构。

30、 600 的应力水平。第二，仅用第二材料来替换区段 2，区段 1 和 4-6 以及 8 仍然具有第一材料（区段 3 和 7 已经具有第二材料），并且确定与这一配置对应的互连结构 600 的应力水平。第三，仅用第二材料来替换区段 4，区段 1-2 和 5-6 以及 8 仍然具有第一材料（区段 3 和 7 已经具有第二材料），并且确定与这一配置对应的互连结构 600 的应力水平。以此类推。对于第三个迭代，存在六个具有第一材料的区段（即，区段 1-2 和 4-6 以及 8），因此存在六种不同的配置和六个相应的应力水平。确定六种配置中具有当前最低的应力水平的配。

31、置（步骤 507）。假设区段 3 和 7-8 具有第二材料并且区段 1-2 和 4-6 具有第一材料的配置（图 6D）给出当前最低的应力水平。将该当前最低的应力水平与先前记录的应力水平（即，与区段 3 和 7 具有第二材料并且区段 1-2 和 4-6 以及 8 具有第一材料的配置对应的应力水平（图 6C））进行比较。 0028 假设对于互连结构600而言，与区段3和7-8具有第二材料并且区段1-2以及4-6 具有第一材料的配置（图 6D）对应的当前最低的应力水平低于与区段 3 和 7 具有第二材料并且区段 1-2 和 4-6 以及 8 具有第一材料的配置（图 6C。

32、）对应的先前记录的应力水平。区段 8 现在改变为第二材料（图 6D），并且记录了与这一配置对应的应力水平（步骤 511）。 0029 可以再一次重复步骤 505、 507、 509 以及 511。对于互连结构 600 而言，在第四个迭代开始的时候，区段 3 和 7-8 已经具有第二材料，区段 1-2 和 4-6 仍然具有第一材料（图 6D），并且已经记录了与这一配置对应的应力水平。此时，存在五个仍然具有第一材料的区段。仍然具有第一材料的每一个区段被指定了第二材料，一次针对一个区段，并且确定与每一种配置对应的应力水平（步骤 505）。首先，仅用第二材。

33、料来替换区段 1，区段 2 和 4-6 仍然具有第一材料（区段 3 和 7-8 已经具有第二材料），并且确定与这一配置对应的互连结构 600 的应力水平。第二，仅用第二材料来替换区段 2，区段 1 和 4-6 仍然具有第一材料（区段 3 和 7-8 已经具有第二材料），并且确定与这一配置对应的互连结构 600 的应力水平。第三，仅用第二材料来替换区段 4，区段 1-2 和 5-6 仍然具有第一材料（区段 3 和 7-8 已经具有第二材料），并且确定与这一配置对应的互连结构 600 的应力水平。以此类推。对于第四个迭说明书 CN 103548028 A 8 。

34、5/9 页 9 代，存在五个具有第一材料的区段（即，区段 1-2 和 4-6），因此存在五种不同的配置和五个相应的应力水平。确定五种配置中具有当前最低的应力水平的配置（步骤 507）。假设区段 3-4 和 7-8 具有第二材料并且区段 1-2 和 5-6 具有第一材料的配置给出当前最低的应力水平。将该当前最低的应力水平与先前记录的应力水平（即，与区段 3 和 7-8 具有第二材料并且区段 1-2 和 4-6 具有第一材料的配置对应的应力水平（图 6D））进行比较。 0030 假设对于互连结构600而言，与区段3-4和7-8具有第二材料并且区段1-2和5-6 具有。

35、第一材料的配置对应的当前最低的应力水平高于或等于与区段3和7-8具有第二材料并且区段 1-2 和 4-6 具有第一材料的配置（图 6D）对应的先前记录的应力水平。在特定实施例中，该迭代过程结束（步骤 509- “否” ）。应注意，区段 4 不改变为第二材料，因为这么做不会助于降低与互连结构 600 对应的应力水平。 0031 应注意，在每一个迭代期间，当前具有第一材料的区段的数量总是小于或等于 n。即，如果在每一个迭代期间存在当前具有第一材料的 m 个区段，那么 m n。 0032 特定实施例可以在迭代过程（步骤 505、 507、 509、 511）结束时验证。

36、互连结构的全部 n 个区段是否仍然具有相同的第一材料，如步骤 513 所示。如果是这样的话（步骤 513- “是” ），这表示仅具有第一材料的互连结构（例如，图6A）给出最低的应力水平。然后，特定实施例可以最终完成该互连结构，使得其仅用第一材料（即，不是多种材料的组合）构成，如步骤 515 所示。另一方面（步骤 513- “否” ），特定实施例可以确定是否存在具有第一材料并与具有第二材料的区段相邻的任何区段，如步骤 517 所示。如果存在（步骤 517-“是” ），特定实施例可以进一步测试每一个这种区段，如步骤 519 所示。 0033 在特定。

