半導體器件以及用于制造半導體器件的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及半導體器件以及制造半導體器件的方法。所述半導體器件包括：半導體襯底；形成在半導體襯底的與電路形成表面的相反側的表面上的多個金屬端子；以及形成在半導體襯底的與電路形成表面的相反側的表面上的并且覆蓋金屬端子的側表面的至少一部分的樹脂，其中金屬端子的上表面從樹脂中露出。
【專利說明】半導體器件以及用于制造半導體器件的方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明的實施方案涉及半導體器件和用于制造半導體器件的方法。
【背景技術】
[0002]近年來，隨著計算機和通訊設備的發(fā)展，小型化和增加半導體器件中的集成電路(如用于中央處理單元（CPU)和專用集成電路（ASIC)的半導體芯片和LSI芯片）的尺寸的技術發(fā)展已經一起實現(xiàn)。堆疊式封裝結構的開發(fā)作為各個半導體器件單元的開發(fā)的可替代方法而被廣泛實施。在堆疊式封裝結構中，多個半導體器件以三維方式堆疊以實現(xiàn)與當集成電路規(guī)模增加時所具有的功能相同的功能。
[0003]使用硅通孔（TSV)實現(xiàn)多個堆疊式半導體器件之間的電連接。已經提出基于集成電路和硅通孔形成的工藝順序被稱為“先通孔（via first) ”、“中間通孔（via middle)”以及“后通孔（via last)”的多個方法作為制造具有硅通孔的半導體器件的方法。此外，在制造半導體器件的過程中，存在在半導體器件的半導體襯底的后表面上是否形成再分布層的選擇。在半導體襯底的后表面上未形成再分布層的情況下，在半導體襯底的后表面處露出硅通孔的一部分，并且露出的硅通孔用作多個半導體器件的連接端子。
[0004]在一種用于制造半導體器件堆疊式封裝件的方法中，對于待堆疊的多個半導體器件進行定位。在布線層形成在半導體器件的電路形成表面上的情況下，通過在半導體器件的電路形成表面上的布線層來形成用于定位的對準標記或識別標記。另外，存在一種其中形成在芯片的后表面中的娃通孔作為對準標記（alignment mark)的技術。
[0005]以下是參考文件：
[0006][文獻I]日本公開特許公報第2005-217071號，
[0007][文獻2]日本公開特許公報第2010-147230號，
[0008][文獻3]日本公開特許公報第10-303364號，以及
[0009][文獻4]日本公開特許公報第2002-118055號。

【發(fā)明內容】

[0010]根據本發(fā)明的一個方面，半導體器件包括：半導體襯底；形成在半導體襯底的在與電路形成表面相反一側上的表面上的多個金屬端子；以及形成在半導體襯底的在與電路形成表面相反一側上的表面上并且覆蓋金屬端子的側表面的至少一部分的樹脂，其中金屬端子的上表面從樹脂中露出。
[0011]可以通過權利要求中具體指出的元件和組合來實現(xiàn)并且獲得本發(fā)明的目的和優(yōu)點。
[0012]應當理解，前面的一般性描述和下面的詳細描述兩者都是示例性和解釋性的，而不限制所要求保護的本發(fā)明。
【專利附圖】

【附圖說明】[0013]圖I是根據實施方案I的半導體芯片的橫截面圖；
[0014]圖2是根據實施方案I的半導體芯片（半導體晶片）的后表面的局部放大圖；
[0015]圖3是根據實施方案I的半導體芯片（半導體晶片）的后表面的局部放大圖；
[0016]圖4是根據實施方案I的半導體芯片（半導體晶片）的后表面的局部放大圖；
[0017]圖5是根據實施方案I的半導體芯片（半導體晶片）的后表面的局部放大圖；
[0018]圖6A至圖6C示出用于制造根據實施方案I的半導體器件的方法；
[0019]圖7A和圖7B示出用于制造根據實施方案I的半導體器件的方法；
[0020]圖8示出用于制造根據實施方案I的半導體器件的方法；
[0021]圖9示出用于堆疊半導體器件的方法的第一實施例；
[0022]圖10示出用于堆疊半導體器件的方法的第一實施例；
[0023]圖11示出用于堆疊半導體器件的方法的第一實施例；
[0024]圖12示出用于堆疊半導體器件的方法的第一實施例；
[0025]圖13示出用于堆疊半導體器件的方法的第一實施例；
[0026]圖14示出用于堆疊半導體器件的方法的第二實施例；
[0027]圖15示出用于堆疊半導體器件的方法的第二實施例；
[0028]圖16示出用于堆疊半導體器件的方法的第二實施例；
[0029]圖17示出用于堆疊半導體器件的方法的第二實施例；
[0030]圖18示出根據實施方案2的半導體芯片的橫截面圖；
[0031]圖19A至圖19C示出用于制造根據實施方案2的半導體器件的方法；以及
[0032]圖20示出用于制造根據實施方案2的半導體器件的方法。
【具體實施方式】
[0033]下文參考附圖描述根據實施方案的半導體器件和用于制造半導體器件的方法。以下實施方案的結構是示例，根據實施方案的半導體器件和用于制造半導體器件的方法并不限于下面描述的實施方案的結構。
[0034]實施方案I
[0035]描述根據實施方案的半導體器件和用于制造半導體器件的方法的第一實施方案(實施方案I)。
