具有应力消除分隔件的晶片级封装及其制造方法技术

本发明专利技术提供了一种具有应力消除分隔件的半导体器件封装和一种制造该半导体器件封装的方法，在该半导体器件封装中，从芯片的本体延伸的金属互连指状物提供芯片互连。金属指状物通过应力消除分隔件与芯片的本体隔离。在一个示例中，这种隔离采取空气间隙的形式。在另一示例中，这种隔离采取弹性体材料的形式。在任一种情况下，避免了金属互连指状物和芯片的本体之间的热膨胀系数的不匹配，从而减轻了与裂纹和剥离相关的问题，并使得器件产量和器件可靠性提高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种包括应力消除机构的半导体器件封装及其制造方法。
技术介绍
半导体制造和封装技术已经演变为器件封装可包括多个堆叠关系的集成电路芯片，从而以封装级提供较小的形状因子和较高的集成密度。在这样的封装中，单个芯片均包括要外部传递的多个信号。这种传递发生在向该芯片的端表面分布信号的多个金属互连部分上。根据多种不同的技术来连接堆叠的不同芯片上的金属互连部分。 在芯片的层之间或者在封装的相邻芯片之间会出现机械应力。这种应力通常是由两个相邻层之间的热膨胀系数(CTE)不匹配导致的。在传统的封装中，利用穿过硅基底并通过介电层与该基底绝缘的垂直通孔使芯片堆叠并互连。在这种情况下，在器件制造过程中，或者随后在器件操作过程中，加热和冷却工艺会损坏通孔。由于层之间的CTE不匹配导致这种情况比较频繁。例如，硅的CTE值为3，而介电层的CTE值可近似于50-60，从而导致有大的不匹配。在较小的程度上，与介电层的CTE值为50-60相比，通孔的金属的CTE值近似于20，从而导致不匹配。这种不匹配当遭受多次加热和冷却热循环时会造成裂纹和剥离，从而负面影响制造过程中的器件产量和操作中的器件可靠性。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种具有应力消除分隔件的半导体器件封装和一种制造该半导体器件封装的方法。从芯片的本体延伸的金属指状物提供芯片互连。所述金属指状物通过应力消除分隔件与所述芯片的所述本体隔离。在一个示例中，这种隔离采取空气间隙的形式。在另一示例中，这种隔离采取弹性体材料的形式。在任一种情况下，避免了所述金属互连指状物和所述芯片的所述本体之间的CTE不匹配，从而减轻了与裂纹和剥离相关的问题。这使得器件产量和器件可靠性提高。 在一个方面，本专利技术旨在提供一种制造半导体器件的方法。该方法包括在基底上形成半导体器件部分，所述半导体器件部分包括所述基底的器件区域中的键合焊盘；在所述基底的分划道区域内形成延伸局部通过所述基底的第一开口；在所述键合焊盘和所述第一开口之间的所述基底上形成介电层，覆盖所述第一开口的侧壁；在所述第一开口内设置覆盖所述第一开口内的介电层的材料层图案，所述材料层图案包括第二开口；在所述介电层上设置与所述键合焊盘接触的导电互连部分，并填充所述第二开口，所述导电互连部分的水平部分从所述键合焊盘延伸至所述第二开口，所述导电互连部分的竖直部分从所述水平部分延伸到所述第二开口中。 在一个实施例中，设置导电互连部分的步骤包括在所述键合焊盘、所述介电层和所述材料层图案上设置籽金属层；在所述籽金属层上设置金属层；图案化所述籽金属层和所述金属层，以形成所述导电互连部分。 在另一实施例中，所述方法还包括去除所述第一开口内的在所述介电层和所述导电互连部分的所述竖直部分之间的材料层图案。 在另一实施例中，所述方法还包括在去除所述第一开口内的材料层图案之后，在所述第一开口内设置弹性体材料。在另一实施例中，在去除所述材料层之后，在所述导电互连部分的所述竖直部分和所述介电层之间存在空气间隙。 在另一实施例中，所述方法还包括在所述导电互连部分上设置第二介电层，其中，将所述第二介电层图案化以暴露所述导电互连部分的上表面的一部分。 在另一实施例中，所述方法还包括从所述基底的下表面去除基底材料，以暴露所述导电互连部分的所述竖直部分的下端。 在另一实施例中，所述去除基底材料的步骤包括执行化学抛光和机械抛光中的至少一种。 在另一实施例中，所述方法还包括向所述导电互连部分的所述竖直部分的暴露的下端涂敷焊球。 在另一实施例中，所述基底包括晶片，所述晶片包括由所述分划道分隔的至少两个芯片基底，所述介电层覆盖所述第一开口的第一和第二相对的侧壁，所述第一开口内的所述材料层图案在所述第一开口内产生两个第二开口，所述设置导电互连部分的步骤设置从各芯片基底上的各自的键合焊盘延伸到各自的第二开口中的第一和第二导电互连部分。 在另一实施例中，所述方法还包括从所述基底的下表面去除基底材料，以暴露所述第一导电互连部分的所述竖直部分和所述第二导电互连部分的所述竖直部分的下端，并在所述第一导电互连部分和所述第二导电互连部分之间将所述基底切块。 