[发明专利]半导体芯片与封装结构以及其形成方法

说明书

技术领域

本发明是涉及一种半导体芯片与封装结构以及其形成方法，特别来说，是涉及了一种形成对接穿硅通孔结构的半导体芯片与封装结构以及其形成方法。

背景技术

在现代的资讯社会中，由集成电路(integrated circuit，IC)所构成的微处理系统早已被普遍运用于生活的各个层面，例如自动控制的家电用品、行动通讯设备、个人计算机等，都有集成电路的使用。而随着科技的日益精进，以及人类社会对于电子产品的各种想象，使得集成电路也往更多元、更精密、更小型的方向发展。

一般所称集成电路，是通过现有半导体工艺中所生产的晶粒(die)而形成。制造晶粒的过程，是由生产一晶圆(wafer)开始：首先，在一片晶圆上区分出多个区域，并在每个区域上，通过各种半导体工艺如沉积、光刻、蚀刻或平坦化工艺，以形成各种所需的电路路线。然后，在进行一般的测试步骤以测试内部组件是否能顺利运作。接着，再对晶圆上的各个区域进行切割而成各个晶粒，并加以封装成芯片(chip)，最后再将芯片电连到一电路板，如一印刷电路板(printed circuit board，PCB)，使芯片与印刷电路板的接脚(pin)电性连结后，便可执行各种程序化的处理。

为了提高芯片功能与效能，增加集成度以便在有限空间下能容纳更多半导体组件，相关厂商开发出许多半导体芯片的堆叠技术，包括了覆晶封装(flip-chip)技术、多芯片封装(multi-chip package，MCP)技术、封装堆叠(package on package，PoP)技术、封装内藏封装体(package in package，PiP)技术等，都可以通过芯片或封装体间彼此的堆叠来增加单位体积内半导体组件的集成度。近年来又发展一种称为穿硅通孔(through silicon via，TSV)的技术，可促进在封装体中各芯片间的内部连结(interconnect)，以将堆叠效率进一步往上提升。

然而，在现有的封装技术中，利用穿硅通孔来堆叠封装的结构，仍面临着许多问题。请参考图1，所示为公知技术中利用穿硅通孔来进行立体堆叠示意图。如图1所示，公知在立体封装中用来堆叠芯片10与芯片20的是，制作额外的凸块下金属化(under bump metallization，UBM)层30来对接芯片10与芯片20。

上述作法的缺点在于，要制作额外的凸块下金属化层30来对接芯片10与芯片20，既费时费工又增加成本。

发明内容

鉴于此，本发明提出一种半导体芯片与封装结构以及其形成方法，可以形成理想的对接穿硅通孔结构的半导体芯片与封装结构，克服上述工艺费时费工又增加成本难点。

本发明要解决的技术问题在于，不制作额外的凸块下金属化层就可以对接芯片，形成理想的对接穿硅通孔结构的半导体芯片与封装结构，克服上述工艺费时费工又增加成本难点。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种半导体芯片，包含基底、穿硅通孔、穿硅通孔结构、上凸块以及绝缘结构。基底具有上表面以及相对于上表面的下表面。穿硅通孔设置于基底中，贯穿上表面以及下表面。穿硅通孔结构设置于穿硅通孔中，包含第一通孔金属与第二通孔金属。上凸块设置于上表面上，与穿硅通孔结构电性连接，并包含第一凸块金属与第二凸块金属。绝缘结构设置于基底中并远离上表面，而围绕第二通孔金属。

作为本发明的一项优选方案，穿硅通孔结构另包含绝缘层与阻挡层。

作为本发明的一项优选方案，上凸块也包含第一通孔金属与第二通孔金属。第一通孔金属为铜，第二通孔金属为镍。

作为本发明的一项优选方案，第一凸块金属为锡，所述第二凸块金属为银。

作为本发明的另一项优选方案，第一凸块金属与第二凸块金属一起形成凸块合金。

根据本发明的另外一个实施方式，本发明还提供了一种半导体封装结构，包含至少两个前述的的半导体芯片，其中一个芯片的第一通孔金属与另外一个芯片的上凸块中的第一凸块金属一起形成凸块接触合金。

作为本发明的一项优选方案，凸块接触合金包含镍与锡。

本发明又提出一种形成半导体芯片的方法，包括以下步骤：

提供具有上表面以及相对于上表面的下表面的基底；

在基底中形成穿硅通孔，贯穿上表面以及下表面；

在穿硅通孔中形成穿硅通孔结构，填满穿硅通孔并包含第一通孔金属与第二通孔金属；

在上表面上形成上凸块，电性连接穿硅通孔结构，其中上凸块包含第一凸块金属与第二凸块金属；以及