[发明专利]半导体芯片和半导体封装件及其制造方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2011年9月23日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2011-0096486的优先权,该韩国专利申请的全部内容通过引用的方式结合于本申请中。

技术领域

本发明思想的实施例涉及半导体芯片、包括半导体芯片的半导体封装件以及它们的制造方法。

背景技术

封装技术正在持续发展以满足小尺寸且高可靠性的半导体产品的要求。这种技术包括层叠技术，其中两个或更多个芯片或者两个或更多个封装件沿着垂直方向层叠，层叠技术已经被深入开发以满足小尺寸、高性能的电子产品的要求。

由于层叠技术的使用，例如，有可能实现容量增加的存储装置，增加后的容量可以是集成每一个半导体芯片的工艺所实现的芯片级容量的两倍或者更多倍。除了容量增加以外，通过层叠技术制造的半导体封装件还可以实现各种技术优点，例如，封装密度和/或封装面积的高效率。

同时，对于倒装芯片接合技术的需求也在增加，这是因为它能够提高层叠型半导体封装件的信号传输速度。在通过倒装芯片接合技术制造的层叠结构中，可以使用穿硅通路（through-silicon via）来在芯片之间或其封装件之间传输信号。

发明内容

一些实施例提供了包括衬底和穿过该衬底的通路的半导体器件。该通路在其第一端具有从所述衬底的第一表面延伸出来的凸出部分，并且该通路的第二端与邻近所述衬底的相对的第二表面的互连线接触。浸润层位于所述通路与所述衬底之间并且在所述通路的凸出部分上延伸。所述浸润层包括这样的材料，该材料选择成在焊球耦接到在所述通路的凸出部分上延伸的所述浸润层时提高所述浸润层与接触所述浸润层的焊球之间的粘合强度。

在一些实施例中，所述浸润层包括金（Au）、钯（Pd）和铂（Pt）中的至少一种，并且所述半导体器件还包括第一阻挡层和第二阻挡层。所述第一阻挡层夹在所述浸润层与所述衬底之间。所述第一阻挡层不在所述凸出部分的至少一部分上延伸。所述第二阻挡层夹在所述浸润层与所述通路之间。所述第一阻挡层和第二阻挡层包括选择成限制金（Au）、钯（Pd）和铂（Pt）从所述浸润层扩散的材料。

在另一些实施例中，所述第一阻挡层仅在所述凸出部分的侧壁的下部上延伸而不在所述凸出部分的侧壁的上部或所述凸出部分的上表面上延伸，使得所述焊球接触所述凸出部分的上表面上的和侧壁的上部上的浸润层。

在其它实施例中，所述半导体器件包括位于所述通路与所述第二阻挡层之间的种子层。所述种子层和所述通路中的至少一个包括铜。所述第二阻挡层包括选择成限制铜从所述种子层和所述通路中的所述至少一个扩散的材料。所述第一阻挡层和所述第二阻挡层可以包括钛、氮化钛、钽和氮化钽中的至少一种。该半导体器件还可以包括位于所述种子层和所述通路中的所述至少一个与所述互连线之间的接触阻挡层。所述接触阻挡层可以是选择成限制铜从所述种子层和所述通路中的所述至少一个扩散的材料。

在另一些实施例中，半导体封装件包括如上所述的半导体器件作为第一半导体器件。该半导体封装件还包括第二半导体器件，其层叠在所述第一半导体器件上并且具有邻近所述通路的凸出部分布置的导电部件。所述焊球位于所述浸润层与所述第二半导体器件的导电部件之间并且在所述通路与所述导电部件之间形成包括金属间化合物（IMC）层的电连接，所述金属间化合物层由所述浸润层与所述焊球之间的融合形成。所述IMC层可以延伸以覆盖上面具有所述浸润层的所述通路的凸出部分的侧壁的至少一部分。

在其它实施例中，所述第二半导体器件包括穿过该第二半导体器件的衬底并且具有凸出部分的通路。所述第二半导体器件的通路的凸出部分邻近所述第一半导体器件的通路的凸出部分布置，所述焊球和所述IMC层位于这两个凸出部分之间。

在另一些实施例中，所述第二半导体器件包括穿过该第二半导体器件的衬底并且在其第一端处具有凸出部分的通路、以及邻近该通路的相对的第二端的互连线。所述焊球位于所述第一半导体器件的凸出部分与所述第二半导体器件的互连线之间。