專利名稱：形成用于導(dǎo)電互連結(jié)構(gòu)的保護(hù)和支撐結(jié)構(gòu)的器件和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及半導(dǎo)體器件，且更具體地涉及一種形成用于導(dǎo)電互連結(jié)構(gòu)的保護(hù)和支撐結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件和方法。
背景技術(shù)：
常常在現(xiàn)代電子產(chǎn)品中發(fā)現(xiàn)半導(dǎo)體器件。半導(dǎo)體器件在電部件的數(shù)目和密度方面變化。分立的半導(dǎo)體器件一般包含一種類型的電部件，例如發(fā)光二極管(LED)、小信號晶體管、電阻器、電容器、電感器、以及功率金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(M0SFET)。集成半導(dǎo)體器件典型地包含幾百個(gè)到數(shù)以百萬的電部件。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 )、太陽能電池以及數(shù)字微鏡器件(DMD )。半導(dǎo)體器件執(zhí)行各種 的功能，諸如信號處理、高速計(jì)算、發(fā)射和接收電磁信號、控制電子器件、將太陽光轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏σ约爱a(chǎn)生用于電視顯示的視覺投影。在娛樂、通信、功率轉(zhuǎn)換、網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)以及消費(fèi)產(chǎn)品的領(lǐng)域中發(fā)現(xiàn)半導(dǎo)體器件。還在軍事應(yīng)用、航空、汽車、工業(yè)控制器和辦公設(shè)備中發(fā)現(xiàn)半導(dǎo)體器件。半導(dǎo)體器件利用半導(dǎo)體材料的電屬性。半導(dǎo)體材料的原子結(jié)構(gòu)允許通過施加電場或基電流(base current)或通過摻雜工藝而操縱其導(dǎo)電性。摻雜向半導(dǎo)體材料引入雜質(zhì)以操縱和控制半導(dǎo)體器件的導(dǎo)電性。半導(dǎo)體器件包含有源和無源電結(jié)構(gòu)。包括雙極和場效應(yīng)晶體管的有源結(jié)構(gòu)控制電流的流動(dòng)。通過改變摻雜水平和施加電場或基電流，晶體管要么促進(jìn)要么限制電流的流動(dòng)。包括電阻器、電容器和電感器的無源結(jié)構(gòu)創(chuàng)建為執(zhí)行各種電功能所必須的電壓和電流之間的關(guān)系。無源和有源結(jié)構(gòu)電連接以形成電路，這使得半導(dǎo)體器件能夠執(zhí)行高速計(jì)算和其他有用功能。半導(dǎo)體器件一般使用兩個(gè)復(fù)雜的制造工藝來制造，即，前端制造和和后端制造，每一個(gè)可能涉及成百個(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。每個(gè)半導(dǎo)體管芯典型地是相同的且包含通過電連接有源和無源部件而形成的電路。后端制造涉及從完成的晶片分割(Singulate)各個(gè)半導(dǎo)體管芯且封裝管芯以提供結(jié)構(gòu)支撐和環(huán)境隔離。此處使用的術(shù)語“半導(dǎo)體管芯”指該措詞的單數(shù)和復(fù)數(shù)形式，并且相應(yīng)地可以指單個(gè)半導(dǎo)體器件和多個(gè)半導(dǎo)體器件。半導(dǎo)體制造的一個(gè)目的是生產(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、具有較高的性能且可以更高效地生產(chǎn)。另外，較小的半導(dǎo)體器件具有較小的覆蓋區(qū)(footprint)，這對于較小的終端產(chǎn)品而言是希望的。較小的半導(dǎo)體管芯尺寸可以通過前端工藝中的改進(jìn)來獲得，該前端工藝中的改進(jìn)導(dǎo)致半導(dǎo)體管芯具有較小、較高密度的有源和無源部件。后端工藝可以通過電互聯(lián)和封裝材料中的改進(jìn)而導(dǎo)致具有較小覆蓋區(qū)的半導(dǎo)體器件封裝。傳統(tǒng)半導(dǎo)體器件可含有安裝到半導(dǎo)體基板的半導(dǎo)體管芯以減小通常層疊基板中發(fā)現(xiàn)的翹曲問題?？梢孕纬芍T如導(dǎo)電凸塊或?qū)щ娡椎膶?dǎo)電互連結(jié)構(gòu)從而將半導(dǎo)體管芯安裝和電連接到半導(dǎo)體基板，而不是使用接合引線，這是由于形成與接合引線的電互連的成本和制造復(fù)雜性的原因。然而，形成導(dǎo)電凸塊的工藝會導(dǎo)致金屬間化合物(IMC)的生長，這可能干涉半導(dǎo)體管芯的可操作性和功能。另外，導(dǎo)電凸塊典型地具有與半導(dǎo)體管芯不同的材料和熱屬性，這造成各材料隨熱以不同速率膨脹和收縮。導(dǎo)電凸塊和半導(dǎo)體材料的不同的膨脹和收縮速率導(dǎo)致導(dǎo)電凸塊和半導(dǎo)體管芯之間的電連接的早期故障。另外，導(dǎo)電凸塊材料的施加和回流會導(dǎo)致相鄰導(dǎo)電凸塊之間的橋接或電短路。替換地，形成導(dǎo)電通孔得到非常小的導(dǎo)電接觸面積，這限制了與導(dǎo)電通孔電連接的功能、對準(zhǔn)容易度以及可靠性。

發(fā)明內(nèi)容
