本申請案參考以下申請案、主張其優(yōu)先權(quán)且主張其權(quán)益：2015年12月9日在韓國知識產(chǎn)權(quán)局申請且題為“半導體裝置及其制造方法(SEMICONDUCTOR DEVICEAND FABRICATING METHOD THEREOF)”的韓國專利申請案第10-2015-0174902號，所述韓國專利申請案的內(nèi)容在此以引入的方式全部并入本文中。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請案涉及半導體裝置及其制造方法。

背景技術(shù)：

目前的半導體裝置和用于制造半導體裝置的方法不適當，例如，導致過多成本、可靠性降低或封裝大小過大。通過比較常規(guī)和傳統(tǒng)方法與如在本申請案的其余部分中參看圖式闡述的本發(fā)明，此類方法的另外的限制和缺點將對所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員變得顯而易見。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的各種方面提供一種半導體裝置和一種制造半導體裝置的方法。作為非限制實例，本發(fā)明的各種方面提供一種半導體封裝及其制造方法，所述半導體封裝包括抗氧化層的信號再分布結(jié)構(gòu)。

附圖說明

圖1到5是說明根據(jù)本發(fā)明的實施例的制造半導體裝置的方法的橫截面圖。

圖6到10是說明根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的半導體裝置的制造的方法的橫截面圖。

圖11到15是說明根據(jù)本發(fā)明的再一實施例的半導體裝置的制造的方法的橫截面圖。

圖16到19是說明根據(jù)本發(fā)明的再一實施例的半導體裝置的制造的方法的橫截面圖。

圖20到24是說明根據(jù)本發(fā)明的再一實施例的半導體裝置的制造的方法的橫截面圖。

具體實施方式

以下論述通過提供實例來呈現(xiàn)本發(fā)明的各種方面。此類實例是非限制性的，并且因此本發(fā)明的各種方面的范圍應不必受所提供的實例的任何特定特性限制。在以下論述中，短語“舉例來說”、“例如”和“示范性”是非限制性的且通常與“借助于實例而非限制”、“例如且不加限制”和類似者同義。

如本文中所使用，“和/或”意指通過“和/或”接合的列表中的項目中的任何一或多者。作為實例，“x和/或y”意指三元素集合{(x),(y),(x,y)}中的任何元素。換句話說，“x和/或y”意指“x和y中的一或兩者”。作為另一實例，“x、y和/或z”意指七元素集合{(x),(y),(z),(x,y),(x,z),(y,z),(x,y,z)}中的任何元素。換句話說，“x、y和/或z”意指“x、y和z中的一或多者”。

本文中所使用的術(shù)語僅出于描述特定實例的目的，且并不希望限制本發(fā)明。如本文中所使用，除非上下文另有清晰指示，否則單數(shù)形式也希望包含復數(shù)形式。將進一步理解，術(shù)語“包括”、“包含”、“具有”和類似者當在本說明書中使用時，指定所陳述特征、整體、步驟、操作、元件和/或組件的存在，但是不排除一或多個其它特征、整體、步驟、操作、元件、組件和/或其群組的存在或添加。

應理解，盡管本文中可使用術(shù)語第一、第二等來描述各種元件，但這些元件不應受這些術(shù)語限制。這些術(shù)語僅用于將一個元件與另一元件區(qū)分開來。因此，例如，在不脫離本發(fā)明的教示內(nèi)容的情況下，下文論述的第一元件、第一組件或第一區(qū)段可被稱為第二元件、第二組件或第二區(qū)段。類似地，例如“上部”、“下部”、“側(cè)部”和類似者的各種空間術(shù)語可用于以相對方式將一個元件與另一元件區(qū)分開來。然而，應理解，組件可以不同方式定向，例如，在不脫離本發(fā)明的教示的情況下，半導體裝置可以側(cè)向轉(zhuǎn)動使得其“頂”表面水平地朝向且其“側(cè)”表面垂直地朝向。

在圖式中，為了清晰起見，可放大層、區(qū)域和/或組件的厚度或大小。因此，本發(fā)明的范圍應不受此厚度或大小限制。另外，在圖式中，相似參考數(shù)字可貫穿論述指相似元件。

此外，還應理解，當元件A被提及為“連接到”或“耦合到”元件B時，元件A可以直接連接到元件B或間接連接到元件B(例如，插入元件C(和/或其它元件)可存在于元件A與元件B之間)。

本發(fā)明的各種方面涉及一種半導體裝置和一種其制造(manufacturing或fabricating)方法，所述半導體裝置可通過防止分層出現(xiàn)在形成于半導體裸片的表面(例如，頂表面等)上的再分布層上來增加所述半導體裝置的可靠性。

