專利名稱：硅晶圓結(jié)構(gòu)及多晶粒的堆棧結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明關(guān)于一種硅晶圓或晶粒的硅貫通孔電極結(jié)構(gòu)；特別是有關(guān)于一種具有硅貫通孔電極結(jié)構(gòu)的多晶粒堆棧結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
在消費(fèi)性電子產(chǎn)品走向輕、薄、短、小的需求下，集成電路的制造技術(shù)也不斷地提升，例如集成電路的制造線寬不斷縮小。此外，一些3C電子產(chǎn)品除了要求體積要符合輕、 薄、短、小的需求外，售價(jià)還必須很便宜。因此，在這些3C電子產(chǎn)品中扮演重要角色的各種集成電路(IC)的制造成本也被要求降低。為了能夠降低集成電路(IC)的制造成本，一些先進(jìn)的制造業(yè)者以開發(fā)出多晶粒的三維集成電路(3D IC)堆棧的封裝技術(shù)。此三維集成電路的堆棧封裝技術(shù)使用晶圓級(jí)的封裝技術(shù)(Wafer Level Package)，通過(guò)硅貫通孔技術(shù) CTrough-Silicon-Vias，TSVs)于硅晶圓內(nèi)形成垂直式貫通孔，并將絕緣材料及金屬材料充填于貫通孔內(nèi)，再以銅金屬材料作為硅晶圓與于硅晶圓間的電性連接電極，以形成垂直式電性連接的多晶圓的三維堆棧結(jié)構(gòu)。由于在進(jìn)行硅晶圓與于硅晶圓間的堆棧時(shí)，金屬電極間的對(duì)準(zhǔn)(alignment)誤差以及金屬電極材料間的熱膨脹系數(shù)不匹配(CTE Mismatch)等因素，都會(huì)使得三維集成電路堆棧結(jié)構(gòu)的產(chǎn)生破壞性的變形；如圖10所示，由于在進(jìn)行多晶圓的堆棧時(shí)，銅金屬電極間以及作為電極連接的中間金屬的接合界面處，會(huì)因?yàn)闊崤蛎浵禂?shù)不匹配的問(wèn)題，在X-Y-Z方向上都會(huì)產(chǎn)生變形(Deformation)；而在Z方向上的變形會(huì)特別明顯，容易使得多晶圓/多晶粒堆棧結(jié)構(gòu)的可靠度降低，進(jìn)而造成三維集成電路的堆棧封裝結(jié)構(gòu)以及3C電子產(chǎn)品的良率降低。因此，為了提高三維集成電路堆棧結(jié)構(gòu)的可靠度，需要提供一種硅貫通孔的電極結(jié)構(gòu)，使其能夠克服金屬電極材料間的熱膨脹系數(shù)不匹配的問(wèn)題，進(jìn)而解決金屬電極間的對(duì)準(zhǔn)誤差。

發(fā)明內(nèi)容為了改善現(xiàn)有技術(shù)中有關(guān)金屬電極間的對(duì)準(zhǔn)誤差以及金屬電極材料間的熱膨脹系數(shù)不匹配等問(wèn)題，本發(fā)明提供一種具有硅貫通孔電極結(jié)構(gòu)的硅晶圓結(jié)構(gòu)，其主要目的在改善金屬電極材料間的熱膨脹系數(shù)不匹配的問(wèn)題，用以增加堆棧封裝的可靠度。依據(jù)上述的目的，本發(fā)明首先提供一種硅晶圓結(jié)構(gòu)，包括第一表面及相對(duì)第一表面的第二表面，第一表面上形成有多個(gè)晶粒區(qū)，每一晶粒區(qū)上形成有多個(gè)硅貫通孔，而硅貫通孔連通硅晶圓的第一表面及第二表面，于硅貫通孔中形成硅貫通孔電極結(jié)構(gòu)，其中每一硅貫通孔電極結(jié)構(gòu)包括一介電層，形成于硅貫通孔的內(nèi)壁上；一阻障層，形成于介電層的內(nèi)壁上并界定出一填充空間；一充填金屬層，填充于填充空間中，而充填金屬層具有一第一端與相對(duì)的一第二端，第一端低于第一表面而形成一凹槽，第二端鄰近該第二表面；一第一柔性金屬凸塊，連接并覆蓋充填金屬層的第一端，其中部份第一柔性金屬凸塊形成于凹槽中，且第一柔性金屬凸塊凸出第一表面。本發(fā)明接著提供另一種硅晶圓結(jié)構(gòu)，包括第一表面及相對(duì)第一表面的第二表面， 第一表面上形成有多個(gè)晶粒區(qū)，每一晶粒區(qū)上形成有多個(gè)硅貫通孔，而硅貫通孔連通硅晶圓的第一表面及第二表面，于硅貫通孔中形成硅貫通孔電極結(jié)構(gòu)，其中每一硅貫通孔電極結(jié)構(gòu)包括一介電層，形成于硅貫通孔的內(nèi)壁上；一阻障層，形成于介電層的內(nèi)壁上并界定出一填充空間；一充填金屬層，填充于填充空間中，而充填金屬層具有一第一端與相對(duì)的一第二端，第一端低于第一表面而形成一第一凹槽，同時(shí)第二端低于第二表面而形成第二凹槽；一第一柔性金屬凸塊，連接并覆蓋充填金屬層的第一端，其中部份第一柔性金屬凸塊形成于第一凹槽中，且第一柔性金屬凸塊凸出第一表面；一第二柔性金屬凸塊，其連接并覆蓋充填金屬層的第二端，其中部份第二柔性金屬凸塊形成于第二凹槽中，且第二柔性金屬凸塊凸出第二表面上。本發(fā)明還提供一種多晶粒的堆棧結(jié)構(gòu)，由多個(gè)晶粒垂直堆棧而形成，每一晶粒包括一第一表面及相對(duì)第一表面的一第二表面，而每一晶粒形成有多個(gè)硅貫通孔，硅貫通孔連通晶粒的第一表面及第二表面，于硅貫通孔中形成硅貫通孔電極結(jié)構(gòu)，其中每一硅貫通孔電極結(jié)構(gòu)包括一介電層，形成于硅貫通孔的內(nèi)壁上；一阻障層，形成于介電層的內(nèi)壁上，并界定出一填充空間；一充填金屬層，填充于填充空間中，而充填金屬層具有一第一端與相對(duì)的一第二端，而第一端低于第一表面以形成一凹槽，而第二端與第二表面齊平；一第一柔性金屬凸塊，連接并覆蓋充填金屬層的第一端，其中部份第一柔性金屬凸塊形成于凹槽中，且第一柔性金屬凸塊凸出第一表面；其中通過(guò)多個(gè)晶粒中的一晶粒的第一柔性金屬凸塊與另一晶粒的充填金屬層的第二端電性連接，以形成多晶粒的堆棧結(jié)構(gòu)。在本發(fā)明一實(shí)施例中，硅貫通孔電極結(jié)構(gòu)進(jìn)一步包括一第二柔性金屬凸塊，其連接并覆蓋充填金屬層的第二端且凸出第二表面，其中堆棧結(jié)構(gòu)的多個(gè)晶粒中的一晶粒的第一柔性金屬凸塊與另一晶粒的第二柔性金屬凸塊電性連接。本發(fā)明再提供一種多晶粒的堆棧結(jié)構(gòu)，由多個(gè)晶粒垂直堆棧而形成，每一晶粒包括一第一表面及相對(duì)第一表面的一第二表面，而每一晶粒形成有多個(gè)硅貫通孔，硅貫通孔連通晶粒的第一表面及第二表面，于硅貫通孔中形成硅貫通孔電極結(jié)構(gòu)，其中每一硅貫通孔電極結(jié)構(gòu)包括一介電層，形成于硅貫通孔的內(nèi)壁上；一阻障層，形成于介電層的內(nèi)壁上并界定出一填充空間；一充填金屬層，填充于填充空間中，而充填金屬層具有一第一端與相對(duì)的一第二端，第一端低于第一表面而形成一第一凹槽，同時(shí)第二端低于第二表面而形成一第二凹槽；一第一柔性金屬凸塊，連接并覆蓋充填金屬層的第一端，其中部份第一柔性金屬凸塊形成于第一凹槽中，且第一柔性金屬凸塊凸出第一表面；一第二柔性金屬凸塊，連接并覆蓋充填金屬層的第二端，其中部份第二柔性金屬凸塊形成于第二凹槽中，且第二柔性金屬凸塊凸出第二表面；其中通過(guò)多個(gè)晶粒中的一晶粒上的第一柔性金屬凸塊與另一晶粒上的第二柔性金屬凸塊電性連接，以形成多晶粒的堆棧結(jié)構(gòu)。本發(fā)明還進(jìn)一步提供一種硅晶圓結(jié)構(gòu)，包括一第一表面及相對(duì)第一表面的一第二表面，第一表面上形成有多個(gè)晶粒區(qū)，每一晶粒區(qū)形成有多個(gè)硅貫通孔，而硅貫通孔連通第一表面及第二表面，于硅貫通孔中形成硅貫通孔電極結(jié)構(gòu)，其中每一硅貫通孔電極結(jié)構(gòu)包括一介電層，形成于硅貫通孔的內(nèi)壁上；一阻障層，形成于介電層的內(nèi)壁上，并界定出一填充空間；一環(huán)形充填金屬層，形成于阻障層的內(nèi)壁上且部份填充于填充空間中，使環(huán)形充填金屬層具有一中空區(qū)域，且環(huán)形充填金屬層的一第一端鄰近第一表面以及相對(duì)第一端的一第二端鄰近第二表面；一第一柔性金屬凸塊，形成于環(huán)形充填金屬層的第一端上，且第一柔性金屬凸塊凸出第一表面。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，第一柔性金屬凸塊為一環(huán)狀結(jié)構(gòu)，此環(huán)狀結(jié)構(gòu)具有至少一貫孔，其中此至少一貫孔對(duì)應(yīng)中空區(qū)域。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，硅貫通孔電極結(jié)構(gòu)進(jìn)一步包括一高分子絕緣層充填于中空區(qū)域中。在本發(fā)明的再一實(shí)施例中，硅貫通孔電極結(jié)構(gòu)進(jìn)一步包括一第二柔性金屬凸塊， 此第二柔性金屬凸塊形成于環(huán)形充填金屬層的第二端上且凸出第二表面。