適於疊層半導體封裝的半導體封裝通過電極及半導體封裝的製作方法
2023-06-16 16:20:31
專利名稱：適於疊層半導體封裝的半導體封裝通過電極及半導體封裝的製作方法
技術領域：
本發明是關於一種半導體封裝的通過電極(through-electrode)及具有該電極的半導體封裝。
背景技術：
半導體封裝一般經過包括半導體晶片製造過程、電測試過程及封裝過程的三步驟過程製造。半導體晶片製造過程產生構成例如電晶體、寄存器及電容器的器件的晶片。該電測試過程用電力測試半導體晶片並且將每個晶片分為優良或不良的半導體晶片。該封裝過程保護脆弱的半導體晶片不受外部侵害和/或振動。包括半導體器件的半導體封裝已經被應用於比如個人計算機、電視接收器、消費電器及信息通訊機的器件。半導體封裝技術的進步已經產生了「晶片尺寸封裝」，其為現有的半導體晶片尺寸的100%至105%。此技術的進展還造就一種能通過堆疊多個半導體晶片和/或半導體封裝提升數據儲存能力和數據處理速率的「疊層半導體封裝(stacked semiconductor package)」。近來發展的疊層半導體封裝，通過在半導體晶片上形成通過電極並且將多個具有通過電極的半導體晶片堆疊而製成。一種高熔點金屬，例如銅，一般用以形成在半導體晶片上形成的通過電極。因此，於相鄰的半導體晶片上形成的通過電極，可通過低熔點金屬例如焊料而彼此相互連接。半導體晶片的高熔點通過電極並不受低熔點焊料的影響，並且彼此電性連接。然而，由於用來電性連接各通過電極的焊料，各疊層半導體晶片之間可產生間隙。 由焊料形成的間隙大大地減少疊層半導體封裝的可靠性。底膠(imder-fill)材料可被注入受到焊接的半導體晶片之間，以消除由於焊接過程中形成的間隙而造成的可靠性的降低。然而，無法將該底膠材料注入先前的疊層半導體封裝的窄間隙。克服上述問題並且使相鄰的各半導體晶片的通過電極彼此直接電性連接是可能的。然而，由於通過電極必須在高溫和高壓下連結以使各通過電極彼此直接電性連接，因此會造成另一問題。
發明內容
本發明的具體實施例提供一適合用於一疊層半導體封裝的半導體封裝通過電極。根據本發明的一具體實施例，一半導體封裝的通過電極，包括一具有凹槽部份的第一電極以穿過一半導體晶片；和一設置於該凹槽部分的第二電極。在該半導體封裝的通過電極中，第一電極包括一具有第一硬度的第一金屬，第二電極包括一具有低於第一硬度的第二硬度的第二金屬。在該半導體封裝的通過電極中，第一電極包括一具有第一熔點的第一金屬，第二電極包括一具有低於第一熔點的第二熔點的第二金屬。該半導體封裝的通過電極的第一電極包括銅、鋁、鋁合金或金屬合金其中任一。該半導體封裝的通過電極的第二電極包括一含有鉛(Pb)的焊料。該半導體封裝的通過電極的第一電極的長度大於該半導體晶片的厚度。該半導體封裝的通過電極的第一電極呈管狀，其一端被封閉。在該半導體封裝的通過電極，第一電極具有一延伸到與一端相對的另一端的第一延伸部，第二電極具有一對應於第一延伸部延伸的第二延伸部。本發明提供一具有通過電極的半導體封裝。根據本發明的一半導體封裝包括一半導體晶片，其具有一包括一電路單元和一連接該電路單元的焊墊的半導體晶片體；及一通過電極，具有包括一凹槽部份的第一電極和一設置在該凹槽部份的第二電極，以穿過該焊墊和與該焊墊相對應的半導體晶片體。在該半導體封裝中，第一電極包括一具有第一硬度的第一金屬，第二電極包括一具有低於第一硬度的第二硬度的第二金屬。在該半導體封裝中，第一電極包括一具有第一熔點的第一金屬，第二電極包括一具有低於第一熔點的第二熔點的第二金屬。該半導體封裝的第一電極包括銅、鋁、鋁合金或金屬其中任何一者，該第二電極包括一含有鉛(Pb)的焊料。該半導體封裝的第一電極的長度大於該半導體晶片體的厚度。該半導體封裝，第一電極電性連接至該焊墊，該第一電極呈管狀，其一端被封閉。在該半導體封裝中，第一電極具有一延伸一端的第一延伸部，第二電極具有一對應於第一延伸部延伸的第二延伸部。該半導體封裝的焊墊，設置於該半導體晶片體的頂面的中間部分。該半導體封裝的焊墊，設置於該半導體晶片體的頂面的一邊緣。該半導體封裝的半導體晶片包括一於該半導體晶片體上形成的絕緣膜，以覆蓋該焊墊、第一電極及第二電極。該半導體封裝的絕緣膜又包括一能暴露出第二電極的孔口。該半導體封裝的半導體晶片體包括一用以修復該電路單元的熔斷器和一用以覆蓋並且使該熔斷器絕緣的熔斷器絕緣構件。該半導體封裝又包括一連接該通過電極的連接墊、一設置在該連接墊上的焊料層的基板及一設置於基板和半導體晶片體之間的底膠構件。根據本發明的半導體封裝包括一半導體晶片，其具有一包括一電路單元和一設置在該半導體晶片體中間部分上以連接至該電路單元的焊墊的半導體晶片體；一通過電極， 其具有形成有一凹槽部份的第一電極和一設置在該凹槽部份內的第二電極，以穿過半導體晶片體的一邊緣；及一重新散布層，其電性連接該焊墊和通過電極。在該半導體封裝中，第一電極包括一具有第一硬度的第一金屬，第二電極包括一具有低於第一硬度的第二硬度的第二金屬。在該半導體封裝中，第一電極包括一具有第一熔點的第一金屬，第二電極包括一具有低於第一熔點的第二熔點的第二金屬。在該半導體封裝中，第一電極包括銅、鋁、鋁合金或金屬其中任意一者，該第二電極包括一含有鉛(Pb)的焊料。該半導體封裝的第一電極的長度大於該半導體晶片體的厚度。在該半導體封裝，第一電極具有一在半導體晶片體的表面部分中延伸的第一延伸部，第二電極具有一對應於第一延伸部延伸的第二延伸部。該半導體封裝的半導體晶片包括一於該半導體晶片體上形成的絕緣膜，以覆蓋該焊墊、第一電極及第二電極。該半導體封裝的絕緣膜包括一能暴露出第二電極的孔口。該半導體封裝的重新散布層又包括一金屬籽晶圖案。在該半導體封裝中，一含有和第一電極一樣的材料的連接圖案設置於該重新散布層和焊墊之間。該半導體封裝的半導體晶片體包括一用以修復該電路單元的熔斷器和一用以覆蓋該熔斷器的熔斷器絕緣構件。該半導體封裝又包括一連接至該通過電極的連接墊、一具有設置於該連接墊上的焊料層的基板及一設置於該基板和半導體晶片體之間的底膠構件。
