本申請(qǐng)要求于2014年9月18日提交到韓國知識(shí)產(chǎn)權(quán)局的韓國申請(qǐng)No.10-2014-0124451的優(yōu)先權(quán)，該韓國專利申請(qǐng)通過引用整體并入本文，如同進(jìn)行了完整的闡述。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開的多種實(shí)施方式主要涉及包括穿透電極的半導(dǎo)體器件、包括該半導(dǎo)體器件的半導(dǎo)體封裝、包括該半導(dǎo)體器件的電子系統(tǒng)、包括該半導(dǎo)體器件的存儲(chǔ)卡、以及制造該半導(dǎo)體器件的方法。

背景技術(shù)：

隨著更小和更高性能電子產(chǎn)品的開發(fā)，對(duì)具有大容量的超小尺寸半導(dǎo)體器件的需求日益增加。多個(gè)半導(dǎo)體芯片可以被組裝在單個(gè)半導(dǎo)體封裝中，以增加半導(dǎo)體器件的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量。即，半導(dǎo)體器件的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量可以使用多芯片封裝技術(shù)容易地增加。

然而，即使使用多芯片封裝技術(shù)來增加半導(dǎo)體器件的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量，隨著半導(dǎo)體芯片的數(shù)量的增加，仍然可能存在與獲得在多芯片封裝中的多個(gè)半導(dǎo)體芯片之間的電連接所需要的足夠空間相關(guān)的限制。近來，提出了直通硅穿孔(through silicon vias，TSV)來解決與多芯片封裝技術(shù)相關(guān)的限制。TSV可以被形成為按晶圓級(jí)穿透多個(gè)芯片，并且堆疊在封裝中的芯片可以通過TSV在電學(xué)上和物理上相互連接。從而，如果在封裝中采用TSV，則可以改進(jìn)封裝的性能和存儲(chǔ)容量。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，半導(dǎo)體器件可以包括：基板，該基板包括第一表面和第二表面；穿透電極，該穿透電極穿過基板以包括從基板的第二表面伸出的突起；以及前側(cè)凸塊，該前側(cè)凸塊電耦接至穿透電極并且設(shè)置在基板的第一表面上。半導(dǎo)體器件可以 包括：第一鈍化圖案，該第一鈍化圖案設(shè)置在基板的第一表面上，以基本圍繞前側(cè)凸塊的側(cè)壁，并且可以被形成為包括凹凸表面，所述凹凸表面由第一突起和在第一突起之間的第一凹槽限定；以及第二鈍化圖案，該第二鈍化圖案設(shè)置在基板的第二表面上，并且可以被形成為包括凹凸表面，所述凹凸表面由第二突起和在第二突起之間的凹槽限定。穿透電極的突起穿過第二鈍化圖案，以從第二鈍化圖案的凹凸表面伸出。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，半導(dǎo)體封裝可以包括下半導(dǎo)體芯片和上半導(dǎo)體芯片。下半導(dǎo)體芯片可以包括：第一基板，該第一基板包括第一表面和第二表面；第一穿透電極，該第一穿透電極穿過第一基板以包括從第二表面伸出的突起；前側(cè)凸塊，該前側(cè)凸塊設(shè)置在第一基板的第一表面上，并且電耦接至第一穿透電極的一端；第一鈍化圖案，該第一鈍化圖案設(shè)置在第一基板的第一表面上，并且可以被形成為包括第一突起以及在第一突起之間的第一凹槽；以及第二鈍化圖案，該第二鈍化圖案設(shè)置在第一基板的第二表面上，并且可以被形成為包括第二突起以及在第二突起之間的第二凹槽。上半導(dǎo)體芯片可以被接合到下半導(dǎo)體芯片的第一鈍化圖案。上半導(dǎo)體芯片可以包括第二穿透電極，并且第二穿透電極的一部分被插入到下半導(dǎo)體芯片的前側(cè)凸塊中。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，制造半導(dǎo)體器件的方法可以包括：形成穿透電極，該穿透電極從基板的第一表面朝向基板的第二表面延伸。第一鈍化圖案可以形成在基板的第一表面上。第一鈍化圖案可以被形成為包括第一突起和在第一突起之間的第一凹槽?？梢栽诘谝烩g化圖案中形成前側(cè)凸塊。前側(cè)凸塊可以電耦接至穿透電極。第二表面可以凹入，以使穿透電極的一端從凹入的第二表面伸出。第二鈍化圖案可以形成在凹入的第二表面上，以基本圍繞穿透電極的突起的側(cè)壁。第二鈍化圖案可以被形成為包括由第二突起和在第二突起之間的第二凹槽限定的凹凸表面。

第一鈍化圖案被形成為包括由第一突起和在第一突起之間的第一凹槽限定的凹凸表面，其中，第一鈍化圖案被形成為包括二氧化硅材料。前側(cè)凸塊被形成為包括頂表面，其中，頂表面從第一突起的頂表面的水平高度凹入。

形成第二鈍化圖案包括：在基板的凹入的第二表面和穿透電極的突起上形成第二鈍化層，該第二鈍化層通過順序地堆疊下絕緣層和上絕緣層而形成；平坦化第二鈍化層；以及刻蝕平坦化的第二鈍化層，以形成限定第二突起的第二凹槽。下絕緣層被形成為包括氮化硅材料，并且其中，上絕緣層被形成為包括二氧化硅材料。