本發(fā)明還進(jìn)一步提供一種多晶粒的堆棧結(jié)構(gòu)，由多個(gè)晶粒垂直堆棧而形成，每一晶粒包括一第一表面及相對(duì)第一表面的一第二表面，而每一晶粒形成有多個(gè)硅貫通孔，硅貫通孔連通第一表面及第二表面，于硅貫通孔中形成硅貫通孔電極結(jié)構(gòu)，其中每一硅晶圓上的硅貫通孔電極結(jié)構(gòu)包括一介電層，形成于硅貫通孔的內(nèi)壁上；一阻障層，形成于介電層的內(nèi)壁上，并界定出一填充空間；一環(huán)形充填金屬層，形成于阻障層的內(nèi)壁上且部份填充于填充空間中，使環(huán)形充填金屬層具有一中空區(qū)域，且環(huán)形充填金屬層的一第一端鄰近第一表面以及相對(duì)第一端的一第二端鄰近第二表面；一第一柔性金屬凸塊，形成于環(huán)形充填金屬層的第一端上，且第一柔性金屬凸塊凸出第一表面；其中通過(guò)多個(gè)晶粒中的一晶粒的多個(gè)第一柔性金屬凸塊與另一晶粒的多個(gè)環(huán)形充填金屬層的第二端電性連接，以形成多晶粒的堆棧結(jié)構(gòu)。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，第一柔性金屬凸塊為一環(huán)狀結(jié)構(gòu)，此環(huán)狀結(jié)構(gòu)具有至少一貫孔，其中此至少一貫孔對(duì)應(yīng)中空區(qū)域。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，硅貫通孔電極結(jié)構(gòu)進(jìn)一步包括一高分子絕緣層充填于中空區(qū)域中。在本發(fā)明的再一實(shí)施例中，硅貫通孔電極結(jié)構(gòu)進(jìn)一步包括一第二柔性金屬凸塊， 此第二柔性金屬凸塊形成于環(huán)形充填金屬層的第二端上且凸出第二表面。

圖IA至圖IE是本發(fā)明的硅晶圓結(jié)構(gòu)的一具體實(shí)施例各制程步驟對(duì)應(yīng)的剖面示意圖；圖IF至圖II是本發(fā)明的硅晶圓結(jié)構(gòu)的另一具體實(shí)施例各制程步驟對(duì)應(yīng)的剖面示意圖；圖2A至圖2D是本發(fā)明的硅晶圓上形成硅貫通孔電極結(jié)構(gòu)的一具體實(shí)施例剖而示意圖；圖3A至圖3D是本發(fā)明的硅晶圓上形成硅貫通孔電極結(jié)構(gòu)的另一具體實(shí)施例的剖面示意圖；圖4A至圖4D是本發(fā)明的多晶粒堆棧結(jié)構(gòu)的一具體實(shí)施例的剖面示意圖；圖5A至圖5G是本發(fā)明的硅晶圓上形成具有環(huán)形充填金屬層的硅貫通孔電極結(jié)構(gòu)的一具體實(shí)施例的剖面示意圖；圖6A至圖6D是本發(fā)明的硅晶圓上形成具有環(huán)形充填金屬層的硅貫通孔電極結(jié)構(gòu)的一具體實(shí)施例的剖面示意圖；圖7A至圖7C是本發(fā)明的硅晶圓上形成具有環(huán)形充填金屬層的硅貫通孔電極結(jié)構(gòu) 的另一具體實(shí)施例的剖面示意圖；圖8A至圖8C是本發(fā)明的具有環(huán)形充填金屬層晶粒的多晶粒堆棧結(jié)構(gòu)的一具體實(shí) 施例的剖面示意圖；圖9是本發(fā)明的多晶粒堆棧的一具體實(shí)施例的剖面示意圖；及圖10是于ー種背景技術(shù)的剖面示意圖。主要組件符號(hào)說(shuō)明10硅晶圓100晶粒區(qū)101第一表面103,103' 第二表面11凹洞Ila填充空間lib第一凹槽Ilc第二凹槽12中空區(qū)域13,13'介電層14高分子絕緣層15阻障層16凹槽17充填金屬層17a環(huán)形充填金屬層171充填金屬層第一端173充填金屬層第二端19/19a、19b 柔性金屬凸塊19e柔性金屬凸塊20間隙28密封層111/111a、11 Ib 柔性金屬凸塊113柔性金屬凸塊
具體實(shí)施方式本發(fā)明在此所探討的方向?yàn)椹`種具有硅貫通孔電極結(jié)構(gòu)的硅晶圓結(jié)構(gòu)，其主要目 的在改善金屬電極材料間的熱膨脹系數(shù)不匹配的問(wèn)題，用以增加堆棧封裝的可靠度。為了 能徹底地了解本發(fā)明，將在下列的描述中提出詳盡的步驟及其組成。顯然地，一方面，本發(fā) 明的施行并未限定芯片堆棧的方式，特別是一些此技藝領(lǐng)域者所熟習(xí)的各種芯片堆棧方 式。另ー方面，眾所周知的芯片形成方式以及芯片薄化等后段制程的詳細(xì)步驟并未描述于 細(xì)節(jié)中，以避免造成本發(fā)明不必要的限制。然而，對(duì)于本發(fā)明的較佳實(shí)施例，則會(huì)詳細(xì)描述如下，然而除了這些詳細(xì)描述之外，本發(fā)明還可以廣泛地施行在其它的實(shí)施例中，且本發(fā)明的范圍不受限定，其以之后的專利范圍為準(zhǔn)。請(qǐng)參考圖IA至1J，是本發(fā)明的具有硅貫通孔電極結(jié)構(gòu)的硅晶圓結(jié)構(gòu)的一具體實(shí)施例的剖示圖，分別說(shuō)明于硅晶圓(silicon wafer)上形成硅貫通孔電極結(jié)構(gòu)的制程。首先，提供一硅晶圓10，其具有第一表面101(主動(dòng)面)以及相對(duì)于第一表面101的第二表面 103，并且于硅晶圓10的第一表面101上形成有多個(gè)晶粒區(qū)100，而每一晶粒區(qū)100上則配置有多個(gè)金屬焊墊(未顯示于圖中)，用以作為每一晶粒區(qū)100中的晶粒與外部電性連接的接點(diǎn)。接著，于硅晶圓10上的每一晶粒區(qū)100中對(duì)應(yīng)金屬焊墊而形成多個(gè)凹洞11，凹洞 11從第一表面101往第二表面103的垂直方向形成，并且并未貫穿第二表面103，如圖IA 所示。而形成凹洞11的方式可以選擇激光鉆孔(laser drilling)、干蝕刻(dry etching) 或濕式蝕刻(wet etching)等方式形成，其中凹洞11的寬度可以介于1微米(um)至50微米(um)之間，而一較佳的寬度為10微米(um)至20微米(um)。接著，請(qǐng)參考圖IB所示，于晶粒區(qū)100上的每一凹洞11中的內(nèi)壁及底部上形成一介電層13 ；此介電層13可以使用熱制程(thermal process)來(lái)形成氧化層，并以此氧化層作為介電層13的材料；而在一較佳的實(shí)施方式中，使用等離子體輔助化學(xué)氣象沉積 (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition :PECVD)方式于凹洞 11 中的內(nèi)壁及底部上形成介電層13，而選擇此PECVD的方式來(lái)形成介電層13的目的為避免制程中使用高溫的方式來(lái)形成。此外，介電層13也可以選擇使用高分子材料來(lái)形成，例如使用聚醯亞胺 (Polyimide)材料充填于凹洞11中，然后再由激光鉆孔挖開或移除多余的聚醯亞胺。介電層13也可以選擇使用低介電常數(shù)(low-k)材料來(lái)形成，例如Black DiamondXoral.Black Diamond II, Aurora 2. 7, Aurora ULK、SiLK、HSQ、MSQ、多孔二氧化硅(Porous Si02)、多孔含碳二氧化硅(Porous Carbon-doped Si02)等材料，并使用化學(xué)氣相沉積(CVD)或旋轉(zhuǎn)涂布法(Spin-on dielectrics, SOD)的方式充填于凹洞11中。此外，介電層13的材料還可以選自二氧化硅(Si02)、苯環(huán)丁烯(Benzocyclobutene，BCB)、碳氧化硅(SiCO)、氮碳化硅(SiCN)、氮化硅(SiN)及碳化硅(SiC)等。而此介電層13材料的厚度為500埃(A)至 10，000埃(A)之間；而一較佳的厚度為2，000埃(A)至5，000埃(A)；最佳值為2，500埃 (A)。再者，由于形成在硅晶圓10的第一表面101上的介電層13的厚度很薄，故相對(duì)于硅晶圓10的厚度時(shí)，此覆蓋于第一表面101的介電層13的厚度可以被忽略；因此，本發(fā)明后續(xù)的說(shuō)明中，介電層13覆蓋后的第一表面101可視為硅晶圓10的第一表面101。接著，請(qǐng)參考圖1C，于凹洞11中的內(nèi)壁及底部上形成一特定厚度的介電層13后， 隨即再于介電層13的內(nèi)壁及底部上形成一阻障層15，此一阻障層15的厚度小于介電層 13的厚度；例如阻障層15的厚度可以選擇在1，000埃(A)至5，000埃(A)之間，而一較佳的厚度為2，000埃(A)。而阻障層15的材料硅可選自鉭(Ta)、氮化鉭(TaN)、碳化鉭 (TaC)、鈦(Ti)、氮化鈦(TiN)、鎢化鈦(TiW)、鈦銅(TiCu)、氮化鎢(WxN)及其組合。另外， 阻障層15的形成可選擇濺鍍(sputter)方式，例如先將一種鈦(TitaniumJi)或是鉭 (Tantalum ；Ta)金屬材料形成在介電層13的內(nèi)壁及底部上，然而再將銅(Cu)金屬形成在鈦(TitaniumJi)或是鉭(Tantalum ;Ta)金屬的內(nèi)壁及底部上，以形成阻障層15。此夕卜， 當(dāng)凹洞11的深寬比(Aspect Ratio ；AR)很大時(shí)；例如深寬比為10 1 ；此阻障層15的形成方式也可以選擇使用化學(xué)插枝法(chemical grafting)或是電鍍插枝法(electroplategrafting) 0由于介電層13及阻障層15的厚度很小，因此并未將凹洞11填滿，而形成或界定出一填充空間11a。再接著，請(qǐng)參考圖1D，于阻障層15形成后，隨即將一種金屬充填于填充空間Ila 中，以形成一充填金屬層17 ；例如使用電鍍(plating process)制程來(lái)形成充填金屬層 17。