專利名稱：形成具有擴(kuò)展基底的導(dǎo)電柱的半導(dǎo)體器件和方法
形成具有擴(kuò)展基底的導(dǎo)電柱的半導(dǎo)體器件和方法
要求國(guó)內(nèi)優(yōu)先權(quán)本申請(qǐng)要求于2011年10月17日提交的臨時(shí)申請(qǐng)No. 61/548，120的利益，通過(guò)引用將其結(jié)合到本文中。技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明總體上涉及半導(dǎo)體器件，并且更具體地涉及形成具有擴(kuò)展基底(base)的導(dǎo)電柱(pillar)的半導(dǎo)體器件和方法。
背景技術(shù)：
通常在現(xiàn)代電子產(chǎn)品中見(jiàn)到半導(dǎo)體器件。半導(dǎo)體器件在電部件的數(shù)目和密度方面不同。分立的半導(dǎo)體器件一般包含一種電部件，例如發(fā)光二極管(LED)、小信號(hào)晶體管、電阻器、電容器、電感器、以及功率金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(M0SFET)。集成半導(dǎo)體器件典型地包含數(shù)百個(gè)到數(shù)百萬(wàn)個(gè)電部件。集成半導(dǎo)體器件的示例包括微控制器、微處理器、電荷耦合器件(CXD )、太陽(yáng)能電池以及數(shù)字微鏡器件(DMD )。
半導(dǎo)體器件執(zhí)行各種功能，諸如信號(hào)處理、高速計(jì)算、發(fā)送和接收電磁信號(hào)、控制電子器件、將太陽(yáng)光轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏σ约皠?chuàng)建用于電視顯示的視覺(jué)投影。在娛樂(lè)、通信、功率變換、網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)以及消費(fèi)產(chǎn)品的領(lǐng)域中見(jiàn)到半導(dǎo)體器件。還在軍事應(yīng)用、航空、汽車、工業(yè)控制器以及辦公設(shè)備中見(jiàn)到半導(dǎo)體器件。
半導(dǎo)體器件利用半導(dǎo)體材料的電特性。半導(dǎo)體材料的原子結(jié)構(gòu)允許通過(guò)施加電場(chǎng)或基電流(base current)或通過(guò)摻雜工藝來(lái)操縱其導(dǎo)電性。摻雜將雜質(zhì)引入到半導(dǎo)體材料中以操縱并控制半導(dǎo)體器件的導(dǎo)電性。
半導(dǎo)體器件包含有源和無(wú)源電結(jié)構(gòu)。包括雙極晶體管和場(chǎng)效應(yīng)晶體管的有源結(jié)構(gòu)控制電流的流動(dòng)。通過(guò)改變摻雜水平和電場(chǎng)或基電流的施加，晶體管或者促進(jìn)或者限制電流的流動(dòng)。包括電阻器、電容器和電感器的無(wú)源結(jié)構(gòu)創(chuàng)建為執(zhí)行各種電功能所必需的電壓和電流之間的關(guān)系。將無(wú)源和有源結(jié)構(gòu)電連接以形成電路，這使得半導(dǎo)體器件能執(zhí)行高速計(jì)算和其它有用的功能。
半導(dǎo)體器件一般使用兩個(gè)復(fù)雜的制造工藝來(lái)進(jìn)行制造，即，前端(front-end)制造和后端(back-end)制造，每一個(gè)潛在地涉及數(shù)百個(gè)步驟。前端制造涉及在半導(dǎo)體晶片的表面上形成多個(gè)管芯(die)。每個(gè)半導(dǎo)體管芯典型地是相同的并且包含通過(guò)將有源部件和無(wú)源部件電連接而形成的電路。后端制造涉及從已完成的晶片分割(singulate)各個(gè)半導(dǎo)體管芯并對(duì)管芯進(jìn)行封裝以提供結(jié)構(gòu)支撐和環(huán)境隔離。本文所用的術(shù)語(yǔ)“半導(dǎo)體管芯”既指該詞的單數(shù)形式又指復(fù)數(shù)形式，并且因此，既能指單個(gè)半導(dǎo)體器件又能指多個(gè)半導(dǎo)體器件。
半導(dǎo)體制造的一個(gè)目標(biāo)是生產(chǎn)較小的半導(dǎo)體器件。較小的器件典型地消耗較少的功率、具有較高的性能并且可以更有效地被生產(chǎn)。另外，較小的半導(dǎo)體器件具有較小的占位面積(footprint)，這對(duì)于較小的終端產(chǎn)品而言是需要的。較小的半導(dǎo)體管芯尺寸可以通過(guò)前端工藝中的改進(jìn)而獲得，該前端工藝中 的改進(jìn)產(chǎn)生具有較小、較高密度的有源和無(wú)源部件的半導(dǎo)體管芯。后端工藝可以通過(guò)在電互連和封裝材料中的改進(jìn)而產(chǎn)生具有較小的占位面積的半導(dǎo)體器件封裝。
在常規(guī)的半導(dǎo)體管芯中，導(dǎo)電柱或高輪廓凸塊(bump)可以形成在管芯的有源表面上用于垂直偏移(offset)。通常在形成柱期間通過(guò)蝕刻工藝對(duì)在與有源表面的界面處的導(dǎo)電柱或凸塊的基底進(jìn)行鉆蝕。即，導(dǎo)電柱的基底比導(dǎo)電柱的本體狹窄。特別是對(duì)于為了獲得精細(xì)的節(jié)距和高的輸入/輸出(I/O)記數(shù)和密度而要求具有最小寬度的導(dǎo)電柱的應(yīng)用而言，在導(dǎo)電柱的基底處的鉆蝕削弱與半導(dǎo)體管芯的接合。導(dǎo)電柱的弱基底由于增加制造缺陷以及潛在的缺陷而減少產(chǎn)量。在臨時(shí)載體的去除、處理和運(yùn)輸期間，導(dǎo)電柱的弱基底特別容易損壞。發(fā)明內(nèi)容
對(duì)維持導(dǎo)電柱和半導(dǎo)體管芯之間接合強(qiáng)度以減少制造缺陷存在需求。因此，在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明是一種制作半導(dǎo)體器件的方法，該方法包括步驟提供半導(dǎo)體晶片；形成延伸到半導(dǎo)體晶片中的多個(gè)導(dǎo)電通孔；在半導(dǎo)體晶片的第一表面上形成多個(gè)導(dǎo)電柱；以及在與半導(dǎo)體晶片的第一表面相對(duì)的半導(dǎo)體晶片的第二表面上形成導(dǎo)電層。導(dǎo)電柱包括電連接到導(dǎo)電通孔的擴(kuò)展基底。將導(dǎo)電層電連接到導(dǎo)電通孔。
