一種半導(dǎo)體裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體裝置，包含:襯底，包含具有第一表面的第一側(cè)與具有第二表面的第二側(cè);凹陷的硅穿孔(TSV)，貫穿該襯底并相對(duì)于該第一側(cè)的該第一表面形成一第一段差;及第一突出的重分布聯(lián)機(jī)(RDL)，填入該第一段差并與該凹陷的硅穿孔銜合。
【專利說(shuō)明】一種半導(dǎo)體裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體裝置，尤其系關(guān)于一種具有硅穿孔的半導(dǎo)體裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]為了節(jié)省寶貴的布局空間或是增加內(nèi)聯(lián)機(jī)的效率，可將多個(gè)集成電路(IC)芯片堆棧在一起成為一個(gè)IC封裝結(jié)構(gòu)。為了達(dá)到這個(gè)目的，可使用一種三維(3D)堆棧封裝技術(shù)來(lái)將復(fù)數(shù)集成電路芯片封裝在一起。此種三維(3D)堆棧封裝技術(shù)廣泛地使用到硅穿孔(TSV)。硅穿孔(TSV)是一種垂直導(dǎo)電通孔，其可以完全貫穿硅晶圓、硅板、任何材料所制成之襯底或芯片。現(xiàn)今，3D集成電路(3D IC)被廣用至許多的領(lǐng)域如內(nèi)存堆棧、影像感測(cè)芯片坐寸ο
[0003]雖然硅穿孔有許多優(yōu)點(diǎn)，但其亦為3D IC的結(jié)構(gòu)帶來(lái)許多新問(wèn)題。通過(guò)硅穿孔的電流會(huì)遠(yuǎn)比流過(guò)單一晶體管或單一內(nèi)聯(lián)機(jī)的電流來(lái)得大，故硅穿孔內(nèi)的弱點(diǎn)會(huì)成為可靠度的失敗點(diǎn)。因此需要一種解決方案來(lái)改善硅穿孔內(nèi)的弱點(diǎn)，借以改善其可靠度。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體裝置，包含:襯底，包含具有第一表面的第一側(cè)與具有第二表面的第二側(cè)；凹陷的娃穿孔(TSV),貫穿該襯底并相對(duì)于該第一側(cè)的該第一表面形成一第一段差；及第一突出的重分布聯(lián)機(jī)(RDL)，填入該第一段差并與該凹陷的硅穿孔銜合。
[0005]本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體裝置，包含:襯底，具有第一側(cè)與第二側(cè)；硅穿孔(TSV)貫穿該襯底；第一重分布聯(lián)機(jī)(RDL)，位于該第一側(cè)上而與該硅穿孔直接接觸；及電流分散層，位于該硅穿孔內(nèi)并實(shí)質(zhì)平行于該襯底而將該硅穿孔橫切為至少兩部分。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0006]圖1顯示了根據(jù)一已知技術(shù)具有硅穿孔(TSV)與重分布聯(lián)機(jī)(RDL)的半導(dǎo)體裝置的橫剖面概圖；
[0007]圖2顯示了根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例具有硅穿孔(TSV)與重分布聯(lián)機(jī)(RDL)的半導(dǎo)體裝置的橫剖面概圖；
[0008]圖3顯示了根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例具有硅穿孔(TSV)與重分布聯(lián)機(jī)(RDL)半導(dǎo)體裝置的橫剖面概圖；
[0009]圖4顯示了根據(jù)本發(fā)明更另一實(shí)施例具有硅穿孔(TSV)與重分布聯(lián)機(jī)(RDL)的半導(dǎo)體裝置的橫剖面概圖；
[0010]圖5顯示了根據(jù)本發(fā)明更另一實(shí)施例具有硅穿孔(TSV)與重分布聯(lián)機(jī)(RDL)的半導(dǎo)體裝置的橫剖面概圖。

【具體實(shí)施方式】
[0011]下面將詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明的較佳實(shí)施例，舉凡本中所述的組件、組件子部、結(jié)構(gòu)、材料、配置等皆可不依說(shuō)明的順序或所屬的實(shí)施例而任意搭配成新的實(shí)施例，這些實(shí)施例當(dāng)屬本發(fā)明的保護(hù)范疇。在閱讀了本發(fā)明后，熟知此項(xiàng)技藝者當(dāng)能在不脫離本發(fā)明之精神和范圍內(nèi)，對(duì)上述的組件、組件子部、結(jié)構(gòu)、材料、配置等作些許更動(dòng)與潤(rùn)飾，因此本發(fā)明的專利保護(hù)范圍須視本權(quán)利要求書所附的權(quán)利要求所界定者為準(zhǔn)，且這些更動(dòng)與潤(rùn)飾當(dāng)落在本發(fā)明之權(quán)利要求內(nèi)。