圖1是顯示根據本發明的一具體實施例的半導體封裝的通過電極的剖面圖。圖2是顯示具有圖1所示的通過電極的半導體封裝的平面圖。圖3是沿著第2圖的1-1』線的剖面圖。圖4是顯示根據本發明的一具體實施例的半導體封裝的平面圖。圖5是顯示沿著圖4的11-11』線的剖面圖。圖6是顯示根據本發明的一具體實施例的半導體封裝的平面圖。圖7是顯示沿著圖6的III-III』線的剖面圖。圖8是圖7所示的『A，的部份放大圖。圖9是顯示根據本發明的一具體實施例的半導體封裝的剖面圖。圖10是顯示在圖9所示的一絕緣層上形成的孔口的剖面圖。圖11是顯示具有圖1所示的通過電極的疊層半導體封裝的剖面圖。圖12是顯示根據本發明的一具體實施例的半導體封裝的平面圖。圖13是顯示沿著圖12的IV-IV』線的剖面圖。圖14是顯示在圖13所示的半導體封裝上形成的絕緣層的剖面圖。圖15是顯示在圖14的絕緣層上形成的孔口的剖面圖。圖16是顯示根據本發明的一具體實施例的半導體封裝的剖面圖。圖17是顯示根據本發明的一具體實施例的半導體封裝的剖面圖。
具體實施方式
圖1是說明根據本發明的一具體實施例的半導體封裝的通過電極的剖面圖。圖1顯示一適合於堆棧數個晶片級半導體封裝的半導體封裝通過電極。參照圖1，一矩形的半導體晶片1作為說明用。半導體晶片1具有一第一表面2和一位於第一表面2的相反面的第二表面3。通過電極10，延伸穿過半導體晶片1。舉例而言，該通過電極10是於垂直方向穿過半導體晶片1的第一表面2。該通過電極10的長度大於半導體晶片1的厚度，該通過電極10由半導體晶片1的第二表面3向外突出。根據本發明的一具體實施例，通過電極10的第一端IOa與半導體晶片1的第一表面2共面。與通過電極10的第一端IOa相反的第二端IOb由半導體晶片1的第二表面3 向外突出。通過電極10，具有一包括一第一電極11和一第二電極14的雙電極結構。通過電極10的第一電極11，具有一於其中形成的凹槽部份12。該具有凹槽部份 12的第一電極11，舉例而言，呈管狀，其一端被封閉。該第一電極11的長度大於半導體晶片1的厚度，該第一電極11由半導體晶片1的第二表面3向外突出。通過電極10的第二電極14，設置於第一電極11的凹槽部份12內。第二電極14 可設置而填補第一電極11的凹槽部份12。第一電極11，可包括一具有，舉例而言，第一硬度的第一金屬。第二電極14可包括一具有低於第一電極11的第一硬度的第二硬度的第二金屬。或者，第一電極11可包括，舉例而言，一具有第一熔點的第一金屬，第二電極14可包括一具有低於第一電極11的第一熔點的第二熔點的第二金屬。銅、鋁、鋁合金及金屬合金等材料，可作為具有第一硬度和/或第一熔點的第一電極11。含有鉛(Pb)的焊料等材料可作為具有第二硬度和/或第二熔點的第二電極14。此時，第一電極11的第一開端IOa具有一用以增加凹槽部份12的總容積的第一延伸部11a。第二電極14具有一第二延伸部14a，其具有一與第一延伸部Ila對應的增大區域。圖2顯示具有圖1所示的通過電極的半導體封裝的平面圖。圖3是延著圖2的 1-1』線的剖面圖。參照圖2和3，半導體封裝100包括半導體晶片110和通過電極120。半導體晶片110，包括一半導體晶片體112和一焊墊114。該半導體晶片110亦可包括一具有暴露出焊墊114的孔口的鈍化膜115。半導體晶片體112，舉例而言，呈一矩形。該半導體晶片體112，具有一第一表面 112a和一位於第一表面11 的相反面的第二表面11沘。半導體晶片體112，包括，舉例而言，至少一個電路單元111。各電路單元111包括， 舉例而言，一用以儲存數據的數據儲存單元(圖中未顯示)和一用以處理數據的數據處理單元(圖中未顯示)。根據本發明的具體實施例，四個電路單元111以一矩陣的形式配置於半導體晶片體112上。焊墊114，設置於半導體晶片體112的第一表面11 上。在本發明的具體實施例， 數個焊墊114設置於第一表面11 的中間部分。焊墊114，電性連接至半導體晶片體112的電路單元111的數據儲存單元和/或數據處理單元。通過電極120，穿過焊墊114和與該焊墊114相對應的半導體晶片體112。一部分的通過電極120電性連接至焊墊114，該通過電極120的一端由半導體晶片體112的第二表面112b向外突出一預定高度。通過電極120，包括第一電極122和第二電極124。該通過電極120亦可包括一金屬籽晶層(圖中未顯示)以覆蓋第一電極122的一表面。該金屬籽晶層選擇性的於第一電極122的表面形成，並通過電鍍法(platingmethod)形成第一電極122。通過電極120的第一電極122，通過焊墊114和半導體晶片體112。