[0036]如圖I所示，半導體芯片（LSI芯片）I包括：半導體晶片（半導體襯底）2、布線層
3、連接端子4、金屬端子5A和5B以及樹脂6。圖I是根據實施方案I的半導體芯片I的橫截面圖。半導體芯片I是半導體器件的一個實例。半導體晶片2是例如硅晶片。
[0037]在半導體芯片I的一個表面上形成集成電路。半導體芯片I的集成電路具有：通過晶體管形成工藝（前段制程；FE0L)在半導體晶片2的一個表面上形成的元件（如晶體管）；以及通過布線形成工藝（后段制程；BE0L)形成的布線層3。布線層3具有金屬布線、絕緣層以及插塞（未示出）。金屬布線包括地（GND)線、電源線以及信號線。在下文中，其上形成有集成電路的半導體芯片I的表面（電路形成表面）稱為半導體芯片I的前表面。此外，其上形成有集成電路的半導體芯片2的表面（電路形成表面）稱為半導體芯片2的前表面。
[0038]通過在半導體芯片I的在與電路形成表面的相反側上的表面（下文稱為半導體芯片I的后表面）上的金屬端子5A和樹脂6形成對準標記（識別標記）。換句話說，形成在半導體芯片I的后表面上的對準標記包括金屬端子5A和樹脂6。金屬端子5A是用于對準標記（識別標記）的金屬端子，金屬端子5B是用于連接的金屬端子。金屬端子5A和5BB成在半導體晶片2內部并且穿過半導體晶片2。金屬端子5A和5B的一端從半導體晶片2的后表面中突出。半導體晶片2的后表面是半導體晶片2的在與電路形成表面相反一側上的表面。金屬端子5A和5B的另一端與布線層3接觸。
[0039]金屬端子5A可以與布線層3的金屬布線和插塞電連接。如果金屬端子5A與布線層3的地線電連接，則對準標記的一部分具有與地電位相同的電位，并且可以減小在半導體芯片I工作期間的噪聲。金屬端子5A可以不與布線層3的金屬布線和插塞電連接。多個金屬端子5A的一些可以與布線層3的金屬布線和插塞電連接，并且多個金屬端子5A中的一些可以不與布線層3的金屬布線和插塞電連接。金屬端子5B與布線層3的金屬布線和插塞電連接，并且也與連接端子4電連接。金屬端子5A和5B是例如銅（Cu)、鎢（W)等。連接端子4是例如錫-銀（SnAg)釬料、金（Au)、銅（Cu)等。
[0040]樹脂6是例如熱固性聚酰亞胺樹脂、熱固性環(huán)氧樹脂、感光性聚酰亞胺樹脂、感光性環(huán)氧樹脂或導電性樹脂。導電性樹脂是導電的樹脂，也可以是熱固性導電膏或感光性導電膏。感光性導電膏可以是感光性銀膏。如果樹脂6是導電性樹脂，則多個金屬端子5A通過樹脂6進行電連接。如果金屬端子5A與布線層3的地線電連接，則整個對準標記具有與地電位相同的電位，并且可以進一步減小在半導體芯片I工作期間的噪聲。此外，對于金屬端子5A具有差的濕潤性的樹脂可以用作樹脂6。
[0041]圖2至圖5是根據實施方案I的半導體芯片I (半導體晶片2)的后表面的局部放大圖。在圖2至圖5示出的實施例中，通過金屬端子5A和樹脂6形成的對準標記是交叉形狀。
[0042]在圖2示出的實施例中，以交叉形狀布置其間具有一定距離的多個金屬端子5A。樹脂6形成為覆蓋金屬端子5A的側表面的一部分。金屬端子5A的上表面從樹脂6中露出。金屬端子5A的側表面的一部分從樹脂6中露出。相鄰的金屬端子5A經由樹脂6連接。
[0043]在圖3示出的實施例中，以交叉形狀布置其間帶有一定距離的多個金屬端子5A。樹脂6形成為覆蓋金屬端子5A的側表面，其中樹脂6形成為完全圍繞金屬端子5A的側表面。金屬端子5A的上表面從樹脂6中露出。相鄰的金屬端子5A經由樹脂6連接。
[0044]在圖4中示出的實施例中，以交叉形狀布置其間具有一定距離的多個金屬端子5A。樹脂6形成為覆蓋金屬端子5A的側表面的一部分。金屬端子5A的上表面從樹脂6中露出。多個金屬端子5A的側面的一部分從樹脂6中露出。樹脂6形成在被多個金屬端子5A圍繞的區(qū)域內。通過將樹脂6滴在被多個金屬端子5A圍繞的區(qū)域中，可以將樹脂6形成在被多個金屬端子5A圍繞的區(qū)域內。多個金屬端子5A經由樹脂6連接。樹脂6的表面面積和被多個金屬端子5A圍繞的區(qū)域的面積彼此相等。換句話說，樹脂6并不從被多個金屬端子5A圍繞的區(qū)域中突出。
[0045]通過控制滴在被多個金屬端子5A圍繞的區(qū)域中的樹脂6的量，樹脂6形成在被多個金屬端子5A圍繞的區(qū)域內。此外，多個金屬端子5A限制樹脂6的潤濕擴散，由此樹脂6形成在被多個金屬端子5A圍繞的區(qū)域內。如圖4所示，通過在被多個金屬端子5A圍繞的區(qū)域內形成樹脂6，可以形成具有整齊邊緣的對準標記。[0046]在圖5中示出的實施例中，以交叉形狀布置其間具有一定距離的多個金屬端子5A。樹脂6形成為覆蓋多個金屬端子5A的側表面，其中樹脂6形成為完全圍繞金屬端子5A的側表面。多個金屬端子5A的上表面從樹脂6中露出。樹脂6形成在被多個金屬端子5A圍繞的區(qū)域內，并且樹脂6也形成在被多個金屬端子5A圍繞的區(qū)域的外圍周圍。通過將樹脂6滴在被多個金屬端子5A圍繞的區(qū)域中，可以將樹脂6形成在被多個金屬端子5A圍繞的區(qū)域中。在圖5中示出的實施例中，所滴的樹脂6的量大于圖4示出的實施例中所滴的樹脂6的量，因此可以在被多個金屬端子5A圍繞的區(qū)域的外圍周圍形成樹脂6。多個金屬端子5A經由樹脂6連接。樹脂6的表面面積大于被多個金屬端子5A圍繞的區(qū)域的面積。換句話說，樹脂6從被多個金屬端子5A圍繞的區(qū)域中突出。