該方法進(jìn)一步包括：形成封蓋層，該封蓋層基本覆蓋穿透電極的從第二鈍化圖案 的凹凸表面伸出的突起，其中，封蓋層包括選自由鎳(Ni)材料和金(Au)材料構(gòu)成的組中的至少一種。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，電子系統(tǒng)可以包括半導(dǎo)體器件。該半導(dǎo)體器件可以包括：基板，該基板包括第一表面和第二表面；穿透電極，該穿透電極穿過基板，以包括從基板的第二表面伸出的突起；以及前側(cè)凸塊，該前側(cè)凸塊電耦接至穿透電極并且設(shè)置在基板的第一表面上。半導(dǎo)體器件可以包括：第一鈍化圖案，該第一鈍化圖案設(shè)置在基板的第一表面上，以基本圍繞前側(cè)凸塊的側(cè)壁，并且可以被形成為包括由第一突起和在第一突起之間的第一凹槽限定的凹凸表面。半導(dǎo)體器件可以包括設(shè)置在基板的第二表面上的第二鈍化圖案，并且可以被形成為包括由第二突起和在第二突起之間的第二凹槽限定的凹凸表面。穿透電極的突起可以穿過第二鈍化圖案，以從第二鈍化圖案的凹凸表面伸出。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，存儲(chǔ)卡可以包括半導(dǎo)體器件。該半導(dǎo)體器件可以包括：基板，該基板包括第一表面和第二表面；穿透電極，該穿透電極穿過基板以包括從基板的第二表面伸出的突起；以及前側(cè)凸塊，該前側(cè)凸塊電耦接至穿透電極并且設(shè)置在基板的第一表面上。半導(dǎo)體器件可以包括：第一鈍化圖案，該第一鈍化圖案設(shè)置在基板的第一表面上，以基本圍繞前側(cè)凸塊的側(cè)壁，并且可以被形成為包括由第一突起和第一突起之間的第一凹槽限定的凹凸表面；以及第二鈍化圖案，該第二鈍化圖案設(shè)置在基板的第二表面上，并且可以被形成為包括由第二突起和在第二突起之間的第二凹槽限定的凹凸表面。穿透電極的突起可以穿過第二鈍化圖案，以從第二鈍化圖案的凹凸表面伸出。

附記：

附記1、一種半導(dǎo)體器件，所述半導(dǎo)體器件包括：

基板，所述基板包括第一表面和第二表面；

穿透電極，所述穿透電極穿過所述基板產(chǎn)生突起，所述突起從所述基板的所述第二表面伸出；

前側(cè)凸塊，所述前側(cè)凸塊電耦接至所述穿透電極并且設(shè)置在所述基板的所述第一表面上；

第一鈍化圖案，所述第一鈍化圖案設(shè)置在所述基板的所述第一表面上，以基本圍繞所述前側(cè)凸塊的側(cè)壁，并且被形成為包括由第一突起和這些第一突起之間的第一凹 槽限定的凹凸表面；以及

第二鈍化圖案，所述第二鈍化圖案設(shè)置在所述基板的所述第二表面上，并且被形成為包括由第二突起和在這些第二突起之間的第二凹槽限定的凹凸表面，

其中，所述穿透電極的所述突起穿過所述第二鈍化圖案，以從所述第二鈍化圖案的凹凸表面伸出。

附記2、根據(jù)附記1所述的半導(dǎo)體器件，

其中，所述基板的所述第一表面對(duì)應(yīng)于與設(shè)置在所述基板中的有源區(qū)鄰近的前側(cè)表面；并且

其中，所述基板的所述第二表面對(duì)應(yīng)于與所述第一表面相反的后側(cè)表面。

附記3、根據(jù)附記1所述的半導(dǎo)體器件，其中，所述穿透電極包括金屬材料。

附記4、根據(jù)附記1所述的半導(dǎo)體器件，其中，所述前側(cè)凸塊包括第一金屬層和第二金屬層，所述第一金屬層主要包括柱形，所述第二金屬層形成在所述第一金屬層上。

附記5、根據(jù)附記4所述的半導(dǎo)體器件，其中，所述第一金屬層包括銅(Cu)材料，并且所述第二金屬層包括銀(Ag)材料或錫(Sn)材料。

附記6、根據(jù)附記1所述的半導(dǎo)體器件，其中，所述第一鈍化圖案的所述第一突起從所述前側(cè)凸塊的表面伸出預(yù)定高度。

附記7、根據(jù)附記1所述的半導(dǎo)體器件，其中，所述第一鈍化圖案包括絕緣材料。

附記8、根據(jù)附記7所述的半導(dǎo)體器件，其中，所述第一鈍化圖案的所述絕緣材料包括二氧化硅(SiO₂)材料。

附記9、根據(jù)附記1所述的半導(dǎo)體器件，

其中，所述第二鈍化圖案包括下絕緣層和上絕緣層，所述下絕緣層設(shè)置在所述基板的所述第二表面上，所述上絕緣層設(shè)置在所述下絕緣層的與所述基板相反的表面上；并且

其中，所述上絕緣層包括提供所述第二鈍化圖案的所述凹凸表面的所述第二突起和所述第二凹槽。

附記10、根據(jù)附記9所述的半導(dǎo)體器件，其中，所述下絕緣層包括不同于所述上絕緣層的材料。

附記11、根據(jù)附記9所述的半導(dǎo)體器件，其中，所述下絕緣層包括氮化硅材料。

附記12、根據(jù)附記9所述的半導(dǎo)體器件，其中，所述上絕緣層包括二氧化硅材料。

附記13、根據(jù)附記1所述的半導(dǎo)體器件，其中，所述第一鈍化圖案的所述第一突起的高度基本等于所述第二鈍化圖案的所述第二突起的高度。

附記14、根據(jù)附記1所述的半導(dǎo)體器件，所述半導(dǎo)體器件進(jìn)一步包括：封蓋層，所述封蓋層基本覆蓋所述穿透電極的從所述第二鈍化圖案的所述凹凸表面伸出的突起。