第一電極122，具有一用以接收第二電極124的凹槽部份121。該具有凹槽部份 121的第一電極122呈管狀，其一端被封閉。該通過電極120的一部分第一電極122電性連接至焊墊114。一部分的第一電極122覆蓋被一鈍化膜圖案115暴露的焊墊114的頂面。第二電極124，設置於第一電極122的凹槽部份121內。第一電極122，可包括，舉例而言，一具有第一硬度的第一金屬。第二電極1 可包括一具有低於第一電極122的第一硬度的第二硬度的第二金屬。銅、鋁、鋁合金及金屬合金等材料可作為具有第一硬度的第一電極122。含有鉛(Pb)的焊料等的材料可作為具有第二硬度的第二電極124。或者，第一電極122，包括，舉例而言，一具有第一熔點的第一金屬。第二電極IM 可以包括一具有低於第一電極122的第一熔點的第二熔點的第二金屬。銅、鋁、鋁合金及金屬合金等材料可作為具有第一熔點的第一電極122。含有鉛(Pb)的焊料等材料可作為具有低於第一熔點的第二熔點的第二電極124。此時，第一電極122的入口具有一第一延伸部12加。第二電極IM具有一第二延伸部IMa，其具有一對應該第一延伸部12 的增大區域。圖4是顯示一根據本發明的一具體實施例的半導體封裝的平面圖。圖5是一沿著圖4的11-11』線的剖面圖。參照圖4和5，半導體封裝100包括一半導體晶片110和一通過電極120。半導體晶片110，包括一半導體晶片體112和一焊墊116。該半導體晶片110亦可包括一具有暴露出焊墊116的孔口的鈍化膜115。半導體晶片體112，舉例而言，為一矩形。該半導體晶片體112具有一第一表面 112a和一位於第一表面11 的相反面的第二表面11沘。半導體晶片體112包括，舉例而言，至少一電路單元111。各電路單元111包括，舉例而言，一用以儲存數據的數據儲存單元(圖中未顯示)和一用以處理數據的數據處理單元(圖中未顯示)。根據本發明的具體實施例，四個電路單元111是以2X2的矩陣形式配置於半導體晶片112上。焊墊116，設置於半導體晶片體112的第一表面11 上。在本發明的具體實施例，數個焊墊116是以2X2的矩陣形式沿著電路單元111的反面設置。焊墊116，電性連接至半導體晶片體112的電路單元111的數據儲存單元和/或數據處理單元。通過電極120，穿過各焊墊116和與各焊墊116對應的半導體晶片體112。一部分的通過電極120直接電性連接至焊墊116，該通過電極120的一端是由半導體晶片體112的第二表面112b向外突出一預定高度。通過電極120，具有一包括一第一電極122和一第二電極IM的雙電極結構。該第一電極122的長度大於半導體晶片體112的厚度，該第一電極122由半導體晶片體112的第二表面112b向外突出。第一電極122，穿過焊墊116和半導體晶片體112。該第一電極122具有一用以接收該第二電極1 的凹槽部份121。具有凹槽部份121的第一電極122呈管狀，其一端被封閉而另一端開放。通過電極120的一部分第一電極122電性連接至該焊墊116。一部分的第一電極122覆蓋被鈍化膜圖案115暴露的焊墊116的頂面。第二電極124設置於第一電極122的凹槽部份121內。第一電極122可包括，舉例而言，一具有第一硬度的第一金屬。第二電極IM可包括一具有低於第一電極122的第一硬度的第二硬度的第二金屬。銅、鋁、鋁合金及金屬合金等材料可作為具有第一硬度的第一電極122。含有鉛(Pb)的焊料等材料可作為具有低於第一硬度的第二硬度的第二電極124。或者，第一電極122包括，舉例而言，一具有第一熔點的第一金屬。第二電極124 可包括一具有低於第一電極122的第一熔點的第二熔點的第二金屬。銅、鋁、鋁合金及金屬合金等材料可作為具有第一熔點的第一電極122。含有鉛(Pb)的焊料等材料可作為具有低於第一熔點的第二熔點的第二電極124。此時，第一電極122的入口具有一用以增加該凹槽部份121的總容積的第一延伸部12加。第二電極IM具有一第二延伸部IMa，該第二延伸部12 具有一與第一延伸部 12 對應的增大區域。圖6是顯示一根據本發明的一具體實施例的半導體封裝的平面圖。圖7是顯示一沿著圖6的III-III』線的剖面圖。圖8是圖7的『A』的部分放大圖。參照圖6至8，半導體封裝100包括一半導體晶片110和數個通過電極120。半導體晶片110，包括一半導體晶片體112、一焊墊114、一熔斷器117及一熔斷器
絕緣構件118。該半導體晶片110亦可包括一鈍化膜115，其具有一暴露出焊墊114的孔□。半導體晶片體112，舉例而言，為一矩形。該半導體晶片體112具有一第一表面 112a和一位於第一表面11 的相反面的第二表面11沘。半導體晶片體112，包括數個電路單元111。各電路單元111包括，舉例而言，一用以儲存數據的數據儲存單元(圖中未顯示)和一用以處理數據的數據處理單元(圖中未顯示)。根據本發明的具體實施例，四個電路單元111是以2X2的矩陣形式配置於半導體晶片體112上。焊墊114，設置於半導體晶片體112的第一表面11 上。在本發明的具體實施例， 數個焊墊114設置於一對相鄰的電路單元111之間。焊墊114電性連接至半導體晶片體112的電路單元111的數據儲存單元和/或數據處理單元。熔斷器117，設置於焊墊114和電路單元111之間。