對于提供一種簡單、成本有效并且可靠的用于半導(dǎo)體管芯的垂直電互連結(jié)構(gòu)存在需求。因此，在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明為一種制作半導(dǎo)體器件的方法，該方法包括下述步驟提供具有多個(gè)接觸焊盤的半導(dǎo)體晶片，在半導(dǎo)體晶片和接觸焊盤上形成第一絕緣層，移除第一絕緣層的一部分以露出接觸焊盤的第一部分，同時(shí)留下第一絕緣層覆蓋的接觸焊盤的第二部分，在接觸焊盤和第一絕緣層上形成凸塊下金屬化層，在凸塊下金屬化層上形成多個(gè)凸塊，在半導(dǎo)體晶片上形成第二絕緣層以覆蓋第一絕緣層、凸塊下金屬化層的側(cè)壁、凸塊的側(cè)壁以及凸塊的上表面，以及移除覆蓋凸塊的上表面的第二絕緣層的一部分，同時(shí)維持第二絕緣層覆蓋在凸塊的側(cè)壁和凸塊下金屬化層的側(cè)壁上，從而為凸塊提供結(jié)構(gòu)支撐并且防止金屬間化合物的生長。在另一實(shí)施例中，本發(fā)明為一種制作半導(dǎo)體器件的方法，該方法包括下述步驟提供半導(dǎo)體晶片，形成貫穿半導(dǎo)體晶片、具有在半導(dǎo)體晶片的表面上延伸的一部分的多個(gè)導(dǎo)電通孔，在半導(dǎo)體晶片和導(dǎo)電通孔上形成絕緣層，以及移除覆蓋導(dǎo)電通孔的上表面的絕緣層的一部分，同時(shí)維持絕緣層覆蓋在導(dǎo)電通孔的側(cè)壁上從而為導(dǎo)電通孔提供結(jié)構(gòu)支撐。在另一實(shí)施例 中，本發(fā)明為一種制作半導(dǎo)體器件的方法，該方法包括下述步驟提供半導(dǎo)體晶片，形成具有在半導(dǎo)體晶片的表面上延伸的高度的導(dǎo)電互連結(jié)構(gòu)，在半導(dǎo)體晶片和導(dǎo)電互連結(jié)構(gòu)上形成絕緣層，以及移除覆蓋導(dǎo)電互連結(jié)構(gòu)的上表面的絕緣層的一部分，同時(shí)維持絕緣層覆蓋在導(dǎo)電互連結(jié)構(gòu)的側(cè)壁上。在另一實(shí)施例中，本發(fā)明為一種包括半導(dǎo)體晶片的半導(dǎo)體器件。導(dǎo)電互連結(jié)構(gòu)在半導(dǎo)體晶片上形成，該導(dǎo)電互連結(jié)構(gòu)具有在半導(dǎo)體晶片上延伸的高度。絕緣層在半導(dǎo)體晶片上形成，該絕緣層露出導(dǎo)電互連結(jié)構(gòu)的上表面，同時(shí)維持覆蓋在導(dǎo)電互連結(jié)構(gòu)的側(cè)壁上。


圖1說明不同類型的封裝安裝到其表面的印刷電路板；
圖2a_2c說明安裝到印刷電路板的代表性半導(dǎo)體封裝的另外細(xì)節(jié)；
圖3a-3m說明在半導(dǎo)體器件上形成具有支撐和保護(hù)結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電凸塊的工藝；
圖4說明具有導(dǎo)電凸塊的半導(dǎo)體器件，該導(dǎo)電凸塊具有支撐和保護(hù)結(jié)構(gòu)；圖5a_5o說明形成貫穿半導(dǎo)體器件的、具有支撐和保護(hù)結(jié)構(gòu)以及電連接的接觸焊盤的導(dǎo)電通孔的工藝；以及
圖6說明貫穿半導(dǎo)體器件的、具有支撐和保護(hù)結(jié)構(gòu)和電連接的接觸焊盤的導(dǎo)電通孔。
具體實(shí)施例方式在下面的描述中，參考圖以一個(gè)或更多實(shí)施例描述本發(fā)明，在這些圖中相似的標(biāo)號代表相同或類似的元件。盡管就用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的最佳模式描述本發(fā)明，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，其旨在覆蓋可以包括在如下面的公開和圖支持的所附權(quán)利要求及其等價(jià)物限定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的替換、修改和等價(jià)物。半導(dǎo)體器件一般使用兩個(gè)復(fù)雜制造工藝來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。晶片上的每個(gè)管芯包含有源和無源電部件，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源電部件創(chuàng)建為執(zhí)行電路功能所必須的電壓和電流之間的關(guān)系。通過包括摻雜、沉 積、光刻、蝕刻和平坦化的一系列工藝步驟在半導(dǎo)體晶片的表面上形成無源和有源部件。摻雜通過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。晶體管包含不同類型和摻雜程度的區(qū)域，其按照需要被布置為使得當(dāng)施加電場或基電流時(shí)晶體管能夠促進(jìn)或限制電流的流動(dòng)。通過具有不同電屬性的材料層形成有源和無源部件。層可以通過部分由被沉積的材料類型確定的各種沉積技術(shù)來形成。例如，薄膜沉積可以涉及化學(xué)汽相沉積(CVD)、物理汽相沉積(PVD)、電解鍍覆和化學(xué)鍍覆工藝。每一層一般被圖案化以形成有源部件、無源部件或部件之間的電連接的部分。圖案化是通過其移除在半導(dǎo)體晶片表面上的頂層的部分的基本操作。可以使用光亥|J、光掩蔽、掩蔽、氧化物或金屬移除、攝影和制版、以及顯微光刻移除半導(dǎo)體晶片的部分。光刻包括在中間掩模(reticle)或光掩模中形成圖案并且將該圖案轉(zhuǎn)印到半導(dǎo)體晶片的表面層。光刻在兩個(gè)步驟的工藝中形成半導(dǎo)體晶片的表面上的有源和無源部件的水平尺度。第一，中間掩?；蜓谀Ｉ系膱D案轉(zhuǎn)印到光致抗蝕劑的層。光致抗蝕劑為在暴露于光時(shí)經(jīng)受結(jié)構(gòu)和屬性變化的光敏材料?；蛘咦鳛樨?fù)性作用光致抗蝕劑或者作為正性作用光致抗蝕齊U，發(fā)生所述改變光致抗蝕劑的結(jié)構(gòu)和屬性的過程。第二，光致抗蝕劑層轉(zhuǎn)印到晶片表面。當(dāng)蝕刻移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)生該轉(zhuǎn)印。光致抗蝕劑的化學(xué)性質(zhì)使得光致抗蝕劑緩慢溶解并且抵抗通過化學(xué)蝕刻溶液的移除，同時(shí)未被光致抗蝕劑覆蓋的半導(dǎo)體晶片的頂層的部分被更快速地移除。形成、曝光和移除光致抗蝕劑的工藝以及移除半導(dǎo)體晶片的一部分的工藝可以根據(jù)所使用的具體抗蝕劑以及期望的結(jié)果來修改。在負(fù)性作用光致抗蝕劑中，光致抗蝕劑暴露于光，并且在已知為聚合的過程中從可溶解狀態(tài)改變?yōu)椴豢扇芙鉅顟B(tài)。在聚合中，未聚合材料暴露于光或能量源并且聚合物形成耐蝕刻的交聯(lián)材料。在大多數(shù)負(fù)性抗蝕劑中，聚合物為聚異戍二烯(polyisopremes)。利用化學(xué)溶劑或顯影劑移除可溶解部分(即未暴露于光的部分)在抗蝕劑層中留下對應(yīng)于中間掩模上不透明圖案的孔。圖案存在于不透明區(qū)域中的掩模稱為明場掩模。