在另一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明是一種制作半導(dǎo)體器件的方法，該方法包括步驟提供半導(dǎo)體管芯；形成延伸到半導(dǎo)體管芯中的導(dǎo)電通孔；以及在半導(dǎo)體管芯的第一表面上形成導(dǎo)電柱。導(dǎo)電柱包括電連接到導(dǎo)電通孔的擴(kuò)展基底。
在另一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明是一種制作半導(dǎo)體器件的方法，該方法包括步驟提供第一半導(dǎo)體管芯；以及在第一半導(dǎo)體管芯的第一表面上形成第一導(dǎo)電柱。第一導(dǎo)電柱包括具有比導(dǎo)電柱的本體的寬度大的寬度的擴(kuò)展基底。
在另一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明是一種半導(dǎo)體器件，該半導(dǎo)體器件包括第一半導(dǎo)體管芯和形成在第一半導(dǎo)體管芯的第一表面上的第一導(dǎo)電柱。第一導(dǎo)電柱包括具有比導(dǎo)電柱的本體的寬度大的寬度的擴(kuò)展基底。


圖1說(shuō)明具有安裝到其表面的不同類型的封裝的印刷電路板(PCB)；圖2a-2c說(shuō)明安裝到PCB的代表·性的半導(dǎo)體封裝的進(jìn)一步細(xì)節(jié)；圖3a_3s說(shuō)明形成通過(guò)半導(dǎo)體管芯的導(dǎo)電通孔和在半導(dǎo)體管芯上形成具有擴(kuò)展基底的導(dǎo)電柱的工藝；圖4說(shuō)明具有導(dǎo)電通孔和帶有擴(kuò)展基底的導(dǎo)電柱的半導(dǎo)體管芯；圖5a-5f說(shuō)明在半導(dǎo)體管芯上形成具有擴(kuò)展基底的導(dǎo)電柱的工藝；圖6說(shuō)明具有帶有擴(kuò)展基底的導(dǎo)電柱的半導(dǎo)體管芯；圖7a_7c說(shuō)明使用具有擴(kuò)展基底的導(dǎo)電柱堆疊兩個(gè)半導(dǎo)體管芯；圖8說(shuō)明具有導(dǎo)電通孔和帶有擴(kuò)展基底的導(dǎo)電柱的半導(dǎo)體管芯；以及圖9說(shuō)明使用具有擴(kuò)展基底的導(dǎo)電柱堆疊兩個(gè)半導(dǎo)體管芯。
具體實(shí)施方式
在以下的描述中，參考附圖以一個(gè)或更多的實(shí)施例描述本發(fā)明，在這些圖中相似的標(biāo)號(hào)代表相同或類似的元件。盡管以用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的的最佳方式描述本發(fā)明，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，其旨在覆蓋如可以包括在由隨后的公開(kāi)內(nèi)容和附圖支持的所附的權(quán)利要求和其等價(jià)物所限定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的替換、修改和等同物。
半導(dǎo)體器件一般使用兩個(gè)復(fù)雜的制造工藝來(lái)進(jìn)行制造前端制造和后端制造。前端制造涉及在半導(dǎo)體晶片的表面上形成多個(gè)管芯。在晶片上的每個(gè)管芯包含有源和無(wú)源的電部件，將它們電連接以形成功能電路。諸如晶體管和二極管的有源電部件具有控制電流流動(dòng)的能力。諸如電容器、電感器、電阻器和變壓器的無(wú)源電部件創(chuàng)建為執(zhí)行電路功能所必需的電壓和電流之間的關(guān)系。
通過(guò)包括摻雜、沉積、光刻、蝕刻以及平面化的一系列工藝步驟在半導(dǎo)體晶片的表面上形成無(wú)源和有源部件。摻雜通過(guò)諸如離子注入或熱擴(kuò)散的技術(shù)將雜質(zhì)引入到半導(dǎo)體材料中。摻雜工藝修改了有源器件中的半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電性，將半導(dǎo)體材料轉(zhuǎn)變?yōu)榻^緣體、導(dǎo)體，或者響應(yīng)于電場(chǎng)或基電流而動(dòng)態(tài)地改變半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電性。晶體管包含變化的類型和摻雜程度的區(qū)域，其按照需要被布置為根據(jù)電場(chǎng)或基電流的施加使晶體管能夠促進(jìn)或者限制電流的流動(dòng)。
由具有不同的電特性的材料層形成有源和無(wú)源部件。層可以通過(guò)部分由被沉積的材料類型確定的各種沉積技術(shù)來(lái)形成。例如，薄膜沉積可能涉及化學(xué)氣相沉積(CVD)、物理氣相沉積(PVD)、電解鍍敷、以及化學(xué)鍍敷工藝。一般對(duì)每一層進(jìn)行圖案化以形成有源部件 、 無(wú)源部件或部件之間的電連接的部分。
可以使用光刻對(duì)層進(jìn)行圖案化，其涉及例如光致抗蝕劑的光敏材料在將要被圖案化的層上的沉積。使用光將圖案從光掩模轉(zhuǎn)印到光致抗蝕劑。在一個(gè)實(shí)施例中，使用溶劑去除經(jīng)受光的光致抗蝕劑圖案的部分，暴露將被圖案化的下層部分。在另一個(gè)實(shí)施例中，使用溶劑去除不經(jīng)受光的光致抗蝕劑圖案(負(fù)性光致抗蝕劑)的部分，暴露將被圖案化的下層部分。去除光致抗蝕劑的剩余部分，留下圖案化后的層?？商鎿Q地，通過(guò)使用諸如化學(xué)鍍敷和電解鍍敷的技術(shù)直接將材料沉積到由之前的沉積/蝕刻工藝形成的區(qū)域或空隙中來(lái)對(duì)一些類型的材料進(jìn)行圖案化。
圖案化是基本的操作，通過(guò)其去除在半導(dǎo)體晶片表面上的頂層的部分。可以使用光刻、光掩模、掩模、氧化物或金屬去除、照相術(shù)和模版印刷以及顯微光刻來(lái)去除半導(dǎo)體晶片的部分。光刻包括在中間掩模或光掩模中形成圖案和將圖案轉(zhuǎn)印到半導(dǎo)體晶片的表面層。光刻以兩個(gè)步驟工藝在半導(dǎo)體晶片的表面上形成有源和無(wú)源部件的水平尺寸。第一， 將在中間掩模或掩模上的圖案轉(zhuǎn)印到光致抗蝕劑的層中。光致抗蝕劑是光敏材料，其當(dāng)被暴露于光時(shí)在結(jié)構(gòu)和特性上經(jīng)受變化。改變光致抗蝕劑的結(jié)構(gòu)和特性的工藝作為負(fù)性作用的光致抗蝕劑或正性作用的光致抗蝕劑而發(fā)生。第二，將光致抗蝕劑層轉(zhuǎn)印到晶片表面中。 當(dāng)蝕刻去除未被光致抗蝕劑覆蓋的半導(dǎo)體晶片的頂層的部分時(shí)發(fā)生轉(zhuǎn)印。光致抗蝕劑的化學(xué)性質(zhì)使得當(dāng)未被光致抗蝕劑覆蓋的半導(dǎo)體晶片的頂層的部分被去除時(shí)，光致抗蝕劑保持基本完整并且抵抗通過(guò)化學(xué)蝕刻溶液的去除?？梢愿鶕?jù)使用的特定抗蝕劑和期望的結(jié)果修改形成、暴露和去除光致抗蝕劑的工藝以及去除半導(dǎo)體晶片的部分的工藝。