而此充填金屬層17的形成方式還可以選自無(wú)電解電鍍、填孔或是插導(dǎo)電條等制程方式。此外，充填金屬層17的材料可以是多晶硅(poly-silicon)、銅(Cu)、鎢(W)、鎳(Ni)、 鋁(Al)或是前述金屬的合金等。當(dāng)充填金屬層17完全填滿填充空間Ila時(shí)，則會(huì)在填充空間Ila的開口處形成局部的凸出端，隨后，再于充填金屬層17的凸出端上形成一柔性金屬凸塊19，用以連接并覆蓋充填金屬層17的凸出端；當(dāng)然，也可以視需求調(diào)整柔性金屬凸塊19的大小，使柔性金屬凸塊19也覆蓋阻障層15甚至部分的介電層13，用以作為一種金屬電極結(jié)構(gòu)。本發(fā)明為了要改善金屬電極材料間的熱膨脹系數(shù)不匹配的問(wèn)題，因此，以柔性金屬作為金屬電極結(jié)構(gòu)，而此柔性金屬凸塊19可以包括電鍍凸塊、無(wú)電鍍凸塊、結(jié)線凸塊或?qū)щ娋酆衔锿箟K等，以及其材料可以選自下列群組金、鎳/金、鎳/鈀/金、焊錫、無(wú)鉛焊錫及導(dǎo)電高分子材料等。使用柔性金屬作為金屬電極結(jié)構(gòu)的目的，即在通過(guò)柔性金屬的低硬度、高韌性及良好的順應(yīng)共平面特性(compliancy)，使得在進(jìn)行多晶圓或多晶粒垂直堆棧時(shí)，可以在電極的接合界面上去吸收因?yàn)榻饘匐姌O材料間熱膨脹系數(shù)不匹配，而在橫向與縱向所產(chǎn)生的變形(Deformation)，也可以有效去克服金屬電極材料間粗糙度的問(wèn)題與金屬電極材料和基板之間共平面度的問(wèn)題，故可有效地增加多晶圓或多晶粒垂直堆棧的制程及產(chǎn)品的可靠度。此外，為了提高垂直堆棧的可靠度，本發(fā)明再揭露一種柔性金屬電極的結(jié)構(gòu)。請(qǐng)參考圖1F，例如選擇使用電鍍方式來(lái)形成充填金屬層17的過(guò)程中，通過(guò)對(duì)電鍍沉積時(shí)間的控制，讓充填金屬層17未填滿填充空間Ila即中止，使得充填金屬層17的第一端171低于硅晶圓10的第一表面101，因此，會(huì)在填充空間Ila上形成第一凹槽lib。再接著，用一種柔性金屬在充填金屬層17的第一端171上形成一柔性金屬凸塊19。此柔性金屬凸塊19包含填充于第一凹槽lib中的柔性金屬凸塊19a及凸出第一表面101的柔性金屬凸塊19b， 其中柔性金屬凸塊19a用以連接并覆蓋充填金屬層17的第一端171，而柔性金屬凸塊19b 則作為外部電性連接之用。柔性金屬凸塊19a及19b的形成方式可為一體成型，或者先形成柔性金屬凸塊19a后再形成柔性金屬凸塊1%。而柔性金屬凸塊19b的尺寸可通過(guò)設(shè)置于第一表面101上的光阻的開口設(shè)計(jì)而做成不同的大?。焕缈尚纬膳c柔性金屬凸塊19a 相同寬度的柔性金屬凸塊1%，如圖IG所示；可將柔性金屬凸塊19b更形成至阻障層15甚至部分的介電層13上，以形成寬度較柔性金屬凸塊19a大的柔性金屬凸塊19b，如圖IH所示，其中虛線代表柔性金屬凸塊19b可以擴(kuò)大的范圍；又也或是可將柔性金屬凸塊19b只局部地形成在柔性金屬凸塊19a上，如圖II所示，對(duì)此本發(fā)明并不加以限制。同樣地，柔性金屬凸塊19可以包括電鍍凸塊、無(wú)電鍍凸塊、結(jié)線凸塊或?qū)щ娋酆衔锿箟K等；而，柔性金屬凸塊19b的材料與柔性金屬凸塊19a相同，其可以選自下列群組金、鎳/金、鎳/鈀/金、焊錫、無(wú)鉛焊錫及導(dǎo)電高分子材料等。本發(fā)明為了要改善金屬電極材料間的熱膨脹系數(shù)不匹配的問(wèn)題，因此本實(shí)施例進(jìn)一步使用柔性金屬凸塊19作為金屬電極結(jié)構(gòu)。而使用柔性金屬作為金屬電極結(jié)構(gòu)的目的，即在通過(guò)柔性金屬的低硬度、高韌性及良好的順應(yīng)共平面特性，使得在進(jìn)行多晶圓或多晶粒垂直堆棧時(shí)，可以在電極的接合界面上去吸收因?yàn)榻饘匐姌O材料間熱膨脹系數(shù)不匹配， 而在橫向與縱向所產(chǎn)生的變形，也可以有效去克服金屬電極材料間粗糙度的問(wèn)題與金屬電極材料和基板之間共平面度的問(wèn)題，故可有效地增加多晶圓或多晶粒垂直堆棧的制程及產(chǎn)品的可靠度。接著，請(qǐng)參考圖2A至圖2D，本發(fā)明在硅晶圓上形成硅貫通孔電極結(jié)構(gòu)的剖面示意圖；在此要強(qiáng)調(diào)，在后續(xù)各個(gè)實(shí)施例的說(shuō)明中，其在充填金屬層17第一端171上的柔性金屬凸塊19的結(jié)構(gòu)僅以圖IH為例來(lái)說(shuō)明；當(dāng)然，柔性金屬凸塊19的結(jié)構(gòu)也可以如圖IG或圖II 所示。在完成充填金屬層17第一端171上的柔性金屬凸塊19后，隨即進(jìn)行硅晶圓10第二表面103的薄化處理(lapping process)，例如使用傳統(tǒng)研磨輪的研磨方式配合化學(xué)機(jī)械研磨(CMP)或等離子體蝕刻的方式對(duì)硅晶圓10的第二表面103進(jìn)行研磨。通過(guò)此研磨處理將硅晶圓10薄化，直至充填金屬層17的第二端173曝露出來(lái)，此時(shí)即形成硅貫通孔 (TSV)的電極結(jié)構(gòu)，如圖2A所示。很明顯地，充填金屬層17的第二端173與薄化后的硅晶圓第二表面103’形成一平整面。再接著，于曝露的充填金屬層17的第二端173上形成一柔性金屬凸塊111，用以連接并覆蓋充填金屬層17的第二端173，以作為金屬電極。很明顯地，硅貫通孔的兩端均為柔性金屬凸塊并通過(guò)充填金屬層17的連接，使得兩端的柔性金屬凸塊電性連接成一體。此外，在形成柔性金屬凸塊111之前，可選擇性地在薄化后的硅晶圓第二表面103’上先沉積或涂布一薄層的介電層13’，此介電層13’曝露出充填金屬層17的第二端173，接著再于曝露的充填金屬層17的第二端173上形成柔性金屬凸塊111，如圖2B所示；此介電層13’的設(shè)置可防止漏電流或短路的情況發(fā)生。此介電層13’的厚度很薄，故相對(duì)于硅晶圓10的厚度時(shí)，此形成于薄化后的硅晶圓第二表面103’上的介電層13’厚度可以被忽略；因此，本發(fā)明后續(xù)的說(shuō)明中，介電層13’所覆蓋的薄化后第二表面103’仍以103’表示的。再者，形成于充填金屬層17第二端173的柔性金屬凸塊111的樣態(tài)可以如圖2B、 圖2C或圖2D所示。要形成圖2B、圖2C或圖2D的柔性金屬凸塊111只需調(diào)整形成此柔性金屬凸塊111所需要的光罩的開口大小，以及適當(dāng)?shù)卦黾与婂冎瞥痰臅r(shí)間即可完成。例如 如圖2B所示，形成與充填金屬層17寬度相近的柔性金屬凸塊111。如圖2C所示，將光罩開口加大，以形成寬度較充填金屬層17大的柔性金屬凸塊111，因此柔性金屬凸塊111也覆蓋阻障層15甚至部分的介電層13’，其中虛線代表柔性金屬凸塊111可以擴(kuò)大的范圍。如圖 2D所示，將光罩開口縮小，以形成寬度較充填金屬層17小的柔性金屬凸塊111。同樣地，柔性金屬凸塊111可以包括電鍍凸塊、無(wú)電鍍凸塊、結(jié)線凸塊或?qū)щ娋酆衔锿箟K等。此外，柔性金屬凸塊111的材料可以選自下列群組金、鎳/金、鎳/鈀/金、焊錫、無(wú)鉛焊錫及導(dǎo)電高分子材料等。本發(fā)明接著再提供另一實(shí)施方式，請(qǐng)參考第3A至3D圖所示，本發(fā)明在硅晶圓上形成硅貫通孔電極結(jié)構(gòu)的另一實(shí)施方式的剖面示意圖。首先，對(duì)硅晶圓10第二表面103進(jìn)行薄化處理，不同于圖2A地，本實(shí)施例的薄化制程至一設(shè)定的厚度，而并未將充填金屬層17 的第二端173曝露出來(lái)；接著，再以例如蝕刻制程對(duì)應(yīng)每一硅貫通孔位置處移除薄化后的硅晶圓10第二表面103’、介電層13及阻障層15，直至充填金屬層17的第二端173曝露出來(lái)，因此，于本實(shí)施例中，充填金屬層17的第二端173低于薄化后的硅晶圓10第二表面 103，而形成第二凹槽11c，如圖;3B所示。此外，本發(fā)明形成如圖:3B的另一方式說(shuō)明如下。將硅晶圓10第二表面103進(jìn)行薄化處理，直至充填金屬層17的第二端173曝露出來(lái)后，如圖2A的結(jié)構(gòu)，此時(shí)也可以選擇直接使用蝕刻制程，將充填金屬層17的第二端173的部份金屬移除，同樣可以形成一第二凹槽11c，此時(shí)充填金屬層17的第二端173也低于薄化后的硅晶圓10第二表面103’，如圖 3B所示。同樣地，可在薄化后的硅晶圓10第二表面103’上先沉積或涂布一薄層的介電層 13’，此介電層13’曝露出充填金屬層17的第二端173。再接著，以例如電鍍方式將一種柔性金屬充填于第二凹槽Ilc中，以在充填金屬層17的第二端173上形成一柔性金屬凸塊 111，此柔性金屬凸塊111包含填充于第一凹槽Ilc中的柔性金屬凸塊Illa及凸出第二表面103’的柔性金屬凸塊111b，如圖3C所示，柔性金屬凸塊Illa用以連接并覆蓋充填金屬層17的第二端173，而柔性金屬凸塊Illb則作為外部電性連接之用。在本實(shí)施例中，與柔性金屬凸塊19a及19b相同地，柔性金屬凸塊Illa及Illb的形成方式可為一體成型，或者先形成柔性金屬凸塊11 Ia后再形成柔性金屬凸塊111b。