[0047]圖2至圖5示出了其中通過金屬端子5A和樹脂6形成的對準標記是交叉形狀的實施例。實施方案并不限于2至圖5中示出的實施例，通過金屬端子5A和樹脂6形成的對準標記可以具有另外的形狀例如“L”形狀。
[0048]參考圖6A至圖8描述用于制造根據實施方案I的半導體器件的方法。首先，如圖6A所示制造半導體晶片2。通過晶體管形成工藝在半導體晶片2的前表面上形成元件（如晶體管）。半導體晶片2處于在被分成各個件之前的階段，圖6A至圖8示出半導體晶片2的一部分。
[0049]接著，將抗蝕劑液體施加到半導體晶片2的前表面，并且通過光刻法在半導體晶片2的前表面上形成抗蝕劑圖案（未示出）。接著，使用抗蝕劑圖案作為掩模，從半導體晶片2的前表面到半導體晶片2的后表面進行使用波希法（Bosch process)的干蝕刻，并且在半導體晶片2中形成多個通孔IOA和10B，如圖6B所示。在多個通孔IOA和IOB形成在半導體晶片2中之后，通過灰化移除抗蝕劑圖案。
[0050]使用波希法的干蝕刻采用例如SF6氣體以蝕刻半導體晶片2和O2氣體以在通孔IOA和IOB的側表面上形成側壁絕緣層（未示出）。側壁絕緣層是例如SiO2層。在此,實施方案I描述了其中通過使用波希法的干蝕刻形成多個通孔IOA和IOB的實施例。然而，本實施方案并不限于波希法，可以通過反應離子蝕刻（RIE)在半導體晶片2中形成多個通孔 IOA 和 IOB。
[0051]在與待堆疊在半導體晶片2的頂部上的另一半導體芯片的連接端子對應的位置處形成通孔10B，在與待堆疊在半導體晶片2的頂部上的另一半導體芯片的連接端子的位置不相關的位置處形成通孔10A。另外，通孔IOA的形成位置優(yōu)選地在通過隨后的劃片工藝形成為各個件的半導體芯片I的端部附近。
[0052]接著，在通過光刻在半導體晶片2的前表面上形成抗蝕劑圖案（未示出）之后，通過鍍覆在通孔IOA和IOB內填充金屬以由此在半導體晶片2內形成多個金屬端子5A和5B，如圖6C所示。例如，通過濺射來沉積鈦（Ti)和銅（Cu)以覆蓋形成在通孔IOA和IOB內的側壁絕緣層，并且通過電鍍來鍍覆銅（Cu)以由此使用金屬填充通孔IOA和IOB的內部。在此，描述使用銅（Cu)的實施例，但可以用鎢（W)來代替銅（Cu)。在金屬端子5A和5B已形成在半導體晶片2內之后，通過灰化移除抗蝕劑圖案。
[0053]接著，在通過化學機械拋光（CMP)使半導體晶片2的前表面平坦化之后，在半導體晶片2的前表面上形成布線層3，并且在布線層3上形成連接端子4，如圖7A所示。
[0054]接著，通過從半導體晶片2的后表面進行背面研磨來研磨半導體晶片2的后表面以由此減小半導體晶片2的厚度，直到金屬端子5A和5B從半導體晶片2的后表面露出為止。從半導體晶片2的后表面露出的金屬端子5A和5B也稱為硅通孔（TSV)。
[0055]從半導體晶片2的后表面露出的多個金屬端子5A是用于對準標記的金屬端子。用于對準標記的金屬端子5A形成對準標記的一部分。從半導體晶片2的后表面露出的多個金屬端子5B是用于連接的金屬端子。當堆疊多個半導體芯片I時，用于連接的金屬端子5B電連接多個半導體芯片I。此外，當堆疊半導體芯片I和另一半導體芯片時，用作用于連接的金屬端子的金屬端子5B將半導體芯片I電連接至另一半導體芯片。
[0056]接著，在半導體晶片2的后表面上進行濕蝕刻或干蝕刻以僅選擇性地蝕刻半導體晶片2，由此使金屬端子5A和5B從半導體晶片2的后表面中突出，如圖7B所示。例如，可以使用氫氟酸（HF)來進行濕蝕刻。在從半導體晶片2的后表面中突出的金屬端子5A和5B的上表面和側表面上形成側壁絕緣層?？梢酝ㄟ^進行使用氫氟酸（HF)的濕蝕刻來移除形成在從半導體晶片2的后表面突出的金屬端子5A和5B的上表面和側表面上的側壁絕緣層。另外，如果通過在半導體晶片2的后表面上進行濕蝕刻或干蝕刻來移除形成在金屬端子5A和5B的上表面上的側壁絕緣層，則可以省略用于移除形成在金屬端子5A和5B的側表面上的側壁絕緣層的過程。
[0057]接著，在半導體晶片2的后表面面朝上方的狀態(tài)下，噴墨控制機構用于將噴墨頭20定位在半導體晶片2的后表面上待形成對準標記的位置上方。
[0058]接著，如圖8所示，從噴墨頭20的噴嘴21滴加（施加）樹脂6，由此在半導體晶片2的后表面上的對準標記形成的位置中形成樹脂6?？刂茝膰娔^20的噴嘴21滴加的樹脂6的量，由此在半導體晶片2的后表面上的對準標記形成位置處形成一定量的樹脂6。通過控制從噴墨頭20的噴嘴21滴加的樹脂6的量，可以使從半導體晶片2的后表面中突出的金屬端子5A的上表面不被樹脂6覆蓋。此外，通過控制從噴墨頭20的噴嘴21滴加的樹脂6的量，可以使從半導體晶片2的后表面中突出的金屬端子5A的側表面的僅一部分被樹脂6覆蓋。
[0059]如果樹脂6對于金屬端子5A具有差的濕潤性，則可以阻止從半導體晶片2的后表面中突出的金屬端子5A的上表面被樹脂6覆蓋。即，使用對于金屬端子5A具有差的濕潤性的樹脂6使得金屬端子5A的從半導體晶片2的后表面中突出的上表面能夠從樹脂6中適當地露出。
