用于封装的半导体芯片的和半导体封装的制造方法技术

一种用于封装的半导体芯片的制造方法，包括：在半导体芯片的焊盘外部的一部分中形成槽，在该半导体芯片上表面上具有焊盘；在该槽的侧壁上形成绝缘层；在半导体芯片上形成金属层以填充形成有绝缘层的该槽；刻蚀金属层以同时形成用来填充该槽的穿透硅通道和用来连接穿透硅通道和焊盘的分配层；以及去除半导体芯片的背表面使得穿透硅通道的下表面突出于半导体芯片。本发明专利技术还涉及一种半导体封装的制造方法。

【技术实现步骤摘要】

技术介绍
本专利技术涉及一种，特 别是该能够简化工艺和 降低制造成本。针对半导体集成器件的封装技术已得到了持续发展来满足小型化和高容量的要求。最近，针对堆叠型半导体封装的各种技术已得到发展，其能够 满足安装效率以及小型化和高容量的要求。在半导体工业中的术语堆叠涉及一种至少两个半导体芯片或封装在垂直方向堆叠的技术，且在存储器件的情况下，可得到一种产品，其具有的 存储容量比半导体集成工艺中可得到的更大，和在安装领域的使用中增长的效率。通过堆叠半导体芯片后将堆叠的半导体芯片封装在一起，或通过堆叠各 自分别封装的半导体封装，可以制造大的堆叠型半导体封装。在堆叠型半导 体封装中，通过金属线或穿透硅通道建立半导体芯片和基板之间的导电连接。图1为说明采用金属线的传统堆叠型半导体封装的截面图。如图所示，采用金属线140的堆叠型半导体封装100具有一种结构，其 中至少两个半导体芯片IIO通过粘合剂130堆叠在基板120上，且每个半导 体芯片110的焊盘112和基板120的连接终端122通过金属线140导电连接。在没有解释的参考标记中，124表示球焊盘，126表示电路布线，150 表示密封剂和160表示外部连接终端。然而，在釆用金属线的传统堆叠型半导体封装中，由于电信号交换通过 金属线传送，使用的大量线导致低速和电性能变坏。而且，金属线的形成必 须在基板上具有额外的区域，由此增长了封装的尺寸，以及在半导体芯片之 间为键合金属线所需的空间增加了封装的高度。因此，为了克服采用金属线的堆叠型半导体封装的内在问题，已经提出 采用穿透硅通道(TSV)的堆叠型半导体封装。图2为说明采用穿透硅通道的传统堆叠型半导体封装的截面图。如图所示，采用穿透硅通道214的堆叠型半导体封装200具有一种结构， 该结构中堆叠穿透硅通道214、形成有连接穿透硅通道214和焊盘212的再 分配层216的半导体芯片210，使得穿透硅通道214连成一条直线。参考数字211表示绝缘层；220表示基板；213和215表示种子金属层； 260表示外部连4妻终端；和270表示填充物。在采用穿透硅通道的堆叠型半导体封装200中，由于导电连接通过穿透 硅通道形成，所以电学性能的变坏得到阻止，由此提高了半导体芯片的运行 速度。此外，由于去除了基板上的额外区域和缩小了堆叠的半导体芯片之间 的距离，可以使堆叠型半导体封装小型化。然而，采用穿透硅通道的堆叠型半导体封装具有制造工艺复杂和制造成 本增高的特点，因为形成穿透硅通道的工艺和形成用于连接焊盘和穿透硅通 道的再分配层的工艺是分别进行的。
技术实现思路
本专利技术的实施例涉及一种用于封装的半导体芯片的制造方法和半导体 封装的制造方法，其能够简化工艺和缩减制造成本。一部分中焊盘的外部形成槽，该半导体芯片在其上表面具有焊盘；在该槽的 侧壁形成绝缘层；在半导体芯片上面形成金属层以填充形成有绝缘层的该 槽；刻蚀金属层以同时形成用于填充该槽的穿透硅通道和用.于连接穿透硅通 道和焊盘的分配层；且去除半导体芯片的背表面使得穿透硅通道的下表面突 出于半导体芯片。该方法可还包括在半导体芯片的上和下表面形成模子部分以使得在去 除了半导体芯片的背表面之后暴露穿透硅通道的上和下表面。