在正性作用光致抗蝕劑中，光致抗蝕劑暴露于光，并且在已知為光溶解化的過程中從相對不溶解狀態(tài)改變?yōu)楦涌扇芙獾臓顟B(tài)。在光溶解化中，相對不可溶解的抗蝕劑暴露于適當(dāng)?shù)墓饽芰坎⑶肄D(zhuǎn)變?yōu)楦涌扇芙獾臓顟B(tài)。在顯影過程中可以通過溶劑移除抗蝕劑的光溶解化部分。基本的正性光致抗蝕劑聚合物為酚醛聚合物，也稱為酚醛清漆樹脂。利用化學(xué)溶劑或顯影劑移除可溶解部分(即暴露于光的部分)在抗蝕劑層中留下對應(yīng)于中間掩模上透明圖案的孔。圖案存在于透明區(qū)域中的掩模稱為暗場掩模。在移除未被光致抗蝕劑覆蓋的半導(dǎo)體晶片的頂部部分之后，光致抗蝕劑的剩余部分被移除，留下圖案化層。替換地，一些類型的材料通過使用諸如化學(xué)鍍覆和電解鍍覆這樣的技術(shù)來直接向原先沉積/蝕刻工藝形成的區(qū)域或空位沉積材料而被圖案化。在現(xiàn)有圖案上沉積材料的薄膜可以放大底層圖案且形成不均勻的平坦表面。需要均勻的平坦表面來生產(chǎn)更小且更致密填塞的有源和無源部件。平坦化可以用于從晶片的表面移除材料且產(chǎn)生均勻的平坦表面。平坦化涉及使用拋光墊對晶片的表面進(jìn)行拋光。研磨材料和腐蝕化學(xué)物在拋光期間被添加到晶片的表面。組合的研磨物的機(jī)械行為和化學(xué)物的腐蝕行為移除任何不規(guī)則外貌，導(dǎo)致均勻的平坦表面。后端制造指將完成的晶片切割或分割為各個(gè)半導(dǎo)體管芯且然后封裝半導(dǎo)體管芯以用于結(jié)構(gòu)支撐和環(huán)境隔離。為了分割半導(dǎo)體管芯，晶片沿著稱為鋸道或劃線的晶片的非功能區(qū)域被劃片且折斷。使用激光切割工具或鋸條來分割晶片。在分割之后，各個(gè)半導(dǎo)體管芯被安裝到封裝基板，該封裝基板包括引腳或接觸焊盤以用于與其他系統(tǒng)部件互連。在半導(dǎo)體管芯上形成的接觸焊盤然后連接到封裝內(nèi)的接觸焊盤。電連接可以使用焊料凸塊、柱形凸塊、導(dǎo)電膏料或引線接合來制成。密封劑或其他成型材料沉積在封裝上以提供物理支撐和電隔離。完成的封裝然后被插入到電系統(tǒng)中且使得半導(dǎo)體器件的功能性對于其他系統(tǒng)部件可用。

圖1說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。取決于應(yīng)用，電子器件50可以具有一種類型的半導(dǎo)體封裝或多種類型的半導(dǎo)體封裝。用于說明性目的，在圖1中示出了不同類型的半導(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)。替換地，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)或其他電子通信器件的一部分。替換地，電子器件50可以是圖形卡、網(wǎng)絡(luò)接口卡或可以被插入到計(jì)算機(jī)中的其他信號處理卡。半導(dǎo)體封裝可以包括微處理器、存儲器、專用集成電路(ASIC)、邏輯電路、模擬電路、RF電路、分立器件或其他半導(dǎo)體管芯或電部件。微型化和重量減小對于這些產(chǎn)品被市場接受是至關(guān)重要的。半導(dǎo)體器件之間的距離必須減小以實(shí)現(xiàn)更高的密度。在圖1中，PCB 52提供用于安裝到PCB上的半導(dǎo)體封裝的結(jié)構(gòu)支撐和電互連的一般性基板。使用蒸發(fā)、電解鍍覆、化學(xué)鍍覆、絲網(wǎng)印刷或者其他合適的金屬沉積工藝，導(dǎo)電信號跡線54在PCB 52的表面上或其層內(nèi)形成。信號跡線54提供半導(dǎo)體封裝、安裝的部件以及其他外部系統(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)封裝級別。第一級封裝是用于機(jī)械和電附連半導(dǎo)體管芯到中間載體的技術(shù)。第二級封裝涉及機(jī)械和電附連中間載體到PCB。在其他實(shí)施例中，半導(dǎo)體器件可以僅具有第一級封裝，其中管芯被直接機(jī)械和電地安裝到PCB。用于說明目的，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封裝。另外，示出在PCB 52上安裝的若干類型的第二級封裝，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、多芯片模塊(MCM)68、四方扁平無引腳封裝(QFN)70以及方形扁平封裝72。取決于系統(tǒng)需求，使用第一和第二級封裝類型的任何組合配置的半導(dǎo)體封裝以及其他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包括單一附連的半導(dǎo)體封裝，而其他實(shí)施例需要多個(gè)互連封裝。通過在單個(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)制部件結(jié)合到電子器件和系統(tǒng)中。因?yàn)榘雽?dǎo)體封裝包括復(fù)雜的功能性，可以使用較不昂貴的部件和流水線制造工藝來制造電子器件。所得到的器件較不傾向于發(fā)生故障且對于制造而言較不昂貴，導(dǎo)致針對消費(fèi)者的較少的成本。

圖2a_2c示出示例性半導(dǎo)體封裝。圖2a說明安裝在PCB 52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)域包含實(shí)現(xiàn)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、無源器件、導(dǎo)電層以及電介質(zhì)層的模擬或數(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)形成的其他電路元件。接觸焊盤76是諸如鋁(Al)、銅(Cu)、錫(Sn)、鎳(Ni)、金(Au)或銀(Ag)的一層或多層導(dǎo)電材料，且電連接到半導(dǎo)體管芯74內(nèi)形成的電路元件。在DIP 64的組裝期間，半導(dǎo)體管芯74使用金-硅共熔層或者諸如熱環(huán)氧物或環(huán)氧樹脂的粘合劑材料而安裝到中間載體78。封裝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。