根據(jù)近來朝向輕型化、細小和緊湊型產(chǎn)品的趨勢，并入到電子產(chǎn)品內(nèi)的半導體裝置常需要具有增加的功能性和減小的大小。為了滿足此需求，已提議半導體裝置的多種封裝技術(shù)。

為此目的，近年來，已開發(fā)不使用襯底在半導體裸片的頂表面上直接形成布線層且形成傳導性球的芯片規(guī)模封裝(CSP)。由于小型化已實現(xiàn)半導體裸片的大小的減小，因此芯片規(guī)模封裝逐漸吸引了相當大的注意力。

本發(fā)明的各種方面提供一種半導體裝置和一種其制造方法，所述半導體裝置可通過防止分層出現(xiàn)在形成于半導體裸片的表面(例如，頂表面等)上的再分布層上來增加所述半導體裝置的可靠性。

根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種半導體裝置，所述半導體裝置包含：半導體裸片，其包含在其一個表面上的傳導墊；第一再分布層，其形成于所述半導體裸片的所述一個表面上；和第二再分布層，其形成于上所述第一再分布層上且電連接到所述傳導墊，其中抗氧化層形成于所述第二再分布層的頂表面上。

所述抗氧化層可從所述第二再分布層的氧化物層形成。所述第二再分布層的材料可與所述第一再分布層的材料不同。所述第二再分布層可由選自由以下各者組成的群組的至少一者制成：錫(Sn)、銀(Ag)、鎳(Ni)、鈦(Ti)、鈦鎢合金(TiW)、鋁(Al)和鉻(Cr)(或鉻合金)。金屬間化合物可形成于所述第二再分布層與所述第一再分布層之間的界面處。所述抗氧化層可為包含金(Au)且形成于所述第二再分布層上的第三再分布層。所述第二再分布層可形成到2μm或更大的厚度。所述第一再分布層可由銅(Cu)制成。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種制造半導體裝置的方法，所述制造方法包含：在包含傳導墊的半導體裸片的一個表面上形成待電連接到所述傳導墊的第一再分布層，在所述第一再分布層上形成第二再分布層，和在所述第二再分布層的頂表面上形成抗氧化層，其中所述抗氧化層是通過氧化所述第二再分布層而形成。

所述制造方法可進一步包含在所述抗氧化層上形成介電層，其中所述抗氧化層至少在由所述介電層覆蓋的區(qū)中覆蓋所述第一再分布層。所述抗氧化層可從所述第二再分布層的氧化物層形成。所述第二再分布層可使用選自由以下各者組成的群組的至少一者形成：錫(Sn)、銀(Ag)、鎳(Ni)、鈦(Ti)、鈦鎢合金(TiW)、鋁(Al)和鉻(Cr)(或鉻合金)。所述第二再分布層可經(jīng)形成使得金屬間化合物形成于所述第一再分布層與所述第二再分布層之間的界面處。所述第二再分布層可形成到2μm或更大的厚度。所述第一再分布層可由銅(Cu)制成。

根據(jù)本發(fā)明的再一方面，提供一種制造半導體裝置的方法，所述制造方法包含：在包含傳導墊的半導體裸片的一個表面上形成待電連接到所述傳導墊的第一再分布層，在所述第一再分布層上形成第二再分布層，和在所述第二再分布層的頂表面上形成抗氧化層，其中所述抗氧化層包含在所述第二再分布層上的使用單獨的金屬形成的第三再分布層。

包含金(Au)的所述抗氧化層可形成于所述第二再分布層上。所述第二再分布層可形成到2μm或更大的厚度。所述第二再分布層可經(jīng)形成使得金屬間化合物形成于所述第一再分布層與所述第二再分布層之間的界面處。介電層可形成于所述抗氧化層上，其中通過所述介電層的至少一個區(qū)域暴露所述抗氧化層。

如上所述，在根據(jù)本發(fā)明的實施例的半導體裝置和其制造方法中，由金屬制成的第二再分布層形成于由銅(Cu)制成的第一再分布層上，或具有高密度的氧化物層形成于所述第二再分布層的頂表面上，由此防止所述下面的第一再分布層被氧化且防止分層出現(xiàn)到所述第一再分布層與所述第二再分布層之間的界面。

下文，將參看附圖詳細地描述本發(fā)明的各種實施例的實例，使得其可由所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員容易地制造和使用。

