專利名稱：：半導(dǎo)體器件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種制造半導(dǎo)體器件的方法，更具體地，涉及一種系統(tǒng)封裝(SIP)半導(dǎo)體器件以及制造方法。
背景技術(shù)：
：在相關(guān)領(lǐng)域中，半導(dǎo)體器件的應(yīng)用已經(jīng)被限于特定的領(lǐng)域。然而，由于隨著因特網(wǎng)和通訊技術(shù)的發(fā)展在所謂的信息社會中取得的快速進(jìn)步，半導(dǎo)體器件的應(yīng)用范圍正逐漸增加。半導(dǎo)體器件已經(jīng)應(yīng)用在了移動產(chǎn)品中，包括便攜式電話和PDA、顯示裝置、便攜式圖像/聲音再現(xiàn)裝置(portableimage/soundreproducingapparatuses)和在家庭中使用的多種電子產(chǎn)品。為了將半導(dǎo)體器件應(yīng)用到如前列舉的各種產(chǎn)品中，器件應(yīng)該是多功能的。特別地，移動產(chǎn)品，比如<更攜式通訊和圖<象/聲音再現(xiàn)裝置等等，應(yīng)該是小尺寸的，多功能的以及高速度的。為了滿足這樣的需求，已經(jīng)開發(fā)了所謂的系統(tǒng)封裝(SIP)。多個相同或不同類型的芯片可以垂直的堆疊在單個晶片上或互相電連接以構(gòu)成單個封裝。與相關(guān)的單芯片封裝相比，當(dāng)使用具有垂直堆疊的芯片的SIP時，可以堆疊相同的芯片以提高存儲密度。存儲芯片和/或邏輯芯片可以堆疊到兩個層中以提供多功能的封裝。因此，相比于在其中芯片按功能展開和隔離的相關(guān)的半導(dǎo)體器件，SIP可以在尺寸上實現(xiàn)減小而在功能性上實現(xiàn)提高。圖1是示出了相關(guān)的系統(tǒng)封裝(SIP)半導(dǎo)體器件的截面圖。參考圖1,相關(guān)的SIP半導(dǎo)體器件10包括多個相同或不同類型的芯片12a、12b、12c和12d，這些芯片被設(shè)置在印刷電路板(PCB)11的上部表面或下部表面上。設(shè)置在印刷電路板ll的上部表面上的多個芯片12a、12b和12c通過連4妻導(dǎo)線(bondingwires)13與印刷電聘4反11電連4妻。i殳置在印刷電^各^反11的下部表面上的芯片12d通過4妄觸件(觸點，contact)14與印刷電路板11電連接。這里，將粘合層15插入到多個鄰近的芯片12a、12b、12c之間以限定垂直堆疊結(jié)構(gòu)。在印刷電3各氺反11的上表面的上方形成成型杉于月旨(moldingresin)16以密封多個芯片12a、12b和12c以及連4妻導(dǎo)線13。在印刷電^各才反11的下部表面和芯片12d之間形成側(cè)面灌注初于脂(under-fillresin)17以密封印刷電鴻4反11的下表面和4妻觸件14。在印刷電^各4反11的下表面上方形成焊點(solderconnection)18以4吏SIP半導(dǎo)體器4牛10與外部配置(externalstation)連4妄。配置相關(guān)的SIP半導(dǎo)體器件10以Y更多個芯片12a、12b、12c和12d通過連接導(dǎo)線13或接觸件14與印刷電路板11相連接。因此，芯片和印刷電路板之間的互連需要相對長的連接件，導(dǎo)致在系統(tǒng)性能沖是高上具有局限。此外，這種4吏用連4妄導(dǎo)線13的互連結(jié)構(gòu)限制了SIP半導(dǎo)體器件10的尺寸的減小。盡管可以利用穿過芯片打孔的通孔來連接多個芯片，但這種結(jié)構(gòu)具有需要用于形成通孔的額外過程并且由于多條導(dǎo)線的排列而使所得半導(dǎo)體器件的整體結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜的缺點。