在負(fù)性作用光致抗蝕劑中，光致抗蝕劑被暴露于光中并且在稱為聚合的工藝中從可溶解的狀態(tài)改變成不可溶解的狀態(tài)。在聚合中，將未聚合的材料暴露于光或能量源中并且聚合物形成抗蝕的交聯(lián)材料。在大多數(shù)負(fù)性抗蝕劑中，聚合物為聚異戊二烯。使用化學(xué)溶劑或顯影劑去除可溶解的部分(即，未被暴露于光的部分)在抗蝕劑層中留下對(duì)應(yīng)于中間掩模上的不透明圖案的孔。其圖案存在于不透明區(qū)域中的掩模被稱為亮場(chǎng)掩模。
在正性作用光致抗蝕劑中，光致抗蝕劑被暴露于光中并且在稱為光溶解的工藝中從相對(duì)不溶解的狀態(tài)改變成更加可溶解的狀態(tài)。在光溶解中，將相對(duì)不可溶解的抗蝕劑暴露于適當(dāng)?shù)墓饽苤胁⑶肄D(zhuǎn)變成更加可溶解的狀態(tài)。在顯影工藝中可以利用溶劑去除抗蝕劑的光溶解的部分。基本的正性光致抗蝕劑聚合物是酚醛聚合物，也稱為酚醛清漆樹(shù)脂 (phenol-formaldehyde novolak resin)。使用化學(xué)溶劑或顯影劑去除可溶解的部分(即， 被暴露于光的部分)在抗蝕劑層中留下對(duì)應(yīng)于中間掩模上的透明圖案的孔。其圖案存在于透明區(qū)域中的掩模被稱為暗場(chǎng)掩模。
在去除了未被光致抗蝕劑覆蓋的半導(dǎo)體晶片的頂部之后，去除光致抗蝕劑的剩余部分，留下圖案化后的層?？商鎿Q地，通過(guò)使用諸如化學(xué)鍍敷和電解鍍敷的技術(shù)直接將材料沉積到由之前的沉積/蝕刻工藝形成的區(qū)域或空隙中來(lái)對(duì)一些類型的材料進(jìn)行圖案化。
將材料的薄膜沉積在現(xiàn)有的圖案上可以放大下面的圖案并且創(chuàng)建非均勻平坦的表面。需要均勻平坦的表面來(lái)生產(chǎn)更小并且更密堆疊的有源和無(wú)源部件。平面化可以被用于從晶片的表面去除材料并且生產(chǎn)均勻平坦的表面。平面化涉及使用拋光墊對(duì)晶片的表面進(jìn)行拋光。在進(jìn)行拋光的期間，將研磨材料和腐蝕的化學(xué)物質(zhì)加入到晶片的表面。組合的研磨物的機(jī)械行為和化學(xué)物質(zhì)的腐蝕行為去除任何不規(guī)則的外形，產(chǎn)生均勻平坦的表面。
后端制造是指將已完成的晶片切割或分割成各個(gè)半導(dǎo)體管芯并且然后對(duì)半導(dǎo)體管芯進(jìn)行封裝用于結(jié)構(gòu)支撐和環(huán)境隔離。為了分割半導(dǎo)體管芯，沿著被稱為鋸道或劃線的晶片的非功能區(qū)域?qū)M(jìn)行劃痕并切斷。使用激光切割工具或鋸條來(lái)分割晶片。在分割后，將各個(gè)半導(dǎo)體管芯安裝到封裝基板，該封裝基板包括用于與其它系統(tǒng)部件互連的引腳或接觸焊盤。然后將形成在半導(dǎo)體管芯上的接觸焊盤連接到封裝內(nèi)的接觸焊盤?？梢允褂煤噶贤箟K、立柱凸塊、導(dǎo)電膠或引線接合來(lái)形成電連接。將密封劑或其它模塑材料沉積在封裝上以提供物理支撐和電隔離。然后將已完成的封裝插入到電系統(tǒng)中并且使得半導(dǎo)體器件的功能對(duì)于其它系統(tǒng)部件可用。
圖1說(shuō)明具有芯片載體基板或印刷電路板(PCB) 52的電子器件50，該芯片載體基板或印刷電路板(PCB) 52具有安裝在其表面上的多個(gè)半導(dǎo)體封裝。電子器件50可以根據(jù)應(yīng)用而具有一種類型的半導(dǎo)體封裝、或者多種類型的半導(dǎo)體封裝。為了說(shuō)明的目的，在圖1 中示出不同類型的半導(dǎo)體封裝。
電子器件50可以是使用半導(dǎo)體封裝以執(zhí)行一個(gè)或更多電功能的獨(dú)立系統(tǒng)?？商鎿Q地，電子器件50可以是較大系統(tǒng)的子部件。例如，電子器件50可以是蜂窩電話、個(gè)人數(shù)字助理(PDA)、數(shù)碼攝像機(jī)(DVC)、或其它電子通信器件的一部分?？商鎿Q地，電子器件50可以是圖形卡、網(wǎng)絡(luò)接口卡或可以插入到計(jì)算機(jī)中的其它信號(hào)處理卡。半導(dǎo)體封裝可以包括微處理器、存儲(chǔ)器、專用集成電路(ASIC)、邏輯電路、模擬電路、RF電路、分立器件、或者其它半導(dǎo)體管芯或電部件。小型化和重量減少對(duì)于這些產(chǎn)品被市場(chǎng)接受是至關(guān)重要的。必須減小半導(dǎo)體器件之間的距離以獲得更高的密度。
在圖1中，PCB 52提供`一般的基板用于安裝在PCB上的半導(dǎo)體封裝的結(jié)構(gòu)支撐和電互連。使用蒸發(fā)、電解鍍敷、化學(xué)鍍敷、絲網(wǎng)印刷、或其它合適的金屬沉積工藝，在PCB 52的表面上或其層內(nèi)形成導(dǎo)電信號(hào)跡線54。信號(hào)跡線54提供用于半導(dǎo)體封裝、安裝的部件以及其它外部系統(tǒng)部件中的每一個(gè)之間的電通信。跡線54還向半導(dǎo)體封裝中的每一個(gè)提供功率和接地連接。
在一些實(shí)施例中，半導(dǎo)體器件具有兩個(gè)封裝級(jí)別。第一級(jí)封裝是用于將半導(dǎo)體管芯機(jī)械地和電地附著到中間載體的技術(shù)。第二級(jí)封裝涉及將中間載體機(jī)械地和電地附著到 PCB。在其它實(shí)施例中，半導(dǎo)體器件可以僅具有第一級(jí)封裝，其中管芯被直接機(jī)械地和電地安裝到PCB。