附記15、根據(jù)附記14所述的半導(dǎo)體器件，其中，所述封蓋層包括選自由鎳Ni材料和金Au材料構(gòu)成的組中的至少一種。

附記16、一種半導(dǎo)體封裝，所述半導(dǎo)體封裝包括：

下半導(dǎo)體芯片，所述下半導(dǎo)體芯片包括：

第一基板，所述第一基板包括第一表面和第二表面；

第一穿透電極，所述第一穿透電極穿過所述第一基板產(chǎn)生突起，所述突起從所述第二表面伸出；

前側(cè)凸塊，所述前側(cè)凸塊設(shè)置在所述第一基板的所述第一表面上，并且電耦接至所述第一穿透電極的一端；

第一鈍化圖案，所述第一鈍化圖案設(shè)置在所述第一基板的所述第一表面上，并且被形成為包括第一突起以及在這些第一突起之間的第一凹槽；

第二鈍化圖案，所述第二鈍化圖案設(shè)置在所述第一基板的所述第二表面上，并且被形成為包括第二突起以及在這些第二突起之間的第二凹槽；以及

上半導(dǎo)體芯片，所述上半導(dǎo)體芯片接合至所述下半導(dǎo)體芯片的所述第一鈍化圖案，

其中，所述上半導(dǎo)體芯片包括第二穿透電極，所述第二穿透電極的一部分插入到所述下半導(dǎo)體芯片的所述前側(cè)凸塊中。

附記17、根據(jù)附記16所述的半導(dǎo)體封裝，其中，所述上半導(dǎo)體芯片進(jìn)一步包括：

第二基板，所述第二基板包括第一表面和第二表面；

前側(cè)凸塊，所述前側(cè)凸塊設(shè)置在所述第二基板的所述第一表面上，并且電耦接至所述第二穿透電極；

第三鈍化圖案，所述第三鈍化圖案設(shè)置在所述第二基板的所述第一表面上，并且 被形成為包括第三突起以及在這些第三突起之間形成的第三凹槽；以及

第四鈍化圖案，所述第四鈍化圖案設(shè)置在所述第二基板的所述第二表面上，并且被形成為包括第四突起以及在這些第四突起之間的第四凹槽，

其中，所述第二穿透電極穿過所述第二基板和所述第四鈍化圖案，并且所述第四鈍化圖案接合至所述下半導(dǎo)體芯片的所述第一鈍化圖案。

附記18、根據(jù)附記16所述的半導(dǎo)體封裝，其中，所述第一鈍化圖案包括由所述第一突起和所述第一凹槽提供的凹凸表面。

附記19、根據(jù)附記16所述的半導(dǎo)體封裝，其中，所述第一突起從所述下半導(dǎo)體芯片的所述前側(cè)凸塊的表面伸出。

附記20、根據(jù)附記16所述的半導(dǎo)體封裝，其中，所述第一鈍化圖案的所述絕緣材料包括二氧化硅SiO₂材料。

附記21、根據(jù)附記16所述的半導(dǎo)體封裝，

其中，所述第二鈍化圖案包括下絕緣層和上絕緣層，所述下絕緣層設(shè)置在所述第一基板的所述第二表面上，所述上絕緣層設(shè)置在所述下絕緣層的與所述第一基板相反的表面上；并且

其中，所述第二突起和所述第二凹槽提供所述上絕緣層的凹凸表面。

附記22、根據(jù)附記21所述的半導(dǎo)體封裝，其中，所述上絕緣層包括二氧化硅材料。

附記23、根據(jù)附記16所述的半導(dǎo)體封裝，其中，所述第一鈍化圖案的所述第一突起的高度基本等于所述第二鈍化圖案的所述第二突起的高度。

附記24、根據(jù)附記16所述的半導(dǎo)體封裝，其中，所述第一鈍化圖案的所述第一突起與所述第二鈍化圖案的所述第二凹槽中的相應(yīng)凹槽垂直對(duì)準(zhǔn)。

附記25、根據(jù)附記16所述的半導(dǎo)體封裝，其中，所述第一鈍化圖案的所述第一凹槽與所述第二鈍化圖案的所述第二突起中的相應(yīng)突起垂直對(duì)準(zhǔn)。

附圖說明

圖1是示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件的表示的橫截面圖。

圖2是示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件的表示的橫截面圖。

圖3至圖12是示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式的制造半導(dǎo)體器件的方法的表示的橫截面 圖。

圖13和圖14是示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式的制造半導(dǎo)體封裝的方法的表示的橫截面圖。

圖15是示出根據(jù)一些實(shí)施方式的包括至少一個(gè)半導(dǎo)體器件的電子系統(tǒng)的表示的框圖。

圖16是示出根據(jù)一些實(shí)施方式的包括至少一個(gè)半導(dǎo)體器件的電子系統(tǒng)的表示的框圖。

具體實(shí)施方式

在以下實(shí)施方式中，將理解，當(dāng)元件被稱為位于另一個(gè)元件“上”、“之上”、“上面”、“下面”、“之下”或“下”時(shí)，該元件可以直接與另一個(gè)元件接觸，或者至少一個(gè)中間元件可以存在于它們之間。從而，諸如“上”、“之上”、“上面”、“下面”、“之下”或“下”等的術(shù)語在此僅被用于描述特定實(shí)施方式的目的，并且不旨在限制本公開的范圍。

在附圖中，為了便于說明起見，與實(shí)際物理厚度和間隔相比，組件的厚度和長度被放大。在以下說明中，已知相關(guān)功能和構(gòu)造的詳細(xì)解釋可以被省略，以避免不必要地模糊本主題。而且，“連接/耦接”表示一個(gè)組件直接耦接至另一個(gè)組件或者經(jīng)由其他組件間接耦接至另一個(gè)組件。在本說明書中，只要在語句中未特別說明，單數(shù)形式可以包括復(fù)數(shù)形式。而且，在說明書中使用的“包括”或“包含”表示一個(gè)或更多個(gè)組件、步驟、操作或元件存在或被添加。

多個(gè)實(shí)施方式是針對(duì)包括穿透電極的半導(dǎo)體器件、包括該半導(dǎo)體器件的半導(dǎo)體封裝、包括該半導(dǎo)體器件的電子系統(tǒng)、包括該半導(dǎo)體器件的存儲(chǔ)卡、以及制造該半導(dǎo)體器件的方法。

圖1是示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件的表示的橫截面圖。

參考圖1，根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件可以包括基板10、穿過基板10的穿透電極44、以及前側(cè)凸塊32。前側(cè)凸塊32可以設(shè)置在基板10的第一表面10a上，并且電連接至穿透電極44。

基板10的第一表面10a可以對(duì)應(yīng)于與基板10中限定的有源區(qū)鄰近的前側(cè)表面?；?0可以包括與第一表面10a相反的第二表面10b?；?0的第二表面10b可以 對(duì)應(yīng)于后側(cè)表面。晶體管的源/漏區(qū)14可以設(shè)置在與第一表面10a鄰近的有源區(qū)中。晶體管的柵極12可以設(shè)置在第一表面10a上。基板10的第一表面10a和晶體管的柵極12可以用層間絕緣層16覆蓋，并且諸如位線(用于將電信號(hào)施加至晶體管)之類的電路圖案18可以設(shè)置在層間絕緣層16的與基板10相反的表面上。

