具有貫通電極的半導體器件及其制造方法
【專利說明】具有貫通電極的半導體器件及其制造方法
[0001]相關申請的交叉引用
[0002]本申請要求于2013年11月7日提交的韓國專利申請N0.10-2013-0134933的優先權，該申請的全部內容以引用方式并入本文中。
技術領域
[0003]與本公開一致的設備、裝置、方法和制造制品涉及半導體，并且更具體地說，涉及具有貫通電極的半導體器件及其制造方法。
【背景技術】
[0004]貫通電極用于將半導體器件電連接至另一半導體器件或印刷電路板。與現有技術的焊料球或焊料突起相比，貫通電極可用于創造三維結構并可實現高速數據傳輸。當堆疊具有貫通電極的半導體器件時，慣常做法是將半導體晶圓減薄。減薄工藝通常使用載體以容易處理晶圓。然而，利用載體的缺點在于由于需要附著/拆卸載體而導致高成本。另外，還有另一個缺點在于形成貫通電極會產生關于良好對齊貫通電極的困難。
【發明內容】
[0005]一個或多個示例性實施例提供了具有貫通電極的半導體器件及其制造方法，其中在不損壞晶圓的情況下堆疊半導體芯片。
[0006]一個或多個示例性實施例還提供了具有貫通電極的半導體器件及其制造方法，其能夠優秀地將貫通電極對齊。
[0007]—個或多個示例性實施例還提供了具有貫通電極的半導體器件及其制造方法，其中可在不使用載體的情況下容易地處理減薄的晶圓。
[0008]根據示例性實施例的一個方面，提供了一種半導體器件，該半導體器件包括:第一半導體芯片，其包括上面設有第一頂部焊盤的第一有源表面；第二半導體芯片，其包括上面設有第二頂部焊盤的第二有源表面和上面設有第二底部焊盤的第二無源表面，第二半導體芯片堆疊在第一半導體芯片上使得第二有源表面面對第一有源表面；以及導電互連部分，其被配置為將第一半導體芯片電連接至第二半導體芯片，其中，導電互連部分包括:第一貫通電極，其穿通第二半導體芯片，并將第二底部焊盤電連接至第二頂部焊盤；以及第二貫通電極，其穿通第二半導體芯片，穿過第二頂部焊盤的水平面而不接觸第二頂部焊盤，并將第二底部焊盤電連接至第一頂部焊盤。
[0009]第二頂部焊盤可具有L形，其包括沿著第一水平軸延伸的第一部分和沿著垂直于第一水平軸的第二水平軸延伸的第二部分，并且第二貫通電極在第一部分與第二部分之間豎直地延伸。
[0010]第二底部焊盤可具有相對于第二頂部焊盤的L形水平地旋轉90度的L形，并且第二底部焊盤與第二頂部焊盤在豎直方向上對齊。
[0011]第二貫通電極可設置在第一頂部焊盤與第二底部焊盤之間，并且第一貫通電極可布置為沿著第一水平軸和第二水平軸中的至少一個與第二貫通電極間隔開。
[0012]第二貫通電極可設置在第一頂部焊盤與第二底部焊盤之間，并且第一貫通電極可布置為沿著第一水平軸與第二水平軸之間的對角線水平軸與第二貫通電極間隔開。
[0013]所述器件還可包括介于第一半導體芯片的第一有源表面與第二半導體芯片的第二有源表面之間的絕緣粘合劑層，其中，第二貫通電極還穿通絕緣粘合劑層以連接至第一頂部焊盤。
[0014]第一半導體芯片的厚度可等于或大于第二半導體芯片的厚度。
[0015]第一半導體芯片還可包括:第一底部焊盤，位于與第一有源表面相對的第一無源表面上；以及貫通電極，其穿通第一半導體芯片，以將第一頂部焊盤電連接至第一底部焊盤。
[0016]所述器件還可包括第三半導體芯片，該第三半導體芯片包括上面設有第三頂部焊盤的第三有源表面和上面設有第三底部焊盤的第三無源表面，第三半導體芯片堆疊在第二半導體芯片上使得第三有源表面面對第二無源表面，其中，導電互連部分還包括:第三貫通電極，其穿通第三半導體芯片，并將第三底部焊盤電連接至第三頂部焊盤；以及第四貫通電極，其穿通第三半導體芯片，穿過第三頂部焊盤的水平面而不接觸第三頂部焊盤，并將第三底部焊盤電連接至第二底部焊盤。
[0017]第三頂部焊盤可具有L形，其包括沿著第一水平軸延伸的第一部分和沿著垂直于第一水平軸的第二水平軸延伸的第二部分，并且第四貫通電極在第一部分和第二部分之間豎直地延伸。
[0018]第二底部焊盤可具有相對于第三頂部焊盤的L形沿著第一水平軸和第二水平軸中的一個水平地旋轉90度的L形，并且第二底部焊盤與第三頂部焊盤在豎直方向上對齊。
[0019]所述器件還可包括介于第二半導體芯片的第二無源表面與第三半導體芯片的第三有源表面之間的絕緣粘合劑層，其中，第四貫通電極還穿通絕緣粘合劑層，以連接至第二底部焊盤。
[0020]第一半導體芯片的厚度可大于第二半導體芯片和第三半導體芯片中的至少一個的厚度。