[0060]金屬端子5A嵌入通過光刻和干蝕刻形成的通孔IOA中。為此，金屬端子5A的形成位置比通過噴墨控制機構實現(xiàn)的樹脂6滴加位置更精確。例如，金屬端子5A的形成位置的精度約為±0. I μ m，而通過噴墨控制機構實現(xiàn)的樹脂6滴加位置的精度約為±5 μ m。由于在半導體晶片2的后表面上待形成對準標記的位置中設置有金屬端子5A，因此當樹脂6滴加在半導體晶片2的后表面上時，樹脂6積聚在形成金屬端子5A的位置中?？梢栽诎雽w晶片2的后表面上待形成對準標記的位置中形成樹脂6，即使通過噴墨控制機構實現(xiàn)的樹脂6滴加位置的精度低也是如此。也就是，即使樹脂6滴加位置相對于在半導體晶片2的后表面上待形成對準標記的位置略有偏移也是如此?？梢栽诎雽w晶片2的后表面上待形成對準標記的位置中形成樹脂6。
[0061]可以通過手動操作或自動操作來執(zhí)行通過噴墨控制機構實現(xiàn)的樹脂6滴加位置的定位。此外，可以使用在晶片載臺上的對準標記（識別標記）或使用在半導體晶片2的外側上的特定點（凹口）來執(zhí)行通過噴墨控制機構實現(xiàn)樹脂6滴加位置的定位。
[0062]接著，通過進行熱處理或紫外線（UV)處理來固化樹脂6。如果樹脂6是例如熱固性聚酰亞胺樹脂、熱固性環(huán)氧樹脂或熱固性導電膏，則通過進行熱處理來固化樹脂6。可以通過例如將半導體晶片2傳送到加熱爐并且在加熱爐內加熱半導體晶片2來進行熱處理。如果樹脂6是例如感光性聚酰亞胺樹脂、感光性環(huán)氧樹脂或感光性導電膏，則通過進行紫外線（UV)處理來固化樹脂6。
[0063]用于堆疊半導體器件的方法
[0064]參考圖9至圖12描述用于堆疊半導體器件的方法的第一個實施例。在半導體晶片2的后表面上形成使用金屬端子5A和樹脂6的對準標記。在半導體晶片2的后表面上形成的對準標記用于在半導體晶片2的后表面上安裝已形成為單個件的第二層半導體芯片（LSI芯片）81。半導體芯片81是半導體器件的實施例。在這個實施例中，在半導體晶片2的后表面上安裝多個半導體芯片81。例如，如圖9所示，在半導體芯片81的電路形成表面（下文稱為半導體芯片81的前表面）面向半導體晶片2的后表面的狀態(tài)下，倒裝芯片接合機（未示出）的吸頭30以抽吸方式（suctionally)附著半導體芯片81。半導體芯片81具有半導體晶片82、布線層83以及連接端子84。布線層83和連接端子84形成在半導體芯片81的前表面上。
[0065]在形成在半導體晶片2的后表面上的對準標記被識別之后，執(zhí)行定位，并且將半導體芯片81安裝在半導體晶片2的后表面上。通過安裝在倒裝芯片接合機上的識別裝置(未示出）來對形成在半導體晶片2的后表面上的對準標記進行識別。金屬端子5B與半導體芯片81的連接端子84接觸，金屬端子5A不與在半導體芯片81的在與電路形成表面相反一側上的表面（下文稱為半導體芯片81的后表面）接觸。
[0066]描述用于識別對準標記的方法的實施例。安裝在倒裝芯片接合機上的識別裝置用光照射半導體晶片2的后表面，并且接收從對準標記反射的光，由此捕捉并且生成對準標記的圖像。安裝在倒裝芯片接合機上的識別裝置根據對準標記的圖像來識別對準標記的位置。因此，當待在半導體晶片2的后表面上安裝半導體芯片81時，可以通過使用形成在半導體晶片2的后表面上的對準標記來執(zhí)行定位。
[0067]相比于樹脂6的反射率值，半導體晶片2的后表面的反射率值更接近金屬端子5A的反射率值。換句話說，半導體晶片2的后表面的反射率值與樹脂6的反射率值之間的差異大于半導體晶片2的后表面的反射率值與金屬端子5A的反射率值之間的差異。為此，使用金屬端子5A和樹脂6的對準標記的圖像具有的對比度高于只使用金屬端子5A的對準標記的圖像的對比度。因此，通過捕捉使用金屬端子5A和樹脂6的已經形成的對準標記的圖像，安裝在倒裝芯片接合機上的識別裝置能夠生成高對比度的對準標記的圖像。
[0068]根據實施方案I，通過在半導體晶片2的后表面上形成金屬端子5A和樹脂6來在半導體晶片2的后表面上形成對準標記。因此，根據實施方案1，在半導體晶片2的后表面上未形成再分布層的情況下，可以在半導體晶片2的后表面上形成對準標記。
[0069]如果從半導體晶片2的后表面中突出的金屬端子5A的上表面被樹脂6覆蓋，則金屬端子5A與金屬端子5B之間產生與樹脂6的厚度相等的高度差（level difference)。如果在半導體晶片2的后表面上安裝半導體芯片81，而金屬端子5A與金屬端子5B之間有高度差，則半導體晶片2的金屬端子5B和半導體芯片81的連接端子84可能不能彼此接觸。因此，通過使從半導體晶片2的后表面中突出的金屬端子5A的上表面從樹脂6中露出來抑制金屬端子5A與金屬端子5B之間的高度差的產生。
[0070]可以在半導體芯片81的后表面上形成使用金屬端子5A和樹脂6的對準標記。如果在半導體芯片81的后表面上形成使用金屬端子5A和樹脂6的這樣的對準標記，則對準標記可以用于安裝第三層或更高層的半導體芯片。
[0071]接著，將半導體晶片2和半導體芯片81傳送到加熱爐并且進行熱處理。由于進行熱處理，所以使半導體晶片2的金屬端子5B和半導體芯片81的連接端子84結合。