形成金属层的步骤包括在包括该槽的半导体芯片上沉积种子金属层；在 种子金属层上面镀覆金属层；和回刻蚀金属层以减小其厚度。该种子金属层和金属层包括铜(Cu)、铝(Al)和金(Au)中任意之一 或它们各自的合金。同时形成穿透硅通道和分配层的步骤包括在金属层的一区域上形成掩 模，在该区域中将形成穿透硅通道和分配层；刻蚀没有被掩模覆盖的金属层的一部分；和去除掩模。采用湿刻蚀工艺对金属层进行刻蚀。去除半导体芯片背表面的步骤是采用研磨工艺和刻蚀工艺中至少之一 的方法进4亍的。通过去除半导体芯片的背表面形成该槽的步骤是在晶片级进行的。 该方法可还包括划片以使得半导体芯片分割成芯片级，在去除晶片级的 半导体芯片的背表面的步骤之后。在另 一实施例中，半导体封装的制造方法可包括在半导体芯片的焊盘外部的一部分中形成槽，在该半导体芯片的上表面具有焊盘；在该槽的侧壁形 成绝缘层；在半导体芯片上形成金属层以填充形成有绝缘层的槽；刻蚀金属 层以同时形成用于填充槽的穿透硅通道和用于连接穿透硅通道和焊盘的分 配层；去除半导体芯片的背表面使得穿透硅通道的下表面突出于半导体芯 片；和至少堆叠两个具有突出下表面的穿透硅通道的半导体芯片使得穿透硅 通道彼此连接。该方法可还包括在半导体芯片的上和下表面形成模子部分以暴露穿透 硅通道的上和下表面，在去除半导体芯片的背表面的步骤之后和堆叠至少两 个半导体芯片的步骤之前。形成金属层的步骤包括在包括槽的半导体芯片上沉积种子金属层；在种 子金属层上镀覆金属层；和回刻蚀金属层以减小其厚度。种子金属层和金属层包括铜(Cu)、铝(Al)和金(Au)中任意之一或 它们各自的合金。同时形成穿透硅通道和分配层的步骤包括在金属层上的一区域上形成 掩模，其中穿透硅通道和分配层将在该区域处形成；刻蚀没有被掩模覆盖的金属层的一部分；和除去掩模。采用湿刻蚀工艺对金属层进行刻蚀。去除半导体芯片的背表面的步骤是采用研磨工艺和刻蚀工艺中至少之一的方法进行的。通过去除半导体芯片的背表面形成槽的步骤是在晶片级进行的。 该方法还可包括划片以使得半导体芯片分割成芯片级，在去除晶片级的半导体芯片的背表面的步骤之后。该方法还可包括在基板上贴装半导体芯片；和贴装外部连接终端到基板的下表面，在去除半导体芯片的背表面的步骤之后。 由焊料球形成外部连接终端。附图说明图1为说明采用金属线的传统半导体封装的截面图。图2为说明采用穿透硅通道的传统半导体封装的截面图。图3A至3E为说明与本专利技术的一实施例一致的半导体封装制造方法的工艺步骤的截面图。图4为说明与本专利技术另一实施例一致的堆叠型半导体封装的截面图。 图5A至5C为说明与本专利技术另一实施例一致的半导体封装制造方法的工艺步骤的截面图。具体实施例方式本专利技术的一优选实施例指示为一种半导体封装的制造方法。在该方法中 穿透硅通道和连接穿透硅通道至焊盘的再分配层同时形成。此外，本专利技术的 一优选实施例指示为一种半导体封装的制造方法，在该方法中半导体芯片垂 直地堆叠使得模子部分在半导体芯片的上、下表面形成，该半导体芯片形成 有穿透硅通道和再分配层。因此，在本专利技术的一实施例中，由于穿透硅通道和再分配层不是分别形 成而是同时形成的，可以简化制造工艺和降低制造成本。同样，在本专利技术的一实施例中，由于堆叠型半导体封装是通过堆叠半导 体芯片实现的，其中该半导体芯片在上、下表面都形成了模子部分，所以这可以保护半导体芯片不受产生于堆叠过程中的机械振动的影响，由此提高半 导体封装的可靠性。此外，由于堆叠型半导体封装是通过堆叠半导体芯片实 现的，其中该半导体芯片在上、下表面都形成了模子部分，所以制造过程由 于可省略底填充(underfill)工艺而得到简化。