[0021]根據另一示例性實施例的一個方面，提供了一種制造半導體器件的方法，該方法包括以下步驟:提供第一半導體芯片，其包括上面設有第一頂部焊盤的第一有源表面和與第一有源表面相對的第一無源表面；在第一半導體芯片的第一有源表面上形成第一粘合劑層；在第一粘合劑層上設置第二半導體芯片，其中第二半導體芯片包括上面設有第二頂部焊盤的第二有源表面和與第二有源表面相對的第二無源表面，使得第二有源表面面對第一有源表面；磨削第二無源表面以將第二半導體芯片減薄；形成第一導電互連部分，其包括穿通減薄的第二半導體芯片并連接至第二頂部焊盤的第一貫通電極以及穿通減薄的第二半導體芯片和第一粘合劑層并連接至第一頂部焊盤的第二貫通電極；以及在磨削的第二無源表面上形成第二底部焊盤，第二底部焊盤連接至第一導電互連部分，其中，第二貫通電極穿過第二頂部焊盤的平面而不接觸第二頂部焊盤。
[0022]形成第一導電互連部分的步驟可包括:選擇性地蝕刻減薄的第二半導體芯片和第一粘合劑層，以形成過孔，所述過孔包括穿通第二半導體芯片以暴露出第二頂部焊盤的第一孔和穿通第二半導體芯片和第一粘合劑層以暴露出第一頂部焊盤的第二孔；形成沿著過孔的內側延伸并覆蓋磨削的第二無源表面的過孔絕緣層；去除過孔絕緣層的一部分以暴露出第二頂部焊盤的一部分和第一頂部焊盤的一部分；在磨削的第二無源表面上形成用于填充過孔的導電層；以及將導電層平面化直至暴露出過孔絕緣層，以形成填充第一孔的第一貫通電極和填充第二孔的第二貫通電極。
[0023]第二頂部焊盤可具有L形，其包括沿著第一水平軸延伸的第一部分和沿著垂直于第一水平軸的第二水平軸延伸的第二部分，并且第二底部焊盤具有相對于第二頂部焊盤的L形水平地旋轉90度的L形，并且第二底部焊盤與第二頂部焊盤在豎直方向上對齊。
[0024]第一貫通電極可設置在第二頂部焊盤與第二底部焊盤之間，在第二底部焊盤與第一頂部焊盤之間可設置與第一貫通電極間隔開的第二貫通電極，并且第二貫通電極可布置為沿著第一水平軸和第二水平軸中的一個與第一貫通電極間隔開，或者沿著第一水平軸與第二水平軸之間的對角線水平軸與第一貫通電極間隔開。
[0025]所述方法還可包括以下步驟:在磨削的第二無源表面上形成第二粘合劑層；在第二粘合劑層上設置第三半導體芯片，其中第三半導體芯片包括上面設置有第三頂部焊盤的第三有源表面和與第三有源表面相對的第三無源表面，使得第三有源表面面對磨削的第二無源表面；磨削第三無源表面以將第三半導體芯片減薄；形成第二導電互連部分，其包括穿通減薄的第三半導體芯片以連接至第三頂部焊盤的第三貫通電極和穿通減薄的第三半導體芯片并進一步穿通第二粘合劑層以連接至第二底部焊盤的第四貫通電極；以及在磨削的第三無源表面上形成第三底部焊盤，第三底部焊盤連接至第二導電互連部分，其中，第三頂部焊盤具有L形，其包括沿著第一水平軸延伸的第一部分和沿著垂直于第一水平軸的第二水平軸延伸的第二部分，并且第三頂部焊盤與第二底部焊盤在豎直方向上對齊，并且其中，第四貫通電極在第三頂部焊盤的第一部分與第二部分之間豎直地穿過而不接觸第三頂部焊盤。
[0026]所述方法還可包括磨削第一無源表面以將第一半導體芯片減薄。
[0027]所述方法還可包括:形成額外貫通電極，其穿通減薄的第一半導體芯片以連接至第一頂部焊盤；以及在磨削的第一無源表面上形成第一底部焊盤以連接至所述額外貫通電極。
【附圖說明】
[0028]從對附圖中所示的非限制性示例性實施例的更具體的描述中，以上和其它方面將變得清楚，圖中:
[0029]圖1A是示出根據一些示例性實施例的半導體器件的剖視圖；
[0030]圖1B是圖1A的一部分的透視圖；
[0031]圖1C是圖1B的一部分的放大透視圖；
[0032]圖2A是示出圖1B的另一示例性實施例的透視圖；
[0033]圖2B是圖2A的局部放大透視圖；
[0034]圖3A是示出圖1B的另一示例性實施例的透視圖；
[0035]圖3B是圖3A的一部分的局部放大透視圖；
[0036]圖4A是示出圖1B的另一示例性實施例的透視圖；
[0037]圖4B是圖4A的一部分的局部放大透視圖；
[0038]圖5A至圖5N是示出根據一些示例性實施例的用于制造半導體器件的方法的剖視圖；
[0039]圖6A示出了圖5N所示的半導體器件的另一示例性實施例的剖視圖，其中將圖51的處理應用于圖5L和圖5N中的處理中；
[0040]圖6B是圖5N所示的半導體器件的另一示例性實施例的剖視圖；
[0041]圖6C是示出其中封裝了圖5N的半導體器件的半導體封裝件的剖視圖；
[0042]圖7A至圖7C是示出根據其它示例性實施例的用于制造半導體器件的方法的剖視圖；
[0043]圖7D是示出圖7C的一部分的放大透視圖；
[0044]圖7E是示出其中封裝了圖7C的半導體器件的半導體封裝件的剖視圖；
[0045]圖8A至圖SC是示出根據其它示例性實施例的用于制造半導體器件的方法的剖視圖；
[0046]圖8D是示出其中封裝了圖SC的半導體器件的半導體封裝件的剖視圖；
[0047]圖9A和圖9B是示出根據其它示例性實施例的用于制造半導體器件的方法的剖視圖；
[0048]圖9C是示出圖9B的一部分的放大透視圖；
[0049]