板。即，第一基板结构1000可以包括第一晶片，第二基板结构2000可 以包括第二晶片。第一基板结构1000和第二基板结构2000的至少一个可以包括半导体器 件部分。半导体器件部分可以具有包括多个单位器件部分的阵列结构。
[0140] 当第一基板结构1000和第二基板结构2000每个包括晶片级基板时，多个半导体 芯片可以由图8C、9C和10的所得结构形成，然后可以执行多个半导体芯片的封装工艺。参 考图13A至图13D以及图14A至图14C更具体地描述这些工艺。
[0141] 图13A至13D是示出根据示例实施方式的半导体器件的制造方法的截面图。
[0142] 参照图13A，可以提供相应于图8C、9C或者10的所得结构的堆叠结构。图13A的 堆叠结构可以包括第一基板结构1100、第二基板结构2100以及设置在第一基板结构1100 与第二基板结构2100之间的接合结构B210。第一基板结构1100可以包括第一基板110和 设置在第一基板110上的半导体器件部分111。第二基板结构2100可以包括第二基板。例 如，第一基板110可以是非硅基基板，第二基板可以是Si基基板。在示例实施方式中，第一 基板110可以包括从GaN基板、SiC基板、GaAs基板以及蓝宝石基板中选择的任何一个，第 二基板可以包括Si基板。接合结构B210可以具有与图8C、9C或者10的接合结构B100、 B110或者Bill相同或者类似的构造。
[0143] 参照图13B，一部分第一基板结构1100,例如，第一基板110,可以从半导体器件部 分111分离并去除。第一基板110可以通过利用各种方法之一而被分离和去除，例如，激光 剥离方法。在去除第一基板110之后保留的半导体器件部分111本身可以被认为是基板结 构（晶片结构）或者层结构。
[0144] 参照图13C，堆叠结构可以基于芯片单元而被分割由此形成多个半导体芯片SC1， 其状态为包括第二基板结构2100、接合结构B210和半导体器件部分111的堆叠结构被倒 置。多个半导体芯片SCI的每个可以包括与第二基板结构2100分离的基板部分210、与接 合结构B210分离的接合部分B21、以及与半导体器件部分111分离的单位器件部分11。多 个半导体芯片SCI的每个可以相应于图1的半导体芯片SC10。
[0145] 参照图13D，从多个半导体芯片SCI中选择的任何一个的半导体芯片SCI可以安装 在基底基板S101上。半导体芯片SCI可以通过夹置在半导体芯片SCI与基底基板S101之 间的芯片粘合层CA11而安装在基底基板S101上。此外，多个接合线W11可以设置为电连 接半导体芯片SCI和基底基板S101。根据需要，多个焊球SB11可以设置在基底基板S101 的下表面上。图13D的半导体器件的结构可以类似于图1的半导体器件。
[0146] 图14A至14C是示出根据示例实施方式的半导体器件的制造方法的截面图。
[0147] 参照图14A，可以提供相应于图8C、9C或者10的所得结构的堆叠结构。图14A的 堆叠结构可以包括第一基板结构1500、第二基板结构2500以及设置在第一基板结构1500 与第二基板结构2500之间的接合结构B250。第一基板结构1500可以包括第一基板120 和设置在第一基板120上的第一半导体器件部分130。第二基板结构2500可以包括第二 基板220和设置在第二基板220上的第二半导体器件部分230。第一基板120和第二基板 220可以是不同的基板，但也可以是相同的基板。接合结构B250可以具有与图8C、9C或者 10的接合结构B100、B110或者Bill相同或者类似的构造。
[0148] 参照图14B，包括第一基板结构1500、接合结构B250和第二基板结构2500的堆叠 结构可以基于芯片单元被分割由此形成多个半导体芯片SC2。多个半导体芯片SC2的每个 可以包括与第一基板结构1500分离的第一基板部分150、与接合结构B250分离的接合部 分B25、以及与第二基板结构2500分离的第二基板部分250。第一基板部分150可以包括 与第一基板120分离的第一单位基板部分12以及与第一半导体器件部分130分离的第一 单位器件部分13,第二基板部分250可以包括与第二基板220分1?的第二单位基板部分22 以及与第二半导体器件部分230分离的第二单位器件部分23。多个半导体芯片SC2的每个 可以相应于图5的半导体芯片SC15。
[0149] 参照图14C，从多个半导体芯片SC2中选择的任何一个半导体芯片SC2可以安装在 基底基板S102上。多个连接元件C12可以设置在基底基板S102与半导体芯片SC2之间。 多个连接元件C12例如可以是焊料凸块。填充多个连接元件C12之间的空间的底部填充材 料F12可以提供在基底基板S102与半导体芯片SC2之间。根据需要，多个焊球SB12可以 设置在基底基板S102的下表面上。图14C的半导体器件的结构可以类似于图5的半导体 器件。
[0150] 图15是示出根据比较示例的接合结构的横截面的聚焦离子束扫描电子显微镜 (FIB-SEM)图像。图15是通过接合第一金属层ML11和第二金属层ML22而不使用图9A中 的Ag盖层30A和30B而获得的接合结构的截面图像。
[0151] 参照图15,当不使用Ag盖层时，接合结构的接合部分主要由Ni3SnjP Ni 3Sn形 成，具有大约1微米尺寸的空隙存在于接合部分中。因为在通过Ni与Sn之间的反应形成 Ni3Sn4金属间化合物的工艺中发生大约11 %的体积收缩，空隙可以形成在Ni-Sn焊料接合 部分中。此外，因为Ni具有大约200GPa的相对高的弹性模量，通过Ni与Sn之间的反应形 成的Ni-Sn焊料接合部分会具有易碎性，由此降低接合可靠性。