[0012]本發(fā)明的實(shí)施例及圖示眾多，為了避免混淆，類似的組件以相同或相似的標(biāo)號(hào)示之。圖示意在傳達(dá)本發(fā)明的概念及精神，故圖中的所顯示的距離、大小、比例、形狀、連接關(guān)系….等皆為示意而非實(shí)況，所有能以相同方式達(dá)到相同功能或結(jié)果的距離、大小、比例、形狀、連接關(guān)系….等皆可視為等效物而采用之。
[0013]現(xiàn)在請(qǐng)參考圖1，其顯示了根據(jù)一已知技術(shù)具有硅穿孔(TSV)與重分布聯(lián)機(jī)(RDL)的半導(dǎo)體裝置的橫剖面概圖。硅穿孔1000(TSV，在某些技術(shù)文件中又被稱為貫穿電極、導(dǎo)電柱等)會(huì)貫穿襯底100并實(shí)體及電連接襯底100的背側(cè)102與前側(cè)101。硅穿孔1000包含位于用以容納硅穿孔1000的通孔的側(cè)壁上的介電層150以及包含位于介電層150上之阻障/黏著層900與填滿通孔的低電阻率層800的導(dǎo)電填充物。氧化硅與氮化硅為最常被用來(lái)作為介電層150的材料。阻障/黏著層900的材料例如是鉭、氮化鉭、鈦、氮化鈦、鎢、氮化鎢、鑰、錳及/或銅，低電阻率層800的材料例如是鎢、銅、鋁及/或多晶硅。
[0014]在襯底的背側(cè)與前側(cè)上，有繞線用的重分布聯(lián)機(jī)(RDL)與用以隔絕不同重分布聯(lián)機(jī)的介電層。在圖1中，介電層150”是設(shè)置于前側(cè)上，而包含阻障/黏著層510與低電阻率層500的重分布聯(lián)機(jī)系設(shè)置在介電層150”上。類似地在背側(cè)上，介電層150’設(shè)置于前側(cè)上，而包含阻障/黏著層510’與低電阻率層500’的重分布聯(lián)機(jī)設(shè)置在介電層150’上。重分布聯(lián)機(jī)的功能可以被理解為是不同硅穿孔之間的連接及/或硅穿孔與微凸塊/凸塊(未顯示)之間的連接，因此重分布聯(lián)機(jī)系類似于主動(dòng)組件繞線用的內(nèi)聯(lián)機(jī)且在垂直襯底的方向上可以有嵌于介電層中的復(fù)數(shù)層。
[0015]相較于尋常的主動(dòng)組件如晶體管，硅穿孔具有微米級(jí)的超大尺寸。在一實(shí)施例中，當(dāng)娃穿孔具有圓形剖面時(shí)，娃穿孔1000具有約30 μ m的直徑。在另一實(shí)施例中，當(dāng)娃穿孔具有圓形剖面時(shí)，娃穿孔具有約10 μ m的直徑。在更另一實(shí)施例中，當(dāng)娃穿孔具有圓形剖面時(shí)，硅穿孔具有至少Ιμπι的直徑如6 μπι。因此，流過(guò)硅穿孔的電流將遠(yuǎn)遠(yuǎn)強(qiáng)于流過(guò)晶體管的電流。又，阻障/黏著層510/510’的電阻率通常是低電阻率層500/500’的數(shù)十或甚至百倍，因此相較于低電阻率層，阻障/黏著層是較佳的熱生成結(jié)構(gòu)。在圖1中，由于重分布聯(lián)機(jī)之阻障/黏著層與硅穿孔1000之阻障/黏著層900的界面正好位于通孔轉(zhuǎn)角處，借著電流集中的效應(yīng)與阻障/黏著層自我加熱的特征使得該接口變成是電遷移效應(yīng)的弱點(diǎn)。故需要一種改良的結(jié)構(gòu)來(lái)解決此問(wèn)題。
[0016]請(qǐng)參考圖2，其顯示了根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的具有硅穿孔(TSV)與重分布聯(lián)機(jī)(RDL)之半導(dǎo)體裝置的橫剖面概圖。在圖2中，前側(cè)上除了硅穿孔1000之外并無(wú)其它結(jié)構(gòu)。然而，在前側(cè)上可布置主動(dòng)組件與內(nèi)聯(lián)機(jī)結(jié)構(gòu)，圖2將其省略以避免不必要地模糊焦點(diǎn)。不同于圖1中所示的已知技術(shù)，圖2所示的實(shí)施例具有凹陷的硅穿孔1000以及突出的重分布聯(lián)機(jī)，使得重分布聯(lián)機(jī)之阻障/黏著層510’與硅穿孔1000之阻障/黏著層900的界面偏離通孔轉(zhuǎn)角。如圖2中所示，在凹陷的硅穿孔1000與襯底100的背側(cè)表面間有一段差。應(yīng)注意，凹陷的硅穿孔1000與突出的重分布聯(lián)機(jī)緊密銜合在一起，使得突出的重分布聯(lián)機(jī)填入該段差中而位置更固定。襯底100系如圖1中所述之襯底。凹陷的硅穿孔1000、突出的重分布聯(lián)機(jī)及介電層150’所用的材料系基本上與圖1中所述相同。
[0017]現(xiàn)在請(qǐng)參考圖3，其顯示了根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的具有硅穿孔(TSV)與重分布聯(lián)機(jī)(RDL)之半導(dǎo)體裝置的橫剖面概圖。圖3之實(shí)施例類似于圖2之實(shí)施例，唯一的差別在于前側(cè)。硅穿孔1000在前側(cè)上具有一凹陷以與前側(cè)之突出的重分布聯(lián)機(jī)銜合，使得前側(cè)之突出的重分布聯(lián)機(jī)的阻障/黏著層510與硅穿孔1000的阻障/黏著層900的界面能偏離通孔轉(zhuǎn)角。值得一提的是，前側(cè)與背側(cè)重分布聯(lián)機(jī)中的一者可以被內(nèi)聯(lián)機(jī)結(jié)構(gòu)如第一層金屬(Ml)所取代。當(dāng)襯底具有前側(cè)與背側(cè)之重分布聯(lián)機(jī)兩者時(shí)，襯底100可被用來(lái)作為耦合不同芯片的娃中介層。
