[发明专利]用于增加微电子封装中电触点表面面积的结构

说明书

技术领域

本发明涉及用于增加微电子封装中电触点表面面积的结构，更具体地，涉及较大表面区域的触点，其用于在电子元件之间进行可靠电连接。

背景技术

随着器件尺寸变小以及随着封装复杂性增加，例如包括多层垂直堆叠的半导体芯片的封装的半导体封装变得日益困难。尤其是，器件之间的电连接以及对外部电源的电连接变得更富挑战。

用于形成电触点的传统工艺典型地包括昂贵的光刻和刻蚀来使薄的接合焊盘暴露。在美国专利No.7,808,064中描述了这种技术。但是，刻蚀有时会使接合焊盘变薄，或者要不然会损坏接合焊盘，导致一个难以接受的高的器件报废率。

在其他已知工艺中，使用激光钻孔来形成贯通薄接合焊盘的空隙。这在US 2010/0230795中示出。但是，随后的金属化导致在金属化部分和接合焊盘之间具有极小区域的触点；仅仅环形圈的金属化部分接触薄接合焊盘的环形圈。这种小区域的触点能够导致器件失效，尤其是在金属化部分没有与接合焊盘的环形圈良好接触的情况下。

因此，在该领域中需要一种在多层微电子器件封装中可靠且容易制备的改进的电触点。

发明内容

在一个方面，本发明涉及一种包括一个或更多个垂直电触点的多层微电子器件封装。至少一个半导体材料层被设置有在其中制备的一个或更多个电器件。电接触焊盘可以形成在半导体材料层上或半导体材料层中。

另一材料层邻近半导体材料层布置。该材料层包括包埋在该层中或者接合至该层的导电材料柱。

金属化通孔贯通半导体材料层的至少一部分以及贯通电接触焊盘并进入邻近层的导电材料柱。通孔被构造，使得通孔的尖端终止于导电材料柱中。通过这种方式，即可使整个通孔尖端被导电材料包围，从而增加通孔的电触点表面面积。

金属化层被设置在金属化通孔中，由此，通过位于导电材料柱中的金属化通孔尖端，使得金属化层既接触电接触焊盘，也接触导电材料柱。

附图说明

图1示出了根据本发明的一个方面的用于形成电触点和随之产生的器件的工艺。

图2示出了根据本发明的另一方面的用于形成电触点和随之产生的器件的工艺。

图3示出了根据本发明的另一方面的用于形成电触点和随之产生的器件的工艺。

图4示出了根据本发明的另一方面的用于形成电触点和随之产生的器件的工艺。

图5示出了根据本发明的另一方面的用于形成电触点和随之产生的器件的工艺。

图6示出了根据本发明的另一方面的用于形成电触点和随之产生的器件的工艺。

图7示出了根据本发明的另一方面的用于形成电触点和随之产生的器件的工艺。

图8示出了根据本发明的另一方面的用于形成电触点和随之产生的器件的工艺。

图9示出了根据本发明的另一方面的用于形成电触点和随之产生的器件的工艺。

图10示出了根据本发明的另一方面的用于形成电触点和随之产生的器件的工艺。

图11是图10d的放大视图。

具体实施方式

本发明提供了一种用于多层半导体器件封装的节约成本且可靠的电连接。在本发明中，金属化通孔使电触点既与接合焊盘电接触，也与接合焊盘下方的较厚的导电材料柱电接触。在金属化之前，形成的通孔终止于较厚的导电材料柱内，以确保金属化电触点分布于较大区域。在下面针对不同器件和不同多层结构的图1-10中示出了本发明的各个实施例；但是，所有的实施例共享以上这些共有的特征。

如本文所用，在广义概念上使用术语“通孔”，以表示一层或多层电材料层中的任何开口，典型地包括通过绝缘材料层的路径，该开口允许在不同层之间的导电连接。用于描述本发明的术语“通孔”包含了各种其他相似的术语，例如沟槽或通道。

注意，在下面的实施例中，导电材料柱形成在玻璃晶片上或玻璃晶片中；这是因为很多实施例涉及封装基于CMOS的图像传感器，在基于CMOS的图像传感器中，使用透明材料作为覆盖层以允许成像。但是，当形成其他器件时，例如多层半导体集成电路，就不需要在玻璃层中或者在透明材料层中形成导电材料柱。也就是说，可以在任何邻近材料层中形成导电材料柱，以有利于与接合焊盘进行电连接。

在本文中所使用的术语“导电材料柱”涉及由导电材料组成的厚的插头，该插头具有大约5μm至200μm的厚度，该厚度比传统的接合焊盘的厚度大很多，传统的接合焊盘的厚度趋于大约0.5μm至5μm。导电材料可以选自金属/金属合金(例如金、铜、铝及其合金)、导电金属复合物(例如氮化钛、金属硅化物)或者透明导体(例如氧化铟锡)。