為了說(shuō)明的目的，在PCB 52上示出包括接合引線封裝56和倒裝芯片58的若干類型的第一級(jí)封裝。另外，示出在PCB52上安裝的若干類型的第二級(jí)封裝，包括球柵陣列 (BGA) 60、凸塊芯片載體(BCC) 62、雙列直插式封裝(DIP) 64、岸面柵格陣列(LGA) 66、多芯片組件(MCM) 68、四側(cè)無(wú)引腳扁平封裝(QFN) 70以及四側(cè)引腳扁平封裝72。取決于系統(tǒng)需求，使用第一和第二級(jí)封裝類型的任何組合配置的半導(dǎo)體封裝以及其它電子部件的任何組合可以連接到PCB 52。在一些實(shí)施例中，電子器件50包括單個(gè)附著的半導(dǎo)體封裝，而其它實(shí)施例需要多個(gè)互連的封裝。通過(guò)在單個(gè)基板上組合一個(gè)或更多半導(dǎo)體封裝，制造商可以將預(yù)制的部件結(jié)合到電子器件和系統(tǒng)中。由于半導(dǎo)體封裝包括復(fù)雜的功能，所以可以使用比較便宜的部件和流線型的制造工藝來(lái)制造電子器件。產(chǎn)生的部件不太可能發(fā)生故障并且比較便宜地進(jìn)行制造導(dǎo)致針對(duì)消費(fèi)者的較低的成本。
圖2a_2c示出示例性的半導(dǎo)體封裝。圖2a說(shuō)明安裝在PCB52上的DIP 64的進(jìn)一步細(xì)節(jié)。半導(dǎo)體管芯74包括有源區(qū)域，該有源區(qū)域包含作為根據(jù)管芯的電設(shè)計(jì)而在管芯內(nèi)形成且電互連的有源器件、無(wú)源器件、導(dǎo)電層和電介質(zhì)層實(shí)現(xiàn)的模擬或數(shù)字電路。例如， 電路可以包括一個(gè)或更多晶體管、二極管、電感器、電容器、電阻器以及在半導(dǎo)體管芯74的有源區(qū)域內(nèi)形成的其它電路元件。接觸焊盤76是諸如鋁(Al)、銅(Cu)、錫(Sn)、鎳(Ni)、金 (Au)、或銀(Ag)的導(dǎo)電材料的一層或更多層，并且電連接到在半導(dǎo)體管芯74內(nèi)形成的電路元件。在DIP 64的裝配期間，使用金-硅共熔層或諸如熱環(huán)氧物或環(huán)氧樹(shù)脂的粘合劑材料將半導(dǎo)體管芯74安裝到中間載體78。封裝本體包括諸如聚合物或陶瓷的絕緣封裝材料。 導(dǎo)線80和接合引線82提供半導(dǎo)體管芯74和PCB 52之間的電互連。將密封劑84沉積在封裝上，用于通過(guò)防止水分和微粒進(jìn)入封裝并且污染半導(dǎo)體管芯74或接合引線82而進(jìn)行環(huán)境保護(hù)。
圖2b說(shuō)明安裝在PCB 52上的BCC62的進(jìn)一步細(xì)節(jié)。使用底部填料或環(huán)氧樹(shù)脂粘合劑材料92將半導(dǎo)體管芯88安裝在載體90上。接合引線94提供接觸焊盤96和98之間的第一級(jí)封裝互連。將模塑料或密封劑100沉積在半導(dǎo)體管芯88和接合引線94上以便為器件提供物理支撐和電隔離。使用諸如 電解鍍敷或化學(xué)鍍敷之類的合適的金屬沉積工藝將接觸焊盤102形成在PCB 52的表面上。將接觸焊盤102電連接到PCB52中的一個(gè)或更多導(dǎo)電信號(hào)跡線54。凸塊104形成在BCC 62的接觸焊盤98和PCB 52的接觸焊盤102之間。
在圖2c中，采用倒裝芯片類型第一級(jí)封裝將半導(dǎo)體管芯58面朝下地安裝到中間載體106。半導(dǎo)體管芯58的有源區(qū)域108包含作為根據(jù)管芯的電設(shè)計(jì)而形成的有源器件、 無(wú)源器件、導(dǎo)電層和電介質(zhì)層實(shí)現(xiàn)的模擬或數(shù)字電路。例如，電路可以包括一個(gè)或更多晶體管、二極管、電感器、電容器、電阻器以及在有源區(qū)域108內(nèi)形成的其它電路元件。半導(dǎo)體管芯58通過(guò)凸塊110電地和機(jī)械地連接到載體106。
采用使用凸塊112的BGA類型第二級(jí)封裝將BGA 60電地和機(jī)械地連接到PCB 52。 半導(dǎo)體管芯58通過(guò)凸塊110、信號(hào)線114、以及凸塊112電連接到PCB 52中的導(dǎo)電信號(hào)跡線54。將模塑料或密封劑116沉積在半導(dǎo)體管芯58和載體106上以便為器件提供物理支撐和電隔離。倒裝芯片半導(dǎo)體器件提供從半導(dǎo)體管芯58上的有源器件到PCB 52上的導(dǎo)電軌跡的短的導(dǎo)電路徑以便減少信號(hào)傳播距離、降低電容并且提供整體電路性能。在另一個(gè)實(shí)施例中，可以在沒(méi)有中間載體106的情況下使用倒裝芯片類型第一級(jí)封裝將半導(dǎo)體管芯 58直接機(jī)械地和電地連接到PCB 52。
與圖1和圖2a_2c相關(guān)聯(lián)，圖3a_3s說(shuō)明形成通過(guò)半導(dǎo)體管芯的導(dǎo)電通孔和在半導(dǎo)體管芯上形成具有擴(kuò)展基底的導(dǎo)電柱的工藝。圖3a示出半導(dǎo)體晶片120，該半導(dǎo)體晶片 120具有諸如硅、鍺、砷化鎵、磷化銦或碳化硅之類的基底基板材料122以用于結(jié)構(gòu)支撐。多個(gè)半導(dǎo)體管芯或部件124形成在由如上所述的非有源管芯間晶片區(qū)域或鋸道126分隔的晶片120上。鋸道126提供切割區(qū)域以將半導(dǎo)體晶片120分割成各個(gè)半導(dǎo)體管芯124。
圖3b示出半導(dǎo)體晶片120的部分截面圖。每一個(gè)半導(dǎo)體管芯124具有背面128和有源表面130，該有源表面130包含作為根據(jù)管芯的電設(shè)計(jì)和功能而在管芯內(nèi)形成并且電互連的有源器件、無(wú)源器件、導(dǎo)電層和電介質(zhì)層實(shí)現(xiàn)的模擬或數(shù)字電路。例如，電路可以包括在有源表面130內(nèi)形成以實(shí)現(xiàn)模擬電路或數(shù)字電路(諸如數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)、ASIC、 存儲(chǔ)器或其它信號(hào)處理電路)的一個(gè)或更多晶體管、二極管和其它電路元件。半導(dǎo)體管芯 124也可以包含用于RF信號(hào)處理的集成無(wú)源器件(IB))，諸如電感器、電容器和電阻器。
使用激光鉆孔、機(jī)械鉆孔或深反應(yīng)離子蝕刻(DRIE)從有源表面130通過(guò)基底基板材料122形成多個(gè)盲孔131。盲孔131部分而不是完全通過(guò)基底基板材料122地延伸。如圖3c中所示，使用電解鍍敷、化學(xué)鍍敷工藝或其它合適的金屬沉積工藝用Al、Cu、Sn、N1、 Au、Ag、鈦(Ti)、鎢(W)、多晶硅或其它合適的導(dǎo)電材料填充盲孔131以形成Z-方向垂直互連的導(dǎo)電穿硅通孔(TSV) 132。導(dǎo)電TSV132電連接到有源表面130上的電路。