穿透電極44可以包括金屬穿透電極42，該金屬穿透電極42填充從第一表面10a朝向第二表面10b穿過基板10的通孔。金屬穿透電極42可以包括例如銅材料。穿透電極44可以進(jìn)一步包括阻擋層40。阻擋層40可以設(shè)置在金屬穿透電極42和基板10之間，以圍繞金屬穿透電極42的側(cè)壁。阻擋層40可以被設(shè)置成抑制或者防止金屬穿透電極42中的金屬原子擴(kuò)散到基板10中。穿透電極44可以包括與基板10的第一表面10a鄰近的第一端。穿透電極44可以包括與基板10的第二表面10b鄰近的第二端。

穿透電極44的第一端可以包括平坦表面。平坦表面可以與基板10的第一表面10a基本共面，如圖1中所示。另選地，穿透電極44(實(shí)際上是金屬穿透電極42)的第一端可以從基板10的第一表面10a伸出，使得穿透電極44的第一端在橫截面圖中具有“T”形結(jié)構(gòu)。穿透電極44可以經(jīng)由互連部分47電連接至電路圖案18?；ミB部分47可以包括設(shè)置在穿透電極44的第一端上的互連圖案45?；ミB部分47可以包括設(shè)置在互連圖案45和電路圖案18之間的垂直栓(plug)46。互連部分47可以設(shè)置在覆蓋第一表面10a的層間絕緣層16中。電路圖案18可以電連接至接合墊20。電路圖案18可以電連接至接合墊20，用于將穿透電極44電連接至外部電路板。電路圖案18和接合墊20可以設(shè)置在第一絕緣層21中。第一絕緣層21可以覆蓋層間絕緣層16的與基板10相反的表面。接合墊20可以在第一絕緣層21的與層間絕緣層16相反的表面處露出。第二絕緣層22可以設(shè)置在第一絕緣層21上。第一鈍化圖案24可以設(shè)置在第二絕緣層22上。接合墊20的表面可以通過開口23露出。開口23可以穿過第二絕緣層22和第一鈍化圖案24。接合墊20可以包括鋁(Al)材料或銅(Cu)材料。

前側(cè)凸塊32可以設(shè)置在開口23中，以電連接至接合墊20。前側(cè)凸塊32可以被配置成包括設(shè)置在接合墊20上的第一金屬層28和設(shè)置在第一金屬層28上的第二金屬層30。第一金屬層28可以包括柱形或基本的柱形，并且可以包括銅(Cu)材料。第二金屬層30可以包括銀(Ag)材料或錫(Sn)材料。

第一鈍化圖案24的與第二絕緣層22相反的前表面可以包括凹凸輪廓。凹凸輪廓 可以通過例如第一突起26和在第一突起26之間的第一凹槽27限定，其中，第一突起從前側(cè)凸塊32的與接合墊20相反的前表面的水平高度伸出。第一鈍化圖案24可以包括絕緣材料，例如，二氧化硅(silicon oxide)材料。

穿透電極44的第二端可以從基板10的第二表面10b伸出?；?0的第二表面10b可以用第二鈍化圖案37覆蓋。第二鈍化圖案37可以被形成為包括凹凸表面。第二鈍化圖案37可以包括下絕緣層34和上絕緣層36。堆疊在下絕緣層34上的上絕緣層36可以包括不同于下絕緣層34的絕緣材料。例如，下絕緣層34可以包括氮化硅(silicon nitride)材料，并且上絕緣層36可以包括二氧化硅材料。上絕緣層36的與下絕緣層34相反的表面可以包括凹凸輪廓。凹凸輪廓可以通過第二突起38和在第二突起38之間的第二凹槽39限定。第一突起26的高度H2可以基本等于第二突起38的高度H1。

金屬穿透電極42的第二端可以從第二鈍化圖案37的底面伸出預(yù)定高度D1。第一鈍化圖案24的第一突起26可以被設(shè)置成與第二鈍化圖案37的第二凹槽39中的相應(yīng)凹槽垂直對(duì)準(zhǔn)。第一鈍化圖案24的第一凹槽27可以被設(shè)置為與第二鈍化圖案37的第二突起38中的相應(yīng)突起垂直對(duì)準(zhǔn)。

圖2是示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件的表示的橫截面圖。除了穿透電極的突起用封蓋層(capping layer)覆蓋之外，圖2中所示的實(shí)施方式可以具有與圖1中所示的實(shí)施方式基本相同的結(jié)構(gòu)。在圖2中，如圖1中使用的相同參考標(biāo)記表示相同元件。從而，與在圖1的實(shí)施方式中闡述的對(duì)相同元件的說明將被省略，或者在關(guān)于圖2的這些實(shí)施方式中簡短地涉及。

參考圖2，根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件可以包括基板10。半導(dǎo)體器件可以包括穿過基板10的穿透電極44。半導(dǎo)體器件可以包括設(shè)置在基板10的第一表面10a上并且電連接至穿透電極44的前側(cè)凸塊32。包括凹凸表面的第一鈍化圖案24可以設(shè)置在基板10的第一表面10a上，并且包括凹凸表面的第二鈍化圖案37可以設(shè)置在基板10的與第一鈍化圖案24相反的第二表面10b上。

構(gòu)成穿透電極44的金屬穿透電極42的一端可以從第二鈍化圖案37的表面伸出。金屬穿透電極42的突起可以用封蓋層54覆蓋。封蓋層54可以包括第一封蓋層50和堆疊在第一封蓋層50上的第二封蓋層52。第一封蓋層50可以包括鎳(Ni)材料，并且第二封蓋層52可以包括金(Au)材料。在多種實(shí)施方式中，封蓋層54可以由 單個(gè)材料層形成，例如，鎳層或金層。