密封劑84沉積在封裝上，以通過防止?jié)駳夂皖w粒進(jìn)入封裝且污染半導(dǎo)體管芯74或接合引線82而進(jìn)行環(huán)境保護(hù)。圖2b說明安裝在PCB 52上的BCC 62的進(jìn)一步細(xì)節(jié)。半導(dǎo)體管芯88使用底層填料或者環(huán)氧樹脂粘合劑材料92而安裝在載體90上。接合引線94提供接觸焊盤96和98之間的第一級封裝互連。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，從而為器件提供物理支撐和電隔離。接觸焊盤102使用諸如電解鍍覆或化學(xué)鍍覆之類的合適的金屬沉積工藝而在PCB 52的表面上形成以防止氧化。接觸焊盤102電連接到PCB 52中的一個(gè)或更多導(dǎo)電信號跡線54。凸塊104在BCC 62的接觸焊盤98和PCB 52的接觸焊盤102之間形成。在圖2c中，使用倒裝芯片類型第一級封裝將半導(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包含實(shí)現(xiàn)為根據(jù)管芯的電設(shè)計(jì)而形成的有源器件、無源器件、導(dǎo)電層以及電介質(zhì)層的模擬或數(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、電阻器以及有源區(qū)域108內(nèi)的其他電路元件。半導(dǎo)體管芯58通過凸塊110電和機(jī)械連接到載體106。使用利用凸塊112的BGA類型第二級封裝，BGA 60電且機(jī)械連接到PCB 52。半導(dǎo)體管芯58通過凸塊110、信號線114和凸塊112電連接到PCB 52中的導(dǎo)電信號跡線54。模塑料或密封劑116被沉積在半導(dǎo)體管芯58和載體106上以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)電軌跡的短導(dǎo)電路徑以便減小信號傳播距離、降低電容且改善整體電路性能。在另一實(shí)施例中，半導(dǎo)體管芯58可以使用倒裝芯片類型第一級封裝來直接機(jī)械和電地連接到PCB 52而不使用中間載體106。與圖1和2a_2c相關(guān)聯(lián)，圖3a_3m說明在半導(dǎo)體器件上形成具有支撐和保護(hù)結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電凸塊的工藝。圖3a示出具有用于結(jié)構(gòu)支撐的基底基板材料122的半導(dǎo)體晶片120，該基底基板材料諸如是硅、鍺、砷化鎵、磷化銦或者碳化硅。如上所述，在晶片120上形成通過非有源的管芯間晶片區(qū)域或鋸道126分離的多個(gè)半導(dǎo)體管芯或組件124。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的一部分的剖面圖。每個(gè)半導(dǎo)體管芯124具有背表面128和有源表面130，該有源表面包含實(shí)現(xiàn)為在管芯內(nèi)形成的且根據(jù)管芯的電設(shè)計(jì)和功能而電互連的有源器件、無源器件、導(dǎo)電層以及電介質(zhì)層的模擬或數(shù)字電路。例如，電路可以包括一個(gè)或更多個(gè)晶體管、二極管以及在有源表面130內(nèi)形成的其它電路元件以實(shí)現(xiàn)諸如數(shù)字信號處理器(DSP)、ASIC、存儲器或其它信號處理電路之類的模擬電路或數(shù)字電路。半導(dǎo)體管芯124還可以包含諸如電感器、電容器和電阻器的集成無源器件(IPD)以用于RF信號處理。在一個(gè)實(shí)施例中，半導(dǎo)體管芯124是倒裝芯片類型的器件。使用PVD、CVD、電解鍍覆、化學(xué)鍍覆工藝或其它合適的金屬沉積工藝而在有源表面130上形成導(dǎo)電層132。導(dǎo)電層132可以是Al、Cu、Sn、N1、Au、Ag或其它合適的導(dǎo)電材料的一層或更多層。導(dǎo)電層132操作為電連接到有源表面130上的電路的接觸焊盤。接觸焊盤132可以距半導(dǎo)體管芯124的邊 緣第一距離而并排布置，如圖3b所示。替換地，接觸焊盤132可以在多個(gè)行中偏移，使得接觸焊盤的第一行距管芯邊緣第一距離布置，并且接觸焊盤的與第一行交替的第二行距管芯邊緣第二距離布置。圖3c示出半導(dǎo)體晶片120的一部分的放大剖面圖，其側(cè)重于接觸焊盤132和緊接地圍繞接觸焊盤的區(qū)域。使用PVD、CVD、印刷、旋涂、噴涂、燒結(jié)或熱氧化，在有源表面130和導(dǎo)電層132上形成絕緣或鈍化層134。絕緣層134含有二氧化硅(Si02)、氮化硅(Si3N4)、氮氧化硅(SiON)、五氧化二鉭(Ta205)、氧化鋁(A1203)或具有相似絕緣和結(jié)構(gòu)屬性的其它材料的一個(gè)或多個(gè)層。利用蝕刻工藝通過光致抗蝕劑層(未示出)移除絕緣層134的一部分以形成開口 136并且露出導(dǎo)電層132。替換地，使用激光器138通過激光直接消融(LDA)形成開口 136以移除絕緣層134的一部分并且露出導(dǎo)電層132。在一個(gè)實(shí)施例中，開口 136具有15Mm-80Mm的寬度。接觸焊盤132的另一部分仍被絕緣層134覆蓋。在圖3d中，使用諸如印刷、PVD、CVD、電解鍍覆和化學(xué)鍍覆的圖案化和金屬沉積工藝，在絕緣層134和導(dǎo)電層132上沉積毯狀導(dǎo)電層148。在一個(gè)實(shí)施例中，毯狀導(dǎo)電層148用作種子層。種子層148可以是任何合適的合金種子層，諸如鈦銅(TiCu)、鈦鎢銅(TiWCu)或鉭氮銅(TaNCu)。種子層148循著絕緣層134和導(dǎo)電層132的輪廓。種子層148電連接到導(dǎo)電層132。使用印刷、旋涂或噴涂在種子層148、絕緣層134以及導(dǎo)電層132上沉積圖案化或光致抗蝕劑層140。在利用絕緣層用于圖案化的一些實(shí)施例中，絕緣層可包括Si02、Si3N4、SiON, Ta205、A1203或具有相似結(jié)構(gòu)屬性的其它材料的一個(gè)或多個(gè)層。通過蝕刻工藝移除光致抗蝕劑層140的一部分以形成開口 144。開口 144露出種子層148的一部分，并且被定位在導(dǎo)電層132上。在一個(gè)實(shí)施例中，開口 144具有圓形橫截面積，其配置成形成包括圓形橫截面的具有圓柱形的導(dǎo)電凸塊。