使用諸如印刷、PVD、CVD、濺射、電解鍍敷、以及化學(xué)鍍敷之類的毯式金屬沉積 (blanket metal deposition)工藝將導(dǎo)電層134形成在有源表面130和導(dǎo)電TSV132上。 導(dǎo)電層134是包含鈦銅(TiCu)、鈦鎢銅(TiWCu)或鉭氮銅(TaNCu)的種子層?？商鎿Q地，導(dǎo)電層134可以是Al、Cu、Sn、T1、N1、Au、Ag、或其它合適的導(dǎo)電材料的一層或更多層。
在圖3d中，使用印刷、旋涂、或者噴涂將圖案化或光致抗蝕劑層136形成在有源表面130和導(dǎo)電層134上。在將絕緣層用于圖案化的一些實(shí)施例中，絕緣層可以包括Si02、 Si3N4、Si0N、Ta205、A1203、或具有類似的結(jié)構(gòu)特性的其它材料的一層或更多層。光致抗蝕劑層136具有20-50微米(μ m)的厚度。
在圖3e中，通過(guò)蝕刻工藝去除光致抗蝕劑層136的一部分以形成圖案化的開(kāi)口 138。將圖案化的開(kāi)口 138定位以暴露導(dǎo)電TSV132和導(dǎo)電層134的一部分。圖3f示出圖案化的開(kāi)口 138的進(jìn)一步細(xì)節(jié)?？刂莆g刻速率以張開(kāi)(flare)與導(dǎo)電層134相鄰的較低的開(kāi)口 部分138a。因此，擴(kuò)展的開(kāi)口部分138a的寬度大于開(kāi)口部分138b的寬度。在一個(gè)實(shí)施例中，擴(kuò)展的開(kāi)口部分138a的寬度是22 μ m并且開(kāi)口部分138b的寬度是20 μ m。圖案化的開(kāi)口 138可以具有被配置用于形成導(dǎo)電柱的圓形截面區(qū)域，該導(dǎo)電柱具有包括圓形截面的圓柱形狀。圖3g示出具有圓形截面區(qū)域的圖案化的開(kāi)口 138的平面圖?？商鎿Q地，圖案化的開(kāi)口 138具有被配置用于形成導(dǎo)電柱的矩形截面區(qū)域，該導(dǎo)電柱具有包括矩形截面的立方體形狀。圖3h示出具有矩形截面區(qū)域的圖案化的開(kāi)口 138的另一個(gè)實(shí)施例的平面圖。
使用蒸發(fā)、濺射、電解鍍敷、化學(xué)鍍敷或絲網(wǎng)印刷工藝在圖案化的開(kāi)口 138內(nèi)并且在有源表面130、導(dǎo)電層134和導(dǎo)電TSV 132上沉積可選的導(dǎo)電層139。導(dǎo)電層139可以是 Cu、Al、W、Au、焊料或其它合適的導(dǎo)電材料。在一個(gè)實(shí)施例中，導(dǎo)電層139是包含Ti或TiW的勢(shì)壘層。
使用蒸發(fā)、濺射、電解鍍敷、化學(xué)鍍敷或絲網(wǎng)印刷工藝在圖案化的開(kāi)口 138內(nèi)并且在導(dǎo)電層139上沉積導(dǎo)電材料140。特別地，導(dǎo)電層139和導(dǎo)電材料140以圖案化的開(kāi)口 138的形狀進(jìn)行填充，從而具有對(duì)應(yīng)于開(kāi)口部分138a的擴(kuò)展基底或底座寬度。導(dǎo)電材料140 可以是Cu、Al、W、Au、焊料或其它合適的不可熔材料。在一個(gè)實(shí)施例中,通過(guò)在光致抗蝕劑層136的圖案化的開(kāi)口 138中鍍敷Cu，從而沉積導(dǎo)電材料140。
在圖3j中，使用蒸發(fā)、電解鍍敷、化學(xué)鍍敷、球滴(ball drop)或絲網(wǎng)印刷工藝，在圖案化的開(kāi)口 138內(nèi)在導(dǎo)電材料140上沉積導(dǎo)電凸塊材料142。凸塊材料142可以是具有可選的助焊劑溶液的Al、Sn、N1、Au、Ag、Pb、B1、Cu、焊料及其組合。例如，凸塊材料142可以是共熔Sn/Pb、高鉛焊料、或無(wú)鉛焊料。如圖3k所示，凸塊材料142可以回流以形成圓形的凸塊帽144。
在圖31中，通過(guò)蝕刻工藝去除光致抗蝕劑層136以留下具有凸塊帽144的各個(gè)導(dǎo)電柱146。通過(guò)蝕刻工藝還去除在導(dǎo)電層139和導(dǎo)電柱146的占位面積之外的導(dǎo)電層134 的部分。凸塊材料142可以在去除光致抗蝕劑層136之后回流以形成圓形的凸塊帽144。 歸因于擴(kuò)展的開(kāi)口部分138a，導(dǎo)電柱146具有擴(kuò)展基底或底座146a和較小的本體或圓柱寬度146b。導(dǎo)電柱146具有從10到120 μ m范圍的高度。導(dǎo)電柱146可以具有圓形或橢圓形截面的圓柱形狀，或者，導(dǎo)電柱146可以具有矩形截面的立方體形狀。圖3m示出具有圓形截面區(qū)域的導(dǎo)電柱146的平面圖。在另一個(gè)實(shí)施例中，可以使用堆疊的凸塊或立柱凸塊實(shí)現(xiàn)導(dǎo)電柱146。
導(dǎo)電柱146、導(dǎo)電層134和139、以及凸塊帽144的組合構(gòu)成具有不可熔部分(導(dǎo)電柱146)和可熔部分(凸塊帽144)的復(fù)合互連結(jié)構(gòu)148。在一個(gè)實(shí)施例中，復(fù)合互連結(jié)構(gòu)148 包括Cu/Sn、Cu/Ni/SnAg、Cu/SnAg、或Cu連同任何可濕性或貴金屬。
圖3n示出臨時(shí)基板或載體150,該臨時(shí)基板或載體150包含諸如娃、聚合物、聚合物復(fù)合物、金屬、陶瓷、玻璃、玻璃環(huán)氧物、氧化鈹、或其它合適的低成本剛性材料之類的犧牲基底材料以用于結(jié)構(gòu)支撐。在載體150上施加可穿透粘合劑層或帶152。可穿透的粘合劑層152可以是耐熱和耐機(jī)械壓力的單層或多層聚合物，諸如b-階段可固化環(huán)氧樹(shù)脂。以壓力F將具有復(fù)合互連結(jié)構(gòu)148的半導(dǎo)體晶片120定位在可穿透粘合劑層152上并且壓入到其中。圖3ο示出嵌入在可穿透粘結(jié)劑層152內(nèi)的復(fù)合互連結(jié)構(gòu)148。將可穿透粘合劑層 152固化以牢固地將半導(dǎo)體晶片120保持在適當(dāng)?shù)奈恢谩＠醚心C(jī)去除背面128的部分以暴露導(dǎo)電TSV132。
圖3ρ示出在背面研磨工藝之后的具有暴露的導(dǎo)電TSV132的半導(dǎo)體晶片120。使用印刷、旋凃、或噴涂將圖案化或光致抗蝕劑層156形成在背面155 和導(dǎo)電TSV132上。在將絕緣層用于圖案化的一些實(shí)施例中，絕緣層可以包括Si02、Si3N4、Si0N、Ta205、A1203、或具有類似的結(jié)構(gòu)特性的其它材料的一層或更多層。
