[发明专利]半导体装置及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种系统及方法以连接半导体装置，尤其涉及一种系统及方法以提供连线至半导体芯片的背面。

背景技术

接触垫(contact pads)大体上是用于半导体装置，以提供信号、电源和接地连接至外部的装置。在这些半导体装置中，接触垫通常是连接到位于有源元件上方的金属化层。此金属化层将所述信号、电源和接地连接延伸路径至所欲的位置，并且与各种有源元件相互连接，以形成功能性电路。

然而，因为增加接触垫的数量所造成的延伸路径拥挤的缘故，使得这些接触垫典型地沿着装置的周边区域约束在一起，此作用限制了整个元件尺寸的任何缩减。更有甚者，随着半导体装置发展成更强效且更复杂，因而在这些金属化层内部的延伸路径的内连线也已变得更复杂。此结果导致金属化层的数量增加，并且因额外金属化层所需高电阻导电孔而导致电阻及功率消耗的增加。此复杂性也已导致两最上层的金属化层典型地几乎完全被用于延伸路径至电源和接地，此称做金属化层的电源网(power mesh of metallizationlayers)。

借由要求将信号、电源、和接地连线全部制作成穿透位于该金属化层上方的接触垫，可使得所述信号、电源、和接地连线所需要的复杂度和延伸路径的距离增加，导致较大的电阻、较大的功率耗损、较多的金属化层数量、以及整体较大的制造成本。就其本身而论，业界所急需的是一种降低穿透该金属化层的信号、电源、和接地连线的复杂度的方法。

发明内容

借由本发明实施例所提供的穿透基板的穿硅导孔(TSV)，可使得上述所揭示及其他的问题大致上获得解决和避免，并且大致上能达成技术上的优点。

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该第一面的一第二面，该基板于该第二面上具有一周边区域和该周边区域所环绕的一内部区域；多个有源元件，位于该基板的该第一面上；一第一组导电孔，延伸穿透该基板，一或多个该第一组导电孔位于该周边区域中；以及一第二组导电孔，延伸穿透该基板，一或多个该第一组导电孔位于该内部区域中。

根据本发明另一实施例，一种半导体装置包括：一第一基板，具有一第一面和一第二面；多个有源元件和一金属化区域，位于该第一基板的该第一面上；以及一电源矩阵，位于该第一基板的该第二面上。

根据本发明又一实施例，一种半导体装置的制造方法包括：提供一基板，具有一第一面和一第二面，该基板于该第二面上具有一周边区域和该周边区域所环绕的一内部区域。形成一第一组导电孔于该周边区域中，延伸穿透该基板。形成第二组导电孔于该内部区域中，延伸穿透该基板。

本发明所述实施例的优点包括，可降低金属化层的数量，由此导致较小的整体装置面积。另外，随着信号和电源连线可从该装置的周边区域重线布置于基板的内部中，可使得所述整体尺寸的限制降低。

为使本发明能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附附图，作详细说明如下：

附图说明

图1显示根据本发明的实施例的基板具有有源元件和一层间介电层(interlayer dielectric，简称ILD)的剖面示意图。

图2显示形成多金属化层和一保护层于该层间介电层、该基板和该信号导孔和电源/接地(P/G)导孔上的实施例的剖面示意图。

图3显示根据本发明实施例的为了露出信号导孔和电源/接地(P/G)导孔而薄化该基板以形成信号穿硅导孔(signal TSVs)和电源/接地穿硅导孔(P/GTSVs)的剖面示意图。

图4显示于基板的第二面上形成多个重新分布线以电性连接至信号TSV和电源/接地TSV的剖面示意图。

图5A和图5B显示根据本发明的实施例的具潜力的I/O布局结构。

图6A-图6D分别显示根据本发明另一实施例的基板的第二面具有电源矩阵的放大剖面图和平面图。

图7显示本发明的一实施例，将图5A-图5B的布局结构的使用方式与图6A-图6D的电源矩阵整合纳入系统级封装(system in package)结构中的剖面示意图。

其中，附图标记说明如下：

101～基板；

102～有源元件；

103～信号导孔；

104～电源/接地(P/G)导孔；

105～基板的第一面；

106～层间介电层(ILD)；

107～基板的第二面；

201～金属化层；

203～保护层；

301～信号穿硅导孔；

303～电源/接地穿硅导孔；

401～重新分布线；

403～凸块底层金属(UBM)；