形成具有扩展基底的导电柱的半导体器件和方法技术

本发明专利技术涉及形成具有扩展基底的导电柱的半导体器件和方法。半导体器件具有第一半导体管芯和在第一半导体管芯中的导电通孔。可以通过使通孔部分地延伸通过第一半导体管芯的第一表面来形成导电通孔。去除第一半导体管芯的第二表面的一部分以暴露导电通孔。多个导电柱形成在第一半导体管芯的第一表面上。导电柱包括电连接到导电通孔的扩展基底。导电柱的扩展基底的宽度大于导电柱的本体的宽度。导电层形成在第一半导体管芯的第二表面上。将导电层电连接到导电通孔。将第二半导体管芯安装到第一半导体管芯，其中第二导电柱具有扩展基底。

【技术实现步骤摘要】
要求国内优先权本申请要求于2011年10月17日提交的临时申请No. 61/548，120的利益，通过引用将其结合到本文中。
本专利技术总体上涉及半导体器件，并且更具体地涉及形成具有扩展基底(base)的导电柱(pillar)的半导体器件和方法。
技术介绍
通常在现代电子产品中见到半导体器件。半导体器件在电部件的数目和密度方面不同。分立的半导体器件一般包含一种电部件，例如发光二极管(LED)、小信号晶体管、电阻器、电容器、电感器、以及功率金属氧化物半导体场效应晶体管(M0SFET)。集成半导体器件典型地包含数百个到数百万个电部件。集成半导体器件的示例包括微控制器、微处理器、电荷耦合器件(CXD )、太阳能电池以及数字微镜器件(DMD )。半导体器件执行各种功能，诸如信号处理、高速计算、发送和接收电磁信号、控制电子器件、将太阳光转变为电力以及创建用于电视显示的视觉投影。在娱乐、通信、功率变换、网络、计算机以及消费产品的领域中见到半导体器件。还在军事应用、航空、汽车、工业控制器以及办公设备中见到半导体器件。半导体器件利用半导体材料的电特性。半导体材料的原子结构允许通过施加电场或基电流(base current)或通过掺杂工艺来操纵其导电性。掺杂将杂质引入到半导体材料中以操纵并控制半导体器件的导电性。半导体器件包含有源和无源电结构。包括双极晶体管和场效应晶体管的有源结构控制电流的流动。通过改变掺杂水平和电场或基电流的施加，晶体管或者促进或者限制电流的流动。包括电阻器、电容器和电感器的无源结构创建为执行各种电功能所必需的电压和电流之间的关系。将无源和有源结构电连接以形成电路，这使得半导体器件能执行高速计算和其它有用的功能。半导体器件一般使用两个复杂的制造工艺来进行制造，即，前端(front-end)制造和后端(back-end)制造，每一个潜在地涉及数百个步骤。前端制造涉及在半导体晶片的表面上形成多个管芯(die)。每个半导体管芯典型地是相同的并且包含通过将有源部件和无源部件电连接而形成的电路。后端制造涉及从已完成的晶片分割(singulate)各个半导体管芯并对管芯进行封装以提供结构支撑和环境隔离。本文所用的术语“半导体管芯”既指该词的单数形式又指复数形式，并且因此，既能指单个半导体器件又能指多个半导体器件。半导体制造的一个目标是生产较小的半导体器件。较小的器件典型地消耗较少的功率、具有较高的性能并且可以更有效地被生产。另外，较小的半导体器件具有较小的占位面积(footprint)，这对于较小的终端产品而言是需要的。较小的半导体管芯尺寸可以通过前端工艺中的改进而获得，该前端工艺中 的改进产生具有较小、较高密度的有源和无源部件的半导体管芯。后端工艺可以通过在电互连和封装材料中的改进而产生具有较小的占位面积的半导体器件封装。在常规的半导体管芯中，导电柱或高轮廓凸块(bump)可以形成在管芯的有源表面上用于垂直偏移(offset)。通常在形成柱期间通过蚀刻工艺对在与有源表面的界面处的导电柱或凸块的基底进行钻蚀。即，导电柱的基底比导电柱的本体狭窄。特别是对于为了获得精细的节距和高的输入/输出(I/O)记数和密度而要求具有最小宽度的导电柱的应用而言，在导电柱的基底处的钻蚀削弱与半导体管芯的接合。导电柱的弱基底由于增加制造缺陷以及潜在的缺陷而减少产量。在临时载体的去除、处理和运输期间，导电柱的弱基底特别容易损坏。
技术实现思路
对维持导电柱和半导体管芯之间接合强度以减少制造缺陷存在需求。因此，在一个实施例中，本专利技术是一种制作半导体器件的方法，该方法包括步骤提供半导体晶片；形成延伸到半导体晶片中的多个导电通孔；在半导体晶片的第一表面上形成多个导电柱；以及在与半导体晶片的第一表面相对的半导体晶片的第二表面上形成导电层。导电柱包括电连接到导电通孔的扩展基底。将导电层电连接到导电通孔。在另一个实施例中，本专利技术是一种制作半导体器件的方法，该方法包括步骤提供半导体管芯；形成延伸到半导体管芯中的导电通孔；以及在半导体管芯的第一表面上形成导电柱。导电柱包括电连接到导电通孔的扩展基底。在另一个实施例中，本专利技术是一种制作半导体器件的方法，该方法包括步骤提供第一半导体管芯；以及在第一半导体管芯的第一表面上形成第一导电柱。第一导电柱包括具有比导电柱的本体的宽度大的宽度的扩展基底。在另一个实施例中，本专利技术是一种半导体器件，该半导体器件包括第一半导体管芯和形成在第一半导体管芯的第一表面上的第一导电柱。第一导电柱包括具有比导电柱的本体的宽度大的宽度的扩展基底。附图说明图1说明具有安装到其表面的不同类型的封装的印刷电路板(PCB)；图2a-2c说明安装到PCB的代表·性的半导体封装的进一步细节；图3a_3s说明形成通过半导体管芯的导电通孔和在半导体管芯上形成具有扩展基底的导电柱的工艺；图4说明具有导电通孔和带有扩展基底的导电柱的半导体管芯；图5a-5f说明在半导体管芯上形成具有扩展基底的导电柱的工艺；图6说明具有带有扩展基底的导电柱的半导体管芯；图7a_7c说明使用具有扩展基底的导电柱堆叠两个半导体管芯；图8说明具有导电通孔和带有扩展基底的导电柱的半导体管芯；以及图9说明使用具有扩展基底的导电柱堆叠两个半导体管芯。具体实施方式在以下的描述中，参考附图以一个或更多的实施例描述本专利技术，在这些图中相似的标号代表相同或类似的元件。尽管以用于实现本专利技术的目的的最佳方式描述本专利技术，但是本领域技术人员应当理解，其旨在覆盖如可以包括在由随后的公开内容和附图支持的所附的权利要求和其等价物所限定的本专利技术的精神和范围内的替换、修改和等同物。半导体器件一般使用两个复杂的制造工艺来进行制造前端制造和后端制造。前端制造涉及在半导体晶片的表面上形成多个管芯。在晶片上的每个管芯包含有源和无源的电部件，将它们电连接以形成功能电路。诸如晶体管和二极管的有源电部件具有控制电流流动的能力。诸如电容器、电感器、电阻器和变压器的无源电部件创建为执行电路功能所必需的电压和电流之间的关系。通过包括掺杂、沉积、光刻、蚀刻以及平面化的一系列工艺步骤在半导体晶片的表面上形成无源和有源部件。掺杂通过诸如离子注入或热扩散的技术将杂质引入到半导体材料中。掺杂工艺修改了有源器件中的半导体材料的导电性，将半导体材料转变为绝缘体、导体，或者响应于电场或基电流而动态地改变半导体材料的导电性。晶体管包含变化的类型和掺杂程度的区域，其按照需要被布置为根据电场或基电流的施加使晶体管能够促进或者限制电流的流动。由具有不同的电特性的材料层形成有源和无源部件。层可以通过部分由被沉积的材料类型确定的各种沉积技术来形成。例如，薄膜沉积可能涉及化学气相沉积(CVD)、物理气相沉积(PVD)、电解镀敷、以及化学镀敷工艺。一般对每一层进行图案化以形成有源部件 、 无源部件或部件之间的电连接的部分。可以使用光刻对层进行图案化，其涉及例如光致抗蚀剂的光敏材料在将要被图案化的层上的沉积。使用光将图案从光掩模转印到光致抗蚀剂。在一个实施例中，使用溶剂去除经受光的光致抗蚀剂图案的部分，暴露将被图案化的下层部分。在另一个实施例中，使用溶剂去除不经受光的光致抗蚀剂图案(负性光致抗蚀剂)的部分，暴露将被图案化的下层部分。去除光致抗蚀剂的剩余部分，留本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制作半导体器件的方法，包括：提供半导体晶片；形成延伸到半导体晶片中的多个导电通孔；在半导体晶片的第一表面上形成多个导电柱，所述导电柱包括电连接到所述导电通孔的扩展基底；以及在与半导体晶片的第一表面相对的半导体晶片的第二表面上形成导电层，将导电层电连接到导电通孔。