此外，具有減小尺寸的半導(dǎo)體器件在結(jié)構(gòu)上具有不穩(wěn)定性。因此，當(dāng)使用連接導(dǎo)線或接觸件將多個芯片與印刷電路板連接時，所得到的相關(guān)的SIP半導(dǎo)體器件限制了系統(tǒng)性能的提高。尺寸當(dāng)使用穿過芯片打孔的通孔連接多個芯片時，所得到的相關(guān)的SIP半導(dǎo)體器件具有需要形成通孔的額外過程和由于多條導(dǎo)線的排列而具有復(fù)雜器件結(jié)構(gòu)的缺點。尤其是，小尺寸的相關(guān)SIP半導(dǎo)體器件在結(jié)構(gòu)上具有不穩(wěn)定性。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的實施例涉及一種制造半導(dǎo)體器件的方法，更具體地，涉及一種系統(tǒng)封裝(SIP)半導(dǎo)體器件及其制造方法。本發(fā)明的實施例涉及一種半導(dǎo)體器件及其制造方法，該半導(dǎo)體器件不采用導(dǎo)線或接觸件用于多個芯片的電連接，實現(xiàn)了制造效率的提高和降低了其制造成本。系統(tǒng)封裝(SIP)半導(dǎo)體器件包括多個第一和第二半導(dǎo)體芯片，連接，其中該第一和第二半導(dǎo)體芯片分別包括形成在其中心以具有預(yù)定深度的溝槽。第一和第二金屬電極形成在各自溝槽的內(nèi)底部表面中以將電流施加給第一和第二半導(dǎo)體芯片各自的內(nèi)部電路。在溝槽預(yù)定的容積中填充液相(或液態(tài))導(dǎo)電材津+用于第一和第二金屬電極的選擇性傳導(dǎo)。多個連接部分形成在第一和第二半導(dǎo)體芯片的表面中以;波此對應(yīng)而用于耦合第一和第二半導(dǎo)體芯片。液相導(dǎo)電材料可以是水銀。當(dāng)SIP半導(dǎo)體器件位于第一方向中時，液相導(dǎo)電材料可以4吏第一和第二金屬電極浸入以z使第一和第二金屬電極彼此電連接。當(dāng)SIP半導(dǎo)體器件位于第二方向中時，由于重力的原因，液相導(dǎo)電材料可以在溝槽中向下移動以使第一和第二金屬電極電斷開?？梢杂媒饘俸噶匣蚍墙饘僬澈喜牧祥g隙填充(gap-fill)該連接部。金屬層可以形成在每個連接部分的內(nèi)壁處。本發(fā)明的實施例設(shè)計一種制造系統(tǒng)封裝(SIP)半導(dǎo)體器件的方法，包括提供每個都具有內(nèi)部電路的第一和第二半導(dǎo)體芯片。第一和第二溝槽分別形成在第一和第二半導(dǎo)體芯片的中心以具有10p到lOOp的深度。第一和第二金屬電極形成在各自溝槽的底部表面上方以施加電流鄉(xiāng)合各自預(yù)定的內(nèi)部電。液相導(dǎo)電材料形成在多個第一和第二溝槽中的至少一個內(nèi)以達(dá)到預(yù)定的容積。第一和第二半導(dǎo)體芯片;^皮此相對的疊加。當(dāng)多個連4妄部分間隙填充有粘合材并牛時，第一和第二半導(dǎo)體芯片4皮此耦合，其中多個連接部分形成在第一和第二半導(dǎo)體芯片的表面中以彼此相對應(yīng)。在上述的方法中，液相導(dǎo)電材料可以是水銀。在上述的方法中，連接部分可以間隙填充有金屬焊料或非金屬粘合材料。制造SIP半導(dǎo)體器件的方法可以進(jìn)一步包含在每個連沖妄部分的內(nèi)壁處形成金屬膜。圖l是示出了相關(guān)的系統(tǒng)封裝(SIP)半導(dǎo)體器件的截面圖。圖2是示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的系統(tǒng)封裝(SIP)半導(dǎo)體器件的截面圖。的順序過程的截面圖。圖5和圖6是示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的SIP半導(dǎo)體器件的操作方法的^L圖。