而柔性金屬凸塊Illb的尺寸可通過(guò)設(shè)置于第二表面103’上的光阻的開口設(shè)計(jì)而做成不同的大??；例如可將柔性金屬凸塊 Illb更形成至阻障層15甚至部分的介電層13上，以形成寬度較柔性金屬凸塊Illa大的柔性金屬凸塊111b，如圖3C所示；又也或是可將柔性金屬凸塊Illb只局部地形成在柔性金屬凸塊Illa上，如圖3D所示，對(duì)此本發(fā)明并不加以限制。同樣地，柔性金屬凸塊111可以包括電鍍凸塊、無(wú)電鍍凸塊、結(jié)線凸塊或?qū)щ娋酆衔锿箟K等。此外，柔性金屬凸塊111的材料可以選自下列群組金、鎳/金、鎳/鈀/金、焊錫、無(wú)鉛焊錫及導(dǎo)電高分子材料等。很明顯地，此時(shí)硅貫通孔的兩端均為柔性金屬凸塊并通過(guò)充填金屬層17的連接，使得兩端的柔性金屬凸塊電性連接成一體。在上述的各種實(shí)施例中，使用此種金屬電極結(jié)構(gòu)的目的，即在通過(guò)柔性金屬的低硬度、高韌性及良好的順應(yīng)共平面特性，使得在進(jìn)行多晶圓或多晶粒垂直堆棧時(shí)，可以在電極的接合界面上去吸收因?yàn)榻饘匐姌O材料間熱膨脹系數(shù)不匹配，而在橫向與縱向所產(chǎn)生的變形，也可以有效去克服金屬電極材料間粗糙度的問(wèn)題與金屬電極材料和基板之間共平面度的問(wèn)題，故可有效地增加多晶圓或多晶粒垂直堆棧的制程及產(chǎn)品的可靠度。此時(shí)，本發(fā)明已在硅晶圓10上的每一晶粒區(qū)100中對(duì)應(yīng)金屬焊墊形成硅貫通孔， 且于每一硅貫通孔的一端或兩端上均形成柔性金屬凸塊，用以作為晶粒與外部電性連接的接點(diǎn)。接著，即可進(jìn)行晶粒的堆棧制程。在經(jīng)過(guò)對(duì)準(zhǔn)程序后，將一具有多個(gè)硅貫通孔電極結(jié)構(gòu)的晶粒與另一個(gè)同樣具有多個(gè)硅貫通孔電極結(jié)構(gòu)的晶粒進(jìn)行垂直堆棧，并通過(guò)加熱、加壓或超音波鍵結(jié)等制程，將上方晶粒上的多個(gè)充填金屬層的第二端或凸出第二表面的柔性金屬凸塊與下方晶粒上的多個(gè)凸出第一表面的柔性金屬凸塊連接，并依此連接方式，可再分別與其它具有相同結(jié)構(gòu)的晶粒進(jìn)行垂直堆棧，以形成一種三維的晶粒堆棧結(jié)構(gòu)。由于，在進(jìn)行本實(shí)施例所述的多晶粒堆棧的方式與傳統(tǒng)多晶粒堆棧的方式相同，故其詳細(xì)的堆棧制程并未加以詳述，而此一技術(shù)領(lǐng)域者，也必能依據(jù)本實(shí)施例所提供的具有多個(gè)硅貫通孔電極結(jié)構(gòu)的晶粒來(lái)完成多晶粒堆棧。其中，形成多晶粒堆棧結(jié)構(gòu)的方式，可以有如下的組合， 例如選擇將多個(gè)具有如圖2A所示的硅貫通孔電極結(jié)構(gòu)的晶粒直接進(jìn)行垂直堆棧，以形成多晶粒堆棧結(jié)構(gòu)，如圖4A所示；例如選擇將多個(gè)具有如圖2B所示的硅貫通孔電極結(jié)構(gòu)的晶粒直接進(jìn)行垂直堆棧，以形成多晶粒堆棧結(jié)構(gòu)，如圖4B所示；例如選擇將多個(gè)具有如圖 2C所示的硅貫通孔電極結(jié)構(gòu)的晶粒直接進(jìn)行垂直堆棧，以形成多晶粒堆棧結(jié)構(gòu)，如圖4C所示；又例如選擇將多個(gè)具有如圖3C所示的硅貫通孔電極結(jié)構(gòu)的晶粒直接進(jìn)行垂直堆棧， 以形成多晶粒堆棧結(jié)構(gòu)，如圖4D所示。本發(fā)明在此要強(qiáng)調(diào)，對(duì)于上述的堆棧組合僅為本發(fā)明的實(shí)施例，本發(fā)明還可以任意選擇本發(fā)明如第2A、2B、2C、2D、;3B、3C及3D圖所揭露的結(jié)構(gòu)進(jìn)行堆棧，故本發(fā)明的實(shí)施例并非僅限于上述圖4A至圖4D的實(shí)施方式。在此要進(jìn)一步說(shuō)明，形成本發(fā)明的多晶粒堆棧結(jié)構(gòu)的過(guò)程，可以先將完成前述制程的多個(gè)硅晶圓10進(jìn)行堆棧，以形成晶圓對(duì)晶圓(wafer-to-wafer)的堆棧結(jié)構(gòu)后，再對(duì)堆棧后的硅晶圓10上的晶粒區(qū)進(jìn)行切割，以形成多個(gè)多晶粒的堆棧結(jié)構(gòu)。也可以先對(duì)完成前述制程的硅晶圓10進(jìn)行切割，以形成多個(gè)單獨(dú)的晶粒，接著再將多個(gè)單獨(dú)的晶粒進(jìn)行堆棧，以形成晶粒對(duì)晶粒(chip-to-chip)的多晶粒的堆棧結(jié)構(gòu)。另外還可以將多個(gè)單獨(dú)的晶粒對(duì)應(yīng)接合于硅晶圓10的晶粒區(qū)上，形成晶粒對(duì)晶圓(chip-to-wafer)的堆棧結(jié)構(gòu)后，再對(duì)硅晶圓10上的晶粒區(qū)進(jìn)行切割，同樣地形成多個(gè)多晶粒的堆棧結(jié)構(gòu)。而對(duì)于多晶粒堆棧結(jié)構(gòu)的堆棧數(shù)量，本發(fā)明并不加以限制。在進(jìn)行本發(fā)明所述的多晶粒堆棧制程的同時(shí)，還可以選擇性地同時(shí)執(zhí)行一個(gè)充填步驟，在堆棧之前先通過(guò)點(diǎn)膠、網(wǎng)版印刷、旋轉(zhuǎn)涂布等涂膠方式，將一種密封材料涂布于晶圓或晶粒的第一表面上101上，并在進(jìn)行晶粒堆棧鍵結(jié)時(shí)也同時(shí)進(jìn)行密封材料的固化， 以形成一密封層觀于多晶粒堆棧結(jié)構(gòu)中相鄰晶粒間的空隙20中(如圖9中所示)，藉此密封層觀可以使整個(gè)多晶粒堆棧結(jié)構(gòu)更穩(wěn)固接合并提供電性連接端點(diǎn)保護(hù)作用。而此密封層28的材料可以選自下列群組非導(dǎo)電膠(non-conductive paste ；NCP)、非導(dǎo)電膜 (non-conductive film ;NCF)、異方性導(dǎo)電膠(anisotropic conductive paste ；ACP)、異方性導(dǎo)電膜(anisotropic conductive film ;ACF)、底部填充膠(underfill)、非流動(dòng)底部填充膠(non-flow underfill)、B 階膠(B-stage resin)、模塑化合物、FOW(film-over-wire) 薄膜等。此外，也可以在完成本發(fā)明所述的多晶粒堆棧后，再選擇性地執(zhí)行一個(gè)充填步驟， 通過(guò)高壓方式將一種密封材料充填于多晶粒堆棧結(jié)構(gòu)中相鄰晶粒間的空隙20中，以形成一密封層觀，如圖9中所示。本發(fā)明的第一種多晶粒堆棧結(jié)構(gòu)，如圖4A所示，由多個(gè)具有如圖2A所示的硅貫通孔電極結(jié)構(gòu)的晶粒垂直堆棧而形成，每一晶粒包括一第一表面101及相對(duì)第一表面101的一第二表面103’，而每一晶粒形成有多個(gè)硅貫通孔，而硅貫通孔連通晶粒的第一表面101 及第二表面103’，于硅貫通孔中形成一硅貫通孔電極結(jié)構(gòu)，其中每一硅貫通孔電極結(jié)構(gòu)包括一介電層13，形成于硅貫通孔的內(nèi)壁上；一阻障層15，形成于介電層13的內(nèi)壁上，并界定出一填充空間；一充填金屬層17，填充于填充空間中，而充填金屬層17具有一第一端171 與相對(duì)的一第二端173，而第一端171低于第一表面101以形成一凹槽，而第二端173與第二表面103’齊平；一柔性金屬凸塊19a/19b，連接并覆蓋充填金屬層17的第一端171，其中柔性金屬凸塊19a形成于凹槽中，而柔性金屬凸塊19b凸出第一表面101。在本實(shí)施例中， 通過(guò)多個(gè)晶粒中的一晶粒的多個(gè)柔性金屬凸塊19a/19b與另一晶粒的多個(gè)充填金屬層17 的第二端173直接電性連接，以形成多晶粒的堆棧結(jié)構(gòu)。接著，本發(fā)明的第二種多晶粒堆棧結(jié)構(gòu)，如圖4B所示，由多個(gè)具有如圖2B所示的硅貫通孔電極結(jié)構(gòu)的晶粒垂直堆棧而形成。在本實(shí)施例中，每一個(gè)圖2B的位于晶粒第一表面101側(cè)的結(jié)構(gòu)與圖2A中的晶粒相同，僅進(jìn)一步于每一圖2A的薄化后的晶粒第二表面 103’側(cè)上的多個(gè)充填金屬層17的第二端173上再形成柔性金屬凸塊111 ；于本實(shí)施例中， 柔性金屬凸塊111的寬度與充填金屬層17相近。因此，本實(shí)施例可通過(guò)多個(gè)的晶粒中的一晶粒上的多個(gè)充填金屬層17第一端171上的柔性金屬凸塊19a/19b與另一晶粒上的多個(gè)充填金屬層17第二端173上的柔性金屬凸塊111電性連接，以形成多晶粒堆棧結(jié)構(gòu)。再接著，本發(fā)明的第三種多晶粒堆棧結(jié)構(gòu)，如圖4C所示，由多個(gè)具有如圖2C所示的硅貫通孔電極結(jié)構(gòu)的晶粒垂直堆棧而形成。在本實(shí)施例中，與圖2B中的晶粒相同地，多個(gè)充填金屬層17的第二端173上也形成多個(gè)柔性金屬凸塊111，而此柔性金屬凸塊111的寬度大于充填金屬層17，而覆蓋至阻障層15甚至部份的介電層13’。