[0072]接著，如圖10所示，用底部填充材料40填充半導體晶片2與半導體芯片81之間的間隙（連接面）。例如，通過將底部填充材料40從分配器提供到半導體晶片2與半導體芯片81之間的間隙來執(zhí)行底部填充材料40的填充。
[0073]接著，將半導體晶片2和半導體芯片81傳送到加熱爐并且進行熱處理。通過進行熱處理，使半導體晶片2與半導體芯片81之間的底部填充材料40固化。通過底部填充材料40將半導體芯片81固定到半導體晶片2的后表面。
[0074]接著，切割刀片50用于切割半導體晶片2，如圖11所示，從而具有堆疊式結構的半導體芯片形成為各個件。具有堆疊式結構的芯片在下文中稱為堆疊式半導體芯片。
[0075]接著，倒裝芯片接合機用于將第一層半導體芯片I的前表面定位于朝向封裝襯底60的電極形成表面，并且將堆疊式半導體芯片安裝在封裝襯底60上，如圖12所示。在封裝襯底60的在與電極形成表面相反一側上的表面上形成外部端子61。當在封裝襯底60上安裝堆疊式半導體芯片時，形成在封裝襯底60的電極形成表面上的對準標記用于執(zhí)行定位。通過安裝在倒裝芯片接合機上的識別裝置來對形成在封裝襯底60的電極形成表面上的對準標記進行識別。
[0076]接著，將堆疊式半導體芯片和封裝襯底60傳送到加熱爐并且進行熱處理。由于進行熱處理，所以使第一層半導體芯片I的連接端子和封裝襯底60的電極（未示出）結合。
[0077]接著，如圖13所示，用底部填充材料70填充堆疊式半導體芯片與封裝襯底60之間的間隙（連接面）。例如，通過將底部填充材料70從分配器提供到堆疊式半導體芯片與封裝襯底60之間的間隙來執(zhí)行底部填充材料70的填充。
[0078]接著，將堆疊式半導體芯片和封裝襯底60傳送到加熱爐并且進行熱處理。通過進行熱處理，使堆疊式半導體芯片與封裝襯底60之間的底部填充材料70固化。通過底部填充材料70將堆疊式半導體芯片固定到封裝襯底60。由于堆疊式半導體芯片固定到封裝襯底60，所以制造了具有堆疊式半導體芯片的半導體封裝件。
[0079]參考圖14至圖17描述用于堆疊半導體器件的方法的第二實施例。切割刀片50用于對半導體晶片2進行劃片，從而第一層半導體芯片I形成為各個件，如圖14所示。
[0080]接著,將第一層半導體芯片I的前表面定位成朝向封裝襯底60的電極形成表面，并且將半導體芯片I安裝在封裝襯底60上。在封裝襯底60的在與電極形成表面相反一側上的表面上形成外部端子61。例如，如圖15所示，在半導體芯片I的前表面面向封裝襯底60的電極形成表面的狀態(tài)下，倒裝芯片接合機的吸頭30吸附到半導體芯片I。
[0081]在形成在封裝襯底60的電極形成表面上的對準標記被識別之后，執(zhí)行定位，并且將半導體芯片I安裝在封裝襯底60的電極形成表面上。通過安裝在倒裝芯片接合機上的識別裝置來對形成在封裝襯底60的電極形成表面上的對準標記進行識別。[0082]接著，將半導體芯片I和封裝襯底60傳送到加熱爐并且進行熱處理。由于進行熱處理，所以使半導體芯片I的連接端子4和封裝襯底60的電極（未示出）結合。
[0083]接著，用底部填充材料70填充半導體芯片I與封裝襯底60之間的間隙（連接面）。例如，通過將底部填充材料70從分配器提供到半導體芯片I與封裝襯底60之間的間隙來執(zhí)行底部填充材料70的填充。
[0084]將半導體芯片I和封裝襯底60傳送到加熱爐并且進行熱處理。通過進行熱處理，使半導體芯片I與封裝襯底60之間的底部填充材料70固化。通過底部填充材料70將半導體芯片I固定到封裝襯底60。
[0085]形成在半導體芯片I的后表面上的對準標記用于將已經形成為各個件的第二層半導體芯片81安裝在半導體芯片I的后表面上。例如，如圖16所示，倒裝芯片接合機的吸頭30吸附到半導體芯片81。
[0086]在形成在半導體芯片I的后表面上的對準標記被識別之后，執(zhí)行定位，并且將半導體芯片81安裝在半導體芯片I的后表面上。通過安裝在倒裝芯片接合機上的識別裝置來對形成在半導體芯片I的后表面上的對準標記進行識別。金屬端子5B與半導體芯片81的連接端子84接觸，并且金屬端子5A不與半導體芯片81的后表面接觸。
[0087]描述用于識別對準標記的方法的實施例。安裝在倒裝芯片接合機上的識別裝置用光照射半導體芯片I的后表面，并且接收從對準標記反射的光，從而捕捉并且生成對準標記的圖像。安裝在倒裝芯片接合機上的識別裝置根據對準標記的圖像來識別對準標記的位置。因此，當在半導體晶片2的后表面上安裝半導體芯片81時，可以通過使用形成在半導體芯片I的后表面上的對準標記來執(zhí)行定位。
[0088]相比于樹脂6的反射率值，半導體芯片I的后表面的反射率值更接近金屬端子5A的反射率值。換句話說，半導體芯片I的后表面的反射率值與樹脂6的反射率值之間的差異大于半導體芯片I的后表面的反射率值與金屬端子5A的反射率值之間的差異。為此，使用金屬端子5A和樹脂6的對準標記的圖像具有的對比度高于只使用金屬端子5A的對準標記的圖像的對比度。因此，通過捕捉使用金屬端子5A和樹脂6的已經形成的對準標記的圖像，安裝在倒裝芯片接合機上的識別裝置能夠生成高對比度的對準標記的圖像。通過生成高對比度對準標記的圖像，提高了對于形成在半導體芯片I的后表面上的對準標記的識別率。