具體實施例方式實例圖2是示出了才艮據(jù)本發(fā)明實施例的系統(tǒng)封裝(SIP)半導(dǎo)體器件的截面圖。參照實例圖2,根據(jù)本發(fā)明實施例的SIP半導(dǎo)體器件IOO包括設(shè)置于印刷電路板(PCB)上的多個相同或不同類型的半導(dǎo)體芯片no和120,該多個半導(dǎo)體芯片110和120一皮;波此相對地堆疊。如實例圖4所示的多個半導(dǎo)體芯片110和120分別包4舌;f皮此相對應(yīng)的連4妻部分141-1和141-2。該相應(yīng)的連4妄部分141-1和141-2可以間隙填充有粘合材津牛，由此該相應(yīng)的連4妻部分141-1和141-2通過間隙填充粘合材料而彼此連接，形成連接耦合部分140。多個半導(dǎo)體芯片no和120可以通過連接耦合部分1404皮此耦合。多個半導(dǎo)體芯片110和120分別具有溝槽114和124,每個溝槽都具有10^到100p的深度。依次地，金屬電極112和122分別形成在溝槽114和124中以將電流分別施加給各自的半導(dǎo)體芯片110和120的內(nèi)部電^各。如實例圖3和圖4所示，形成在各自的半導(dǎo)體芯片110和120中的溝槽114和124填充有液相(或液態(tài))導(dǎo)電材料130以<吏多個金屬電極112和122彼此電連接。在這種情況下，液相導(dǎo)電材料130可以填充各自的溝槽114和124僅達(dá)預(yù)定的高度，留出剩余的間隔，而不是完全i真滿溝槽114和124。多個半導(dǎo)體芯片110和120可以通過連4妄導(dǎo)線或4妄觸件與印刷電鴻4反電連才妄。實例圖3和圖4是示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的制造SIP半導(dǎo)體器件的順序過程的截面圖。根據(jù)本發(fā)明實施例的制造SIP半導(dǎo)體器件100的方法將參照實例圖2到圖4來描述。這里，本發(fā)明實施例的顯著特征涉及在多個半導(dǎo)體芯片110和120之間的連接結(jié)構(gòu)和多個半導(dǎo)體芯片IIO和120的連接。因此，本發(fā)明實施例的范圍之外的SIP半導(dǎo)體器件的其他一般結(jié)構(gòu)及其制造工藝將不做描述。首先，其中形成有存儲或非存儲電路的第一半導(dǎo)體芯片120通過半導(dǎo)體制造工藝制備在晶片上。如上所述，具有10p到lOO(i的深度的溝槽124形成在第一半導(dǎo)體芯片120的中心。然后，在溝槽124的內(nèi)底部表面上方形成金屬電極122。該金屬電才及122用來將電流施加于形成在第一半導(dǎo)體芯片120中的電路。接著，用液相導(dǎo)電材料130填充第一半導(dǎo)體芯片120的溝槽124。在這種情況下，能夠?qū)щ姷乃蓄愋偷囊合嗖臎_牛都可被用作液相導(dǎo)電材料130。例如，該液相導(dǎo)電材料可以是水4艮(Hg)。水4艮在室溫下為液相并且是具有優(yōu)異的展性和延性(延展性，malleabilityandductility)的非易失性材泮午。因此，當(dāng)使用水4艮作為液相導(dǎo)電材沖牛130時，其可以輕易的應(yīng)用于制造過程。另外，由于水銀具有基本上恒定的熱膨脹系數(shù)，在水銀填充溝槽124之后，可以預(yù)見由于在半導(dǎo)體器件才喿作的過程中產(chǎn)生的熱所導(dǎo)致的水4艮體積的變化，并且可以容易地計算出液相導(dǎo)電材^f的適當(dāng)?shù)牧?。這樣，在填充液相導(dǎo)電材料之后，可以實現(xiàn)半導(dǎo)體器件的穩(wěn)定操作。隨后，如實例圖2和圖4所示，第二半導(dǎo)體芯片IIO與第一半導(dǎo)體芯片120相對地堆疊。