數個熔斷器117可修復該電路單元111。該熔斷器絕緣構件118使熔斷器117絕緣。熔斷器絕緣構件118包括，舉例而言，有機材料。該熔斷器絕緣構件118可選擇性地在一對應的熔斷器117上形成。該熔斷器絕緣構件118可具有一實際上與該鈍化膜圖案115共面的頂面。通過電極120，穿過焊墊114和與各焊墊114對應的半導體晶片體112。一部分的通過電極120直接電性連接至焊墊114，該通過電極120的一端由半導體晶片體112的第二表面112b向外突出一預定高度。通過電極120，具有一包括一第一電極122和一第二電極IM的雙電極結構。該第一電極122的長度大於半導體晶片體112的厚度，該第一電極由半導體晶片體112的第二表面112b向外突出。第一電極122，穿過焊墊114和半導體晶片體112。該第一電極122具有一用以接收第二電極124的凹槽部份121。該具有凹槽部份121的第一電極122呈管狀，其一端被封閉而另一端開放。一部分的第一電極122直接電性連接至焊墊114。一部分的第一電極 122覆蓋該被鈍化膜圖案115暴露的焊墊114的頂面。第二電極124，設置於第一電極122的凹槽部份121內。根據此具體實施例，暴露的第一電極122和第二電極124的一端實際上和鈍化膜圖案115共面。該第一電極122覆蓋該被鈍化膜圖案115暴露的焊墊114的頂面。第一電極122可包括，舉例而言，一具有第一硬度的第一金屬。第二電極IM可包括一具有相對低於第一電極122的第一硬度的第二硬度的第二金屬。銅、鋁、鋁合金及金屬合金等材料可作為具有第一硬度的第一電極122。含有鉛(Pb)的焊料等材料可作為具有低於第一硬度的第二硬度的第二電極124。或者，第一電極122包括，舉例而言，一具有第一熔點的第一金屬。第二電極124 可包括一具有低於第一電極122的第一熔點的第二熔點的第二金屬。銅、鋁、鋁合金及金屬合金等材料可作為具有第一熔點的第一電極122。含有鉛(Pb)的焊料等材料可作為具有低於第一熔點的第二熔點的第二電極124。此時，第一電極122的入口具有一用以增加該凹槽部份121的總容積的第一延伸部12加。第二電極1 具有一第二延伸部IMa，其具有一與第一延伸部12 對應的增大區域。圖9是顯示一根據本發明的一具體實施例的半導體封裝的剖面圖。圖9所示的半導體封裝，適合經由至少二個半導體封裝相互堆棧而製造一疊層半導體封裝。參照圖9，半導體封裝100包括一半導體晶片110、一通過電極120及一絕緣膜 130。半導體晶片110，包括一半導體晶片體112和一焊墊114。該半導體晶片110亦可包括一具有一暴露出焊墊114的孔口的鈍化膜圖案115。半導體晶片體112，舉例而言，呈一矩形。半導體晶片體112，具有一第一表面11 和一位於第一表面11 的相反面的第二表面112b0半導體晶片體112，包括一具有一數據儲存單元和一數據處理單元的電路單元 111。焊墊114，設置於半導體晶片體112的第一表面112a。在本發明的具體實施例，數個焊墊114設置於一對相鄰的電路單元111之間。焊墊114，電性連接至在半導體晶片體112的電路單元111的數據儲存單元和/或數據處理單元。通過電極120，穿過焊墊114和與各焊墊114對應的半導體晶片體112。一部分的通過電極120直接電性連接至焊墊114，該通過電極120的一端由半導體晶片體112的第二表面112b向外突出一預定高度。通過電極120，具有一包括一第一電極122和一第二電極IM的雙電極結構。該第一電極122的長度大於半導體晶片體112的厚度，該第一電極122由半導體晶片體112的第二表面112b向外突出。第一電極122，穿過該焊墊114和半導體晶片體112。該第一電極122具有一用以接收第二電極1 的凹槽部份121。該具有凹槽部份121的第一電極122呈管狀，其一端被封閉而另一端開放。一部分的第一電極122直接電性連接至焊墊114。一部份的第一電極 122覆蓋該被鈍化膜圖案115暴露的焊墊114的頂面。第二電極124，設置於第一電極122的凹槽部份121。第一電極122，可包括，舉例而言，一具有第一硬度的第一金屬。第二電極1 可包括一具有低於第一電極122的第一硬度的第二硬度的第二金屬。銅、鋁、鋁合金及金屬合金等材料可作為具有第一硬度的第一電極122。含有鉛(Pb)的焊料等材料可作為具有低於第一硬度的第二硬度的第二電極124。或者，第一電極122包括，舉例而言，一具有第一熔點的第一金屬。第二電極124 可包括一具有低於第一電極122的第一熔點的第二熔點的第二金屬。銅、鋁、鋁合金及金屬合金等材料可作為具有第一熔點的第一電極122。含有鉛(Pb)的焊料等材料可作為具有低於第一熔點的第二熔點的第二電極124。此時，第一電極122的入口具有一用以增加該凹槽部份121的總容積的第一延伸部12加。第二電極1 具有一第二延伸部IMa，其具有一與第一延伸部12 對應的增大區域。絕緣膜130，於半導體晶片體112的鈍化層115上形成，以覆蓋經由鈍化層115暴露的通過電極120的第一電極122和第二電極124。該絕緣膜130可為一有機膜。該絕緣膜130的厚度，小於由半導體晶片體112的第二表面112b突出的通過電極的長度。圖10是顯示一於圖9所示的絕緣膜形成的孔口的剖面圖。參照圖10，覆蓋該半導體晶片體112的鈍化層115的絕緣膜130，具有一孔口 132。 