現(xiàn)將參看圖1到5描述根據(jù)本發(fā)明的實施例的制造半導體裝置的方法。

圖1到5是說明根據(jù)本發(fā)明的實施例的制造半導體裝置(100)的方法的橫截面圖。

首先，參看圖1，根據(jù)本發(fā)明的實施例的半導體裝置可首先包含在半導體裸片110的頂表面上形成第一介電層120、第一再分布層130(或傳導層)和第二再分布層140(或傳導層)。

此處，半導體裸片110可包括與半導體晶片分開的集成電路芯片。此外，半導體裸片110可包含(例如)電路，例如，中央處理單元(CPU)、數(shù)字信號處理器(DSP)、網(wǎng)絡處理器、功率管理單元、音頻處理器、RF電路、無線基帶芯片上系統(tǒng)(SoC)處理器、傳感器和專用集成電路(ASIC)。半導體裸片110還可(例如)為多個半導體裸片的晶片的部分。

此外，半導體裸片110可通過傳導墊111在其一個表面上輸入/輸出電信號。傳導墊111可連接到半導體裸片110的內(nèi)部圖案且可通常由鋁(Al)制成，但本發(fā)明的范圍不限于此。此外，半導體裸片110經(jīng)形成以包圍除了通過裸片鈍化層112(或介電層)將傳導墊111暴露到的區(qū)域以外的其余區(qū)域。通常由硅(Si)制成的半導體裸片110的一個表面可與除了傳導墊111以外的區(qū)域絕緣。

第一介電層120經(jīng)形成以包圍半導體裸片110的傳導墊111。第一介電層120可通常由選自(但不限于)例如聚酰亞胺(PI)或苯并環(huán)丁烯(BCB)、聚苯并惡唑(PBO)和其等效物的聚合物的材料制成。第一介電層120使形成于其上的再分布層130和140與除了半導體裸片110的傳導墊111以外的區(qū)域電絕緣。

沿著第一介電層120的頂表面形成第一再分布層130。此外，第一再分布層130電連接到暴露到第一介電層120外的半導體裸片110的傳導墊111。第一再分布層130可由銅(Cu)(其為具有優(yōu)異電學性質(zhì)的金屬)形成，但本發(fā)明的范圍不限于此。第一再分布層130可通過無電極電鍍或電鍍形成，但本發(fā)明的方面不限于此。根據(jù)設計，第一再分布層130可沿著第一介電層120從傳導墊111延伸，由此按需要形成圖案。因此，設計中的自由度可因第一再分布層130而增加。

第二再分布層140形成于第一再分布層130上。第二再分布層140可通過無電極電鍍或電鍍形成，但本發(fā)明的方面不限于此。第二再分布層140可防止氧化物層形成于第一再分布層130上，由此抑制分層。

在實例實施方案中，在形成第一再分布層130時使用的銅(Cu)有可能形成氧化銅(Cu₂O)層。此外，分層易于出現(xiàn)到銅(Cu)與具有大于預定厚度的氧化銅(Cu₂O)層之間的界面。因此，當氧化物層形成于第一再分布層130上時，歸因于出現(xiàn)到氧化物層和第一再分布層130的分層，可造成對半導體裝置的故障或損壞。

第二再分布層140形成于第一再分布層130上且防止氧化銅(Cu₂O)層形成于第一再分布層130的頂表面上。因此，由于不出現(xiàn)分層，因此可改善半導體裝置的可靠性。

為此目的，第二再分布層140可由錫(Sn)制成，但本發(fā)明的范圍不限于此。此外，當?shù)诙俜植紝?40由薄膜形成時，第二再分布層140的錫(Sn)組分可與第一再分布層130的銅(Cu)反應以形成金屬間化合物(IMC)，由此形成具有穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的第二再分布層140。

參看圖2，用以形成第二再分布層140的金屬間化合物能夠在第二再分布層140的頂表面上形成非常薄且具有高密度的氧化物層141。因此，氧化物層141可防止氧穿透到第一再分布層130內(nèi)，由此有效地抑制氧化物層形成于第一再分布層130上。此外，由于氧化物層141具有非常小的厚度，因此其可易于從待在后續(xù)工藝中形成傳導性球的潛在區(qū)域去除。

參看圖3，第二介電層150經(jīng)形成以包圍第二再分布層140和氧化物層141。與第一介電層120相似，第二介電層150可通常由選自(但不限于)例如聚酰亞胺(PI)或苯并環(huán)丁烯(BCB)、聚苯并惡唑(PBO)和其等效物的聚合物的材料制成。第二介電層150經(jīng)形成以包圍除了將在后續(xù)工藝中形成傳導性球(或其它互連結(jié)構(gòu)，例如，下一個傳導層、傳導性導通體等)的潛在區(qū)域以外的其余區(qū)域。