因此，本實(shí)施例可通過(guò)多個(gè)晶粒中的一晶粒上的多個(gè)充填金屬層17第一端171上的柔性金屬凸塊19a/19b與另一晶粒上的多個(gè)充填金屬層17第二端173上的柔性金屬凸塊111電性連接，以形成多晶粒堆棧結(jié)構(gòu)。再者，本發(fā)明的第四種多晶粒堆棧結(jié)構(gòu)，如圖4D所示，由多個(gè)具有如圖3C所示的硅貫通孔電極結(jié)構(gòu)的晶粒垂直堆棧而形成。在本實(shí)施例中，每一個(gè)圖3C的位于晶粒第一表面101側(cè)的結(jié)構(gòu)與圖2A、圖2B及圖2C中的晶粒相同，其中位于圖3C的晶粒上的多個(gè)充填金屬層17的第二端173低于薄化后的硅晶圓第二表面103’而形成第二凹槽(如圖;3B的 lie)，并將柔性金屬凸塊llla/lllb填充于第二凹槽中，其中柔性金屬凸塊Illb凸出于第二表面103’且其寬度大于填充于第二凹槽中的柔性金屬凸塊111a。在本實(shí)施例中，通過(guò)多個(gè)晶粒中的一晶粒上的多個(gè)充填金屬層17第一端171上的柔性金屬凸塊19a/19b與另一晶粒上的多個(gè)充填金屬層17第二端173上的柔性金屬凸塊llla/lllb電性連接，以形成多晶粒堆棧結(jié)構(gòu)。本發(fā)明接著再揭露另一實(shí)施例，請(qǐng)參考圖5A至圖5E。在進(jìn)行本實(shí)施例的說(shuō)明前， 請(qǐng)先參考圖IA至圖1C，首先，提供一具有第一表面101以及相對(duì)于第一表面的第二表面 103的硅晶圓10，并且于硅晶圓10的第一表面101上形成有多個(gè)晶粒區(qū)100，而每一晶粒區(qū)100上則配置有多個(gè)金屬焊墊(未顯示于圖中)，用以作為晶粒與外部電性連接的接點(diǎn)。 接著，于硅晶圓10上的每一晶粒區(qū)100中對(duì)應(yīng)金屬焊墊而形成多個(gè)凹洞11 ；然而，凹洞11 從第一表面101往第二表面103的垂直方向形成，并未貫穿第二表面103，如前述的圖IA所示。接著，于凹洞11的內(nèi)側(cè)壁上形成一介電層13，此介電層13的形成方式以及所使用的材料與前述實(shí)施例相同；再接著，于介電層13的內(nèi)側(cè)壁上形成一阻障層15，同樣地，此阻障層 15的形成方式以及所使用的材料與前述實(shí)施例相同，故均不再重復(fù)說(shuō)明。由于介電層13及阻障層15的厚度很小，因此并未將凹洞11填滿，而形成或界定出一填充空間11a，如前述的圖IC所示。然后，使用一電鍍制程，將一金屬材料充填于填充空間Ila中，此充填的金屬材料也與背景所使用者相同，可以是多晶硅(poly-silicon)、銅(Cu)、鎢(W)、鎳(Ni)、鋁(Al) 或是前述金屬的合金等。因此，在阻障層15的內(nèi)側(cè)壁上形成一環(huán)形充填金屬層17a，此環(huán)形充填金屬層17a僅部份填充于填充空間Ila中并不會(huì)將填充空間Ila填滿，而會(huì)形成一個(gè)中空區(qū)域12，如圖5A所示，此環(huán)形充填金屬層17a的第一端175與第一表面101齊平。 然而，此環(huán)形充填金屬層17a也可以有其它的結(jié)構(gòu)，例如利用制程時(shí)間的控制，使得環(huán)形充填金屬層17a的第一端175高于第一表面101，如圖5B所示；又例如利用制程時(shí)間的控制，使得環(huán)形充填金屬層17a的第一端175低于第一表面101，而形成凹槽16，如圖5C所示；很明顯地，經(jīng)由上述的說(shuō)明，顯示本發(fā)明對(duì)于以上形成環(huán)形充填金屬層17a的結(jié)構(gòu)并未加以限定。接著，再將一種柔性金屬材料形成于環(huán)形充填金屬層17a的第一端175上，以形成一柔性金屬凸塊19e，用以作為金屬電極結(jié)構(gòu)。首先，如圖5D所示，將一柔性金屬凸塊19e 形成在與第一表面101齊平的環(huán)形充填金屬層17a的第一端175上，其中，此柔性金屬凸塊 19e為一環(huán)狀結(jié)構(gòu)，如圖5E所示，此柔性金屬凸塊19e的環(huán)狀結(jié)構(gòu)具有一貫孔對(duì)應(yīng)中空區(qū)域12，因此，于制程中中空區(qū)域12中多余的氣體或是液體可經(jīng)由貫孔排出，以避免環(huán)形充填金屬層17a產(chǎn)生孔洞。柔性金屬凸塊19e的尺寸可以依據(jù)需求作調(diào)整；例如如圖5D所示，可以與環(huán)形充填金屬層17a同寬，以覆蓋環(huán)形充填金屬層17a，也可以比環(huán)形充填金屬層17a為寬，使其也覆蓋阻障層15甚至部分的介電層13，如圖5D的虛線所示，對(duì)此，本發(fā)明并不加以限制。此外，柔性金屬凸塊19e所形成的貫孔尺寸可以同中空區(qū)域12、較中空區(qū)域 12為寬或者較中空區(qū)域12窄，此貫孔顯露出的中空區(qū)域12僅需足以使多余氣體或是液體排出即可。再者，柔性金屬凸塊19e可以包括電鍍凸塊、無(wú)電鍍凸塊或?qū)щ娋酆衔锿箟K等。 而此柔性金屬凸塊19e的材料包含金、鎳/金、鎳/鈀/金、焊錫、無(wú)鉛焊錫及導(dǎo)電高分子材料等，對(duì)此，本發(fā)明也不加以限制。此外，在本實(shí)施例中，也可將一柔性金屬凸塊19e形成在環(huán)形充填金屬層17a高于第一表面101(如圖5B所示)的第一端175上，其中，此柔性金屬凸塊19e的尺寸如前述， 可以與環(huán)形充填金屬層17a同寬，以覆蓋環(huán)形充填金屬層17a，如圖5F所示；柔性金屬凸塊 19e也可以比環(huán)形充填金屬層17a為寬，使其也覆蓋阻障層15甚至部分的介電層13，如圖 5F的虛線所示。此外，柔性金屬凸塊19e的貫孔尺寸同前述也可依據(jù)需求作調(diào)整，對(duì)此，本發(fā)明并不加以限制。再接著，本實(shí)施例中，也可將一柔性金屬凸塊19e形成在環(huán)形充填金屬層17a低于第一表面101 (如圖5C所示)的第一端175上，很明顯地，有部份的柔性金屬凸塊19e會(huì)形成在較低的環(huán)形充填金屬層17a第一端175所形成的凹槽16中，而其余部分凸出第一表面 101，用以作為金屬電極結(jié)構(gòu)。同樣地，柔性金屬凸塊19e凸出第一表面101的部份如前述， 可以與環(huán)形充填金屬層17a同寬，如圖5G所示，也可以比環(huán)形充填金屬層17a為寬，使其覆蓋阻障層15甚至部分的介電層13，如圖5G的虛線所示，此外，柔性金屬凸塊19e所形成的貫孔尺寸同前述也可依據(jù)需求作調(diào)整，對(duì)此，本發(fā)明并不加以限制。在此要強(qiáng)調(diào)，在后續(xù)各個(gè)實(shí)施例的說(shuō)明中，其在環(huán)形充填金屬層17a第一端175的柔性金屬凸塊19e的結(jié)構(gòu)僅以圖5D為例來(lái)說(shuō)明；當(dāng)然，柔性金屬凸塊19e的結(jié)構(gòu)也可以如圖5F或圖5G所示。在完成硅晶圓10第一表面101上的柔性金屬凸塊19e所形成的環(huán)狀電極結(jié)構(gòu)后，隨即進(jìn)行硅晶圓10第二表面103的薄化處理(lapping process)，例如使用傳統(tǒng)研磨輪的研磨方式配合化學(xué)機(jī)械研磨(CMP)或等離子體蝕刻的方式對(duì)硅晶圓10的第二表面103進(jìn)行研磨。通過(guò)此研磨處理將硅晶圓10薄化，直至環(huán)形充填金屬層17a的第二端177曝露出來(lái)，此時(shí)即形成硅貫通孔(TSV)的電極結(jié)構(gòu)；很明顯地，環(huán)形充填金屬層17a 的第二端177與薄化后的硅晶圓第二表面103’形成一平整面，如圖6A所示。接著，再于曝露的環(huán)形充填金屬層17a第二端177上形成一柔性金屬凸塊113，用以作為金屬電極，如圖6B所示。在形成柔性金屬凸塊113之前，可在薄化后的硅晶圓第二表面103’上先沉積或涂布一薄層的介電層13’，此介電層13’曝露出環(huán)形充填金屬層17a的第二端177 ；由于，介電層13’厚度可被忽視，因此，在本發(fā)明后續(xù)的實(shí)施例中，覆蓋介電層13’的薄化后的硅晶圓第二表面103’仍以103’表示。而此介電層13’的材料與前述介電層13相同，故不再重復(fù)說(shuō)明。介電層13’的設(shè)置可防止漏電流或短路的情況發(fā)生。于本實(shí)施例中，柔性金屬凸塊 113也為一環(huán)狀結(jié)構(gòu)并具有一貫孔，此貫孔也對(duì)應(yīng)中空區(qū)域12，如圖6C所示。同時(shí)，硅貫通孔的兩端均為柔性金屬凸塊19e、113并通過(guò)環(huán)形充填金屬層17a的連接，使得兩端的柔性金屬凸塊19e、113電性連接成一體。同樣地，柔性金屬凸塊113的尺寸可以依據(jù)需求作調(diào)整，如前述，可以與環(huán)形充填金屬層17a同寬，以覆蓋環(huán)形充填金屬層17a，如圖6B所示，也可以比環(huán)形充填金屬層17a為寬，使其也覆蓋阻障層15甚至部分的介電層13’，如圖6B的虛線所示。此外，柔性金屬凸塊113的貫孔尺寸同前述也可依據(jù)需求作調(diào)整，對(duì)此，本發(fā)明并不加以限制。