[0152] 图16是示出根据示例实施方式的接合结构的横截面的FIB-SEM图像。图16示出 通过图9A至9C的方法形成的接合结构的横截面。图16的（a)示出当Ag盖层30A或30B 的厚度是50nm时接合结构B110的结构，图16的（b)示出当Ag盖层30A或30B的厚度是 100nm时接合结构B110的结构，图16的（c)示出当Ag盖层30A或30B的厚度是300nm时 接合结构B110的结构。第一 Ag盖层30A的厚度和第二Ag盖层30B的厚度彼此相等。因 此，第一 Ag盖层30A的厚度和第二Ag盖层30B的厚度之和在图16的情形（a)中是lOOnm， 在图16的情形（b)中是200nm，在图16的情形（c)中是600nm〇
[0153] 参照图16,当Ag层被用作盖层时，接合结构的接合部分可以主要包括Ag3Sn和 Ni3Sn4。接合部分中的Ag3Sn含量和Ag3Sn的形式可以根据Ag层（盖层）的厚度而改变。 在Ag层的厚度相对薄的情况下，即，在图16的情形（a)和（b)中，Ag3Sn可以以岛的形式存 在。在Ag层的厚度相对厚的情况下，即，在图16的情形（c)中，Ag3Sn可以具有连续层结构 或与其类似的结构。与其中不使用Ag层（盖层）的图15的Ni-Sn焊料接合部分相比，空 隙的数量大大减少或者空隙几乎不发生。由于Ni和Sn之间的反应期间发生的接合部分的 体积收缩而发生的空隙区域可以由通过Ag和Sn之间的反应形成的Ag3Sn填充。此外，接合 部分的平均弹性模量可以减小到适当的水平，因此，接合部分的强度和可靠性可以改善。因 为Ag与Ni相比是易延展的，所以Ag3Sn金属间化合物可以降低Ni-Sn焊料接合部分的平 均弹性模量。结果，可以解决易碎性问题，并可以改善接合强度和可靠性。
[0154] 由图16的结果获得的图17是示出在接合结构中的组成元素（Ag3Sn、附#11 4和剩 余Ni)的相对比率根据Ag层（盖层）的厚度的图形。相对比率表示在接合结构的横截面 中由组成元素（Ag3Sn、Ni3Sn4和剩余Ni)占据的面积的相对比率。在图17中，表示Ag层的 厚度的50nm、lOOnm和300nm相应于图16的50nm、lOOnm和300nm。即，Ag层的厚度是第一 Ag盖层30A和第二Ag盖层30B的任何一个的厚度，第一 Ag盖层30A的厚度和第二Ag盖 层30B的厚度彼此相等。因此，第一 Ag盖层30A的厚度和第二Ag盖层30B的厚度之和是 100nm、200nm 或者 600nm。
[0155] 参照图17,在接合结构中被Ag3Sn占据的相对比率根据Ag层（盖层）的厚度增加 而增加。当Ag层（盖层）的厚度是300nm时，接合结构中的Ag3Sn的相对比率可以增加到 大约20%。在示例实施方式中，Ag3Sn可以具有连续层结构或者与其类似的结构，如图16所 不。
[0156] 图18是示出接合结构的晶片剪切强度即机械接合强度随着根据示例实施方式的 接合结构的制造中使用的Ag盖层的厚度变化的图形。图18示出使用图8A至8C的方法 (使用非对称结构的方法）形成的接合结构的结果。图18包括不使用Ag的情形的结果，并 包括军用标准883E(MIL-STD-883E)强度。在图18中，不使用Ag的情形相应于使用Au盖 层代替Ag盖层的情形。即，在图18中，不使用Ag的情形相应于使用Au层代替Ag层作为 图8A至8C中的第一盖层30A和第二盖层30B的情形。
[0157] 参照图18,当Ag不使用在非对称结构中时，接合结构的晶片剪切强度，即，机械接 合强度，是大约20MPa至大约32MPa。另一方面，当Ag使用在非对称结构中时，接合结构的 机械接合强度增加。当使用Ag时，接合强度增加至大约48. 8%的最大值。
[0158] 图19是示出接合结构的晶片剪切强度即机械接合强度随着根据示例实施方式的 接合结构的制造中使用的Ag盖层的厚度变化的图形。在图19中，使用Ag的情形的结果示 出通过使用图9A至9C的方法（使用对称结构的方法）形成的接合结构的结果。类似于图 18,图19包括不使用Ag的情形的结果和军用标准883E(MIL-STD-883E)强度。不使用Ag 的情形相应于在使用非对称结构的方法中使用Au层代替Ag层的情形。
[0159] 参照图19,当不使用Ag时，接合结构的晶片剪切强度，即，机械接合强度，是大约 20MPa至大约32MPa，与图18中类似。当Ag用于对称结构中时，接合结构的机械接合强度 增加至大约72%的最大值。
[0160] 根据图18和19的结果，在使用Ag盖层的情形中，与不使用Ag盖层的情形（即， 使用Au盖层代替Ag盖层的情形）相比，接合结构的接合强度可以改善。此外，因为根据示 例实施方式的接合结构不包括高价的Au，所以接合结构可以具有更有竞争力的成本。
[0161] 图20是示出用于评价通过应用Ag盖层到对称结构（图9A的结构）而制造的接 合结构的物理性质的三个测量位置（即，位置①、②和③）的FIB-SEM图像。在示例实施方 式中，使用的Ag盖层的厚度是300nm，两个Ag盖层的厚度之和是600nm。
[0162] 在图20中，位置①的区域主要由Ag3Sn金属间化合物形成并可以包括少量Ni 3Sn4金属间化合物。位置②的区域主要由附#114金属间化合物形成并可以部