通過(guò)蝕刻工藝去除光致抗蝕劑層156的一部分以形成圖案化的開(kāi)口 158。將圖案化的開(kāi)口 158定位以暴露導(dǎo)電TSV132以及背面155和有源表面130的一部分?？刂莆g刻速率以張開(kāi)與背面155相鄰的較低的開(kāi)口部分158a。因此，較低的開(kāi)口部分158a的寬度大于開(kāi)口部分158b的寬度。在一個(gè)實(shí)施例中，較低的開(kāi)口部分158a的寬度是22 μ m并且開(kāi)口部分158b的寬度是20 μ m。
在圖3q中，使用蒸發(fā)、濺射、電解鍍敷、化學(xué)鍍敷或絲網(wǎng)印刷工藝在圖案化開(kāi)口 158內(nèi)并且在背面155和導(dǎo)電TSV122上形成導(dǎo)電層160。導(dǎo)電層160可以是Al、Cu、Sn、T1、 N1、Au、Ag或其它合適的導(dǎo)電材料的一層或更多層。在一個(gè)實(shí)施例中，導(dǎo)電層160是包括種子層、勢(shì)壘層、以及粘合層的多層堆疊凸塊下金屬化(UBM)層。種子層可以是鈦銅(TiCu)、 鈦鎢銅(TiWCu )或鉭氮銅(TaNCu )。勢(shì)壘層可以是N1、鎳釩(Ni V )、鉬(Pt)、鈀(Pd )、TiW、或 CrCu、或其它合適的材料。粘合層可以是T1、TiN, Tiff, Al、或鉻(Cr)、或其它合適的材料。 將導(dǎo)電層160電連接到導(dǎo)電TSV132和有源表面130上的電路。
在圖3r中，通過(guò)化學(xué)蝕刻、機(jī)械剝離、CMP、機(jī)械研磨、熱烘焙、UV光、激光掃描或濕法拆模去除載體150。往回剝離可穿透粘合劑層152以暴露有源表面130和復(fù)合互連結(jié)構(gòu) 148。
在圖3s中，沿著鋸道126使用鋸條或激光切割工具162將半導(dǎo)體晶片120分割成具有復(fù)合互連結(jié)構(gòu)148和導(dǎo)電層160的各個(gè)半導(dǎo)體管芯124。
圖4示出在分割后的半導(dǎo)體管芯124。在一個(gè)實(shí)施例中，半導(dǎo)體管芯124包括邏輯和存儲(chǔ)接口電路。將半導(dǎo)體管芯124的有源表面130電連接到復(fù)合互連結(jié)構(gòu)148并且通過(guò)導(dǎo)電通孔132電連接到導(dǎo)電層160。復(fù)合互連結(jié)構(gòu)148包括具有擴(kuò)展基底146a和較小的本體或圓柱寬度146b的導(dǎo)電柱146。在諸如管芯接合、載體解接合、處理和運(yùn)輸之類的制造工藝期間，導(dǎo)電柱146的較大的基底146a增加其強(qiáng)度和魯棒性以減少裂化和其它對(duì)互連結(jié)構(gòu)的損壞。具有擴(kuò)展基底146a的復(fù)合互連結(jié)構(gòu)148為半導(dǎo)體管芯124考慮到較高的I/O計(jì)數(shù)。
與圖1和圖2a_2c相關(guān)聯(lián)，圖5a_5f說(shuō)明在半導(dǎo)體管芯上形成具有擴(kuò)展基底的導(dǎo)電柱的工藝。圖5a示出半導(dǎo)體晶片170的一部分的截面圖，類似于圖3a。每一個(gè)半導(dǎo)體管芯174具有背面178和有源表面180，該有源表面180包含作為根據(jù)管芯的電設(shè)計(jì)和功能而在管芯內(nèi)形成并且電互連的有源器件、無(wú)源器件、導(dǎo)電層和電介質(zhì)層實(shí)現(xiàn)的模擬或數(shù)字電路。例如，電路可以包括在有源表面180內(nèi)形成以實(shí)現(xiàn)模擬電路或數(shù)字電路(諸如DSP、 ASIC、存儲(chǔ)器或其它信號(hào)處理電路)的一個(gè)或更多晶體管、二極管和其它電路元件。半導(dǎo)體管芯174也可以包含用于RF信號(hào)處理的IPD，諸如電感器、電容器和電阻器。
使用諸如印刷、PVD、CVD、濺射、電解鍍敷、以及化學(xué)鍍敷之類的毯式金屬沉積工藝將導(dǎo)電層184形成在有源表面180上。導(dǎo)電層184是包含TiCu、TiWCu或TaNCu的種子層。 可替換地，導(dǎo)電層184可以是Al、Cu、Sn、T1、N1、Au、Ag、或其它合適的導(dǎo)電材料的一層或更多層。
在圖5b中，使 用印刷、旋涂、或者噴涂將圖案化或光致抗蝕劑層186形成在有源表面180和導(dǎo)電層184上。在將絕緣層用于圖案化的一些實(shí)施例中，絕緣層可以包括Si02、 Si3N4、Si0N、Ta205、A1203、或具有類似的結(jié)構(gòu)特性的其它材料的一層或更多層。光致抗蝕劑層186具有20-50 μ m的厚度。
通過(guò)蝕刻工藝去除光致抗蝕劑層186的一部分以形成圖案化的開(kāi)口 188。將圖案化的開(kāi)口 188定位以暴露導(dǎo)電層184的一部分?？刂莆g刻速率以張開(kāi)與導(dǎo)電層184相鄰的較低的開(kāi)口部分188a，類似于圖3f。因此，擴(kuò)展的開(kāi)口部分188a的寬度大于開(kāi)口部分188b 的寬度。在一個(gè)實(shí)施例中，擴(kuò)展的開(kāi)口部分188a的寬度是22m并且開(kāi)口部分188b的寬度是20μπι。圖案化的開(kāi)口 188可以具有被配置用于形成導(dǎo)電柱的圓形截面區(qū)域，該導(dǎo)電柱具有包括圓形截面的圓柱形狀，類似于圖3g。可替換地，圖案化的開(kāi)口 188具有被配置用于形成導(dǎo)電柱的矩形截面區(qū)域，該導(dǎo)電柱具有包括矩形截面的立方體形狀，類似于圖3h。
在圖5c中，使用蒸發(fā)、濺射、電解鍍敷、化學(xué)鍍敷或絲網(wǎng)印刷工藝在圖案化的開(kāi)口 188內(nèi)并且在有源表面180和導(dǎo)電層184上沉積可選的導(dǎo)電層189。導(dǎo)電層189可以是Cu、 Al、W、Au、焊料或其它合適的導(dǎo)電材料。在一個(gè)實(shí)施例中，導(dǎo)電層189是包含Ti或TiW的勢(shì)壘層。
使用蒸發(fā)、濺射、電解鍍敷、化學(xué)鍍敷或絲網(wǎng)印刷工藝在圖案化的開(kāi)口 188內(nèi)并且在導(dǎo)電層189上沉積導(dǎo)電材料190。特別地，導(dǎo)電層189和導(dǎo)電材料190以圖案化的開(kāi)口 188的形狀進(jìn)行填充，從而具有對(duì)應(yīng)于開(kāi)口部分188a的擴(kuò)展基底寬度。導(dǎo)電材料190可以是Cu、Al、W、Au、焊料或其它合適的不可熔材料。在一個(gè)實(shí)施例中，通過(guò)在光致抗蝕劑層186 的圖案化的開(kāi)口 188中鍍敷Cu，從而沉積導(dǎo)電材料190。