在本發明的具體實施例，該絕緣膜130的孔口 132可選擇性地暴露出通過電極120的第二電極124。或者，該絕緣膜130的孔口 132亦可暴露出第二電極IM和第一電極122。圖11是顯示一具有圖1所示的通過電極的疊層半導體封裝的剖面圖。參照圖11，疊層半導體封裝199包括一下半導體封裝180、一上半導體封裝190及一基板150。該疊層半導體封裝199亦可包括一虛擬晶片支撐構件157。下半導體封裝180，包括一下半導體晶片體181和一焊墊182。下半導體封裝體181，包括一電路單元(圖中未顯示)具有一用以儲存數據的數據儲存單元(圖中未顯示)和一用以處理數據的數據處理單元(圖中未顯示)。焊墊182，設置於下半導體晶片體181的頂面。在本發明的具體實施例，數個焊墊182設置於下半導體晶片體181的頂面的中間部分。數個電路單元設置於焊墊182的兩邊。焊墊182，電性連接至在下半導體晶片體181的電路單元的數據儲存單元和/或數據處理單元。下通過電極185，穿過焊墊182和與焊墊182對應的下半導體晶片體181。一部分的下通過電極185直接電性連接至焊墊182，該下通過電極185的一端由下半導體晶片體 181的底面向外突出。下通過電極185，具有一包括一第一電極184和一第二電極186的雙電極結構。該第一電極184的長度大於該下半導體晶片體181的厚度，該第一電極184由下半導體晶片體181的底面向外突出。第一電極184，穿過焊墊182和下半導體晶片體181。該第一電極184具有一用以接收第二電極186的凹槽部份。一部分的第一電極184覆蓋該焊墊182。第二電極186，設置於第一電極184的凹槽部份。第一電極184，可包括，舉例而言，一具有第一硬度的第一金屬。第二電極186可包括一具有低於第一電極184的第一硬度的第二硬度的第二金屬。銅、鋁，鋁合金及金屬合金等材料可作為具有第一硬度的第一電極184。含有鉛 (Pb)的焊料等材料可作為具有低於第一硬度的第二硬度的第二電極186。或者，第一電極184包括，舉例而言，一具有第一熔點的第一金屬。第二電極186 可包括一具有低於第一電極184的第一熔點的第二熔點的第二金屬。銅、鋁，鋁合金及金屬合金等材料可作為具有第一熔點的第一電極184。含有鉛 (Pb)的焊料等材料可作為具有低於第一熔點的第二熔點的第二電極186。絕緣膜187，於下半導體封裝180的下半導體晶片體181的頂面形成，以覆蓋該頂上半導體封裝190，設置於下半導體封裝180的上方。上半導體封裝190，包括一上半導體晶片體191和一焊墊192。上半導體封裝體191，包括一具有一用以儲存數據的數據儲存單元(圖中未顯示) 和一用以處理數據的數據處理單元(圖中未顯示)的電路單元(圖中未顯示)。該焊墊192 設置於該上半導體晶片體191的頂面。在本發明的具體實施例，數個焊墊192設置於該上半導體晶片體191的頂面的中間部分。上半導體晶片體191的焊墊192設置於一與下半導體晶片體181的焊墊182相對應的位置。數個電路單元設置於該焊墊192的兩邊。上半導體晶片體191的焊墊192，電性連接至該電路單元的數據儲存單元和/或數據處理單元。上通過電極195，穿過焊墊192和與焊墊192相對應的下半導體晶片體191。一部分的上通過電極195直接電性連接至焊墊192，該上通過電極195的一端由上半導體晶片體 191的底面向外突出。該上通過電極195穿過下半導體晶片封裝180的絕緣膜187以電性連接至下通過電極185。上通過電極195，具有一包括一第一電極194和一第二電極196的雙電極結構。該第一電極194的長度大於該上半導體晶片體191的厚度，該第一電極194由上半導體晶片體191的底面向外突出。第一電極194，穿過焊墊192和上半導體晶片體191。該第一電極194具有一用以接收該第二電極196的凹槽部份。一部分的第一電極194覆蓋該焊墊192。第二電極196，設置於第一電極194的凹槽部份內。第一電極194，可包括，舉例而言，一具有第一硬度的第一金屬。第二電極196可包括一具有低於第一電極194的第一硬度的第二硬度的第二金屬。銅、鋁、鋁合金及金屬合金等材料可作為具有第一硬度的第一電極194。含有鉛 (Pb)的焊料等材料可作為具有低於第一硬度的第二硬度的第二電極196。或者，第一電極194包括，舉例而言，一具有第一熔點的第一金屬。第二電極196 可包括一具有低於第一電極194的第一熔點的第二熔點的第二金屬。銅、鋁，鋁合金及金屬合金等材料可作為具有第一熔點的第一電極194。含有鉛 (Pb)的焊料等材料可作為具有低於第一熔點的第二熔點的第二電極196。絕緣膜197，於上半導體封裝190的下半導體晶片體191的頂面形成，以覆蓋該頂面。上半導體封裝190的上通過電極195的第一電極194，穿過於下半導體封裝180的頂面形成的絕緣膜187以電性連接至下半導體封裝180的下通過電極185的第二電極186。 因此，該上半導體封裝190和下半導體封裝180可經由使用絕緣膜187而相互堆棧，而沒有該上半導體封裝190和下半導體封裝180之間的間隙。基板150，電性連接至下半導體封裝180。基板150包括一基板主體151、一設置在該基板主體151頂面上的連接墊152、一設置在該連接墊152上的焊料層(solder layer) 153、一設置在和基板主體151的頂面相對的底面上的球凸槽(ball land) 154及一放置於球凸槽巧4上的焊料球155。