[0089]根據實施方案I，通過在半導體芯片I的后表面上形成金屬端子5A和樹脂6來在半導體芯片I的后表面上形成對準標記。因此，根據實施方案1，在半導體芯片I的后表面上未形成再分布層的情況下，可以在半導體芯片I的后表面上形成對準標記。
[0090]如果從半導體芯片I的后表面中突出的金屬端子5A的上表面被樹脂6覆蓋，則金屬端子5A與金屬端子5B之間產生與樹脂6的厚度相等的高度差。如果在半導體芯片I的后表面上安裝半導體芯片81,而金屬端子5A與金屬端子5B之間有高度差,則半導體芯片I的金屬端子5B和半導體芯片81的連接端子84可能不能彼此接觸。因此，通過使從半導體芯片I的后表面中突出的金屬端子5A的上表面從樹脂6中露出來抑制金屬端子5A與金屬端子5B之間的高度差的產生。
[0091]另外，可以在半導體芯片81的后表面上形成使用金屬端子5A和樹脂6的對準標記。如果在半導體芯片81的后表面上形成使用金屬端子5A和樹脂6的這樣的對準標記，則該對準標記可以用于安裝第三層或更高層的半導體芯片。
[0092]接著，將半導體芯片I、半導體芯片81以及封裝襯底60傳送到加熱爐并且進行熱處理。由于進行熱處理，所以使半導體芯片I的金屬端子5B和半導體芯片81的連接端子84結合。
[0093]接著，用底部填充材料40填充半導體芯片I與半導體芯片81之間的間隙（連接面）。例如，通過將底部填充材料40從分配器提供到半導體芯片I與半導體芯片81之間的間隙來執(zhí)行底部填充材料40的填充。
[0094]接著，將半導體芯片I、半導體芯片81以及封裝襯底60傳送到加熱爐并且進行熱處理。通過進行熱處理，使半導體芯片I與半導體芯片81之間的底部填充材料40固化。通過底部填充材料40將半導體芯片81 —定到半導體芯片I。通過將半導體芯片81 —定到半導體芯片1，如圖17所示，制造了具有堆疊式半導體芯片的半導體封裝件。
[0095]半導體芯片I、半導體晶片2以及金屬端子5A和5B的尺寸
[0096]描述半導體芯片I、半導體晶片2以及金屬端子5A和5B的尺寸。然而，下面給出的半導體芯片I、半導體晶片2以及金屬端子5A和5B的尺寸值為實例，在本實施方案中，可以采用其它值而不限于這些值。
[0097]半導體晶片2的直徑：300nm
[0098]在使金屬端子5A和5B從半導體晶片2的后表面中突出之后半導體晶片2的厚度：50 μ m或更大和200 μ m或更小
[0099]在半導體芯片I形成為單個件之后的外部尺寸：10mm2或更大和25mm2或更小
[0100]金屬端子5A和5B的直徑：Φ 5 μ m或更大和Φ 20 μ m或更小
[0101]金屬端子5A和5B的間距：30 μ m或更大和100 μ m或更小
[0102]金屬端子5A和5B的突出長度（從半導體晶片2的后表面中突出的部分的長度）：10 μ m或更大和30 μ m或更小
[0103]實施方案2
[0104]描述根據實施方案的半導體器件和用于制造半導體器件的方法的第二實施方案(實施方案2)。在此，用與實施方案I中相同的附圖標記表示與實施方案I相同的構成元件，并且餐略其說明。
[0105]如圖18所示，半導體芯片（LSI芯片）91包括半導體晶片（半導體襯底）92、布線層93、連接端子94、金屬端子95A和95B以及樹脂96。圖18是根據實施方案2的半導體芯片91的橫截面圖。半導體芯片91是半導體器件的實例。半導體晶片92是例如硅晶片。
[0106]在半導體芯片91的一個表面上形成集成電路。半導體芯片91的集成電路具有：通過晶體管形成工藝（前段制程；FE0L)在半導體晶片92的一個表面上形成的元件（如晶體管）；以及通過布線形成工藝（后段制程；BE0L)形成的布線層3。布線層3具有金屬布線、絕緣層以及插塞（未示出）。金屬布線包括地（GND)線、電源線以及信號線。在下文中，其上形成有集成電路的半導體芯片91的表面（電路形成表面）稱為半導體芯片91的前表面。此外，其上形成有集成電路的半導體晶片92的表面（電路形成表面）稱為半導體晶片92的前表面。
[0107]通過在半導體芯片91的在與電路形成表面相反一側上的表面（下文稱為半導體芯片91的后表面）上的金屬端子95A和樹脂96形成對準標記（識別標記）。換句話說，形成在半導體芯片91的后表面上的對準標記包括金屬端子95A和樹脂96。金屬端子95A是用于對準標記（識別標記）的金屬端子，金屬端子95B是用于連接的金屬端子。金屬端子95A和95B形成在半導體晶片92的后表面上。半導體晶片92的后表面是半導體晶片92的在與電路形成表面相反一側上的表面。
[0108]金屬端子95A可以與布線層93的金屬布線和插塞電連接。如果金屬端子95A與布線層93的地線電連接，則對準標記的一部分具有與地電位相同的電位，并且可以減小在半導體芯片91工作期間的噪聲。金屬端子95A可以不與布線層93的金屬布線和插塞電連接。多個金屬端子95A的一些可以與布線層93的金屬布線和插塞電連接，并且多個金屬端子95A的一些可以不與布線層93的金屬布線和插塞電連接。金屬端子95B與布線層93的金屬布線和插塞電連接。金屬端子95A和95B是例如銅（Cu)、鎢（W)、金（Au)等。連接端子94是例如錫-銀（SnAg)釬料、金（Au)、銅（Cu)等。
