[发明专利]半导体装置及其制造方法

说明书

技术领域

本发明有关于一种系统及方法以连接半导体装置，特别有关于一种系统及方法通过使用先导孔工艺的穿硅导孔(via-first TSV)及后导孔工艺的穿硅导孔(via-last TSV)已连接芯片于系统级封装(System-in-Package，简称SiP)构造中。

背景技术

大体上，穿硅导孔(through-silicon via，简称TSV)已用于形成电性连接于系统级封装(SiP)构造中，以连接多重半导体芯片穿透半导体芯片基板。一种形成所述穿硅导孔(TSV)的方法被称为先导孔(via-first)工艺，在形成半导体芯片的金属化层之前，先形成穿硅导孔(TSV)穿透该基板，并且该穿硅导孔电性连接至靠近该基板的一金属化层。然而，为维持一低电阻的路径至该基板上的有源元件，此一连接事实上却增加任何馈孔(feedthrough)连接(即提供电力至另一芯片)，其必须也包括上述多个金属化层的电阻，通过这些金属化层电力必须传至该芯片的另一面。

为了降低此馈孔(feedthrough)电阻，可使用另一方法被称为后导孔(via-last)工艺。在此方法中，上述多个金属化层先形成于该基板之上，然后形成穿硅导孔(TSV)延伸穿透该基板和上述多个金属化层。此方法能允许一直线路径穿透该芯片，从上述多个金属化层而并无增加额外的电阻。然而，为降低电阻从芯片的一面至另一面(以及至另一裸片)，此一穿硅导孔(TSV)也增加至有源元件位于该芯片上的电阻，由于任一电力信号必须沿着此后导孔(via-last)工艺的TSV传递穿越该半导体芯片，并且接着传递回来穿越上述多个金属化层已抵达该有源元件。

有鉴于此，业界亟需一种系统及方法，能降低馈孔(feedthrough)电阻而不会增加连接至有源元件的连线电阻。

发明内容

上述所揭示及其他的问题可通过本发明实施例而获得解决及避免，并且能达成技术上的优点，本发明实施例提供于系统级封装中具有穿硅导孔(TSV)的一混成结构。

根据本发明的一实施例，一种半导体装置包括一基板具有一第一面和对向于第一面的一第二面以及一第一导电区域位于该基板的第一面上。一第一导电孔自该基板的第二面延伸至该第一导电区域，而未延伸穿越该第一导电区域；以及一第二导电孔自该基板的第二面延伸穿越该导电区域。

根据本发明另一实施例，一种半导体装置包括一第一半导体芯片包括一第一基板以及一第一金属化区域，该第一基板包括一第一面和一第二面。一第一导电孔自该第一基板的第二面延伸至该第一基板的第一面并且终止于该第一金属化区域。一第二导电孔延伸穿越该第一半导体芯片。

根据本发明又一实施例，一种半导体装置的制造方法包括提供一第一基板及形成一第一导电孔穿越该第一基板。一第一导电区域形成于该第一基板之上，以及形成一第二导电孔延伸穿越该第一基板与该第一导电区域。

本发明所述实施例的优点为，其提供一低电阻路径通过一先导孔工艺的穿硅导孔(via-first TSV)以供相邻芯片连线，而也提供一馈孔(feedthrough)通道，通过一后导孔工艺的穿硅导孔(via-last TSV)以供多重芯片之间的连线。通过提供不同的穿硅导孔(TSV)精确地视实际TSV的使用而定，能降低整体的连线电阻。

为使本发明能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图，作详细说明如下：

附图说明

图1显示根据本发明的实施例于形成先导孔工艺的穿硅导孔(via-firstTSV)的初始步骤的剖面示意图。

图2显示根据本发明的实施例在形成金属化层于该层间介电层、该基板和先导孔工艺的穿硅导孔(via-first TSV)的剖面示意图。

图3显示根据本发明的实施例在形成后导孔工艺的穿硅导孔(via-lastTSV)的剖面示意图。

图4显示根据本发明的实施例将该基板薄化以露出该先导孔工艺的穿硅导孔(via-first TSV)103和后导孔工艺的穿硅导孔(via-last TSV)301，而形成via-first TSV 401和via-last TSV 403的剖面示意图。

图5显示根据本发明的一实施例，通过使用上述对应图1～图4的工艺所形成的第一芯片501，与一封装基板503、一第二芯片505和第三芯片507集成化至系统级封装(SiP)构造的剖面示意图。

【主要附图标记说明】

101～基板；

102～有源元件；

103～先导孔工艺的穿硅导孔(via-first TSV)；

104～层间介电层；