在另一实施例中，多个导电互连部分形成在所述基底上，并且所述方法还包括将所述多个导电互连部分键合到第二基底的对应的导电互连部分。 在另一实施例中，所述材料层图案包含弹性体材料或光阻材料。 在另一方面，本专利技术旨在提供一种制造半导体器件的方法，该方法包括在基底上形成半导体器件部分，所述半导体器件部分包括所述基底的器件区域中的键合焊盘；在所述基底的分划道区域内形成延伸局部通过所述基底的第一开口；在所述第一开口内设置覆盖所述第一开口的侧壁的材料层图案，所述材料层图案包括第二开口；在所述键合焊盘和所述第二开口之间的基底上形成介电层，覆盖所述第二开口的侧壁；在所述介电层上设置与所述键合焊盘接触的导电互连部分，并填充所述第二开口，所述导电互连部分的水平部分从所述键合焊盘延伸至所述第二开口，所述导电互连部分的竖直部分从所述水平部分延伸到所述第二开口内。 在一个实施例中，设置导电互连部分的步骤包括在所述键合焊盘和所述介电层上设置籽金属层；在所述籽金属层上设置金属层；图案化所述籽金属层和所述金属层，以形成所述导电互连部分。 在另一实施例中，所述方法还包括去除所述第一开口内的在所述介电层和所述第一开口的侧壁之间的材料层图案。 在另一实施例中，所述方法还包括在去除所述第一开口内的材料层图案之后，在所述第一开口内设置弹性体材料。 在另一实施例中，在去除所述材料层之后，在所述介电层和所述第一开口的侧壁之间存在空气间隙。 在另一实施例中，所述方法还包括在所述导电互连部分上设置第二介电层，其中，将所述第二介电层图案化以暴露所述导电互连部分的上表面的一部分。 在另一实施例中，所述方法还包括从所述基底的下表面去除基底材料，以暴露所述导电互连部分的所述竖直部分的下端。 在另一实施例中，所述去除基底材料的步骤包括执行化学抛光和机械抛光中的至少一种。 在另一实施例中，所述方法还包括向所述导电互连部分的所述竖直部分的暴露的下端涂敷焊球。 在另一实施例中，所述基底包括晶片，所述晶片包括由所述分划道分隔的至少两个芯片基底，所述第一开口内的所述材料层图案在所述第一开口内产生两个第二开口，所述介电层覆盖所述两个第二开口的每个的侧壁，所述设置导电互连部分的步骤设置从各芯片基底上的各自的键合焊盘延伸到各自的第二开口中的第一和第二导电互连部分。 在另一实施例中，所述方法还包括从所述基底的下表面去除基底材料，以暴露所述第一导电互连部分的所述竖直部分和所述第二导电互连部分的所述竖直部分的下端，并在所述第一导电互连部分和所述第二导电互连部分之间将所述基底切块。 在另一实施例中，多个导电互连部分形成在所述基底上，并且所述方法还包括将所述多个导电互连部分键合到第二基底的对应的导电互连部分。 在另一实施例中，所述材料层图案包含弹性体材料或光阻材料。 在另一方面，本专利技术旨在提供一种半导体器件，该器件包括基底上的半导体器件部分，所述半导体器件部分包括所述基底的器件区域内的键合焊盘；所述基底上的介电层，所述介电层的水平部分位于所述键合焊盘和所述基底的外本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造半导体器件的方法，包括：在基底上形成半导体器件部分，所述半导体器件部分包括所述基底的器件区域中的键合焊盘；在所述基底的分划道区域内形成延伸局部通过所述基底的第一开口；在所述键合焊盘和所述第一开口之间的所述基底上形成介电层，覆盖所述第一开口的侧壁；在所述第一开口内设置覆盖所述第一开口内的介电层的材料层图案，所述材料层图案包括第二开口；在所述介电层上设置与所述键合焊盘接触的导电互连部分，并填充所述第二开口，所述导电互连部分的水平部分从所述键合焊盘延伸至所述第二开口，所述导电互连部分的竖直部分从所述水平部分延伸到所述第二开口中。

【技术特征摘要】
KR 2006-1-4 10-2006-0000786;US 2006-2-15 11/355,54限定的本发明的精神和范围的情况下，在这里可在形式和细节上进行各种改变。权利要求1.一种制造半导体器件的方法，包括在基底上形成半导体器件部分，所述半导体器件部分包括所述基底的器件区域中的键合焊盘；在所述基底的分划道区域内形成延伸局部通过所述基底的第一开口；在所述键合焊盘和所述第一开口之间的所述基底上形成介电层，覆盖所述第一开口的侧壁；在所述第一开口内设置覆盖所述第一开口内的介电层的材料层图案，所述材料层图案包括第二开口；在所述介电层上设置与所述键合焊盘接触的导电互连部分，并填充所述第二开口，所述导电互连部分的水平部分从所述键合焊盘延伸至所述第二开口，所述导电互连部分的竖直部分从所述水平部分延伸到所述第二开口中。2.