參看圖4，從暴露第二介電層150的區(qū)域去除第二再分布層140的氧化物層141?？赏ㄟ^焊劑去除氧化物層141。如果氧化物層141被去除，那么可暴露形成第二再分布層140的錫(Sn)-銅(Cu)金屬間化合物(IMC)。

接下來，參看圖5，傳導性球160(或其它互連結(jié)構(gòu)，例如，金屬柱或支柱、傳導性凸塊等)耦合到暴露到第二介電層150外的第二再分布層140?？墒褂煤噶闲纬蓚鲗郧?60，且其可經(jīng)形成以具有實質(zhì)上球形形狀，如圖5中所說明。根據(jù)本發(fā)明的實施例的半導體裝置100可通過傳導性球160電耦合到外部電路或另一裝置。

如上所述，根據(jù)本發(fā)明的實施例的半導體裝置100可通過在由銅(Cu)制成的第一再分布層130上形成由錫(Sn)合金制成的第二再分布層140以誘發(fā)金屬間化合物和在金屬間化合物上形成具有高密度的氧化物層141來防止下面的第一再分布層130被氧化，由此防止分層出現(xiàn)。

現(xiàn)將參看圖6至10描述根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的制造半導體裝置的方法。

圖6到10為說明根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的制造半導體裝置的方法的橫截面圖。相同或類似功能組件由相同參考數(shù)字表示，且以下描述將聚焦于目前與其它實施例之間的差異。

參看圖6，根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的制造半導體裝置(200)的方法可首先包含在半導體裸片110的頂表面上形成第一介電層120、第一再分布層130(或傳導層)和第二再分布層240(或傳導層)。

第二再分布層240(或傳導層)可由例如銀(Ag)或鎳(Ni)的金屬制成，但本發(fā)明的范圍不限于此。金屬電連接到第一再分布層130且可沿著第一介電層120的頂表面形成。

當?shù)诙俜植紝?40由銀(Ag)制成時，在第二再分布層240與待在稍后步驟中形成的傳導性球之間展現(xiàn)高耦合力。此外，當?shù)诙俜植紝?40由鎳(Ni)制成時，在第二再分布層240與第一介電層120和待在稍后步驟中形成的第二介電層中的每一者之間展現(xiàn)高耦合力。因此，以上列出的材料的使用可增大第二再分布層240與另一層之間的耦合力。

參看圖7，氧化物層241可形成于第二再分布層240上。由于氧化物層241非常薄且具有高密度，因此其可防止第一再分布層130被氧化。

參看圖8，第二介電層150經(jīng)形成以包圍第二再分布層240和氧化物層241。此外，參看圖9，氧化物層241經(jīng)從由第二介電層150暴露的區(qū)域去除。氧化物層241的去除可由焊劑執(zhí)行，但本發(fā)明的范圍不限于此。接下來，如圖10中所說明，傳導性球160耦合到暴露的第二再分布層240，由此制造根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的半導體裝置200。

現(xiàn)將參看圖11到15描述根據(jù)本發(fā)明的再一實施例的半導體裝置的制造方法。

圖11到15為說明根據(jù)本發(fā)明的再一實施例的半導體裝置的制造方法的橫截面圖。

參看圖11，根據(jù)本發(fā)明的再一實施例的半導體裝置(300)的制造方法可首先包含在半導體裸片110的頂表面上形成第一介電層120、第一再分布層130(或傳導層)和第二再分布層340(或傳導層)。

此處，第二再分布層340可由鎳(Ni)制成，但本發(fā)明的范圍不限于此。此外，第二再分布層340可經(jīng)形成以具有相對大的厚度，例如，2μm或更大。第二再分布層340比先前實施例的第二再分布層240厚，且可充當用于稍后待耦合到其的傳導性球160的凸塊下金屬(UBM)。也就是說，第二再分布層340可增大其關(guān)于傳導性球160的耦合力。如果由鎳(Ni)制成的第二再分布層340具有2μm或更大的厚度，那么其可與傳導性球160的錫(Sn)組分反應以形成金屬間化合物。

此外，第一再分布層130的厚度可由第二再分布層340減小。如果第二再分布層340經(jīng)形成以具有2μm的厚度，那么第一再分布層130的所需厚度可從9μm減小到3μm。因此，第二再分布層340可減少對于第一再分布層130所需的制造成本和時間。