再者，柔性金屬凸塊113也可以是一實(shí)心結(jié)構(gòu)，如第2圖中所示的柔性金屬凸塊111。柔性金屬凸塊113形成方式及材料可以選擇與前述柔性金屬凸塊19e相同者，可以是電鍍凸塊、無(wú)電鍍凸塊、結(jié)線凸塊或?qū)щ娋酆衔锿箟K等，而其材料可選自金、鎳/金、 鎳/鈀/金、焊錫、無(wú)鉛焊錫及導(dǎo)電高分子材料等。此外，本實(shí)施例另提供一實(shí)施方式，在對(duì)硅晶圓10第二表面103進(jìn)行薄化處理時(shí)， 不同于圖6A所示地，本實(shí)施例的薄化制程至一設(shè)定的厚度，而并未將環(huán)形充填金屬層17a 的第二端177曝露出來(lái)后；接著，再以例如蝕刻制程對(duì)應(yīng)每一硅貫通孔位置處移除薄化后的硅晶圓10第二表面103’、介電層13及阻障層15，直至環(huán)形充填金屬層17a的第二端177 曝露出來(lái)，因此，環(huán)形充填金屬層17a的第二端177低于薄化后的硅晶圓10第二表面103’ 而形成一凹槽。同樣地，可在研磨后的硅晶圓10第二表面103’上先沉積或涂布一薄層的介電層13’，此介電層13’曝露出環(huán)形充填金屬層17a的第二端177。接著，在于曝露的環(huán)形充填金屬層17a第二端177上形成柔性金屬凸塊113，如圖6D所示，其中，部份的柔性金屬凸塊113會(huì)形成在較低的環(huán)形充填金屬層17a第二端177所形成的凹槽中，而其余部分則凸出薄化后的硅晶圓10第二表面103’，用以作為金屬電極結(jié)構(gòu)。同樣地，柔性金屬凸塊 113凸出第二表面103’的部份如前述，可以與環(huán)形充填金屬層17a同寬，也可以比環(huán)形充填金屬層17a為寬，使其覆蓋阻障層15甚至部分的介電層13’，如圖6D的虛線所示。此外， 此柔性金屬凸塊113也是一環(huán)狀結(jié)構(gòu)并具有一貫孔，而貫孔尺寸同前述也可依據(jù)需求作調(diào)整，對(duì)此，本發(fā)明并不加以限制。同樣地，柔性金屬凸塊113也可以是一實(shí)心結(jié)構(gòu)。此外，本發(fā)明形成如圖6D的另一方式說(shuō)明如下。在硅晶圓10第二表面103進(jìn)行薄化處理，直至環(huán)形充填金屬層17a的第二端177曝露出來(lái)后，也可以使用例如蝕刻制程，將環(huán)形充填金屬層 17a的第二端177的部份金屬移除而形成一凹槽，此時(shí)環(huán)形充填金屬層17a的第二端177也低于薄化后的硅晶圓10第二表面103’。接著，同樣地再形成柔性金屬凸塊113。在此要再?gòu)?qiáng)調(diào)，本發(fā)明使用柔性金屬作為金屬電極結(jié)構(gòu)的目的，即在通過(guò)柔性金屬的低硬度、高韌性及良好的順應(yīng)共平面特性(compliancy)，使得在進(jìn)行多晶圓或多晶粒垂直堆棧時(shí)，可以在電極的接合界面上去吸收因?yàn)榻饘匐姌O材料間熱膨脹系數(shù)不匹配，而在橫向與縱向所產(chǎn)生的變形(Deformation)，也可以有效去克服金屬電極材料間粗糙度的問(wèn)題與金屬電極材料和基板之間共平面度的問(wèn)題，故可有效地增加多晶圓或多晶粒垂直堆棧的制程及產(chǎn)品的可靠度。特別是當(dāng)環(huán)形充填金屬層17a為一中空環(huán)形結(jié)構(gòu)時(shí)，使得在進(jìn)行多晶圓或多晶粒垂直堆棧時(shí)，在金屬接合界面上的順應(yīng)性會(huì)更好，故可防止在電極的接合界面上產(chǎn)生橫向的變形，例如當(dāng)施加額外的應(yīng)力在介電層上時(shí)，可防止介電層的損壞而造成漏電流，故可有效地增加多晶圓或多晶粒垂直堆棧的制程可靠度。再者，本發(fā)明再揭露一實(shí)施方式，請(qǐng)參考圖7A至7C圖。首先，如圖7A所示，在完成前述圖5A的結(jié)構(gòu)后，于中空區(qū)域12中充填一種高分子介電材料，使中空區(qū)域12中形成高分子絕緣層14 ；隨后，再于環(huán)形充填金屬層17a的第一端175上形成柔性金屬凸塊19e， 用以作為金屬電極結(jié)構(gòu)。接著，薄化硅晶圓10直至曝露出環(huán)形充填金屬層17a的第二端 177，并于環(huán)形充填金屬層17a的第二端177上形成柔性金屬凸塊113，用以作為金屬電極結(jié)構(gòu)，如圖7B所示。上述的實(shí)施方式與前述相同，故不再重復(fù)說(shuō)明。與前述不同地，本實(shí)施方式的中空區(qū)域12先以高分子絕緣層14填滿，填充此高分子絕緣層14于中空區(qū)域12 中可防止多余氣體或液體殘留而造成環(huán)形充填金屬層17a產(chǎn)生孔洞，同時(shí)也可以提供緩沖的作用，因此，柔性金屬凸塊19e及柔性金屬凸塊113可以不局限于環(huán)狀結(jié)構(gòu)，也可為實(shí)心的凸塊結(jié)構(gòu)，如圖7C所示。同樣地，本實(shí)施例的柔性金屬凸塊19e及柔性金屬凸塊113的尺寸及樣態(tài)與前述相同，并可依據(jù)需求作調(diào)整。高分子絕緣層14的材料可選自聚醯亞胺 (Polyimide) ^ ^Τ (Benzocyclobutene, BCB)等。在此要再?gòu)?qiáng)調(diào)，本發(fā)明使用此種金屬電極結(jié)構(gòu)的目的，即在通過(guò)柔性金屬的低硬度、高韌性及良好的順應(yīng)共平面特性，使得在進(jìn)行多晶圓或多晶粒垂直堆棧時(shí)，可以在電極的接合界面上去吸收因?yàn)榻饘匐姌O材料間熱膨脹系數(shù)不匹配，而在橫向與縱向所產(chǎn)生的變形，也可以有效去克服金屬電極材料間粗糙度的問(wèn)題與金屬電極材料和基板之間共平面度的問(wèn)題，故可有效地增加多晶圓或多晶粒垂直堆棧的制程及產(chǎn)品的可靠度。特別是在中空區(qū)域12中充填高分子絕緣層14后，使得在進(jìn)行多晶圓或多晶粒垂直堆棧時(shí)，高分子絕緣層 14可進(jìn)一步提高整體結(jié)構(gòu)的順應(yīng)性，可以吸收電極的接合界面上所產(chǎn)生的橫向的變形，并具有緩沖的作用，故可有效地增加多晶圓或多晶粒垂直堆棧的制程可靠度。此時(shí)，本發(fā)明已在硅晶圓10上的每一晶粒區(qū)100中對(duì)應(yīng)金屬焊墊形成硅貫通孔， 且于每一硅貫通孔的一端或兩端上均形成柔性金屬凸塊，用以作為晶粒與外部電性連接的接點(diǎn)。接著，即可進(jìn)行晶粒的堆棧制程。在經(jīng)過(guò)對(duì)準(zhǔn)程序后，將一具有多個(gè)硅貫通孔電極結(jié)構(gòu)的晶粒與另一個(gè)同樣具有多個(gè)硅貫通孔電極結(jié)構(gòu)的晶粒進(jìn)行垂直堆棧，并通過(guò)加熱、 加壓或超音波鍵結(jié)等制程，將上方晶粒上的多個(gè)環(huán)形充填金屬層的第二端或凸出第二表面的柔性金屬凸塊與下方晶粒上的多個(gè)凸出第一表面的柔性金屬凸塊連接，并依此連接方式，可再分別與其它具有相同結(jié)構(gòu)的晶粒進(jìn)行垂直堆棧，以形成一種三維的晶粒堆棧結(jié)構(gòu)。由于，在進(jìn)行本實(shí)施例所述的多晶粒堆棧的方式與傳統(tǒng)多晶粒堆棧的方式相同，故其詳細(xì)的堆棧制程并未加以詳述，而此一技術(shù)領(lǐng)域者，也必能依據(jù)本實(shí)施例所提供的具有多個(gè)硅貫通孔電極結(jié)構(gòu)的晶粒來(lái)完成多晶粒堆棧。在此要進(jìn)一步說(shuō)明，形成本發(fā)明的多晶粒堆棧結(jié)構(gòu)的過(guò)程，可以先將完成前述制程的多個(gè)硅晶圓10進(jìn)行堆棧，以形成晶圓對(duì)晶圓 (wafer-to-wafer)的堆棧結(jié)構(gòu)后，再對(duì)堆棧后的硅晶圓10上的晶粒區(qū)進(jìn)行切割，以形成多個(gè)多晶粒的堆棧結(jié)構(gòu)。也可以先對(duì)完成前述制程的硅晶圓10進(jìn)行切割，以形成多個(gè)單獨(dú)的晶粒，接著再將多個(gè)單獨(dú)的晶粒進(jìn)行堆棧，以形成晶粒對(duì)晶粒(chip-to-chip)的多晶粒的堆棧結(jié)構(gòu)。另外還可以將多個(gè)單獨(dú)的晶粒對(duì)應(yīng)接合于硅晶圓10的晶粒區(qū)上，形成晶粒對(duì)晶圓(chip-to-wafer)的堆棧結(jié)構(gòu)后，再對(duì)硅晶圓10上的晶粒區(qū)進(jìn)行切割，同樣地形成多個(gè)多晶粒的堆棧結(jié)構(gòu)。而對(duì)于多晶粒堆棧結(jié)構(gòu)的堆棧數(shù)量，本發(fā)明并不加以限制。本發(fā)明的具有環(huán)形充填金屬層的第一種多晶粒堆棧結(jié)構(gòu)，如圖8A所示，由多個(gè)具有如圖6A的硅貫通孔電極結(jié)構(gòu)的晶粒垂直堆棧而形成。