在與第一半導(dǎo)體芯片120相同的方式中，具有10p到lOO(a的深度的溝槽114形成在第二半導(dǎo)體芯片IIO的中心，而依次的，金屬電才及112形成在溝槽114的內(nèi)底部表面中以將電流施加于形成在第二半導(dǎo)體芯片110中的電i各。其后，第一半導(dǎo)體芯片120和第二半導(dǎo)體芯片IIO通過多個連4妄耦合部分140;f皮此連4妄。更具體的，首先，第一連4妄部分141-1形成在第一半導(dǎo)體芯片120中而第二連4妄部分141-2形成在第二半導(dǎo)體芯片110中。這里，第一和第二連4妾部分141-1和141-2可以釆用導(dǎo)通孔(viahole)的形式，并可以4非列以4皮jHl相只于應(yīng)。第一連4妄部分141-1和第二連4妄部分141-2間隙i真充有粘合才才津牛。第一和第二連4妻部分141-1和141-2通過所間隙填充的粘合材料彼此連接，形成連接耦合部分140。通過該連接耦合部分140,第二半導(dǎo)體芯片110可以耦合至第一半導(dǎo)體芯片120并堆疊到第一半導(dǎo)體芯片120上。而且，由于第一連4妻部分141-1和第二連4妄部分141-2的耦合，使得防止包含在溝槽124和114中的液相導(dǎo)電材津牛130的泄露成為可能。在本文中，粘合材料可以是能夠連接金屬或非金屬的任意普通金屬焊料或非金屬粘合材料。當(dāng)多個半導(dǎo)體芯片110和120通過使用金屬焊利4皮此岸禺合時，可以在連4妄部分141-1和141-2的內(nèi)壁上形成薄金屬膜以提高粘合材料的粘合力。實例圖5和圖6是示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的SIP半導(dǎo)體器件的才喿作方法的浮見圖。才艮據(jù)本發(fā)明實施例的SIP半導(dǎo)體器件100可以選擇性地實現(xiàn)多個芯片之間的電連接，例如，通過使用填入SIP半導(dǎo)體器件100中的液相導(dǎo)電材料130,實現(xiàn)第一半導(dǎo)體芯片120和第二半導(dǎo)體芯片IIO之間的電連接。在上述的SIP半導(dǎo)體器件100中，其中填入液相導(dǎo)電材料130的溝槽間隔(trenchspace)150可以通過第一半導(dǎo)體芯片120和第二半導(dǎo)體芯片IIO的連接來提供。第一半導(dǎo)體芯片120的金屬電極122(在下文中，稱作"第一金屬電極")和第二半導(dǎo)體芯片110的金屬電極112(在下文中，稱作"第二金屬電極")形成在溝槽間隔150中。'液相導(dǎo)電才才并牛130具有流動性，并^真充溝沖曹間隔150的子貞定部分，在該溝槽間隔150中形成有第一金屬電4及122和第二金屬電極112。首先，如實例圖5所示，將描述SIP半導(dǎo)體器件IOO位于第一方向中的情況。由于第一方向的定^f立，溝沖曹間隔150中的液相導(dǎo)電材料130移動以使第一金屬電極122和第二金屬電極112浸入，從而4吏得第二半導(dǎo)體芯片IIO和第一半導(dǎo)體芯片12(M皮此電連接。接著，如實例圖6所示，將描述SIP半導(dǎo)體器件IOO位于第二方向的情況。在這種情形中，由A到B的方向是重力的方向。由于第二方向的定位，第一和第二金屬電極122和112位于溝槽間隔150的上部區(qū)i或內(nèi)的空氣間隔(airspace)150-1中，然而由于重力，液相導(dǎo)電材料130位于溝槽間隔150的下部區(qū)域中。從而，不存在能夠在兩個金屬電極112和122之間導(dǎo)電的導(dǎo)電材料，以使這兩個金屬電才及112和122不4皮此電連4妄。通過上述的描述可以知道，才艮據(jù)依照本發(fā)明實施例的半導(dǎo)體器件及其制造方法，溝槽形成在多個半導(dǎo)體芯片內(nèi)而多個半導(dǎo)體芯片通過使用在溝槽的預(yù)定容積中填入的液相導(dǎo)電材料來彼此電連接。根據(jù)本發(fā)明實施例的多個半導(dǎo)體芯片的這種電連接消除了在相關(guān)領(lǐng)域中已經(jīng)使用的以電連接多個半導(dǎo)體芯片的分離的導(dǎo)線或4妻觸件。