[0109]樹脂96是例如熱固性聚酰亞胺樹脂、熱固性環(huán)氧樹脂、感光性聚酰亞胺樹脂、感光性環(huán)氧樹脂或導電性樹脂。導電性樹脂可以是熱固性導電膏或感光性導電膏。感光性導電膏可以是感光性銀膏。如果樹脂96是導電性樹脂，則多個金屬端子95A通過樹脂96電連接。如果金屬端子95A與布線層93的地線電連接，則整個對準標記具有與地電位相同的電位，并且可以進一步減小在半導體芯片91工作期間的噪聲。
[0110]參考圖19A至圖20描述用于制造根據實施方案2的半導體器件的方法。首先，如圖19A所示制造半導體晶片92。接著，如圖19B所示，在半導體晶片92的前表面上形成布線層93，并且在布線層93上形成連接端子94。接著，在從半導體晶片92的后表面進行背面研磨來研磨半導體晶片92的后表面，由此減小半導體晶片92的厚度直到半導體晶片92達到一定厚度為止。
[0111]接著，通過光刻在半導體晶片92的后表面上形成抗蝕劑圖案（未示出）之后，使用鍍覆以在半導體晶片92的后表面上形成多個金屬端子95A和95B，如圖19C所示。形成在半導體晶片92的后表面上的多個金屬端子95A和95B從半導體晶片92的后表面中突出。多個金屬端子95A和95B形成在半導體晶片92的后表面上其中未形成抗蝕劑圖案的部分上。例如，通過濺射沉積鈦（Ti)和銅（Cu)并且通過電鍍來用銅（Cu)鍍覆，在半導體晶片92的后表面上形成金屬端子95A和95B。描述了使用銅（Cu)的實施例，但可以用鎢（W)或金（Au)來代替銅（Cu)。在金屬端子95A和95B已形成在半導體晶片92的后表面上之后，通過灰化移除抗蝕劑圖案。
[0112]另外，可以通過各向異性蝕刻在半導體晶片92的后表面中形成多個槽，并且可以在形成在半導體晶片92的后表面中的多個槽中形成多個金屬端子95A和95B。S卩，單個金屬端子95A和95B的一部分可以嵌入形成在半導體晶片92的后表面中的槽中。
[0113]形成在半導體晶片92的后表面上的多個金屬端子95A是用于對準標記的金屬端子。用于對準標記的金屬端子95A形成對準標記的一部分。形成在半導體晶片92的后表面上的多個金屬端子95B是用于連接的金屬端子。當堆疊多個半導體芯片91時，用于連接的金屬端子95B是電連接多個半導體芯片91的端子。此外，當半導體芯片91和另一半導體芯片堆疊時，用于連接的金屬端子95B是將半導體芯片91電連接到另一半導體芯片的端子。
[0114]接著，在半導體晶片92的后表面面朝上的狀態(tài)下，噴墨控制機構用于將噴墨頭20定位在半導體晶片92的后表面上待形成對準標記的位置上方。
[0115]接著，如圖20所示，從噴墨頭20的噴嘴21滴加（施加）樹脂96，從而在半導體晶片92的后表面上的對準標記形成的位置中形成樹脂96?？刂茝膰娔^20的噴嘴21滴加的樹脂96的量從而在形成在半導體晶片92的后表面上的對準標記的位置處形成一定量的樹脂96。通過控制從噴墨頭20的噴嘴21滴加的樹脂96的量，可以使在半導體晶片92上形成的金屬端子95A的上表面不被樹脂96覆蓋。此外，通過控制從噴墨頭20的噴嘴21滴加的樹脂96的量，可以使形成在半導體晶片92的后表面上的金屬端子95A的側表面的僅一部分被樹脂96覆蓋。
[0116]如果樹脂96對于金屬端子95A具有差的濕潤性，則可以阻止形成在半導體晶片92的后表面上的金屬端子95A的上表面被樹脂96覆蓋。即，使用對于金屬端子95A具有差的濕潤性的樹脂96從而使形成在半導體晶片92上的金屬端子95A的上表面容易從樹脂96
中露出。
[0117]通過使用光刻和電鍍形成金屬端子95A。為此，金屬端子95A的形成位置比通過噴墨控制機構實現(xiàn)的樹脂96滴加位置更精確。例如，金屬端子95A的形成位置的精度約為±0. I μ m，而通過噴墨控制機構實現(xiàn)的樹脂6滴加位置的精度約為±5μπι。由于在半導體晶片92的后表面上待形成對準標記的位置中設置有金屬端子95Α，因此當樹脂96滴加在半導體晶片92的后表面上時，樹脂96積聚在形成金屬端子95Α的位置中。可以在半導體晶片92的后表面上待形成對準標記的位置中形成樹脂96，即使通過噴墨控制機構實現(xiàn)的樹脂96滴加位置的精度低也是如此。也就是，即使樹脂96滴加位置相對于在半導體晶片92的后表面上待形成對準標記的位置略有偏移也是如此?？梢栽诎雽w晶片92的后表面上待形成對準標記的位置中形成樹脂96。
[0118]通過金屬端子95Α和樹脂96形成的對準標記的形狀可以以實施方案I中的交叉形狀來實現(xiàn)或者可以以另外的形狀如“L”形狀來實現(xiàn)。例如，通過金屬端子95Α和樹脂96形成的對準標記的形狀可以與圖2至圖5所示的對準標記的形狀相同。用于堆疊半導體器件的方法與實施方案I中的方法相同，因此省略其描述。
[0119]相比于樹脂96的反射率值，半導體芯片91 (半導體晶片92)的后表面的反射率值更接近金屬端子95Α的反射率值。換句話說，半導體芯片91 (半導體晶片92)的后表面的反射率值與樹脂96的反射率值之間的差異大于半導體芯片91 (半導體晶片92)的后表面的反射率值與金屬端子95Α的反射率值之間的差異。為此，使用金屬端子95Α和樹脂96的對準標記的圖像具有的對比度高于只使用金屬端子95Α的對準標記的圖像的對比度。因此，通過捕捉使用金屬端子95Α和樹脂96的已經形成的對準標記的圖像，安裝在倒裝芯片接合機上的識別裝置能夠生成高對比度的對準標記的圖像。通過生成高對比度對準標記的圖像，提高了在半導體芯片91 (半導體晶片92)的后表面上形成的對準標記的識別率。