參看圖12，氧化物層341可形成于第二再分布層340上。由于氧化物層341非常薄且具有高密度，因此其可防止第一再分布層130被氧化。

參看圖13，第二介電層150經(jīng)形成以包圍第二再分布層340和氧化物層341。此外，參看圖14，氧化物層341經(jīng)從由第二介電層150暴露的區(qū)域去除。氧化物層341的去除可由焊劑執(zhí)行，但本發(fā)明的范圍不限于此。接下來，如圖15中所說明，傳導性球160耦合到暴露的第二再分布層340。如上所述，第二再分布層340可與傳導性球160的錫(Sn)組分反應以形成金屬間化合物以達成傳導性球160與第二再分布層340之間的穩(wěn)定耦合，由此制造根據(jù)本發(fā)明的再一實施例的半導體裝置300。

下文，將描述根據(jù)本發(fā)明的再一實施例的半導體裝置的制造方法。

圖16到19為說明根據(jù)本發(fā)明的再一實施例的半導體裝置的制造方法的橫截面圖。

參看圖16，根據(jù)本發(fā)明的再一實施例的半導體裝置(400)的制造方法可首先包含在半導體裸片110的表面上形成第一介電層120、第一再分布層130和第二再分布層340。

與在先前實施例中相似，第二再分布層340可由鎳(Ni)制成。此外，第二再分布層340可經(jīng)形成以具有相對大的厚度，例如，2μm或更大。

參看圖17，第三再分布層440(或傳導層)可形成于第二再分布層340上。第三再分布層440具有與第二再分布層340相同的形狀且沿著第二再分布層340的頂表面形成。第三再分布層440可通過電鍍或無電極電鍍形成。第三再分布層440可由金(Au)制成，但本發(fā)明的范圍不限于此。由于無氧化物層從金(Au)形成，因此第三再分布層440可防止第二再分布層340和第一再分布層130被氧化。

因此，與在前述實施例中相似，第二再分布層340和第三再分布層440可防止第一再分布層130被氧化，由此防止分層。

參看圖18，第二介電層150經(jīng)形成以包圍第二再分布層340和第三再分布層440。接下來，參看圖19，傳導性球160耦合到暴露的第三再分布層440，由此制造根據(jù)本發(fā)明的的再一實施例的半導體裝置400。

下文，將描述根據(jù)本發(fā)明的再一實施例的半導體裝置的制造方法。

圖20到24為說明根據(jù)本發(fā)明的再一實施例的半導體裝置的制造方法的橫截面圖。

參看圖20，根據(jù)本發(fā)明的再一實施例的半導體裝置(500)的制造方法可首先包含在半導體裸片110的頂表面上形成第一介電層120、第一再分布層130和第二再分布層540。

此處，第二再分布層540(或傳導層)可具有與第一再分布層130相同的形狀且可形成于第一再分布層130的頂表面上。

第二再分布層540可由選自由展現(xiàn)第一介電層120與第二介電層150之間的高耦合力的鈦(Ti)、鈦鎢合金(TiW)、鋁(Al)和鉻(Cr)(或鉻合金)組成的群組的至少一者制成，但本發(fā)明的范圍不限于此。具體言之，可有利地使用鈦(Ti)或鈦鎢合金(TiW)，這歸因于其關(guān)于稍后待耦合到的傳導性球160的高耦合力。

參看圖21，氧化物層541可形成于第二再分布層540上。由于氧化物層541非常薄且具有高密度，因此其可防止第一再分布層130被氧化。

參看圖22，第二介電層150經(jīng)形成以包圍第二再分布層540和氧化物層541。此外，參看圖23，氧化物層541經(jīng)從由第二介電層150暴露的區(qū)域去除。氧化物層541的去除可由焊劑執(zhí)行，但本發(fā)明的范圍不限于此。接下來，如圖24中所說明，傳導性球160耦合到暴露的第二再分布層540，由此制造根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的半導體裝置500。

本文中的論述包含展示電子裝置組合件的各種部分及其制造方法的眾多說明性圖。為了說明清晰性，這些圖并未展示每一實例組合件的所有方面。本文中提供的任何實例組合件和/或方法可與本文中提供的任何或全部其它組合件和/或方法共享任何或全部特性。

總之，本發(fā)明的各種方面提供一種半導體裝置和一種制造半導體裝置的方法。作為非限制實例，本發(fā)明的各種方面提供一種半導體封裝及其制造方法，所述半導體封裝包括包括抗氧化層的信號再分布結(jié)構(gòu)。雖然已經(jīng)參考某些方面和實例描述了以上內(nèi)容，但是所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應理解，在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，可進行各種改變并可用等效物取代。此外，在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，可進行許多修改以使特定情況或材料適應本發(fā)明的教示。因此，希望本發(fā)明不限于所揭示的特定實例，而是本發(fā)明將包含屬于所附權(quán)利要求書的范圍的所有實例。