該連接墊152電性連接至由下半導體晶片體181的底面突出的下通過電極185的第一電極184。該下通過電極185的第一電極184電性連接至設置於該連接墊152上的焊料層153。一虛擬晶片支撐構件157，設置於下半導體封裝180和基板150之間。數個虛擬晶片支撐構件157可沿著，舉例而言，下半導體封裝180的一邊緣設置。該虛擬晶片支撐構件 157可為一假焊料球(dummy soldertall)、一假焊凸塊(dummy bump)或一封閉迴路外型虛擬支撐構件。該虛擬晶片支撐構件157設置於下半導體封裝180和基板150之間，以穩固地支撐該下半導體封裝180。接著，一底膠構件156可設置於基板150和下半導體封裝180之間，用以防止基板 150和下半導體封裝180之間形成一無用空間(void space)。圖12是顯示一根據本發明的一具體實施例的半導體封裝的平面圖。圖13是顯示一沿著圖12的IV-IV』線的剖面圖。參照圖12和13，半導體封裝200包括一半導體晶片210、一通過電極220及一重新散布層(re-distribution layer) 230。半導體晶片210，包括一半導體晶片體212和一焊墊214。該半導體晶片210亦可包括一具有一暴露出焊墊214的孔口的鈍化膜215。半導體晶片體112，舉例而言，呈一矩形。半導體晶片體212具有一第一表面21 和一位於第一表面21 的相反面的第二表面212b0
半導體晶片體212，包括一電路單元211。該電路單元211又包括，舉例而言，一用以儲存數據的數據儲存單元(圖中未顯示)和一用以處理數據的數據處理單元(圖充未顯示)°焊墊214，設置於半導體晶片體212的第一表面212a。在本發明的具體實施例，數個焊墊214設置於第一表面21 的中間部分。焊墊214，電性連接至在半導體晶片體212的電路單元211的數據儲存單元和/或數據處理單元。通過電極220，穿過半導體晶片210的半導體晶片體212。該通過電極220穿過， 舉例而言，與焊墊214遠遠相隔的半導體晶片體212的一邊緣。該通過電極220的一端由該半導體晶片體212的第二表面212b向外突出。通過電極220，包括一第一電極222和一第二電極224。該通過電極220亦可包括一設置於第一電極222的表面的金屬籽晶層(圖中未顯示)。當第一電極222形成時，該金屬籽晶層可選擇性地經由電鍍法而在該第一電極222的表面上形成。第一電極222，穿過半導體晶片體212。該第一電極222具有一用以接收第二電極 224的凹槽部分221。該具有凹槽部份221的第一電極222呈管狀，其一端被封閉而另一端開放。第二表面224，設置於第一電極222的凹槽單元221內。第一電極222，可包括，舉例而言，一具有第一硬度的第一金屬。第二電極2 可包括一具有低於第一電極222的第一硬度的第二硬度的第二金屬。銅、鋁、鋁合金及金屬合金等材料可作為具有第一硬度的第一電極222。含有鉛 (Pb)的焊料等材料可作為具有低於第一硬度的第二硬度的第二電極224。或者，第一電極222包括，舉例而言，一具有第一熔點的第一金屬。第二電極224 可包括一具有低於第一電極222的第一熔點的第二熔點的第二金屬。銅、鋁、鋁、合金及金屬合金等材料可作為具有第一熔點的第一電極222。含有鉛 (Pb)的焊料等材料可作為具有低於第一熔點的第二熔點的第二電極224。此時，第一電極222的入口具有一用以增加該凹槽部份221的總容積的第一延伸部22加。第二電極2M具有一第二延伸部22 ，其具有一與第一延伸部22 對應的增大區域。重新散布層230，配置在半導體晶片體212的第一表面21 的鈍化層215上。該重新散布層230將設置於半導體晶片體212的中間部分的焊墊214與沿著半導體晶片體 212的一邊緣設置的通過電極220連接。在平面圖上看來，該重新散布層230呈一線形。根據本發明的具體實施例，一金屬籽晶層232可配置於該重新散布層230和半導體晶片體212之間。該金屬籽晶層232插設於半導體晶片體212和重新散布層230之間， 經由電鍍法形成該重新散布層230。該金屬籽晶層232具有和重新散布層230 —樣的形狀和尺寸。銅、鋁、金及金屬合金等材料可用作重新散布層。連接圖案234配置於該重新散布層230和焊墊214之間。該連接圖案234具有一設置於實際上與該鈍化膜圖案215的頂面共面的頂面上。該連接圖案234實際上含有和通過電極220的第一電極222 —樣的材料。