在圖5d中，使用蒸發(fā)、電解鍍敷、化學(xué)鍍敷、球滴或絲網(wǎng)印刷工藝，在圖案化的開(kāi)口 188內(nèi)在導(dǎo)電材料190上沉積導(dǎo)電凸塊材料192。凸塊材料142可以是具有可選的助焊劑溶液的Al、Sn、N1、Au、Ag、Pb、B1、Cu、焊料及其組合。例如，凸塊材料192可以是共熔Sn/ Pb、高鉛焊料、或無(wú)鉛焊料。凸塊材料192可以回流以形成圓形的凸塊帽194。
在圖5e中，通過(guò)蝕刻工藝去除光致抗蝕劑層186以留下具有凸塊帽194的各個(gè)導(dǎo)電柱196。通過(guò)蝕刻工藝還去除在導(dǎo)電層189和導(dǎo)電柱196的占位面積之外的導(dǎo)電層184的部分。凸塊材料192可以在去除光致抗蝕劑層186之后回流以形成圓形的凸塊帽194。歸因于擴(kuò)展的開(kāi)口部分188a，導(dǎo)電柱196具有擴(kuò)展基底196a和較小的本體或圓柱寬度196b。 導(dǎo)電柱196具有從10到120 μ m范圍的高度。導(dǎo)電柱196可以具有圓形或橢圓形截面的圓柱形狀，或者，導(dǎo)電柱196可以具有矩形截面的立方體形狀。在另一個(gè)實(shí)施例中，可以使用堆疊的凸塊或立柱凸塊實(shí)現(xiàn)導(dǎo)電柱196。
導(dǎo)電柱196、導(dǎo)電層184和189、以及凸塊帽194的組合構(gòu)成具有不可熔部分(導(dǎo)電柱196)和可熔部分(凸塊帽194)的復(fù)合互連結(jié)構(gòu)198。
在圖5f中，沿著鋸道176使用鋸條或激光切割工具200將半導(dǎo)體晶片170分割成具有復(fù)合互連結(jié)構(gòu)198的各個(gè)半導(dǎo)體管芯174。
圖6示出在分割后的半導(dǎo)體管芯174。將半導(dǎo)體管芯174的有源表面180電連接到復(fù)合互連結(jié)構(gòu)198。在一個(gè)實(shí)施例中，半導(dǎo)體管芯174包括存儲(chǔ)電路。復(fù)合互連結(jié)構(gòu)198 包括具有擴(kuò)展基底196a和較小的本體或圓柱寬度196b的導(dǎo)電柱196。在諸如管芯接合、載體解接合、處理和運(yùn)輸之類的制造工藝期間，導(dǎo)電柱196的較大的基底196a增加其強(qiáng)度和魯棒性以減少裂化和其它對(duì)互連結(jié)構(gòu)的損壞 。具有擴(kuò)展基底146a的復(fù)合互連結(jié)構(gòu)198為半導(dǎo)體管芯174考慮到較高的I/O計(jì)數(shù)。
圖7a示出具有形成在基板的表面上的導(dǎo)電層204的基板或PCB 202。導(dǎo)電層204 作為導(dǎo)電跡線或接觸焊盤進(jìn)行工作。將根據(jù)圖4的半導(dǎo)體管芯124定位在基板202上，其中復(fù)合互連結(jié)構(gòu)148與導(dǎo)電層204對(duì)準(zhǔn)。圖7b示出安裝在基板202上的半導(dǎo)體管芯124，其中復(fù)合互連結(jié)構(gòu)148電地和冶金地連接到導(dǎo)電層204。將根據(jù)圖6的半導(dǎo)體管芯174定位在半導(dǎo)體管芯124上，復(fù)合互連結(jié)構(gòu)198與導(dǎo)電層160對(duì)準(zhǔn)。圖7c示出安裝到半導(dǎo)體管芯124的半導(dǎo)體管芯174，其中復(fù)合互連結(jié)構(gòu)198電地和冶金地連接到導(dǎo)電層160。在半導(dǎo)體管芯174的有源表面180上的電路通過(guò)復(fù)合互連結(jié)構(gòu)198、導(dǎo)電層160、以及導(dǎo)電TSV 132 電連接到半導(dǎo)體管芯124的有源表面130上的電路。在半導(dǎo)體管芯124的有源表面130上的電路和在半導(dǎo)體管芯174的有源表面180上的電路電連接到基板202上的導(dǎo)電層204。
在一個(gè)實(shí)施例中，半導(dǎo)體管芯124包括邏輯和存儲(chǔ)接口電路，而半導(dǎo)體管芯174包括存儲(chǔ)電路。復(fù)合互連結(jié)構(gòu)148和198包括具有擴(kuò)展基底和較小的本體或圓柱寬度的導(dǎo)電柱。在諸如管芯接合、載體解接合、處理和運(yùn)輸之類的制造工藝期間，復(fù)合互連結(jié)構(gòu)148和 198的較大的基底增加其強(qiáng)度和魯棒性以減少裂化和其它對(duì)互連結(jié)構(gòu)的損壞。具有擴(kuò)展基底的復(fù)合互連結(jié)構(gòu)148和198為半導(dǎo)體管芯124和174考慮到較高的I/O計(jì)數(shù)。
圖8示出圖4和圖6的組合特征的實(shí)施例，其中半導(dǎo)體管芯210具有電連接到復(fù)合互連結(jié)構(gòu)214和通過(guò)導(dǎo)電通孔216電連接到形成在背面224上的導(dǎo)電層218的有源表面 212的一部分，類似于圖4。在沒(méi)有對(duì)應(yīng)的導(dǎo)電通孔216的情況下將有源表面212的其它部分電連接到復(fù)合互連結(jié)構(gòu)214，類似于圖6。復(fù)合互連結(jié)構(gòu)214包括具有擴(kuò)展基底220a和較小的本體或圓柱寬度220b的導(dǎo)電柱220。在諸如管芯接合、載體解接合、處理和運(yùn)輸之類的制造工藝期間，導(dǎo)電柱220的較大的基底220a增加其強(qiáng)度和魯棒性以減少裂化和其它對(duì)互連結(jié)構(gòu)的損壞。具有擴(kuò)展基底220a的復(fù)合互連結(jié)構(gòu)214為半導(dǎo)體管芯210考慮到較高的I/o計(jì)數(shù)。
圖9說(shuō)明安裝在基底230上的根據(jù)圖8的半導(dǎo)體管芯210。半導(dǎo)體管芯210的復(fù)合互連結(jié)構(gòu)214冶金地和電地連接到在基板230上形成的導(dǎo)電跡線或接觸焊盤232。半導(dǎo)體管芯234包括有源表面236和形成在有源表面上的多個(gè)復(fù)合導(dǎo)電結(jié)構(gòu)238,類似于圖6。 將半導(dǎo)體管芯234安裝到半導(dǎo)體管芯210，其中復(fù)合導(dǎo)電結(jié)構(gòu)238冶金地和電地連接到導(dǎo)電層 218。