這簡化了半導(dǎo)體器件的整個制造過程，導(dǎo)致半導(dǎo)體器件制造效率的提高。此外，根據(jù)本發(fā)明的實施例，多個半導(dǎo)體芯片通過連接部分而不是在相關(guān)領(lǐng)域中使用的粘合層來彼此耦合，導(dǎo)致了制造效率的沖是高和制造成本的減少?？梢詫λ?皮露的本發(fā)明實施例進(jìn)行各種^f奮改和變形，這對于本領(lǐng)i或的4支術(shù)人員來i兌顯而易見的。因此，本發(fā)明所^皮露的實施方式意在覆蓋所附4又利要求和它們的等同物的范圍內(nèi)的顯然和顯而易見的^f奮改和變形。權(quán)利要求1.一種裝置，包括第一半導(dǎo)體芯片和第二半導(dǎo)體芯片，每個所述第一半導(dǎo)體芯片和所述第二半導(dǎo)體芯片都具有內(nèi)部電路，所述第一和第二半導(dǎo)體芯片彼此相對地連接，其中每個所述第一和第二半導(dǎo)體芯片包括溝槽，形成以相應(yīng)于另一半導(dǎo)體芯片的溝槽；金屬電極，形成在所述溝槽的內(nèi)底部表面中；液相導(dǎo)電材料，填入所述溝槽中；以及連接部分，形成在芯片表面中以相應(yīng)于另一半導(dǎo)體芯片的連接部分，所述第一和第二半導(dǎo)體芯片通過所述相應(yīng)的連接部分彼此連接，其中所述液相導(dǎo)電材料填充溝槽間隔，所述溝槽間隔在所述第一半導(dǎo)體芯片和所述第二半導(dǎo)體芯片的相應(yīng)的溝槽彼此連接時被限定。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述相應(yīng)的溝槽分別形成在所述第一半導(dǎo)體芯片和所述第二半導(dǎo)體芯片的中心，以具有大約lOp到100p的深度。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述液相導(dǎo)電材料是水銀。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述連接部分由金屬焊料形成。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述連接部分由非金屬粘合材料形成。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其中每個連接部分在其內(nèi)壁上形成有用于增強粘合力的金屬膜。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述液相導(dǎo)電材料具有流動性。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述液相導(dǎo)電材料填充所述溝槽間隔以占據(jù)所述溝槽間隔的部分內(nèi)部區(qū)域。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中當(dāng)所述裝置位于第一方向時，填入所述溝槽間隔的所述液相導(dǎo)電材沖牛移動以4吏所述第一半導(dǎo)體芯片的所述金屬電極和所述第二半導(dǎo)體芯片的所述金屬電極都浸入。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其中當(dāng)所述裝置位于第二方向時，填入所述溝槽間隔的所述液相導(dǎo)電材料移動以使所述第一半導(dǎo)體芯片的所述金屬電極和所述第二半導(dǎo)體芯片的所述金屬電極都不浸入。11.一種方法，包4舌提供每個都具有內(nèi)部電路的第一半導(dǎo)體芯片和第二半導(dǎo)體芯片；分別在所述第一半導(dǎo)體芯片和所述第二半導(dǎo)體芯片中形成溝槽以4皮此相對應(yīng)；在所述各自溝槽的底部表面上方形成金屬電極以4皮此相對應(yīng)；在所述溝槽中的至少一個內(nèi)填充液相導(dǎo)電材料；以及彼此連接所述第一半導(dǎo)體芯片和所述第二半導(dǎo)體芯片以使所述溝槽^皮此相對應(yīng)以及所述金屬電極彼此相對應(yīng)。