在金屬穿透電極42的突起與另一個(gè)半導(dǎo)體器件結(jié)合的情況下，金屬穿透電極42的突起可以接合到另一個(gè)半導(dǎo)體器件的前側(cè)凸塊。在這樣的示例中，金屬穿透電極42的突起可以在另一個(gè)半導(dǎo)體器件的前側(cè)凸塊上起作用，以過度地生成并且生長金屬間化合物(IMC)材料。然而，根據(jù)本實(shí)施方式，金屬穿透電極42可以用封蓋層54覆蓋，如上所述。從而，即使金屬穿透電極42的突起接合到另一個(gè)半導(dǎo)體器件的前側(cè)凸塊，封蓋層54也可以防止IMC金屬過度生長。封蓋層54可以使用無電鍍技術(shù)形成。

圖3至圖12示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式的制造半導(dǎo)體器件的表示的方法。

參考圖3，可以提供在包括有穿透電極125的半導(dǎo)體基板100。半導(dǎo)體基板100可以包括基本彼此相反的第一表面100a和第二表面100b。半導(dǎo)體基板100的第一表面100a可以對(duì)應(yīng)于半導(dǎo)體基板100的前側(cè)表面。半導(dǎo)體基板100的第二表面100b可以對(duì)應(yīng)于半導(dǎo)體基板100的后側(cè)表面。在一個(gè)實(shí)施方式中，半導(dǎo)體基板100的前側(cè)表面可以被認(rèn)為是有源區(qū)的表面。有源區(qū)可以例如是可以形成有源元件或無源元件的區(qū)域。半導(dǎo)體基板100的后側(cè)表面可以被認(rèn)為是與前側(cè)表面相反的表面。半導(dǎo)體基板100可以是在例如但不限于半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件、半導(dǎo)體邏輯器件、光電器件(photo device)或者顯示單元的制造中使用的基板。在一個(gè)實(shí)施方式中，半導(dǎo)體基板100可以是硅基板，但不限于此。

包括柵極102和源/漏區(qū)104的晶體管可以形成在半導(dǎo)體基板100的第一表面100a上和半導(dǎo)體基板100的有源區(qū)中。層間絕緣層106可以形成在半導(dǎo)體基板100的第一表面100a上，以覆蓋晶體管。第一絕緣層131可以形成在層間絕緣層106上。電路圖案130和接合墊135可以形成在第一絕緣層131中。電路圖案130可以包括用于將電信號(hào)施加至源/漏區(qū)104的位線或用于將電信號(hào)施加至柵極102的字線(word line)。

如上所述，穿透電極125(例如直通硅穿孔(TSV))可以形成在半導(dǎo)體基板100中。穿透電極125可以形成在從第一表面100a朝向第二表面100b延伸的溝槽中。穿透電極125可以被形成為包括阻擋層115和金屬穿透電極120，阻擋層115覆蓋或基本覆蓋溝槽的內(nèi)壁，金屬穿透電極120填充由阻擋層115包圍的溝槽。在多種實(shí)施方式中，可以通過使用例如激光打孔處理，選擇性地去除半導(dǎo)體基板100的一部分，而形成溝槽。在半導(dǎo)體基板100中形成溝槽之后，可以通過在溝槽的內(nèi)壁上沉積阻擋 層115并且通過用金屬穿透電極120填充溝槽，來形成穿透電極125。在多種實(shí)施方式中，穿透電極125可以被形成為填充溝槽，并且從半導(dǎo)體基板100的第一表面100a伸出。如果僅金屬穿透電極120從半導(dǎo)體基板100的第一表面100a伸出，則穿透電極125可以被形成為包括“倒T”形橫截面圖。阻擋層115可以被形成為抑制或防止金屬穿透電極120中的金屬原子擴(kuò)散到半導(dǎo)體基板100中。阻擋層115可以被形成為包括選自由鈦(Ti)材料、氮化鈦(TiN)材料、鉭(Ta)材料、以及氮化鉭(TaN)材料構(gòu)成的組中的至少一種。

金屬穿透電極120可以被形成為包括例如銅(Cu)材料、銀(Ag)材料或錫(Sn)材料。雖然在附圖中未示出，但是至少兩個(gè)穿透電極125可以形成在半導(dǎo)體基板100中以相互隔離。穿透電極125可以包括與半導(dǎo)體基板100的第一表面100a鄰近的第一端面125a和與半導(dǎo)體基板100的第二表面100b鄰近的第二端面125b。

用于將穿透電極125電連接至電路圖案130的互連部分128可以形成在層間絕緣層106中?；ミB部分128可以被形成為包括設(shè)置在穿透電極125的第一端面125a上的互連圖案126和設(shè)置在互連圖案126和電路圖案130之間的垂直栓127。接合墊135可以形成在垂直栓127上。接合墊135可以被形成為經(jīng)由電路圖案130和互連部分128電連接至穿透電極125。接合墊135可以被形成為包括例如鋁(Al)材料或銅(Cu)材料。第二絕緣層140可以形成在第一絕緣層131上，以覆蓋接合墊135和電路圖案130。第一鈍化層142可以形成在第二絕緣層140上。第一鈍化層142可以被形成為包括絕緣材料，例如，二氧化硅材料。

參考圖4，第一鈍化層142和第二鈍化層140可以被圖案化，以形成開口149。開口149可以被形成為露出接合墊135。

參考圖5，在形成開口149之后，可以選擇性地刻蝕第一鈍化層142的預(yù)定部分，以形成包括凹凸表面的第一鈍化圖案155。第一鈍化圖案155的凹凸表面可以由第一突起152和在第一突起之間的第一凹槽151提供?？梢酝ㄟ^將干刻蝕處理應(yīng)用至第一鈍化層142的預(yù)定部分，來形成第一凹槽151?？梢酝ㄟ^將第一鈍化層142的預(yù)定部分刻蝕掉預(yù)定厚度，形成第一凹槽151。第一鈍化圖案155的第一突起152可以被形成為包括從第一凹槽151的底面開始的第一高度H3(對(duì)應(yīng)于預(yù)定厚度)。