37、实施例中，更多数量的区段可以提供更好的结果。然而，更多数量的区段常需要更长的计算时间。因此，特定实施例可以进一步测试仍然具有第一材料并与具有第二材料的区段相邻的那些区段，以确保最终结果的质量，尤其当 n 相对较小时。 0034 对于互连结构 600 而言，在迭代过程结束的时候，区段 3 和 7-8 具有第二材料，区段 1-2 和 4-6 具有第一材料（图 6D），并且已经记录了与这一配置对应的应力水平。这种情况下，并不是全部八个区段仍具有第一材料。另外，具有第一材料的区段 2 和 4 与具有第二材料的区段 3 相邻。具有第一材料的区段 6 与具有第二材料的。

38、区段 7 相邻。因此，需要测试区段 2、 4 以及 6 中的每一个。 0035 首先，考虑与区段 3 相邻的区段 2 和 4。为了独立地测试与区段 3 相连的区段 2 和 4，将区段 3 恢复到第一材料（图 6E）。区段 2 被指定了第二材料（图 6F），并且确定与这一配置对应的应力水平。然后，将区段 2 恢复到第一材料，区段 4 被指定了第二材料（图 6G），并且确定与这一配置对应的应力水平。将图 6D、图 6F 以及图 6G 的三种配置的三个应力水平彼此分别进行比较，并且选择这三种配置中具有最低应力水平的配置，并且记录其相应的应力水平。 0036 。

39、第二，考虑与区段 7 相邻的区段 6。为了独立地测试与区段 7 相连的区段 6，将区段 7 恢复到第一材料（图 6H）。区段 6 被指定了第二材料（图 61），并且确定与这一配置对应的应力水平。该应力水平可以与对应于图 6D 的配置的应力水平进行比较，并且选择具有较低应力水平的配置，并记录其相应的应力水平。 0037 对于互连结构 600 而言，步骤 519 的效果是，图 6D、图 6F、图 6G 以及图 61 所示的四种配置的四个应力水平彼此分别进行比较，并且选择四种配置中具有最低应力水平的配说明书 CN 103548028 A 9 6/9 页 10。

40、置。这一配置是互连结构 600 的最终结果。 0038 对于不同的互连结构而言，图5所示的过程可以导致两种材料的不同配置。在图7 中示出使用两种材料构成的互连结构的一些示例配置。应注意，在互连结构内可以存在不同数量的两种材料，并且这两种材料可以在互连结构的区段中交替。 0039 特定实施例可以在一个或多个计算机系统上实施。在特定实施例中，图 5 所示的过程可以被实施为在非瞬态计算机可读介质中存储且在计算机系统上执行的计算机软件。图8示出了一种示例计算机系统800。在特定实施例中，一个或多个计算机系统800执行本文描述或示出的一种或多种方法的一个或多个步骤。在特定实施例中。

41、，一个或多个计算机系统 800 提供本文描述或示出的功能。在特定实施例中，在一个或多个计算机系统 800 上运行的软件执行本文描述或示出的一种或多种方法的一个或多个步骤，或提供本文描述或示出的功能。特定实施例包括一个或多个计算机系统 800 的一个或多个部分。 0040 本公开文本考虑了任何适当数量的计算机系统 800。本公开文本考虑了采用任何适当的物理形式的计算机系统 800。例如但不限于，计算机系统 800 可以是嵌入式计算机系统、片上系统（SOC）、单板计算机系统（SBC）（例如，计算机模块（COM）或系统模块（SOM））、桌上计算机系统、膝。

42、上型计算机系统或笔记本式计算机系统、交互式自助服务机（interactive kiosk）、大型计算机、计算机系统网、移动电话、个人数字助理（PDA）、服务器或这些项中两个或多个的组合。在适当情况下，计算机系统 800 可以包括一个或多个计算机系统 800，可以是统一的或分布式，可以跨多个位置，跨多个机器，或可以位于可在一个或多个网络中包括一个或多个云组件的云中。在适当情况下，一个或多个计算机系统 800 可以在无实质的空间或时间限制的情况下执行本文描述或示出的一种或多种方法的一个或多个步骤。例如但不限于，一个或多个计算机系统 800 可以实时地或以。

43、成批方式执行本文描述或示出的一种或多种方法的一个或多个步骤。在适当情况下，一个或多个计算机系统 800 可以在不同时间或不同地点执行本文描述或示出的一种或多种方法的一个或多个步骤。 0041 在特定实施例中，计算机系统 800 包括处理器 802、内存（memory） 804、存储器 (storage)806、输入 / 输出（I/O）接口 808、通信接口 810 以及总线 812。虽然本公开文本描述并示出了具有处于特定排列的特定数量的特定组件的特定计算机系统，然而本公开文本也考虑具有处于任何适当排列的任何适当数量的任何适当组件的任何适当计算机系统。 0042 在特。