請(qǐng)同時(shí)參考第IA IC圖，本實(shí)施例的多晶粒堆棧結(jié)構(gòu)中，每一晶粒包括一第一表面101及相對(duì)第一表面101的一第二表面103’，而每一晶粒形成有多個(gè)硅貫通孔，硅貫通孔連通晶粒的第一表面101及第二表面 103’，于硅貫通孔中形成一硅貫通孔電極結(jié)構(gòu)，其中每一硅貫通孔電極結(jié)構(gòu)包括一介電層 13，形成于硅貫通孔的內(nèi)壁上；一阻障層15，形成于介電層13的內(nèi)壁上，并界定出一填充空間Ila ；接著，于阻障層15的內(nèi)側(cè)壁上形成一環(huán)形充填金屬層17a，且環(huán)形充填金屬層17a 不會(huì)將填充空間Ila填滿，而會(huì)形成一個(gè)中空區(qū)域12，環(huán)形充填金屬層17a的第一端175與第一表面101齊平，其第二端177與第二表面103’齊平；一柔性金屬凸塊19e形成于環(huán)形充填金屬層17a的第一端175上，且凸出于第一表面101。因此，在本實(shí)施例中，即通過(guò)多個(gè)晶粒中的一晶粒上的多個(gè)柔性金屬凸塊19e與另一晶粒上的多個(gè)環(huán)形充填金屬層17a的第二端177直接電性連接，以形成多晶粒的堆棧結(jié)構(gòu)。接著，本發(fā)明的具有環(huán)形充填金屬層的第二種多晶粒堆棧結(jié)構(gòu)，如圖8B所示，由多個(gè)具有如圖7B的硅貫通孔電極結(jié)構(gòu)的晶粒垂直堆棧而形成。很明顯地，圖8B與圖8A間的差異為在圖8A的晶粒的硅貫通孔電極結(jié)構(gòu)的中空區(qū)域12中，進(jìn)一步充填并填滿一高分子介電材料，使中空區(qū)域12中形成高分子絕緣層14，并且在環(huán)形充填金屬層17a的第二端 177上進(jìn)一步形成有柔性金屬凸塊113，如圖7B所示。接著，通過(guò)多個(gè)晶粒中的一晶粒上的多個(gè)柔性金屬凸塊19e與另一晶粒上的多個(gè)柔性金屬凸塊113電性連接，以形成圖8B的多晶粒的堆棧結(jié)構(gòu)。接著，本發(fā)明的具有環(huán)形充填金屬層的第三種多晶粒堆棧結(jié)構(gòu)，如圖8C所示，由多個(gè)具有如圖7C的硅貫通孔電極結(jié)構(gòu)的晶粒垂直堆棧而形成。很明顯地，圖8C與圖8B間的差異為，在圖8C中的晶粒的柔性金屬凸塊19e及113為實(shí)心的凸塊結(jié)構(gòu)。而通過(guò)多個(gè)晶粒中的一晶粒上的多個(gè)柔性金屬凸塊19e與另一晶粒上的多個(gè)柔性金屬凸塊113電性連接，即可形成圖8C的多晶粒的堆棧結(jié)構(gòu)。本發(fā)明在此要強(qiáng)調(diào)，對(duì)于上述的堆棧組合僅為本發(fā)明的實(shí)施例，本發(fā)明還可以任意選擇本發(fā)明如第6A、6B、6D、7A、7B及7C圖所揭露的結(jié)構(gòu)進(jìn)行堆棧，故本發(fā)明的實(shí)施例并非僅限于上述圖8A至圖8C的實(shí)施方式。在進(jìn)行本發(fā)明所述的多晶粒堆棧制程的同時(shí)，還可以選擇性地同時(shí)執(zhí)行一個(gè)充填步驟，在堆棧之前先通過(guò)點(diǎn)膠、網(wǎng)版印刷、旋轉(zhuǎn)涂布等涂膠方式，將一種密封材料涂布于晶圓或晶粒的第一表面上101上，并在進(jìn)行晶粒堆棧鍵結(jié)時(shí)也同時(shí)進(jìn)行密封材料的固化， 以形成一密封層觀于多晶粒堆棧結(jié)構(gòu)中相鄰晶粒間的空隙20中(如圖9中所示)，藉此密封層觀可以使整個(gè)多晶粒堆棧結(jié)構(gòu)更穩(wěn)固接合并提供電性連接端點(diǎn)保護(hù)作用。而此密封層28的材料可以選自下列群組非導(dǎo)電膠(non-conductive paste ；NCP)、非導(dǎo)電膜 (non-conductive film ;NCF)、異方性導(dǎo)電膠(anisotropic conductive paste ；ACP)、異方性導(dǎo)電膜(anisotropic conductive film ;ACF)、底部填充膠(underfill)、非流動(dòng)底部填充膠(non-flow underfill)、B 階膠(B-stage resin)、模塑化合物、FOW(film-over-wire) 薄膜等。此外，也可以在完成本發(fā)明所述的多晶粒堆棧后，再選擇性地執(zhí)行一個(gè)充填步驟， 通過(guò)高壓方式將一種密封材料充填于多晶粒堆棧結(jié)構(gòu)中相鄰晶粒間的空隙20中，以形成一密封層觀，如圖9中所示。 以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并非用以限定本發(fā)明的申請(qǐng)專利范圍； 凡其它未脫離本發(fā)明所揭示的精神下所完成的等效改變或修飾，均應(yīng)包含在下述的申請(qǐng)專利范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種硅晶圓結(jié)構(gòu)，包括一第一表面及相對(duì)該第一表面的一第二表面，該第一表面上形成有多個(gè)晶粒區(qū)，每一該晶粒區(qū)形成有多個(gè)硅貫通孔，而所述硅貫通孔連通該硅晶圓的該第一表面及該第二表面，于所述硅貫通孔中形成一硅貫通孔電極結(jié)構(gòu)，其中每一該硅貫通孔電極結(jié)構(gòu)包括一介電層，形成于該硅貫通孔的內(nèi)壁上；一阻障層，形成于該介電層的內(nèi)壁上，并界定出一填充空間；一充填金屬層，填充于該填充空間中，該充填金屬層具有一第一端與相對(duì)的一第二端， 該第一端低于該第一表面而形成一凹槽，該第二端鄰近該第二表面；一第一柔性金屬凸塊，連接并覆蓋該充填金屬層的該第一端，其中部份該第一柔性金屬凸塊形成于該凹槽中，且該第一柔性金屬凸塊凸出該第一表面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅晶圓結(jié)構(gòu)，其特征在于，該充填金屬層的該第二端與該第二表面齊平。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的硅晶圓結(jié)構(gòu)，其特征在于，該硅貫通孔電極結(jié)構(gòu)進(jìn)一步包括一第二柔性金屬凸塊，該第二柔性金屬凸塊連接并覆蓋該充填金屬層的該第二端并凸出該第一表面。
4.一種硅晶圓結(jié)構(gòu)，包括一第一表面及相對(duì)該第一表面的一第二表面，該第一表面上形成有多個(gè)晶粒區(qū)，每一該晶粒區(qū)形成有多個(gè)硅貫通孔，而所述硅貫通孔連通該硅晶圓的該第一表面及該第二表面，于所述硅貫通孔中形成一硅貫通孔電極結(jié)構(gòu)，其中每一該硅貫通孔電極結(jié)構(gòu)包括一介電層，形成于該硅貫通孔的內(nèi)壁上；一阻障層，形成于該介電層的內(nèi)壁上，并界定出一填充空間；一充填金屬層，填充于該填充空間中，該充填金屬層具有一第一端與相對(duì)的一第二端， 該第一端低于該第一表面而形成一第一凹槽，同時(shí)該第二端低于該第二表面而形成一第二凹槽；一第一柔性金屬凸塊，連接并覆蓋該充填金屬層的該第一端，其中部份該第一柔性金屬凸塊形成于該第一凹槽中，且該柔性金屬凸塊凸出該第一表面。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的硅晶圓結(jié)構(gòu)，其特征在于，該硅貫通孔電極結(jié)構(gòu)進(jìn)一步包括一第二柔性金屬凸塊，該第二柔性金屬凸塊連接并覆蓋該充填金屬層的該第二端，其中部份該第二柔性金屬凸塊形成于該第二凹槽中，且該第二柔性金屬凸塊凸出該第二表面。
6.根據(jù)權(quán)利要求3或5所述的硅晶圓結(jié)構(gòu)，其特征在于，該充填金屬層的材料選自下列群組多晶硅、銅、鎢、鎳、鋁及其組合，以及該第一柔性金屬凸塊及該第二柔性金屬凸塊的材料選自下列群組金、鎳/金、鎳/鈀/金、焊錫、無(wú)鉛焊錫及導(dǎo)電高分子材料。
7.一種多晶粒的堆棧結(jié)構(gòu)，由多個(gè)晶粒垂直堆棧而形成，每一該晶粒包括一第一表面及相對(duì)該第一表面的一第二表面，而每一該晶粒形成有多個(gè)硅貫通孔，所述硅貫通孔連通該晶粒的該第一表面及該第二表面，于所述硅貫通孔中形成一硅貫通孔電極結(jié)構(gòu)，其中每一該硅貫通孔電極結(jié)構(gòu)包括一介電層，形成于該硅貫通孔的內(nèi)壁上；一阻障層，形成于該介電層的內(nèi)壁上，并界定出一填充空間；一充填金屬層，填充于該填充空間中，該充填金屬層具有一第一端與相對(duì)的一第二端，而該第一端低于該第一表面以形成一凹槽，而該第二端與該第二表面齊平；一第一柔性金屬凸塊，連接并覆蓋該充填金屬層的該第一端，其中部份該第一柔性金屬凸塊形成于該凹槽中，且該第一柔性金屬凸塊凸出該第一表面；其中通過(guò)該多個(gè)晶粒中的一晶粒的該些第一柔性金屬凸塊與另一晶粒的該些充填金屬層的第二端電性連接，以形成多晶粒的堆棧結(jié)構(gòu)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的堆棧結(jié)構(gòu)，其特征在于，該硅貫通孔電極結(jié)構(gòu)進(jìn)一步包括一第二柔性金屬凸塊，該第二柔性金屬凸塊連接并覆蓋該充填金屬層的該第二端且凸出該第二表面，其中該堆棧結(jié)構(gòu)的該多個(gè)晶粒中的一晶粒的該些第一柔性金屬凸塊與另一晶粒的該些第二柔性金屬凸塊電性連接。
