[发明专利]半导体芯片、半导体封装件以及半导体芯片的制造方法

说明书

技术领域

本发明的示范性实施例涉及半导体芯片、半导体封装件以及半导体芯片的制造方法，特别是，涉及包括具有多个子通路的贯穿硅通路(through-silicon via，TSV)的半导体芯片、半导体封装件以及减少断路故障的半导体芯片的制造方法。

背景技术

较之前相比，现代电子产品尺寸更小且性能更高。随着对移动电子产品需求的增加，对超小型高容量半导体存储装置的需求不断增加。半导体存储装置的存储容量的增加可包括增加半导体芯片的集成度或在单一半导体封装件内安装和组装多个半导体芯片。前者的高集成方法可能需要大量的精力、资金和时间，但是后者的封装方法适合于以更容易的方式来提高半导体存储器的存储容量。后者的封装方法与前者的方法相比，在必要的资金、研究和开发精力以及开发时间上非常有利。因此，半导体存储器制造者已经进行了很大的努力，通过在单一半导体封装件内安装多个半导体芯片的多芯片封装件来提高半导体存储装置的存储容量。

在单一半导体封装件内安装多个半导体芯片的方法示例包括水平安装半导体芯片的方法和竖直安装半导体芯片的方法。然而，由于电子产品倾向于较小尺寸的特点，大部分半导体存储器制造者喜欢竖直堆叠半导体芯片的堆叠式多芯片封装件。堆叠芯片的封装件技术由于简化了工艺可降低封装件的制造成本，并且便于批量生产。然而，堆叠芯片的封装件技术具有以下缺点，由于堆叠芯片的数量和尺寸的增加，用于封装件的内部电连接的互连空间不足。考虑到这些问题，作为堆叠封装件的一个示例，已经提出了采用贯穿硅通路(TSV)的封装件结构。这样的封装件在晶片级的芯片内形成TSV并且由TSV在竖直方向上物理地且电连接芯片而制造。

通常，TSV形成为对应于半导体芯片的芯片焊盘。在此情况下，TSV中发生的断路故障可能导致半导体芯片或半导体封装件的整体失效。TSV的断路故障可通过加宽TSV的宽度(横截面面积)解决。然而，因为TSV不应形成在形成各种半导体装置的位置，所以存在加宽TSV的宽度(横截面面积)的限制。

发明内容

本发明的实施例针对包括具有电连接在一起以便减少断路故障的多个子通路的TSV的半导体芯片、半导体芯片的制造方法和半导体封装件。

在一个实施例中，半导体芯片包括：基板，具有第一表面和与第一表面相反的第二表面；芯片焊盘，设置在基板的第一表面上；以及贯穿硅通路(TSV)，包括在不同位置处电连接到芯片焊盘的多个子通路。多个子通路例如可直接连接到芯片焊盘。

至少一个子通路可从基板的第二表面向外突出。

至少一个子通路的横截面面积可从第一表面和第二表面到基板的中心部分逐渐增加，并且子通路可在至少一个子通路的最宽处电连接在一起。

至少一个子通路可包括横截面面积不变的柱部分和横截面面积大于柱部分的横截面面积的凸起部分，并且子通路可在凸起部分处电连接在一起。

子通路的横截面面积可从基板的第一表面到第二表面逐渐增加。

子通路可由导电材料形成，该导电材料包括金(Au)、银(Ag)、铜(Cu)、铝(Al)、镍(Ni)、钨(W)、钛(Ti)、铂(Pt)、钯(Pd)、锡(Sn)、铅(Pb)、锌(Zn)、铟(In)、镉(Cd)、铬(Cr)、钼(Mo)和有机材料中的一种或更多种。

子通路可包括TSV和盲通路(blind via)，TSV和盲通路通过基板内的微型通道(micro channel)电连接在一起。

在另一个实施例中，半导体封装件包括至少一个半导体芯片，该至少一个半导体芯片的每一个都包括：基板，具有第一表面和与第一表面相反的第二表面；芯片焊盘，设置在基板的第一表面上；以及贯穿硅通路(TSV)，包括在不同位置处电连接到芯片焊盘的多个子通路。

在另一个实施例中，半导体芯片的制造方法包括：形成彼此隔开且从基板的第一表面到第二表面定向的多个开口；扩充开口使其侧面扩展到相邻的开口；以及用导电材料填充开口。

形成彼此隔开的多个开口可通过各向异性蚀刻工艺进行。

扩充开口可通过各向同性蚀刻工艺进行。

各向同性蚀刻工艺可通过湿蚀刻工艺进行。

湿蚀刻工艺可采用缓冲的氢氟酸(BHF)溶液或将硝酸(HNO₃)和氟酸(HF)与水或醋酸(CH₃COOH)混合的蚀刻溶液进行。

各向同性蚀刻工艺可为采用含氟(F)的气体的干蚀刻工艺。

该方法还可包括在用导电材料填充开口前在开口的表面上形成绝缘层。