在另一實(shí)施例中，開口 144具有矩形橫截面積，其配置成形成包括矩形橫截面的具有立方形的導(dǎo)電凸塊。在圖3e中，使用諸如印刷、PVD、CVD、濺射、電解鍍覆和化學(xué)鍍覆的圖案化和金屬沉積工藝，在開口 144內(nèi)在種子層148上共形地施加導(dǎo)電層152。導(dǎo)電層152可以是Al、Cu、Sn、T1、N1、Au、Ag或其它合適的導(dǎo)電材料的一個(gè)或多個(gè)層。在一個(gè)實(shí)施例中，導(dǎo)電層152作為屏障層操作并且可以是N1、鎳釩(NiV)JS (Pt)、鈀(Pd)、TiW或CrCu或其它合適的材料。導(dǎo)電層152循著種子層148的輪廓。導(dǎo)電層152電連接到種子層148和導(dǎo)電層132。使用諸如印刷、PVD、CVD、濺射、電解鍍覆和化學(xué)鍍覆的圖案化和金屬沉積工藝，在導(dǎo)電層152上共形地施加導(dǎo)電層156。導(dǎo)電層156可以是Al、Cu、Sn、T1、N1、Au、Ag或其它合適的導(dǎo)電材料的一個(gè)或多個(gè)層。在一個(gè)實(shí)施例中，導(dǎo)電層156作為粘合層操作并且可以是T1、TiN、TiW、Al或鉻(Cr)或其它合適的材料。導(dǎo)電層156循著導(dǎo)電層152的輪廓。導(dǎo)電層156電連接到導(dǎo)電層152、種子層148和導(dǎo)電層132。在圖3f中，使用蒸發(fā)、電解鍍覆、化學(xué)鍍覆、球滴或絲網(wǎng)印刷工藝，在開口 144內(nèi)和導(dǎo)電層156上沉積導(dǎo)電膏料或凸塊材料158。導(dǎo)電凸塊材料158可以是具有可選助焊劑溶液的Al、Sn、N1、Au、Ag、Pb、鉍(Bi)、Cu、銦(In)、焊料及其組合。例如，導(dǎo)電凸塊材料158可以是共熔Sn/Pb、高鉛焊料或無鉛焊料。使用合適的附連或接合工藝將導(dǎo)電凸塊材料158接合到導(dǎo)電層156。由光致抗蝕劑層140的厚度和開口 144的橫截面積或孔徑尺寸控制沉積在開口 144內(nèi)的導(dǎo)電凸塊材料158的體積，由此控制隨后形成的導(dǎo)電凸塊的最后尺寸。在圖3g中，使用蝕刻工藝移除光致抗蝕劑層140以及位于導(dǎo)電層152和156的覆蓋區(qū)外的種子層148的一部分。種子層148、導(dǎo)電層152和導(dǎo)電層156的剩余部分總體地構(gòu)成凸塊下金屬化(UBM)層159。多個(gè)凸塊162電連接到導(dǎo)電層132，所述凸塊包括大量的導(dǎo)電凸塊材料158和UBM層159。在一個(gè)`實(shí)施例中，通過將凸塊材料158加熱高于其熔點(diǎn)而回流凸塊材料。在一些應(yīng)用中，凸塊162被二次回流以改善與導(dǎo)電層156的接觸。凸塊162具有從絕緣層134的上表面延伸到凸塊材料158的上表面的高度Hl。在圖3h中，使用PVD、CVD、印刷、旋涂、噴涂、絲網(wǎng)印刷或?qū)訅?，在凸塊162和絕緣層134上沉積絕緣層170。絕緣層170可以是下述的一個(gè)或多個(gè)層Si02、Si3N4、Si0N、Ta205、A1203、BCB、聚酰亞胺(PI)、合適的電介質(zhì)材料、光敏或非光敏聚合物電介質(zhì)(諸如聚苯并惡唑(PBO))、低溫固化聚合物電介質(zhì)抗蝕劑(例如低于250° C)、SiN, SiON或Si02、或者具有相似絕緣和結(jié)構(gòu)屬性的其它材料。在圖3i中，使用等離子體工藝、濕化學(xué)蝕刻、LDA或光致抗蝕劑顯影工藝，毯狀蝕刻絕緣層170，從而減小絕緣層170的厚度并且移除覆蓋凸塊162的絕緣層170的部分。在一個(gè)實(shí)施例中，可以在光刻顯影工藝之前應(yīng)用可選的盲UV曝光。其余的絕緣層170構(gòu)成支撐結(jié)構(gòu)180。支撐結(jié)構(gòu)180覆蓋凸塊162的側(cè)壁的一部分、UBM層159的側(cè)壁、UBM層159和絕緣層134之間的結(jié)、以及與UBM層159相鄰的絕緣層134。支撐結(jié)構(gòu)180為凸塊162提供結(jié)構(gòu)支撐并且在材料膨脹和收縮期間幫助維持凸塊162和接觸焊盤132之間的電連接。支撐結(jié)構(gòu)180也在環(huán)境上密封UBM層159和絕緣層134之間的結(jié)以減小出現(xiàn)MC生長。支撐結(jié)構(gòu)180還含有凸塊162，在凸塊材料158回流期間減小出現(xiàn)相鄰?fù)箟K162之間的橋接或電學(xué)短路。在一個(gè)實(shí)施例中，端點(diǎn)檢測或時(shí)控蝕刻被用于確保與凸塊162相鄰的支撐結(jié)構(gòu)180的部分具有比Hl的四分之一大的高度。在圖3j所示的另一實(shí)施例中，支撐結(jié)構(gòu)180覆蓋凸塊162的側(cè)壁的一部分、UBM層159的側(cè)壁、UBM層159和絕緣層134之間的結(jié)，以及與UBM層159相鄰的絕緣層134的部分。移除絕緣層170的一部分以形成支撐結(jié)構(gòu)180的毯狀蝕刻工藝也移除絕緣層134上的支撐結(jié)構(gòu)180的一部分。圖3k示出在支撐結(jié)構(gòu)180形成于絕緣層134和接觸焊盤132上之后，具有圓形橫截面的凸塊162的頂視圖或俯視圖。支撐結(jié)構(gòu)180圍繞凸塊材料158。圖31示出在支撐結(jié)構(gòu)180形成于絕緣層134和接觸焊盤132上之后，具有矩形橫截面的凸塊162的頂視圖或俯視圖。支撐結(jié)構(gòu)180圍繞凸塊材料158。在圖3m所示的一個(gè)實(shí)施例中，通過將導(dǎo)電凸塊材料158加熱高于其熔點(diǎn)而回流凸塊材料158，形成凸塊的穹形上表面162。在一些應(yīng)用中，多次回流凸塊材料158以改善電和機(jī)械連接。支撐結(jié)構(gòu)·180在回流工藝期間含有凸塊材料158，并且減小出現(xiàn)相鄰?fù)箟K162之間的橋接或電學(xué)短路。支撐結(jié)構(gòu)180還在回流工藝期間減小MC的生長。支撐結(jié)構(gòu)180還在材料的膨脹和收縮期間為凸塊162以及凸塊162和接觸焊盤132之間的電連接提供結(jié)構(gòu)支撐。利用鋸條或激光切割工具200沿著鋸道126分割該組件。圖4示出來自圖3a_3m的分割后的組件。