多個(gè)導(dǎo)電柱240形成在基板230上的導(dǎo)電跡線或者接觸焊盤232上。使用膏印刷、 壓縮成型、轉(zhuǎn)印成型、液體密封劑成型、真空層壓、旋涂、或其它合適的敷料器將密封劑或模塑料242沉積在半導(dǎo)體管芯210和234、基板230上并且在導(dǎo)電柱240周圍。密封劑242可 以是聚合物復(fù)合材料，諸如具有填料的環(huán)氧樹(shù)脂、具有填料的環(huán)氧丙烯酸酯、或具有適合的填料的聚合物。密封劑242是非導(dǎo)電性的并且在環(huán)境上保護(hù)半導(dǎo)體器件免受外部污染物的影響。可替換地，導(dǎo)電柱240形成為通過(guò)密封劑242。多個(gè)凸塊244形成在導(dǎo)電跡線或接觸焊盤246上，該導(dǎo)電跡線或接觸焊盤246在與導(dǎo)電跡線232相對(duì)的基板230的表面上。
在一個(gè)實(shí)施例中，半導(dǎo)體管芯210包括邏輯和存儲(chǔ)接口電路，而半導(dǎo)體管芯234包括存儲(chǔ)電路。復(fù)合互連結(jié)構(gòu)214和238包括具有擴(kuò)展基底和較小的本體或圓柱寬度的導(dǎo)電柱。在諸如管芯接合、載體解接合、處理和運(yùn)輸之類的制造工藝期間，導(dǎo)電柱214和238的較大的基底增加其強(qiáng)度和魯棒性以減少裂化和其它對(duì)互連結(jié)構(gòu)的損壞。具有擴(kuò)展基底的復(fù)合互連結(jié)構(gòu)214和238為半導(dǎo)體管芯210和234考慮到較高的I/O計(jì)數(shù)。
雖然已經(jīng)詳細(xì)地說(shuō)明了本發(fā)明的一個(gè)或更多實(shí)施例，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)意識(shí)到，在不偏離如以下的權(quán)利要求中闡述的本發(fā)明的范圍的情況下可以進(jìn)行那些實(shí)施例的修改和調(diào)整。
權(quán)利要求
1.一種制作半導(dǎo)體器件的方法，包括 提供半導(dǎo)體晶片； 形成延伸到半導(dǎo)體晶片中的多個(gè)導(dǎo)電通孔； 在半導(dǎo)體晶片的第一表面上形成多個(gè)導(dǎo)電柱，所述導(dǎo)電柱包括電連接到所述導(dǎo)電通孔的擴(kuò)展基底；以及 在與半導(dǎo)體晶片的第一表面相對(duì)的半導(dǎo)體晶片的第二表面上形成導(dǎo)電層，將導(dǎo)電層電連接到導(dǎo)電通孔。
2.權(quán)利要求1的方法，其中導(dǎo)電柱的擴(kuò)展基底的寬度大于導(dǎo)電柱的本體的寬度。
3.權(quán)利要求1的方法，還包括在導(dǎo)電柱上形成可熔的帽。
4.權(quán)利要求1的方法，其中形成導(dǎo)電柱包括 在半導(dǎo)體晶片上形成光致抗蝕劑層； 在光致抗蝕劑層中形成開(kāi)口，所述開(kāi)口包括緊鄰半導(dǎo)體晶片的第一表面的擴(kuò)展寬度；以及 在開(kāi)口中沉積導(dǎo)電材料。
5.權(quán)利要求1的方法，其中形成導(dǎo)電通孔包括 形成部分延伸到半導(dǎo)體晶片中的導(dǎo)電通孔；以及 去除半導(dǎo)體晶片的第二表面的一部分以暴露導(dǎo)電通孔。
6.一種制作半導(dǎo)體器件的方法，包括 提供半導(dǎo)體管芯； 形成延伸到半導(dǎo)體管芯中的導(dǎo)電通孔；以及 在半導(dǎo)體管芯的第一表面上形成導(dǎo)電柱，所述導(dǎo)電柱包括電連接到導(dǎo)電通孔的擴(kuò)展基。
7.權(quán)利要求6的方法，還包括在與半導(dǎo)體管芯的第一表面相對(duì)的半導(dǎo)體管芯的第二表面上形成導(dǎo)電層，將導(dǎo)電層電連接到導(dǎo)電通孔。
8.權(quán)利要求6的方法，其中導(dǎo)電柱的擴(kuò)展基底的寬度大于導(dǎo)電柱的本體的寬度。
9.權(quán)利要求6的方法，其中導(dǎo)電柱包括不可熔的材料。
10.權(quán)利要求6的方法，其中形成導(dǎo)電柱包括 在半導(dǎo)體管芯上形成光致抗蝕劑層； 在光致抗蝕劑層中形成開(kāi)口，所述開(kāi)口包括緊鄰半導(dǎo)體管芯的第一表面的擴(kuò)展寬度；以及 在開(kāi)口中沉積導(dǎo)電材料。
11.一種半導(dǎo)體器件，包括 第一半導(dǎo)體管芯； 形成在第一半導(dǎo)體管芯的第一表面上的第一導(dǎo)電柱，第一導(dǎo)電柱包括具有比導(dǎo)電柱的本體的寬度大的寬度的擴(kuò)展基底。
12.權(quán)利要求11的半導(dǎo)體器件，還包括形成在第一半導(dǎo)體管芯中的導(dǎo)電通孔。
13.權(quán)利要求12的半導(dǎo)體器件，還包括在與第一半導(dǎo)體管芯的第一表面相對(duì)的第一半導(dǎo)體管芯的第二表面上形成導(dǎo)電層，將導(dǎo)電層電連接到導(dǎo)電通孔。
14.權(quán)利要求11的半導(dǎo)體器件，還包括安裝到第一半導(dǎo)體管芯的第二半導(dǎo)體管芯。
15.權(quán)利要求14的半導(dǎo)體器件，還包括形成在第二半導(dǎo)體管芯上的第二導(dǎo)電柱，第二導(dǎo)電柱包括擴(kuò)展基底。
全文摘要
本發(fā)明涉及形成具有擴(kuò)展基底的導(dǎo)電柱的半導(dǎo)體器件和方法。半導(dǎo)體器件具有第一半導(dǎo)體管芯和在第一半導(dǎo)體管芯中的導(dǎo)電通孔?？梢酝ㄟ^(guò)使通孔部分地延伸通過(guò)第一半導(dǎo)體管芯的第一表面來(lái)形成導(dǎo)電通孔。去除第一半導(dǎo)體管芯的第二表面的一部分以暴露導(dǎo)電通孔。多個(gè)導(dǎo)電柱形成在第一半導(dǎo)體管芯的第一表面上。導(dǎo)電柱包括電連接到導(dǎo)電通孔的擴(kuò)展基底。導(dǎo)電柱的擴(kuò)展基底的寬度大于導(dǎo)電柱的本體的寬度。導(dǎo)電層形成在第一半導(dǎo)體管芯的第二表面上。將導(dǎo)電層電連接到導(dǎo)電通孔。將第二半導(dǎo)體管芯安裝到第一半導(dǎo)體管芯，其中第二導(dǎo)電柱具有擴(kuò)展基底。
文檔編號(hào)H01L23/48GK103050436SQ201210394108
公開(kāi)日2013年4月17日 申請(qǐng)日期2012年10月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月17日
發(fā)明者D.沙里夫, 任廣麟, 謝麗儀, 蕭永寬 申請(qǐng)人:新科金朋有限公司