12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，包括分別在所述第一半導(dǎo)體芯片和所述第二半導(dǎo)體芯片的中心形成所述溝槽以具有l(wèi)Op到100|a的深度。13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，包括形成所述金屬電極以連接所述各自的內(nèi)部電i各。14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，包括將所述溝槽中的至少一個填充水銀。15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，包括用金屬焊料使所述第一半導(dǎo)體芯片和所述第二半導(dǎo)體芯片彼此連接。16.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，包括用非金屬粘合材料使所述第一半導(dǎo)體芯片和所述第二半導(dǎo)體芯片彼此連接。17.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，包括將所述液相導(dǎo)電材料填入到溝沖曹間隔的部分區(qū)i或中，所述溝沖曹間隔在所述相應(yīng)的溝沖曹4皮此連接以及所述相應(yīng)的金屬電極彼此連接時被限定。18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，包括在用金屬焊料使所述第一半導(dǎo)體芯片和所述第二半導(dǎo)體芯片;f皮此連接之前，在所述第一半導(dǎo)體芯片和所述第二半導(dǎo)體芯片之間的連接接口表面處形成金屬膜。19.才艮據(jù)^又利要求11所述的方法，包4舌用足夠的水4艮填充所述溝槽中的至少一個，以便當(dāng)所得到的結(jié)構(gòu)位于第一方向時，使所述第一半導(dǎo)體芯片的所述金屬電極和所述第二半導(dǎo)體芯片的所述金屬電極都浸入。20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，包括在所述溝槽中留出足夠的間隔，以便當(dāng)所得到的結(jié)構(gòu)位于第二方向時，使所述第一半導(dǎo)體芯片的所述金屬電4及和所述第二半導(dǎo)體芯片的所述金屬電才及都不浸入水4艮中。全文摘要本發(fā)明的實施例涉及一種半導(dǎo)體器件及其制造方法，該半導(dǎo)體器件不采用導(dǎo)線或接觸件來電連接多個芯片，實現(xiàn)了制造效率的提高并降低了其制造成本。系統(tǒng)封裝(SIP)半導(dǎo)體器件包括多個第一和第二半導(dǎo)體芯片，每個第一和第二半導(dǎo)體芯片都具有預(yù)定的內(nèi)部電路并彼此相對的連接，其中該第一和第二半導(dǎo)體芯片分別包括形成在第一和第二半導(dǎo)體芯片中心以具有預(yù)定深度的溝槽。第一和第二金屬電極形成在各自的溝槽的內(nèi)底部表面中以將電流施加于第一和第二半導(dǎo)體芯片各自的內(nèi)部電路。在溝槽預(yù)定的容積中填充液相導(dǎo)電材料用于第一和第二金屬電極的選擇性傳導(dǎo)。多個連接部分形成在第一和第二半導(dǎo)體芯片的表面中以彼此相對應(yīng)而用于耦合第一和第二半導(dǎo)體芯片。文檔編號H01L25/00GK101355079SQ20081013507公開日2009年1月28日申請日期2008年7月25日優(yōu)先權(quán)日2007年7月26日發(fā)明者尹竣九申請人:東部高科股份有限公司