重新散布層230，可包括一能選擇性暴露出通過電極220的第二電極224的孔口 231。圖14是顯示一於圖13所示的半導體封裝上形成的絕緣層237的剖面圖。參照圖14，一絕緣膜237於半導體封裝100的半導體晶片體212的第一表面21 上方形成。該通過電極220的一端和重新散布層230被絕緣膜237的覆蓋。在本發明的具體實施例，絕緣膜237包括，舉例而言，有機材料。圖15是顯示如圖14所示的絕緣層形成的孔口的剖面圖。參照圖15，半導體封裝200的半導體晶片體212又包括一在第一表面21 上的孔口 238，選擇性地暴露出通過電極220的第二電極224。圖16是顯示一根據本發明的一具體實施例的半導體封裝的剖面圖。除了熔斷器和熔斷器絕緣構件的外，根據本發明的一具體實施例的半導體封裝，其部件實質上與先前說明的圖15—樣。因此，將省略該相同部件的說明。圖13中的附圖標記和部件名稱將用來指稱圖16的相同部件。參照圖16，半導體封裝200包括一半導體晶片210和一通過電極220。半導體晶片210包括一半導體晶片體212、一焊墊214、一熔斷器219a及一熔斷器絕緣構件219b。該半導體晶片210亦可包括一具有一能暴露出焊墊214的孔口的鈍化膜 215。半導體晶片體212包括，舉例而言，一電路單元(圖中未顯示)。該電路單元又包括，舉例而言，一用以儲存數據的數據儲存單元(圖中未顯示)和一用以處理數據的數據處理單元(圖中未顯示)。在本發明的具體實施例中，數個電路單元設置於半導體晶片體212 的一邊緣部分。半導體晶片體212，舉例而言，呈一矩形。該半導體晶片體212具有一第一表面 212a和一位於第一表面21 的相反面的第二表面21沘。焊墊214設置於，舉例而言，半導體晶片體212的第一表面21 的一邊緣。焊墊214，電性連接至半導體晶片體212的電路單元的數據儲存單元和/或數據處
理單元。熔斷器219a，設置於該焊墊214和通過電極220之間。數個熔斷器219a可修復該電路單元211。熔斷器絕緣構件219b可防止重新散布層230和熔斷器219a短路。該熔斷器絕緣構件219b含有，舉例而言，有機材料。該熔斷器絕緣構件219b可選擇性地在與熔斷器219a對應的一位置上形成。該熔斷器絕緣構件219b具有一實質上與鈍化膜215共面的頂面。圖17是顯示一根據本發明的一具體實施例的半導體封裝的剖面圖。參照圖17，半導體封裝200包括一下半導體封裝觀0、一上半導體封裝290及一基板300。該半導體封裝200亦包括一虛擬晶片支撐構件357。下半導體封裝觀0，包括一下半導體晶片體281和一焊墊觀2。下半導體晶片體觀1，包括一具有一用以儲存數據的數據儲存單元(圖中未顯示) 和一用以處理數據的數據處理單元(圖中未顯示)的電路單元(圖中未顯示)。焊墊觀2，設置於下半導體晶片體的頂面。在本發明的具體實施例，數個焊墊 282設置於下半導體晶片體的頂面的中間部份。
焊墊觀2電性連接至下半導體晶片體281的電路單元的數據儲存單元和/或數據
處理單元。下通過電極觀5，穿過與該焊墊282遠遠相隔的下半導體晶片體觀1。一部份的下通過電極觀5由下半導體晶片體的底面向外突出。下通過電極觀5，具有一包括一第一電極284和一第二電極286的雙電極結構。該第一電極觀4的長度大於該下半導體晶片體的厚度，該第一電極觀4由下半導體晶片體觀1的底面向外突出。第一電極觀4穿過下半導體晶片體觀1。該第一電極284具有一用以接收第二電極觀6的凹槽部份。第二電極286設置於第一電極觀4的凹槽部份內。第一電極284可包括，舉例而言，一具有第一硬度的第一金屬。第二電極286可包括一具有低於第一電極觀4的第一硬度的第二硬度的第二金屬。銅、鋁、鋁合金及金屬合金等材料可作為具有第一硬度的第一電極觀4。含有鉛 (Pb)的焊料等材料可作為具有第二硬度的第二電極觀6。或者，第一電極284包括，舉例而言，一具有第一熔點的第一金屬。第二電極觀6 可包括一具有低於第一電極觀4的第一熔點的第二熔點的第二金屬。銅、鋁、鋁合金及金屬合金等材料可作為具有第一熔點的第一電極觀4。含有鉛 (Pb)的焊料等材料可作為具有低於第一熔點的第二熔點的第二電極觀6。一重新散布層288將設置於下半導體晶片體281的中間部分上的焊墊282與設置於下半導體晶片體的一邊緣上的通過電極觀5電性連接。該重新散布層288具有一孔口以暴露出通過電極觀5的第二電極觀6。一絕緣膜mu於下半導體封裝觀0的下半導體晶片體的頂面上形成，以覆蓋該頂面。上半導體封裝四0，設置於下半導體晶片體280上方。上半導體封裝四0，包括一上半導體晶片體291和一焊墊四2。上半導體晶片體四1，包括一電路單元(圖中未顯示)具有一用以儲存數據的數據儲存單元(圖中未顯示)和一用以處理數據的數據處理單元(圖中未顯示)。焊墊四2，設置於上半導體晶片體的頂面上。在本發明的具體實施例，數個焊墊292設置於上半導體晶片體四1的頂面的中間部分上。該上半導體晶片體的焊墊 292設置於一與下半導體晶片體的焊墊282相對應的位置。焊墊四2，電性連接至在上半導體晶片體291的電路單元的數據儲存單元和/或數據處理單元。上通過電極四5，穿過上半導體晶片四1。一部分的上通過電極四5由下半導體晶片體的底面向外突出。該上通過電極四5電性連接至下通過電極觀5。上通過電極四5，具有一包括一第一電極294和一第二電極296的雙電極結構。該第一電極四4的長度大於該上半導體晶片體的厚度，該第一電極四4由上半導體晶片體四1的底面向外突出。第一電極四4，穿過上半導體晶片體四1。該第一電極294具有一用以接收第二電極四6的凹槽部份。
15