參考圖6，第一金屬層160和第二金屬層165可以形成在露出的接合墊135上的開口149中。第一金屬層160和第二金屬層165可以構(gòu)成前側(cè)凸塊170。在第一金屬 層160形成在露出的接合墊135上之前，可以在露出的接合墊135上形成種子金屬層(未示出)?？梢允褂秒婂兲幚硇纬傻谝唤饘賹?60。如果使用電鍍處理形成第一金屬層160，則可以在露出的接合墊135上選擇性地形成第一金屬層160。第一金屬層160可以被形成為包括柱形。第二金屬層165可以形成在第一金屬層160上。第一金屬層160可以被形成為包括例如銅(Cu)材料，并且第二金屬層165可以被形成為包括銀(Ag)材料或錫(Sn)材料。

第一突起152可以被形成為使得第一突起152中的一個(gè)突起鄰近開口149，以基本圍繞或圍繞開口149的上部區(qū)域。前側(cè)凸塊170可以被形成為使得前側(cè)凸塊170的頂面低于第一突起152的頂面。第一突起152可以包括從前側(cè)凸塊170的頂面開始的第一高度E1。從而，在前側(cè)凸塊170和與前側(cè)凸塊170鄰近的第一突起152之間可以存在水平高度差。與前側(cè)凸塊170鄰近的第一突起152可以高于前側(cè)凸塊170，以用作開口149的檻(sill)。與前側(cè)凸塊170鄰近的第一突起152的功能將參考圖14詳細(xì)地描述。

參考圖7，載體基板175可以被附著到第一鈍化圖案155的表面上。載體基板175可以使用粘合層185，被附著到第一鈍化圖案155的凹凸表面上。粘合層185可以被形成為覆蓋第一鈍化圖案155的第一突起152。在載體基板175被附著到第一鈍化圖案155上之后，包括載體基板175的基板可以被上下翻轉(zhuǎn)，使得半導(dǎo)體基板100的第二表面100b被向上放置，并且半導(dǎo)體基板100的第一表面100a被向下放置。

參考圖8，半導(dǎo)體基板100的后側(cè)部分可以凹入預(yù)定厚度，以露出穿透電極125的一部分。具體地，可以對(duì)半導(dǎo)體基板100的第二表面100b施加研磨處理(grinding process)，以去除半導(dǎo)體基板100的后側(cè)部分，并且半導(dǎo)體基板100可以被選擇性地刻蝕，使得半導(dǎo)體基板100的后側(cè)表面位于比穿透電極125的第二端面(圖6的125b)更低的水平高度處。結(jié)果，穿透電極125的一部分可以從半導(dǎo)體基板100的凹入的第二表面100c相對(duì)伸出，以形成突起125c。在多種實(shí)施方式中，可以使用選自由例如研磨處理、化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)處理、干刻蝕處理和濕刻蝕處理構(gòu)成的組中的至少一種，使半導(dǎo)體基板100的第二表面100b凹入和/或被刻蝕。

參考圖9，在半導(dǎo)體基板100的凹入的第二表面100c上可以形成第二鈍化層196。第二鈍化層196可以被形成為覆蓋穿透電極125的突起(圖8的125c)。在一個(gè)示例中，因?yàn)榇┩鸽姌O125的突起(圖8的125c)的存在，第二鈍化層196可以被形成 為包括粗糙表面輪廓。第二鈍化層196可以被形成為包括順序堆疊的下絕緣層190和上絕緣層195。下絕緣層190可以被形成為包括例如氮化物材料。在一個(gè)示例中，上絕緣層195可以被形成為包括例如二氧化硅材料。

參考圖10，平坦化處理可以被應(yīng)用至第二鈍化層196，以形成包括平坦表面的第二鈍化層196a。包括平坦表面的第二鈍化層196a可以包括上絕緣層195a和下絕緣層190a?？梢允褂肅MP處理執(zhí)行平坦化處理，以使得第二鈍化層196的粗糙表面平坦?？梢詧?zhí)行平坦化處理，直到金屬穿透電極120的端面120a露出為止。從而，在平坦化處理期間，可以去除金屬穿透電極120的端面120a上的第二鈍化層196a。

參考圖11，平坦化的第二鈍化層196a的預(yù)定部分可以被選擇性地刻蝕，以形成包括凹凸表面的第二鈍化圖案196b。第二鈍化圖案196b可以包括上絕緣圖案195b和下絕緣圖案190b。第二鈍化圖案196b的凹凸表面可以通過第二突起198和在第二突起198之間的第二凹槽199提供，并且上絕緣圖案195b可以被形成為包括第二突起198?？梢酝ㄟ^在平坦化的第二鈍化層196a上形成掩膜圖案(未示出)并且通過使用掩膜圖案作為刻蝕掩膜刻蝕平坦化的第二鈍化層196a，來提供第二鈍化圖案196b的凹凸表面。第二鈍化圖案196b的第二突起198可以被形成為包括從第二凹槽199的底面開始的第二高度H4。

在執(zhí)行用于形成第二鈍化圖案196b的刻蝕處理時(shí)，可以刻蝕阻擋層115的一部分，以露出金屬穿透電極120的端部。金屬穿透電極120的露出部分可以包括預(yù)定高度D2。第二突起198可以被形成為使得第二突起198的第二高度H4基本等于第一突起152的第一高度H3。

參考圖12，可以去除載體基板(圖11的175)和粘合層(圖11的185)，以實(shí)現(xiàn)第一半導(dǎo)體芯片C1。結(jié)果，第一半導(dǎo)體芯片C1可以被形成為包括設(shè)置在半導(dǎo)體基板100的第一表面100a上的前側(cè)凸塊170和從半導(dǎo)體基板100的凹入的第二表面100c伸出的金屬穿透電極120，而沒有任何后側(cè)凸塊。包括從前側(cè)凸塊170的表面伸出的第一突起152的第一鈍化圖案155可以形成在半導(dǎo)體基板100的第一表面100a上，并且包括第二突起198的第二鈍化圖案196b可以形成在半導(dǎo)體基板100的凹入的第二表面100c上。

至少一個(gè)半導(dǎo)體芯片可以被另外接合到與第一半導(dǎo)體芯片C1的頂面或底面，或者與第一半導(dǎo)體芯片C1的頂面或底面結(jié)合，以形成堆疊封裝。