9.一種多晶粒的堆棧結(jié)構(gòu)，由多個(gè)晶粒垂直堆棧而形成，每一該晶粒包括一第一表面及相對(duì)該第一表面的一第二表面，而每一該晶粒形成有多個(gè)硅貫通孔，所述硅貫通孔連通該晶粒的該第一表面及該第二表面，于所述硅貫通孔中形成一硅貫通孔電極結(jié)構(gòu)，其中每一該硅貫通孔電極結(jié)構(gòu)包括一介電層，形成于該硅貫通孔的內(nèi)壁上；一阻障層，形成于該介電層的內(nèi)壁上，并界定出一填充空間；一充填金屬層，填充于該填充空間中，該充填金屬層具有一第一端與相對(duì)的一第二端， 該第一端低于該第一表面而形成一第一凹槽，同時(shí)該第二端低于該第二表面而形成一第二凹槽；一第一柔性金屬凸塊，連接并覆蓋該充填金屬層的該第一端，其中部份該第一柔性金屬凸塊形成于該第一凹槽中，且該第一柔性金屬凸塊凸出該第一表面；一第二柔性金屬凸塊，連接并覆蓋該充填金屬層的該第二端，其中部份該第二柔性金屬凸塊形成于該第二凹槽中，且該第二柔性金屬凸塊凸出該第二表面；其中通過(guò)該多個(gè)晶粒中的一晶粒的該些第一柔性金屬凸塊與另一晶粒的該些第二柔性金屬凸塊電性連接，以形成多晶粒的堆棧結(jié)構(gòu)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的堆棧結(jié)構(gòu)，其特征在于，該充填金屬層的材料選自下列群組多晶硅、銅、鎢、鎳、鋁及其組合，以及該第一柔性金屬凸塊及該第二柔性金屬凸塊的材料選自下列群組金、鎳/金、鎳/鈀/金、焊錫、無(wú)鉛焊錫及導(dǎo)電高分子材料。
11.一種硅晶圓結(jié)構(gòu)，包括一第一表面及相對(duì)該第一表面的一第二表面，該第一表面上形成有多個(gè)晶粒區(qū)，每一該晶粒區(qū)形成有多個(gè)硅貫通孔，而所述硅貫通孔連通該硅晶圓的該第一表面及該第二表面，于所述硅貫通孔中形成一硅貫通孔電極結(jié)構(gòu)，其中每一該硅貫通孔電極結(jié)構(gòu)包括一介電層，形成于該硅貫通孔的內(nèi)壁上；一阻障層，形成于該介電層的內(nèi)壁上，并界定出一填充空間；一環(huán)形充填金屬層，形成于該阻障層的內(nèi)壁上且部份填充于該填充空間中，使該環(huán)形充填金屬層具有一中空區(qū)域，且該環(huán)形充填金屬層的一第一端鄰近該第一表面以及相對(duì)該第一端的一第二端鄰近該第二表面；一第一柔性金屬凸塊，形成于該環(huán)形充填金屬層的該第一端上，且該第一柔性金屬凸塊凸出該第一表面。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的硅晶圓結(jié)構(gòu)，其特征在于，該第一柔性金屬凸塊為一環(huán)狀結(jié)構(gòu)，該環(huán)狀結(jié)構(gòu)具有至少一貫孔，其中該至少一貫孔對(duì)應(yīng)該中空區(qū)域。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的硅晶圓結(jié)構(gòu)，其特征在于，該環(huán)形充填金屬層的該第一端與該第一表面齊平，該第一柔性金屬凸塊形成于該第一表面上。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的硅晶圓結(jié)構(gòu)，其特征在于，該環(huán)形充填金屬層的該第一端低于該第一表面，以形成一凹槽，其中部份該第一柔性金屬凸塊形成于該凹槽中。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的硅晶圓結(jié)構(gòu)，其特征在于，該環(huán)形充填金屬層的該第一端凸出該第一表面。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的硅晶圓結(jié)構(gòu)，其特征在于，該第一柔性金屬凸塊包覆該環(huán)形充填金屬層的該第一端凸出該第一表面的部份。
17.根據(jù)權(quán)利要求11所述的硅晶圓結(jié)構(gòu)，其特征在于，其進(jìn)一步包括一高分子絕緣層充填于該中空區(qū)域中。
18.根據(jù)權(quán)利要求12或17所述的硅晶圓結(jié)構(gòu)，其特征在于，該硅貫通孔電極結(jié)構(gòu)進(jìn)一步包括一第二柔性金屬凸塊，該第二柔性金屬凸塊形成于該環(huán)形充填金屬層的該第二端上且凸出該第二表面。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的硅晶圓結(jié)構(gòu)，其特征在于，該環(huán)形充填金屬層的材料選自下列群組多晶硅、銅、鎢、鎳、鋁及其組合，以及該第一柔性金屬凸塊及該第二柔性金屬凸塊的材料選自下列群組金、鎳/金、鎳/鈀/金、焊錫、無(wú)鉛焊錫及導(dǎo)電高分子材料。
20.一種多晶粒的堆棧結(jié)構(gòu)，由多個(gè)晶粒垂直堆棧而形成，每一該晶粒包括一第一表面及相對(duì)該第一表面的一第二表面，而每一該晶粒形成有多個(gè)硅貫通孔，所述硅貫通孔連通該晶粒的該第一表面及該第二表面，于所述硅貫通孔中形成一硅貫通孔電極結(jié)構(gòu)，其中每一該硅貫通孔電極結(jié)構(gòu)包括一介電層，形成于該硅貫通孔的內(nèi)壁上；一阻障層，形成于該介電層的內(nèi)壁上，并界定出一填充空間；一環(huán)形充填金屬層，形成于該阻障層的內(nèi)壁上且部份填充于該填充空間中，使該環(huán)形充填金屬層具有一中空區(qū)域，且該環(huán)形充填金屬層的一第一端鄰近該第一表面以及相對(duì)該第一端的一第二端鄰近該第二表面；一第一柔性金屬凸塊，形成于該環(huán)形充填金屬層的該第一端上，且該第一柔性金屬凸塊凸出該第一表面；其中通過(guò)該多個(gè)晶粒中的一晶粒的該些第一柔性金屬凸塊與另一晶粒的該些環(huán)形充填金屬層的第二端電性連接，以形成多晶粒的堆棧結(jié)構(gòu)。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的堆棧結(jié)構(gòu)，其特征在于，該第一柔性金屬凸塊為一環(huán)狀結(jié)構(gòu)，該環(huán)狀結(jié)構(gòu)具有至少一貫孔，其中該至少一貫孔對(duì)應(yīng)該中空區(qū)域。
22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的堆棧結(jié)構(gòu)，其特征在于，該環(huán)形充填金屬層的該第一端與該第一表面齊平，該第一柔性金屬凸塊形成于該第一表面上。
23.根據(jù)權(quán)利要求20所述的堆棧結(jié)構(gòu)，其特征在于，該環(huán)形充填金屬層的該第一端低于該第一表面，以形成一的凹槽，其中部份該第一柔性金屬凸塊形成于該凹槽中。
24.根據(jù)權(quán)利要求20所述的堆棧結(jié)構(gòu)，其特征在于，該環(huán)形充填金屬層的該第一端凸出該第一表面。
25.根據(jù)權(quán)利要求M所述的堆棧結(jié)構(gòu)，其特征在于，該第一柔性金屬凸塊包覆該環(huán)形充填金屬層的該第一端凸出該第一表面的部份。
26.根據(jù)權(quán)利要求20所述的堆棧結(jié)構(gòu)，其特征在于，其進(jìn)一步包括一高分子絕緣層充填于該中空區(qū)域中。
27.根據(jù)權(quán)利要求21或沈所述的堆棧結(jié)構(gòu)，其特征在于，該硅貫通孔電極結(jié)構(gòu)進(jìn)一步包括一第二柔性金屬凸塊，該第二柔性金屬凸塊形成于該環(huán)形充填金屬層的該第二端上且凸出該第二表面，其中該堆棧結(jié)構(gòu)的該多個(gè)晶粒中的一晶粒的該些第一柔性金屬凸塊與另一晶粒的該些第二柔性金屬凸塊電性連接。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的堆棧結(jié)構(gòu)，其特征在于，該環(huán)形充填金屬層的材料選自下列群組多晶硅、銅、鎢、鎳、鋁及其組合，以及該第一柔性金屬凸塊及該第二柔性金屬凸塊的材料選自下列群組金、鎳/金、鎳/鈀/金、焊錫、無(wú)鉛焊錫及導(dǎo)電高分子材料。
全文摘要
一種硅晶圓結(jié)構(gòu)，包括第一表面及相對(duì)第一表面的第二表面，第一表面上形成有多個(gè)晶粒區(qū)，每一晶粒區(qū)形成有多個(gè)硅貫通孔，而硅貫通孔連通第一表面及第二表面，于硅貫通孔中形成一硅貫通孔電極結(jié)構(gòu)，其中每一硅貫通孔電極結(jié)構(gòu)包括一介電層，形成于硅貫通孔的內(nèi)壁上；一阻障層，形成于介電層的內(nèi)壁上，并界定出一填充空間；一充填金屬層，填充于填充空間中，充填金屬層的第一端低于第一表面而形成一凹槽；一柔性金屬凸塊，連接并覆蓋充填金屬層的第一端，其中部份柔性金屬凸塊形成于凹槽中。通過(guò)此柔性金屬凸塊的應(yīng)用，可提高多晶粒堆棧封裝結(jié)構(gòu)的可靠度。
文檔編號(hào)H01L25/00GK102290397SQ20101021332
公開日2011年12月21日 申請(qǐng)日期2010年6月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月17日
發(fā)明者劉安鴻, 李宜璋, 王偉, 黃祥銘 申請(qǐng)人:南茂科技股份有限公司