44、定实施例中，处理器 802 包括用于执行指令的硬件（例如组成计算机程序的那些）。例如但不限于，为了执行指令，处理器 802 可以从内部寄存器、内部高速缓存（cache）、内存 804 或存储器 806 检索（或取得）指令，解码并执行该指令，然后将一个或多个结果写入内部寄存器、内部高速缓存、内存 804 或存储器 806。在特定实施例中，处理器 802 可以包括用于数据、指令或地址的一个或多个内部高速缓存。在适当情况下，本公开文本考虑包括任何适当数量的任何适当内部高速缓存的处理器802。例如但不限于，处理器802可以包括一个或多个指令高速缓存、。

45、一个或多个数据高速缓存以及一个或多个转译后备缓冲器（TLB）。指令高速缓存中的指令可以是内存 804 或存储器 806 中的指令的副本，并且指令高速缓存可以通过处理器 802 加速这些指令的获取。数据高速缓存中的数据可以是以下数据的副本：内存804或存储器806中的用于在处理器802处执行的指令被操作的数据；供后续在处理器 802 执行的指令访问或用于写入到内存 804 或存储器 806 的在处理器 802 处执说明书 CN 103548028 A 10 7/9 页 11 行的先前指令的结果；或其它适当的数据。该数据高速缓存可以通过处理器 802 加速读或写操。

46、作。TLB 可以加速用于处理器 802 的虚拟地址转译。在特定实施例中，处理器 802 可以包括用于数据、指令或地址的一个或多个内部寄存器。在适当情况下，本公开文本考虑了包括任何适当数量的任何适当内部寄存器的处理器802。在适当情况下，处理器802可以包括一个或多个算术逻辑单元（ALU），可以是多核处理器，或可以包括一个或多个处理器 802。虽然本公开文本描述并示出了特定处理器，然而本公开文本也考虑任何适当的处理器。 0043 在特定实施例中，内存804包括主内存，该主内存存储处理器802执行的指令或处理器 802 操作的数据。例如但不限于，计算机系统 8。

47、00 可以将指令从存储器 806 或另外的来源（例如，另一个计算机系统 800）加载到内存 804。然后，处理器 802 可以将指令从内存 804加载到内部寄存器或内部高速缓存。为了执行这些指令，处理器802可以从内部寄存器或内部高速缓存获取指令并将其解码。在指令的执行期间或之后，处理器 802 可以将一个或多个结果（其可以是中间结果或最终的结果）写入到内部寄存器或内部高速缓存。然后，处理器 802 可以将这些结果中的一个或多个写入到内存 804。在特定实施例中，处理器 802 仅执行一个或多个内部寄存器或内部高速缓存或内存 804 （与存储器 806 相对或在别处。

48、）中的指令，并且仅对一个或多个内部寄存器或内部高速缓存或内存 804 （与存储器 806 相对或在别处）中的数据进行操作。一个或多个内存总线（每一个内存总线可以包括地址总线和数据总线）可以将处理器 802 耦接至内存 804。总线 812 可以包括一个或多个内存总线，如下所述。在特定实施例中，一个或多个内存管理单元（MMU）位于处理器 802 与内存 804 之间，并促进了处理器 802 所请求的对于内存 804 的访问。在特定实施例中，内存 804 包括随机存取存储器（RAM）。在适当情况下，该 RAM 可以是易失性存储器。在适当情况下，该 RAM 可。

49、以是动态 RAM（DRAM）或静态 RAM（SRAM）。而且，在适当情况下，该 RAM 可以是单一端口或多端口 RAM。本公开文本考虑了任何适当的 RAM。在适当情况下，内存 804 可以包括一个或多个内存804。虽然本公开文本描述并示出了特定内存，然而本公开文本也考虑任何适当的内存。 0044 在特定实施例中，存储器 806 包括用于数据或指令的大容量存储器。例如但不限于，存储器 806 可以包括 HDD、软盘驱动器、闪存存储器、光盘、磁光盘、磁带或通用串行总线（USB）驱动器或这些项中两个或多个的组合。在适当情况下，存储器 806 可以包括可移除或不可移除（或固定的）介质。在适当情况下，存储器 806 可以是在计算机系统 800 的内部或外部。在特定实施例中，存储器 806 是非易失性固态内存。在特定实施例中，存储器 806 包括只读存储器（ROM）。在适当情况下，该 ROM 可以是掩模编程 ROM、可编程 ROM （PROM）、可擦除 PROM（EPROM）、电可擦除 PROM（EEPROM）、电改写 R。

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