[0120]根據實施方案2，通過在半導體芯片91 (半導體晶片92)的后表面上形成金屬端子95Α和樹脂96來在半導體芯片91 (半導體晶片92)的后表面上形成對準標記。因此，根據實施方案2，在半導體芯片91 (半導體晶片92)的后表面上未形成再分布層的情況下，可以在半導體芯片91 (半導體晶片92)的后表面上形成對準標記。
[0121]如果在半導體芯片91 (半導體晶片92)的后表面上形成的金屬端子95Α的上表面被樹脂96覆蓋，則金屬端子95Α與金屬端子95Β之間產生與樹脂96的厚度相等的高度差。如果在半導體芯片91 (半導體晶片92)的后表面上安裝半導體芯片81，而金屬端子95A與金屬端子95B之間有高度差，則半導體芯片91的金屬端子95B和半導體芯片81的連接端子84可能不能彼此接觸。因此，通過使形成在半導體芯片91 (半導體晶片92)的后表面上的金屬端子95A的上表面從樹脂96中露出來抑制金屬端子95A與金屬端子95B之間的高
度差的廣生。
[0122]半導體芯片91、半導體晶片92以及金屬端子95A和95B的尺寸
[0123]描述半導體芯片91、半導體晶片92以及金屬端子95A和95B的尺寸。然而，下面給出的半導體芯片91、半導體晶片92以及金屬端子95A和95B的尺寸值為實例，在本實施方案中，可以采用其它值而不限于這些值。
[0124]半導體晶片92的直徑：300nm
[0125]在半導體晶片92進行背面研磨之后的厚度：50 μ m或更大和200 μ m或更小
[0126]在半導體芯片91形成為單個件之后的外部尺寸：10mm2或更大和25mm2或更小
[0127]金屬端子95A和95B的直徑：Φ 5 μ m或更大和Φ 20 μ m或更小
[0128]金屬端子95A和95B的間距：30 μ m或更大和100 μ m或更小
[0129]金屬端子95A和95B的高度：10 μ m或更大和30 μ m或更小
[0130]在本文中陳述的所有實施例和限制性語言旨在教導的目的，以幫助讀者理解本發(fā)明和由發(fā)明人為促進本領域而提出的觀念，并且被解釋為不限于這些具體陳述的實施例和條件，在本說明書中的這樣實施例的組織也不涉及本發(fā)明的優(yōu)勢和劣勢的示出。雖然已詳細描述了本發(fā)明的實施方案，但應該理解，可以在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的條件下做出各種改變、替換以及變更。
【權利要求】
1.一種半導體器件，包括： 半導體襯底； 形成在所述半導體襯底的在與電路形成表面相反一側上的表面上的多個金屬端子；以及 形成在所述半導體襯底的在與所述電路形成表面相反一側上的所述表面上并且覆蓋所述金屬端子的側表面的至少一部分的樹脂，其中所述金屬端子的上表面從所述樹脂中露出。
2.根據權利要求I所述的半導體器件，其中 所述樹脂對于所述金屬端子具有差的濕潤性。
3.根據權利要求I所述的半導體器件，其中 所述樹脂是導電的，所述多個金屬端子通過所述樹脂電連接，并且所述金屬端子電連接到所述半導體襯底的電路的地線。
4.根據權利要求I所述的半導體器件，其中 在所述半導體襯底的在與所述電路形成表面相反一側上的所述表面上形成有半導體芯片，所述半導體芯片利用包括所述金屬端子和所述樹脂的對準標記來安裝。
5.根據權利要求I所述的半導體器件，其中 所述樹脂形成在被所述多個金屬端子圍繞的區(qū)域中。
6.根據權利要求I所述的半導體器件，其中 所述金屬端子穿過所述半導體襯底。
7.一種用于制造半導體器件的方法，所述方法包括： 在半導體襯底的在與電路形成表面相反一側上的表面上形成多個金屬端子； 在所述半導體襯底的在與所述電路形成表面相反一側上的所述表面上形成樹脂以覆蓋所述金屬端子的側表面的至少一部分；以及固化所述樹脂，其中 所述金屬端子的上表面從所述樹脂中露出。
8.根據權利要求7所述的用于制造半導體器件的方法，其中 所述樹脂對于所述金屬端子具有差的濕潤性。
9.根據權利要求7所述的用于制造半導體器件的方法，其中 所述樹脂是導電的，所述多個金屬端子通過所述樹脂電連接，并且所述金屬端子電連接到所述半導體襯底的電路的地線。
10.根據權利要求7所述的用于制造半導體器件的方法，還包括： 通過使用包括所述金屬端子和所述樹脂的對準標記，在所述半導體襯底的在與所述電路形成表面相反一側上的所述表面上安裝半導體芯片。
11.根據權利要求7所述的用于制造半導體器件的方法，其中 在被所述多個金屬端子圍繞的區(qū)域中形成所述樹脂。
12.根據權利要求7所述的用于制造半導體器件的方法，其中 所述金屬端子穿過所述半導體襯底。
【文檔編號】H01L23/544GK103515358SQ201310186281
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2013年5月20日 優(yōu)先權日:2012年6月20日
【發(fā)明者】赤星知幸 申請人:富士通株式會社