【技术特征摘要】
2011.10.17 US 61/548,120;2012.05.10 US 13/468,9811.一种制作半导体器件的方法，包括 提供半导体晶片； 形成延伸到半导体晶片中的多个导电通孔； 在半导体晶片的第一表面上形成多个导电柱，所述导电柱包括电连接到所述导电通孔的扩展基底；以及 在与半导体晶片的第一表面相对的半导体晶片的第二表面上形成导电层，将导电层电连接到导电通孔。2.权利要求1的方法，其中导电柱的扩展基底的宽度大于导电柱的本体的宽度。3.权利要求1的方法，还包括在导电柱上形成可熔的帽。4.权利要求1的方法，其中形成导电柱包括 在半导体晶片上形成光致抗蚀剂层； 在光致抗蚀剂层中形成开口，所述开口包括紧邻半导体晶片的第一表面的扩展宽度；以及 在开口中沉积导电材料。5.权利要求1的方法，其中形成导电通孔包括 形成部分延伸到半导体晶片中的导电通孔；以及 去除半导体晶片的第二表面的一部分以暴露导电通孔。6.一种制作半导体器件的方法，包括 提供半导体管芯； 形成延伸到半导体管芯中的导电通孔；以及 在半...

【专利技术属性】
技术研发人员：D沙里夫，任广麟，谢丽仪，萧永宽，
申请(专利权)人：新科金朋有限公司，
类型：发明
国别省市：