接觸焊盤132形成于半導(dǎo)體管芯124的有源表面130上，并且電連接到UBM層159和凸塊材料158。凸塊材料158和UBM層159總體地構(gòu)成凸塊162。凸塊162具有從絕緣層134的上表面延伸到凸塊162的上表面的高度Hl0絕緣層170形成于凸塊162和半導(dǎo)體管芯124上。蝕刻絕緣層170以移除覆蓋凸塊162的上表面的絕緣層170的一部分。其余的絕緣層170構(gòu)成支撐結(jié)構(gòu)180。支撐結(jié)構(gòu)180覆蓋凸塊162的側(cè)壁的一部分、UBM層159的側(cè)壁、UBM層159和絕緣層134之間的結(jié)、以及與UBM層159相鄰的絕緣層134。在一個(gè)實(shí)施例中，與凸塊162相鄰的支撐結(jié)構(gòu)180的一部分具有比Hl的四分之一大的高度。支撐結(jié)構(gòu)180為凸塊162提供結(jié)構(gòu)支撐，并且在材料膨脹和收縮期間幫助維持凸塊162和接觸焊盤132之間的電連接。支撐結(jié)構(gòu)180還在環(huán)境上密封UBM層159和絕緣層134之間的結(jié)以減小出現(xiàn)MC的生長。支撐結(jié)構(gòu)180在凸塊材料158回流期間含有凸塊162以減小出現(xiàn)相鄰?fù)箟K162之間的橋接或電學(xué)短路。與圖1和2a_2c相關(guān)聯(lián)，圖5a_5n說明形成貫穿半導(dǎo)體器件的、具有支撐結(jié)構(gòu)以及電連接的接觸焊盤的導(dǎo)電通孔的工藝。在圖5a中，臨時(shí)基板或載體212含有犧牲基底材料，諸如硅、聚合物、氧化鈹、玻璃或用于結(jié)構(gòu)支撐的其它合適的低成本剛性材料。界面層或雙面膠帶213在載體212上形成作為臨時(shí)粘合劑結(jié)合膜、蝕刻停止層或釋放層。半導(dǎo)體晶片或基板214含有用于結(jié)構(gòu)支撐的基底材料，諸如硅、鍺、砷化鎵、磷化銦或碳化硅。作為半導(dǎo)體晶片，基板214可以含有嵌入式集成半導(dǎo)體管芯或分立的器件?；?14也可以是多層柔性層疊、陶瓷或引線框。基板214具有非有源管芯間晶片區(qū)域或鋸道216，以提供切割區(qū)域從而如上所述將基板214分割為各個(gè)半導(dǎo)體管芯?；?14安裝到載體212上的界面層213。使用激光器鉆孔、機(jī)械鉆孔或DRIE，形成貫穿基板214的多個(gè)盲孔222。在一個(gè)實(shí)施例中，盲孔222不延伸穿過整個(gè)基板214。
在圖5b中，使用PVD、CVD、印刷、旋涂或噴涂，用襯里層225涂敷盲孔222的側(cè)壁。襯里層225可以是氮化硅(SiN)、SiON, Ta203或其它絕緣薄膜的一個(gè)或多個(gè)層，連同合適的導(dǎo)電膠或屏障層，并且可包括任何合適的導(dǎo)電襯里合金，諸如TaN或TiN或任何其它合適的導(dǎo)電襯里材料。使用電解鍍覆、化學(xué)鍍覆工藝或其它合適的金屬沉積工藝，用Al、Cu、Sn、N1、Au、Ag、T1、W、多晶硅或其它合適的導(dǎo)電材料填充盲孔222，以形成z方向垂直導(dǎo)電盲孔226。在圖5c中，在臨時(shí)基板或載體228上形成界面層227。載體228含有犧牲基底材料，諸如硅、聚合物、氧化鈹、玻璃或用于結(jié)構(gòu)支撐的其它合適的低成本剛性材料。界面層227用作臨時(shí)粘合劑結(jié)合膜、蝕刻停止層或釋放層?；?14被反轉(zhuǎn)并且用界面層227安裝在載體228上。導(dǎo)電盲孔226的表面接觸界面層227。通過化學(xué)蝕刻、機(jī)械剝離、CMP、機(jī)械研磨、熱烘烤、UV光、激光掃描或濕法剝離移除載體212和界面層213以露出基板214的表面。在圖5d中，通過機(jī)械研磨、化學(xué)蝕刻、化學(xué)機(jī)械平坦化或反應(yīng)離子蝕刻(RIE)移除基板214的一部分，以露出基板214的上表面以及導(dǎo)電通孔226的上部分。導(dǎo)電盲孔226具有橫截面寬度W1。在一個(gè)實(shí)施例中，寬度Wl為10Mm。導(dǎo)電盲孔226具有從基板214的上表面延伸到覆蓋導(dǎo)電盲孔226的表面230的襯里層225的部分的高度H2。在圖5e中，通過機(jī)械研磨、化學(xué)蝕刻、化學(xué)機(jī)械平坦化或RIE移除覆蓋導(dǎo)電盲孔226的襯里層225的部分，以露出導(dǎo)電盲孔226的表面230。在襯里層225包括絕緣材料和膠或屏障層的實(shí)施例中，在移除襯里層225的一部分以露出導(dǎo)電盲孔226的表面230之后，表面230提供接觸表面以得到改善的導(dǎo)電盲孔226和隨后形成的導(dǎo)電層之間的電互連。在圖5f所示另一實(shí)施例中，通過機(jī)械研磨、化學(xué)蝕刻、化學(xué)機(jī)械平坦化或RIE移除覆蓋導(dǎo)電盲孔226的襯里層225的部分的絕緣薄膜，同時(shí)留下包括襯里層225的膠或屏障層的導(dǎo)電材料。襯里層225的其余部分維持覆蓋在導(dǎo)電盲孔226的表面230上并且構(gòu)成導(dǎo)電襯里層231。導(dǎo)電襯里 層231包括襯里層225的導(dǎo)電膠或屏障層、導(dǎo)電襯里合金或?qū)щ娨r里材料。移除襯里層225的絕緣薄膜以在導(dǎo)電盲孔226的表面230上形成導(dǎo)電襯里層231，這使能實(shí)現(xiàn)改善的導(dǎo)電盲孔226和隨后形成的導(dǎo)電層之間的電互連。從圖5f繼續(xù)，使用PVD、CVD、印刷、旋涂、噴涂、絲網(wǎng)印刷或?qū)訅?，在基?14和導(dǎo)電通孔226上沉積絕緣層232,如圖5g所示。絕緣層232可以是下述的一個(gè)或多個(gè)層Si02、Si3N4、SiON、Ta205、A1203、BCB、聚酰亞胺(PI)、合適的電介質(zhì)材料、光敏或非光敏聚合物電介質(zhì)，諸如聚苯并惡唑(PBO)、低溫固化聚合物電介質(zhì)抗蝕劑(例如低于250° C)、SiN,SiON或Si02、或者具有相似絕緣和結(jié)構(gòu)屬性的其它材料。在圖5h中，使用等離子體工藝、濕法化學(xué)蝕刻、LDA或光致抗蝕劑顯影工藝來毯狀蝕刻絕緣層232，以減小絕緣層232的厚度并且移除覆蓋導(dǎo)電通孔226的上表面的絕緣層232的一部分。在一個(gè)實(shí)施例中，絕緣層232的毯狀蝕刻工藝也可以移除覆蓋導(dǎo)電盲孔226的襯里層225的部分,從而露出導(dǎo)電盲孔226的表面230。在襯里層225為絕緣材料的實(shí)施例中，移除襯里層225的一部分以露出導(dǎo)電盲孔226的表面230，表面230為導(dǎo)電盲孔226和隨后形成的導(dǎo)電層之間的電互連提供接觸表面。在襯里層225為導(dǎo)電合金的實(shí)施例中，露出導(dǎo)電盲孔226的表面230使能實(shí)現(xiàn)改善的導(dǎo)電盲孔226和隨后形成的導(dǎo)電層之間的電互連。在毯狀蝕刻工藝之后，絕緣層232的剩余部分構(gòu)成支撐結(jié)構(gòu)236。