第二電極四6，設置於第一電極四4的凹槽部份。第一電極294可包括，舉例而言，一具有第一硬度的第一金屬。第二電極296可包括一具有低於第一電極四4的第一硬度的第二硬度的第二金屬。銅，鋁，鋁合金及金屬合金等材料可作為具有第一硬度的第一電極四4。含有鉛 (Pb)的焊料等材料可作為具有第二硬度的第二電極四6。或者，第一電極294包括，舉例而言，一具有第一熔點的第一金屬。第二電極296 可包括一具有低於第一電極四4的第一熔點的第二熔點的第二金屬。銅，鋁，鋁合金及金屬合金等材料可作為具有第一熔點的第一電極四4。含有鉛 (Pb)的焊料等材料可作為具有低於第一熔點的第二熔點的第二電極四6。一絕緣膜四7，於上半導體封裝290的上半導體晶片體291的頂面形成以覆蓋該頂上半導體封裝290的上通過電極295的第一電極四4，穿過下半導體封裝280的頂面形成的絕緣膜mu以電性連接下半導體封裝觀0的下通過電極觀5的第二電極觀6。因此，該上半導體封裝290和下半導體封裝280可經由使用絕緣膜287而相互堆棧，而沒有上半導體封裝290和下半導體封裝280之間的一間隙。基板300，與下半導體封裝觀0電性連接。該基板300包括一基板主體351、一設置於基板主體351的頂面上的連接墊352、一設置於該連接墊352上的焊料層353、一設置於與基板主體351的頂面相反的底面上的球凸槽3M及一放置於球凸槽3M上的焊料球 355。連接墊352，電性連接至該由該下半導體晶片體的底面突出的下通過電極觀5的第一電極384。下通過電極洲5的第一電極觀4電性連接至設置於該連接墊352上的焊料層 353ο一虛擬晶片支撐構件357，插設於下半導體封裝280和基板350之間。數個虛擬晶片支撐構件357可設置於下半導體封裝觀0的中間部分上。該虛擬晶片支撐構件357可為一假焊料球、假焊凸塊或封閉迴路外型虛擬支撐構件。該虛擬晶片支撐構件357插設於下半導體封裝280和基板300之間，以穩固地支撐該下半導體封裝觀0。接著，一底膠構件356可插設於基板300和下半導體封裝280之間，以防止在基板 300和下半導體封裝280之間形成無用空間。如上所述，該穿過半導體晶片體的通過電極，可和一具有第一硬度和/或第一熔點的第一金屬和一具有低於第一硬度和/或第一熔點的第二硬度和/或第二熔點的第二金屬一起形成，其可使數個半導體封裝輕易地堆棧。雖然本發明較佳具體實施例主要作為說明用，那些熟悉本技術的人將察覺到各種修改、增加及替換，而沒有偏離揭示於申請專利範圍中的範圍和精神，均有其可能性。本申請在此要求於2007年8月16日提出申請的韓國專利申請第 10-2007-008Μ37號的優先權，該申請的全部內容合併於本申請中作為參考。
權利要求
1.一種半導體封裝，包括一半導體晶片，具有包括一電路單元和一連接至該電路單元的焊墊的半導體晶片體；及一通過電極，具有在其中形成一凹槽部分的第一電極和一設置於該凹槽部分內的第二電極，其中該通過電極穿過該焊墊和與該焊墊對應的該半導體晶片體的區域。
2.如權利要求1所述的半導體封裝，其中該第一電極包括一具有第一硬度的第一金屬，第二電極包括一具有低於該第一硬度的第二硬度的第二金屬。
3.如權利要求1所述的半導體封裝，其中該第一電極包括一具有第一熔點的第一金屬，第二電極包括一具有低於該第一熔點的第二熔點的第二金屬。
4.如權利要求1所述的半導體封裝，其中該第一電極包括銅、鋁、鋁合金及金屬合金其中任意一者， 其中該第二電極包括一焊料。
5.如權利要求1所述的半導體封裝，其中該第一電極的長度大於該半導體晶片體的厚度。
6.如權利要求1所述的半導體封裝，其中該第一電極呈管狀，並且在該半導體晶片的第一表面處開放，在該半導體晶片的第二表面處封閉，其中該第一電極電性連接至在該開放端的焊墊。
7.如權利要求6所述的半導體封裝，其中該第一電極具有一延伸該開放端的第一延伸部，該第二電極具有一對應於該第一延伸部延伸該第二電極的第二延伸部。
8.如權利要求1所述的半導體封裝，其中該焊墊設置在該半導體晶片體的頂面的中間部分。
9.如權利要求1所述的半導體封裝，其中該焊墊設置在該半導體晶片體的表面的邊緣。
10.如權利要求1所述的半導體封裝，其中該半導體晶片還包括一於該半導體晶片體上形成的絕緣膜以覆蓋該焊墊、第一電極及第二電極。
11.如權利要求10所述的半導體封裝，其中該絕緣膜還包括一暴露出第二電極的孔
12.如權利要求1所述的半導體封裝，其中該半導體晶片體還包括一用以修復該電路單元的熔斷器和一用以覆蓋並且使該熔斷器絕緣的熔斷器絕緣構件。
13.如權利要求1所述的半導體封裝，還包括 一基板，具有連接墊；一焊料層，設置在該連接墊上；及一底膠構件，設置於該基板和半導體晶片體之間，其中該通過電極穿過該焊料層連接至該連接墊。
14.如權利要求13所述的半導體封裝，還包括一虛擬晶片支撐構件，其設置於該基板和半導體晶片體之間以穩固地支撐該半導體晶片體。
15.如權利要求14所述的半導體封裝，其中該虛擬晶片支撐構件包括一假焊料球、一假焊凸塊及一封閉迴路外型虛擬支撐構件其中任意一者。
全文摘要
本發明揭示一包括適合於一疊層半導體封裝的通過電極以及一具有該電極的半導體封裝。該半導體封裝通過電極包括一具有凹槽部分的第一電極以穿過一半導體晶片。一第二電極配置於該第一電極的凹槽內。該半導體封裝通過電極的第一電極包括一具有第一硬度的第一金屬，該第二電極包括一具有低於第一硬度的第二硬度的第二金屬。該通過電極穿過該半導體晶片體，並且可以由具有第一硬度和/或第一熔點的第一金屬和具有低於第一硬度和/或第一熔點的第二硬度和/或第二熔點的第二金屬形成。該通過電極能使數個半導體封裝輕易地堆棧。
文檔編號H01L23/488GK102176439SQ20111008576
公開日2011年9月7日 申請日期2008年8月12日 優先權日2007年8月16日
發明者徐敏碩 申請人:海力士半導體有限公司