圖13和圖14是示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式的制造半導(dǎo)體堆疊封裝的方法的表示的橫截面圖。

參考圖13，可以制備圖12中所示的第一半導(dǎo)體芯片C1以及第二半導(dǎo)體芯片C2?？梢允褂门c參考圖3至圖12描述的相同方法形成第二半導(dǎo)體芯片C2。從而，此后將省略第二半導(dǎo)體芯片C2的制造方法。

第二半導(dǎo)體芯片C2可以包括半導(dǎo)體基板200和穿過半導(dǎo)體基板200的穿透電極225。半導(dǎo)體基板200可以包括彼此相反的第一表面200a和凹入的第二表面200c。穿透電極225可以包括阻擋層215和金屬穿透電極220。另外，穿透電極225可以包括與第一表面200a鄰近的第一端面225a。金屬穿透電極220可以包括與凹入的第二表面200c鄰近的端面200a。層間絕緣層206、第一絕緣層231、以及第二絕緣層240可以順序地堆疊在第一表面200a上?；ミB部分228可以設(shè)置在層間絕緣層206中?；ミB部分228可以包括在穿透電極225的第一端面225a上形成的互連圖案226和在互連圖案226上形成的垂直栓227。連接至垂直栓227的電路圖案230和連接至電路圖案230的接合墊235可以設(shè)置在第一絕緣層231中。包括柵極202和源/漏區(qū)204的晶體管可以設(shè)置在半導(dǎo)體基板100和層間絕緣層206之間。

第二半導(dǎo)體芯片C2可以進(jìn)一步包括前側(cè)凸塊270和第一鈍化圖案255。前側(cè)凸塊270可以設(shè)置在半導(dǎo)體基板200的第一表面200a上，并且可以電連接至穿透電極225。第一鈍化圖案255可以設(shè)置在第二絕緣層240上，以包括由第一突起252和在第一突起252之間的第一凹槽251提供的凹凸表面。前側(cè)凸塊270可以穿過第一鈍化圖案255和第二絕緣層240，以與接合墊235接觸。前側(cè)凸塊270可以包括順序地堆疊在接合墊235上的第一金屬層260和第二金屬層265。第二鈍化圖案296b可以形成在半導(dǎo)體基板200的凹入的第二表面200c上，并且第二鈍化圖案296b的與半導(dǎo)體基板200相反的表面可以包括由第二突起298和在第二突起298之間的第二凹槽299提供的凹凸表面。穿透電極225的金屬穿透電極220可以穿過第二鈍化圖案296b，以從第二凹槽299的底面伸出預(yù)定高度。第二鈍化圖案296b可以包括順序地堆疊在半導(dǎo)體基板200的凹入的第二表面200c上的下絕緣圖案290b和上絕緣圖案295b。

下絕緣圖案290b可以被形成為包括例如氮化物材料。堆疊在下絕緣圖案290b上的上絕緣圖案295b可以包括不同于下絕緣圖案290b的絕緣材料。上絕緣圖案295b可以由與第一半導(dǎo)體芯片C1的第一鈍化圖案155相同的材料形成。在一個(gè)示例中， 上絕緣圖案295b可以被形成為包括例如二氧化硅材料。

隨后，第二半導(dǎo)體芯片C2可以設(shè)置在第一半導(dǎo)體芯片C1上。第二半導(dǎo)體芯片C2可以設(shè)置在第一半導(dǎo)體芯片C1上，使得第二半導(dǎo)體芯片C2的凹入的第二表面200c面對(duì)第一半導(dǎo)體芯片C1的第一表面100a。在這樣的示例中，第二半導(dǎo)體芯片C2的金屬穿透電極220和第二鈍化圖案296b可以面對(duì)第一半導(dǎo)體芯片C1的前側(cè)凸塊170和第一鈍化圖案155。第二半導(dǎo)體芯片C2可以設(shè)置在第一半導(dǎo)體芯片C1上，使得第二半導(dǎo)體芯片C2的第二鈍化圖案296b的第二突起298與第一半導(dǎo)體芯片C1的第一鈍化圖案155的第一凹槽151中的相應(yīng)第一凹槽垂直對(duì)準(zhǔn)。

接下來，等離子體處理過程可以被應(yīng)用至第一和第二半導(dǎo)體芯片C1和C2。等離子體處理過程可以激活第一和第二鈍化圖案155和296b的表面，使得第一和第二鈍化圖案155和296b可以容易地相互接合。

參考圖14，第一和第二半導(dǎo)體芯片C1和C2可以相互接合?？梢詫?duì)第一和第二半導(dǎo)體芯片C1和C2施加熱和壓力，以將第二半導(dǎo)體芯片C2接合到第一半導(dǎo)體芯片C1上。在多種實(shí)施方式中，可以通過在約130攝氏度至約170攝氏度的溫度下，用約450牛頓(N)至約540牛頓(N)的力向下按壓第二半導(dǎo)體芯片C2，執(zhí)行接合處理。如果執(zhí)行了接合處理，則第二半導(dǎo)體芯片C2的金屬穿透電極220的突起可以被插入到第一半導(dǎo)體芯片C1的前側(cè)凸塊170的第二金屬層165中，并且第二半導(dǎo)體芯片C2的第二鈍化圖案296b的第二突起(圖13的298)可以被插入到第一半導(dǎo)體芯片C1的第一鈍化圖案155的第一凹槽(圖13的151)中的相應(yīng)凹槽中。作為接合處理的結(jié)果，第一鈍化圖案155和第二鈍化圖案296b可以相互結(jié)合，以在它們之間形成橋接層300。從而甚至在不使用阻擋層或粘合劑的情況下，第一半導(dǎo)體芯片C1和第二半導(dǎo)體芯片C2也可以相互接合。