传统上，在半导体芯片堆叠完全 后，需要该填充工艺以填充堆叠的半导体芯片之间的空间。此后，将参考图3A至3E描述与本专利技术一实施例一致的半导体封装的 制造方法。参考图3A,在半导体芯片310的上表面上形成第一掩模图案380以暴 露焊盘312外对应于穿透硅通道形成区域本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于封装的半导体芯片的制造方法，包括如下步骤：　在半导体芯片的上表面形成具有侧壁的槽，该半导体芯片的上表面上具有焊盘，其中该槽比该焊盘距离该半导体芯片上表面的外边界更近；　在该槽的所述侧壁上形成绝缘层；　在该半导体芯片上形成金属层以填充形成有绝缘层的所述槽；　刻蚀该金属层以同时形成在该槽中填充有金属的穿透硅通道和用来连接该穿透硅通道至该焊盘的分配层；和　去除该半导体芯片的下表面的一部分以减小其厚度使得在该槽的底部的穿透硅通道的那一部分突出于该半导体芯片的下表面。

【技术特征摘要】
KR 2007-6-20 60263/071.一种用于封装的半导体芯片的制造方法，包括如下步骤在半导体芯片的上表面形成具有侧壁的槽，该半导体芯片的上表面上具有焊盘，其中该槽比该焊盘距离该半导体芯片上表面的外边界更近；在该槽的所述侧壁上形成绝缘层；在该半导体芯片上形成金属层以填充形成有绝缘层的所述槽；刻蚀该金属层以同时形成在该槽中填充有金属的穿透硅通道和用来连接该穿透硅通道至该焊盘的分配层；和去除该半导体芯片的下表面的一部分以减小其厚度使得在该槽的底部的穿透硅通道的那一部分突出于该半导体芯片的下表面。2. 如权利要求1所述的用于封装的半导体芯片的制造方法，还包括如下 步骤在去除该半导体芯片的下表面的一部分以减小其厚度之后，在半导体芯 片的上和下表面形成模子部分，不包括保留暴露在形成有模子部分的该半导 体芯片的上和下表面上的该穿透硅通道。3. 如权利要求1所述的用于封装的半导体芯片的制造方法，其中形成该 金属层的步骤还包括如下步骤在包括该槽的该半导体芯片上沉积种子金属层； 在该种子金属层上镀覆该金属层；以及 回刻蚀该金属层以减小其厚度。4. 如权利要求3所述的用于封装的半导体芯片的制造方法，其中该种子 金属层和该金属层中每一个都包括铜、铝、金和它们各自的合金中任意之一。5. 如权利要求1所述的用于封装的半导体芯片的制造方法，其中同时形 成该穿透硅通道和该分配层的步骤包括以下步骤在该金属层的将形成穿透硅通道和分配层的区域上形成掩模； 刻蚀该金属层的没有被该掩模覆盖的部分；以及 去除该掩模。6. 如权利要求5所述的用于封装的半导体芯片的制造方法，其中采用湿 刻蚀工艺对该金属层进行刻蚀。7. 如权利要求1所述的用于封装的半导体芯片的制造方法，其中去除该半导体芯片的下表面的步骤是采用研磨工艺和刻蚀工艺中至少之一 的方法进行的。8. 如权利要求1所述的用于封装的半导体芯片的制造方法，其中权利要 求1的每个步骤是在晶片级的半导体芯片上实行的。9. 如权利要求8所述的用于封装的半导体芯片的制造方法，还包括如下 步骤在实行了去除该半导体芯片的下表面的一部分的步骤之后，划割该晶片 以使得该半导体芯片分成芯片级。10. —种半导体封装的制造方法，包括如下步骤提供多个半导体芯片，制造其中的每个的步骤包括在半导体芯片的上表面上...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩权焕，朴昌濬，徐敏硕，金圣哲，金圣敏，梁胜宅，李升铉，金钟薰，李荷娜，
申请(专利权)人：海力士半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]