支撐結(jié)構(gòu)236覆蓋導(dǎo)電通孔226的側(cè)壁的一部分、導(dǎo)電通孔226之間的結(jié)、以及與導(dǎo)電通孔226相鄰的基板214。支撐結(jié)構(gòu)236在材料膨脹和收縮期間為導(dǎo)電通孔226提供結(jié)構(gòu)支撐。支撐結(jié)構(gòu)236還在環(huán)境上密封導(dǎo)電通孔236和基板214之間的結(jié)以減小出現(xiàn)IMC的生長。在一個(gè)實(shí)施例中，端點(diǎn)檢測或時(shí)控蝕刻被用于確保支撐結(jié)構(gòu)236的與導(dǎo)電通孔226相鄰的部分具有比H2的四分之一大的高度。在圖5i所示另一實(shí)施例中，支撐結(jié)構(gòu)236覆蓋導(dǎo)電通孔226的側(cè)壁的一部分、導(dǎo)電通孔226和基板214之間的結(jié)，以及與導(dǎo)電通孔226相鄰的基板214的部分。移除絕緣層232的一部分以形成支撐結(jié)構(gòu)236的毯狀蝕刻工藝也移除絕緣層232上的支撐結(jié)構(gòu)236的一部分。從圖5h繼續(xù)，使用PVD、CVD、電解鍍覆、化學(xué)鍍覆工藝或其它合適的金屬沉積工藝，在支撐結(jié)構(gòu)236、基板214以及導(dǎo)電通孔226上形成導(dǎo)電層242，如圖5j所示。導(dǎo)電層242可以是Al、Cu、Sn、N1、Au、Ag或其它合適的導(dǎo)電材料的一個(gè)或多個(gè)層。導(dǎo)電層242作為接觸焊盤操作，該接觸焊盤電連接到導(dǎo)電通孔226，但是上表面積大于導(dǎo)電通孔226的上表面積。在圖5k中，使用PVD、CVD、印刷、旋涂、噴涂、燒結(jié)或熱氧化，在基板214、支撐結(jié)構(gòu)236以及導(dǎo)電層242上形成絕緣或鈍化層244。絕緣層244含有Si02、Si3N4、Si0N、Ta205、A1203或具有相似絕緣和結(jié)構(gòu)屬性的其它材料的一個(gè)或多個(gè)層。在圖51中，利用蝕刻工藝通過光致抗蝕劑層(未示出)移除絕緣層244的一部分，從而形成開口 248并且露出導(dǎo)電層242。替換地，使用激光器249通過LDA形成開口 248，從而移除絕緣層244的一部分并且露出導(dǎo)電層242。在一個(gè)實(shí)施例中，開口 248具有大于寬度Wl的橫截面寬度。接觸焊盤242的另一部分仍被絕緣層244覆蓋。開口 248的側(cè)壁可以具有逐漸變小、直的或者臺階式廓形。在一個(gè)實(shí)施例中，開口 248的橫截面積大于導(dǎo)電通孔226的上表面的表面積。圖5m示出來自 圖51的組件的頂視圖或俯視圖，該組件含有具有圓形橫截面的開口 248以露出導(dǎo)電層242的上表面的一部分。在一個(gè)實(shí)施例中，導(dǎo)電層242的露出的表面的表面積大于導(dǎo)電通孔226的上表面的表面積。圖5n不出來自圖51的組件的頂視圖或俯視圖，該組件含有具有矩形橫截面的開口 248以露出導(dǎo)電層242的上表面的一部分。在一個(gè)實(shí)施例中，導(dǎo)電層242的露出的表面的表面積大于導(dǎo)電通孔226的上表面的表面積。因?yàn)槁冻龅膶?dǎo)電表面大于導(dǎo)電通孔226的表面積，與附加電子器件的電連接的對準(zhǔn)、功能和可靠性得到改善。在圖5ο中，利用鋸條或激光切割工具250，貫穿絕緣層244、支撐結(jié)構(gòu)236、基板214以及鋸道216將來自圖5k的組件分割為各個(gè)半導(dǎo)體封裝252。圖6示出在分割后的半導(dǎo)體封裝252。導(dǎo)電通孔226貫穿基板214形成并且具有從基板214的上表面延伸到導(dǎo)電通孔226的上表面的高度H2。絕緣層232形成于導(dǎo)電通孔226和基板214上。絕緣層232被蝕刻以移除覆蓋導(dǎo)電通孔226的上表面的絕緣層232的一部分。其余的絕緣層232構(gòu)成支撐結(jié)構(gòu)236。支撐結(jié)構(gòu)236覆蓋導(dǎo)電通孔226的側(cè)壁的一部、導(dǎo)電通孔226和基板214之間的結(jié)以及與導(dǎo)電通孔226相鄰的基板214。在一個(gè)實(shí)施例中，與導(dǎo)電通孔226相鄰的支撐結(jié)構(gòu)236的部分具有大于H2的四分之一的高度。
在導(dǎo)電通孔226和基板214的膨脹和收縮期間，支撐結(jié)構(gòu)236為導(dǎo)電通孔226提供結(jié)構(gòu)支撐。支撐結(jié)構(gòu)236還在環(huán)境上密封導(dǎo)電通孔226和基板214之間的結(jié)以減小出現(xiàn)IMC的生長。導(dǎo)電層242形成于支撐結(jié)構(gòu)236、導(dǎo)電通孔226和基板214上，并且作為接觸焊盤操作。導(dǎo)電層242以比導(dǎo)電通孔226的表面積大的表面積電連接到導(dǎo)電通孔226。絕緣層244形成于導(dǎo)電層242上并且絕緣層244的一部分通過蝕刻工藝被移除以形成開口 248。在一個(gè)實(shí)施例中，開口 248的橫截面積大于導(dǎo)電通孔226的上表面。由于露出的導(dǎo)電表面大于導(dǎo)電通孔226的表面積，與附加電子器件的電連接的對準(zhǔn)、功能和可靠性得到改善。盡管 已經(jīng)詳細(xì)說明了本發(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)意識至IJ，可以在不偏離如隨后的權(quán)利要求提及的本發(fā)明的范圍的情況下對那些實(shí)施例做出修改和改寫。
權(quán)利要求