雖然第一半導(dǎo)體芯片C1和第二半導(dǎo)體芯片C2通過熱和壓力相互接合，但是第二金屬層165可以包括由于當(dāng)?shù)诙雽?dǎo)體芯片C2的金屬穿透電極220被插入到第一半導(dǎo)體芯片C1的前側(cè)凸塊170的第二金屬層165中時(shí)的熱導(dǎo)致的流動(dòng)性。在這樣示例中，如果前側(cè)凸塊170的頂面與第一鈍化圖案155的第一突起152的頂面共面，則第一半導(dǎo)體芯片C1的第二金屬層165的一部分可能溢出，以移動(dòng)到與前側(cè)凸塊170鄰近的第一凹槽151中。然而，根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，前側(cè)凸塊170的頂面上的空間可以由第一鈍化圖案155的第一突起152中的一個(gè)包圍。從而，當(dāng)?shù)谝缓偷诙雽?dǎo)體芯 片C1和C2相互接合時(shí)，包括第一突起152的第一鈍化圖案155可以防止第一半導(dǎo)體芯片C1的第二金屬層165溢出。

而且，在多種實(shí)施方式中，封蓋層(參見圖2的‘54’)可以另外被設(shè)置為覆蓋金屬穿透電極120和220的突起。即使第一半導(dǎo)體芯片C1和第二半導(dǎo)體芯片C2相互接合，封蓋層也可以防止金屬間化合物(IMC)材料在第二半導(dǎo)體芯片C2的金屬穿透電極220和第一半導(dǎo)體芯片C1的前側(cè)凸塊170之間過度生長。封蓋層可以使用無電鍍技術(shù)被形成為包括選自由例如鎳(Ni)材料和金(Au)材料層構(gòu)成的組中的至少一種。

雖然圖13和圖14示出僅兩個(gè)半導(dǎo)體芯片相互接合的示例，但是本申請(qǐng)不限于此。即，在一些實(shí)施方式中，三個(gè)或更多半導(dǎo)體芯片可以使用與參考圖13和圖14描述的相同技術(shù)被順序地堆疊。

上述至少一個(gè)半導(dǎo)體器件可以被應(yīng)用至多種電子系統(tǒng)。

參考圖15，根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件可以被應(yīng)用至電子系統(tǒng)1710。電子系統(tǒng)1710可以包括控制器1711、輸入/輸出單元1712、以及存儲(chǔ)器1713?？刂破?711、輸入/輸出單元1712、以及存儲(chǔ)器1713可以經(jīng)由提供數(shù)據(jù)移動(dòng)的路徑的總線1715相互耦接。

例如，控制器1711可以包括例如以下中的至少一個(gè)：至少一個(gè)微處理器、至少一個(gè)數(shù)字信號(hào)處理器、至少一個(gè)微控制器、以及能夠執(zhí)行與這些組件相同功能的邏輯器件?？刂破?711和存儲(chǔ)器1713中的至少一個(gè)可以包括根據(jù)本公開的實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件中的至少任一個(gè)。輸入/輸出單元1712可以包括在小鍵盤、鍵盤、顯示設(shè)備、觸摸屏等中選擇的至少一個(gè)。存儲(chǔ)器1713是用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的設(shè)備。存儲(chǔ)器1713可以存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和/或?qū)⒂煽刂破?711執(zhí)行的命令等。

存儲(chǔ)器1713可以包括諸如DRAM之類的易失性存儲(chǔ)設(shè)備和/或諸如閃存之類的非易失性存儲(chǔ)設(shè)備。例如，閃存可以被安裝到諸如移動(dòng)終端或桌上型計(jì)算機(jī)之類的信息處理系統(tǒng)上。閃存可以構(gòu)成固態(tài)硬盤(SSD)。在該情況下，電子系統(tǒng)1710可以將大量數(shù)據(jù)穩(wěn)定地存儲(chǔ)在閃存系統(tǒng)中。

電子系統(tǒng)1710可以進(jìn)一步包括接口1714，接口1714被配置成將數(shù)據(jù)發(fā)送至通信網(wǎng)絡(luò)以及從通信網(wǎng)絡(luò)接收數(shù)據(jù)。接口1714可以是有線或無線類型的。例如，接口1714可以包括天線或有線或無線收發(fā)器。

電子系統(tǒng)1710可以被實(shí)現(xiàn)為移動(dòng)系統(tǒng)、個(gè)人計(jì)算機(jī)、工業(yè)計(jì)算機(jī)或執(zhí)行多種功能的邏輯系統(tǒng)。例如，移動(dòng)系統(tǒng)可以是以下中的任一種：個(gè)人數(shù)字助理(PDA)、便攜式計(jì)算機(jī)、平板電腦、移動(dòng)電話、智能電話、無線電話、膝上型計(jì)算機(jī)、存儲(chǔ)卡、數(shù)字音樂系統(tǒng)和信息發(fā)送/接收系統(tǒng)。

在電子系統(tǒng)1710是能夠執(zhí)行無線通信的裝置的實(shí)施方式中，電子系統(tǒng)1710可以在通信系統(tǒng)中使用，通信系統(tǒng)是諸如采用以下中的一個(gè)或多個(gè)的系統(tǒng)：CDMA(碼分多址)、GSM(全球移動(dòng)通信系統(tǒng))、NADC(北美數(shù)字蜂窩)、E-TDMA(增強(qiáng)型時(shí)分多址)、WCDMA(寬帶碼分多址)、CDMA2000、LTE(長期演進(jìn))和Wibro(無線寬帶互聯(lián)網(wǎng))。

參考圖16，根據(jù)實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件可以以存儲(chǔ)卡1800的形式提供。例如，存儲(chǔ)卡1800可以包括存儲(chǔ)器1810(諸如，非易失性存儲(chǔ)設(shè)備)和存儲(chǔ)器控制器1820。存儲(chǔ)器1810和存儲(chǔ)器控制器1820可以存儲(chǔ)數(shù)據(jù)或者讀取所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。

存儲(chǔ)器1810可以包括應(yīng)用本公開的實(shí)施方式的封裝技術(shù)的非易失性存儲(chǔ)設(shè)備中的至少任一種。存儲(chǔ)器控制器1820可以控制存儲(chǔ)器1810，使得響應(yīng)于來自主機(jī)1830的讀取/寫入請(qǐng)求，讀取所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)或存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。

以上處于示例性目的描述了本公開的實(shí)施方式。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將想到，在不脫離在所附權(quán)利要求中公開的本公開的范圍和精神的情況下，多種修改、添加和替換都是可以的。