如权利要求1所述的方法，其中，设置导电互连部分的步骤包括在所述键合焊盘、所述介电层和所述材料层图案上设置籽金属层；在所述籽金属层上设置金属层；图案化所述籽金属层和所述金属层，以形成所述导电互连部分。3.如权利要求1所述的方法，还包括去除所述第一开口内的在所述介电层和所述导电互连部分的所述竖直部分之间的材料层图案。4.如权利要求3所述的方法，还包括在去除所述第一开口内的材料层图案之后，在所述第一开口内设置弹性体材料。5.如权利要求3所述的方法，其中，在去除所述材料层图案之后，在所述导电互连部分的所述竖直部分和所述介电层之间存在空气间隙。6.如权利要求1所述的方法，还包括在所述导电互连部分上设置第二介电层，其中，将所述第二介电层图案化以暴露所述导电互连部分的上表面的一部分。7.如权利要求1所述的方法，还包括从所述基底的下表面去除基底材料，以暴露所述导电互连部分的所述竖直部分的下端。8.如权利要求7所述的方法，其中，所述去除基底材料的步骤包括执行化学抛光和机械抛光中的至少一种。9.如权利要求7所述的方法，还包括向所述导电互连部分的所述竖直部分的暴露的下端涂敷焊球。10.如权利要求1所述的方法其中，所述基底包括晶片，所述晶片包括由所述分划道分隔的至少两个芯片基底，其中，所述介电层覆盖所述第一开口的第一和第二相对的侧壁，其中，所述第一开口内的所述材料层图案在所述第一开口内产生两个第二开口，其中，所述设置导电互连部分的步骤设置从各芯片基底上的各自的键合焊盘延伸到各自的第二开口中的第一和第二导电互连部分。11.如权利要求10所述的方法，还包括从所述基底的下表面去除基底材料，以暴露所述第一导电互连部分的所述竖直部分和所述第二导电互连部分的所述竖直部分的下端，并在所述第一导电互连部分和所述第二导电互连部分之间将所述基底切块。12.如权利要求1所述的方法，其中，多个导电互连部分形成在所述基底上，并且所述方法还包括将所述多个导电互连部分键合到第二基底的对应的导电互连部分。13.如权利要求1所述的方法，其中，所述材料层图案包含弹性体材料。14.如权利要求1所述的方法，其中，所述材料层图案包含光阻材料。15.一种制造半导体器件的方法，包括在基底上形成半导体器件部分，所述半导体器件部分包括所述基底的器件区域中的键合焊盘；在所述基底的分划道区域内形成延伸局部通过所述基底的第一开口；在所述第一开口内设置覆盖所述第一开口的侧壁的材料层图案，所述材料层图案包括第二开口；在所述键合焊盘和所述第二开口之间的基底上形成介电层，覆盖所述第二开口的侧壁；在所述介电层上设置与所述键合焊盘接触的导电互连部分，并填充所述第二开口，所述导电互连部分的水平部分从所述键合焊盘延伸至所述第二开口，所述导电互连部分的竖直部分从所述水平部分延伸到所述第二开口内。16.如权利要求15所述的方法，其中，设置导电互连部分的步骤包括在所述键合焊盘和所述介电层上设置籽金属层；在所述籽金属层上设置金属层；图案化所述籽金属层和所述金属层，以形成所述导电互连部分。17.如权利要求15所述的方法，还包括去除所述第一开口内的在所述介电层和所述第一开口的侧壁之间的材料层图案。18.如权利要求17所述的方法，还包括在去除所述第一开口内的材料层图案之后，在所述第一开口内设置弹性体材料。19.如权利要求17所述的方法，其中，在去除所述材料层之后，在所述介电层和所述第一开口的侧壁之间存在空气间隙。20.如权利要求15所述的方法，还包括在所述导电互连部分上设置第二介电层，其中，将所述第二介电层图案化以暴露所述导电互连部分的上表面的一部分。21.如权利要求15所述的方法，还包括从所述基底的下表面去除基底材料，以暴露所述导电互连部分的所述竖直部分的下端。22.如权利要求21所述的方法，其中，所述去除基底材料的步骤包括执行化学抛光和机械抛光中的至少一种。23.如权利要求21所述的方法，还包括向所述导电互连部分的所述竖直部分的暴露的下端涂敷焊球。24.如权利要求15所述的方法其中，所述基底包括晶片，所述晶片包括由所述分划道分隔的至少两个芯片基底，其中，所述第一开口内的所述材料层图案在所述第一开口内产生两个第二开口，其中，所述介电层覆盖所述两个第二开口的每个的侧壁，其中，所述设置导电互连部分的步骤设置从各芯片基底上的各自的键合焊盘延伸到各自的第二开口中的第一和第二导电互连部分。25.如权利要求24所述的方法，还包括从所述基底的下表面去除基底材料，以暴露所述第一导电互连部分的所述竖直部分和所述第二导电互连部分的所述竖直部分的下端，并在所述第一导电互连部分和所述第二导电互连部分之间将所述基底...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑显秀，李镐珍，张东铉，李东镐，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]