[0018]現(xiàn)在請(qǐng)參考圖4與5，其顯示了根據(jù)本發(fā)明更另一實(shí)施例的具有硅穿孔(TSV)與重分布聯(lián)機(jī)(RDL)的半導(dǎo)體裝置的橫剖面概圖。雖然在圖4與圖5中，不同阻障/黏著層的接口仍位于通孔轉(zhuǎn)角處，但至少一內(nèi)部阻障/黏著層910被加入硅穿孔1000內(nèi)以作為能重新分散電流的電流分散層。為達(dá)到目的，內(nèi)部阻障/黏著層910所使用的材料可與阻障/黏著層900所用的材料相同但與低電阻率層800所用的材料不同。例如，當(dāng)?shù)碗娮杪蕦邮褂勉~作為其材料時(shí)，阻障/黏著層900與內(nèi)部阻障/黏著層910可包含鈦、氮化鈦、鉭、氮化鉭及/或錳。內(nèi)部阻障/黏著層910與襯底表面間的距離可根據(jù)所需的效能或制造處理的復(fù)雜度而加以調(diào)整；如圖4中所示內(nèi)部阻障/黏著層910可設(shè)置在較遠(yuǎn)離襯底表面之處，或者其可以如圖5中所示設(shè)置在較靠近襯底表面之處。至少一內(nèi)部阻障/黏著層910系實(shí)質(zhì)上平行襯底表面并沿著襯底100的厚度方向?qū)⒐璐┛?000橫切為至少兩部分。
[0019]借著使硅穿孔與重分布聯(lián)機(jī)的阻障/黏著層接口偏離通孔轉(zhuǎn)角或借著在硅穿孔中添加至少一內(nèi)部阻障/黏著層，本發(fā)明可解決電流集中與阻障層之自我加熱的可靠度問(wèn)題。
[0020]上述實(shí)施例僅是為了方便說(shuō)明而舉例，雖遭所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員任意進(jìn)行修改，均不會(huì)脫離如權(quán)利要求書中想要保護(hù)的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種半導(dǎo)體裝置，包含: 襯底，包含具有第一表面的第一側(cè)與具有第二表面的第二側(cè)； 凹陷的硅穿孔(TSV)，貫穿該襯底并相對(duì)于該第一側(cè)的該第一表面形成一第一段差；及 第一突出的重分布聯(lián)機(jī)(RDL)，填入該第一段差并與該凹陷的硅穿孔銜合。
2.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，該第一側(cè)為該襯底之背側(cè)。
3.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，該凹陷的硅穿孔包含位于該襯底中的通孔、位于該通孔之側(cè)壁上的介電層、位于該介電層上的阻障/黏著層及填充該通孔的低電阻率層。
4.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，該第一突出的重分布聯(lián)機(jī)包含阻障/黏著層及位于該阻障/黏著層上的低電阻率層。
5.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，該凹陷的硅穿孔相對(duì)于該第二側(cè)的第二表面形成第二段差。
6.如權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體裝置，更包含: 第二突出重分布聯(lián)機(jī)(RDL)，填入該第二段差并與該凹陷的硅穿孔銜合。
7.一種半導(dǎo)體裝置，包含: 襯底，具有第一側(cè)與第二側(cè)； 硅穿孔(TSV)貫穿該襯底，包含阻障層/黏著層及低電阻率層； 第一重分布聯(lián)機(jī)(RDL)，位于該第一側(cè)上而與該硅穿孔直接接觸；及 電流分散層，位于該硅穿孔內(nèi)并實(shí)質(zhì)平行于該襯底而將該硅穿孔橫切為至少兩部分。
8.如權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，該阻障/黏著層與該電流分散層使用相同的材料/復(fù)數(shù)材料。
9.如權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，該阻障/黏著層與該電流分散層使用鈦、氮化鈦、鉭、氮化鉭及/或錳。
10.如權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，該低電阻率層與該電流分散層使用不同的材料/復(fù)數(shù)材料。
【文檔編號(hào)】H01L23/48GK104134640SQ201310158651
【公開日】2014年11月5日 申請(qǐng)日期:2013年5月2日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月2日
【發(fā)明者】黃昭元, 何岳風(fēng), 楊名聲, 陳輝煌 申請(qǐng)人:艾芬維顧問(wèn)股份有限公司