1.一種制作半導(dǎo)體器件的方法，該方法包括 提供具有多個(gè)接觸焊盤的半導(dǎo)體晶片； 在半導(dǎo)體晶片和接觸焊盤上形成第一絕緣層； 移除第一絕緣層的一部分以露出接觸焊盤的第一部分，同時(shí)留下第一絕緣層覆蓋的接觸焊盤的第二部分； 在接觸焊盤和第一絕緣層上形成凸塊下金屬化層； 在凸塊下金屬化層上形成多個(gè)凸塊； 在半導(dǎo)體晶片上形成第二絕緣層以覆蓋第一絕緣層、凸塊下金屬化層的側(cè)壁、凸塊的偵_以及凸塊的上表面；以及 移除覆蓋凸塊的上表面的第二絕緣層的一部分，同時(shí)維持第二絕緣層覆蓋在凸塊的側(cè)壁和凸塊下金屬化層的側(cè)壁上，從而為凸塊提供結(jié)構(gòu)支撐并且防止金屬間化合物的生長。
2.權(quán)利要求1所述的方法，其中移除第二絕緣層的部分進(jìn)一步包括維持在凸塊的側(cè)壁處的第二絕緣層的厚度大于凸塊的高度的四分之一。
3.權(quán)利要求1所述的方法，其中移除第二絕緣層的部分進(jìn)一步包括維持第二絕緣層覆蓋在凸塊的覆蓋區(qū)外的第一絕緣層上。
4.權(quán)利要求1所述的方法，其中形成凸塊下金屬化層進(jìn)一步包括 在多個(gè)接觸焊盤上形成粘合層； 在粘合層上形成屏障層；以及 在屏障層上形成潤濕層。
5.一種制作半導(dǎo)體器件的方法，包括 提供半導(dǎo)體晶片； 形成貫穿半導(dǎo)體晶片、具有在半導(dǎo)體晶片的表面上延伸的一部分的多個(gè)導(dǎo)電通孔； 在半導(dǎo)體晶片和導(dǎo)電通孔上形成絕緣層；以及 移除覆蓋導(dǎo)電通孔的上表面的絕緣層的一部分，同時(shí)維持絕緣層覆蓋在導(dǎo)電通孔的側(cè)壁上從而為導(dǎo)電通孔提供結(jié)構(gòu)支撐。
6.權(quán)利要求5所述的方法，其中形成導(dǎo)電通孔進(jìn)一步包括 在半導(dǎo)體晶片上形成臨時(shí)基板； 形成貫穿臨時(shí)基板和半導(dǎo)體晶片的多個(gè)通孔； 在多個(gè)通孔中沉積導(dǎo)電材料；以及 移除臨時(shí)基板。
7.權(quán)利要求6所述的方法，進(jìn)一步包括 在多個(gè)通孔中沉積襯里層；以及 移除襯里層的一部分以露出導(dǎo)電材料。
8.權(quán)利要求6所述的方法，進(jìn)一步包括 沉積包括絕緣薄膜和導(dǎo)電襯里材料的襯里層；以及 移除導(dǎo)電通孔上的絕緣薄膜的一部分以形成導(dǎo)電襯里層。
9.權(quán)利要求5所述的方法，其中移除絕緣層的部分包括維持絕緣層的厚度大于在半導(dǎo)體晶片的表面上延伸的導(dǎo)電通孔的部分的高度的四分之一。
10.權(quán)利要求5所述的方法，進(jìn)一步包括形成位于導(dǎo)電通孔上并且電連接到導(dǎo)電通孔的導(dǎo)電層； 在半導(dǎo)體晶片和導(dǎo)電層上形成絕緣層；以及 移除在導(dǎo)電層上的絕緣層的一部分，以露出導(dǎo)電層的大于導(dǎo)電通孔的上表面的表面積的表面積。
11.一種制作半導(dǎo)體器件的方法，該方法包括 提供半導(dǎo)體晶片； 形成具有在半導(dǎo)體晶片的表面上延伸的高度的導(dǎo)電互連結(jié)構(gòu)； 在半導(dǎo)體晶片和導(dǎo)電互連結(jié)構(gòu)上形成絕緣層；以及 移除覆蓋導(dǎo)電互連結(jié)構(gòu)的上表面的絕緣層的一部分，同時(shí)維持絕緣層覆蓋在導(dǎo)電互連結(jié)構(gòu)的側(cè)壁上。
12.權(quán)利要求11所述的方法，其中形成導(dǎo)電互連結(jié)構(gòu)進(jìn)一步包括在半導(dǎo)體晶片上形成多個(gè)導(dǎo)電凸塊。
13.權(quán)利要求11所述的方法，其中形成導(dǎo)電互連結(jié)構(gòu)進(jìn)一步包括形成貫穿半導(dǎo)體晶片的多個(gè)導(dǎo)電通孔。
14.權(quán)利要求11所述的方法，其中移除絕緣層的部分進(jìn)一步包括維持絕緣層的厚度大于在半導(dǎo)體晶片的表面上延伸的導(dǎo)電互連結(jié)構(gòu)的高度的四分之一。
15.權(quán)利要求11所述的方法，其中移除絕緣層的部分進(jìn)一步包括維持位于導(dǎo)電互連結(jié)構(gòu)周緣外的絕緣層。
16.一種半導(dǎo)體器件，包括 半導(dǎo)體晶片； 在半導(dǎo)體晶片上形成的、具有在半導(dǎo)體晶片上延伸的高度的導(dǎo)電互連結(jié)構(gòu)；以及在半導(dǎo)體晶片上形成的絕緣層，該絕緣層露出導(dǎo)電互連結(jié)構(gòu)的上表面，同時(shí)維持覆蓋在導(dǎo)電互連結(jié)構(gòu)的側(cè)壁上。
17.權(quán)利要求16所述的半導(dǎo)體器件，還包括在導(dǎo)電互連結(jié)構(gòu)的上表面上形成的導(dǎo)電層。
18.權(quán)利要求16所述的半導(dǎo)體器件，其中導(dǎo)電互連結(jié)構(gòu)包括在半導(dǎo)體晶片上形成的多個(gè)導(dǎo)電凸塊。
19.權(quán)利要求16所述的半導(dǎo)體器件，其中導(dǎo)電互連結(jié)構(gòu)包括貫穿半導(dǎo)體晶片形成的多個(gè)導(dǎo)電通孔。
20.權(quán)利要求16所述的半導(dǎo)體器件，其中與導(dǎo)電互連結(jié)構(gòu)相鄰的絕緣層的厚度大于在半導(dǎo)體晶片的表面上延伸的互連結(jié)構(gòu)的高度的四分之一。
全文摘要
本發(fā)明涉及形成用于導(dǎo)電互連結(jié)構(gòu)的保護(hù)和支撐結(jié)構(gòu)的器件和方法。半導(dǎo)體器件具有含有多個(gè)接觸焊盤的半導(dǎo)體晶片。第一絕緣層在半導(dǎo)體晶片和接觸焊盤上形成。第一絕緣層的一部分被移除，從而露出接觸焊盤的第一部分，同時(shí)留下接觸焊盤的第二部分被覆蓋。凸塊下金屬化層和多個(gè)凸塊在接觸焊盤和第一絕緣層上形成。第二絕緣層在第一絕緣層、凸塊下金屬化層的側(cè)壁、凸塊的側(cè)壁以及凸塊的上表面上形成。覆蓋凸塊的上表面的第二絕緣層的一部分被移除，但是第二絕緣層維持在凸塊的側(cè)壁和凸塊下金屬化層的側(cè)壁上。
文檔編號H01L21/768GK103050476SQ20121035342
公開日2013年4月17日 申請日期2012年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月21日
發(fā)明者林耀劍, 陳康, 方建敏 申請人:新科金朋有限公司