专利名称：具有硅穿导孔的半导体组件及其制作方法
技术领域：
本发明是涉及一种具有硅穿导孔的半导体组件及其制作方法，特别是涉及一种以一个硅穿导孔对应多个重布线层的制作方法与构造。
背景技术：
在半导体制作工艺中，娃穿导孔(TSV, Through-Silicon Via)技术已成为主要的电性连接的手段。硅穿导孔技术经常被运用在同一芯片或硅间隔件(interposer)的第一表面及第二表面电路之间的电性连接，以应用在堆栈式的芯片封装中，因此硅穿导孔有利于3D堆栈式封装技术的发展，并能够有效提高芯片的整合度与效能。再者，为了达成更好的3D堆栈式封装，需要大量使用重布线层(redistribution-layer, RDL)的技术。其中，将娃穿导孔技术与重布线层技术结合运用， 以有效的整合芯片的上下层线路以分别对应其上下的芯片更成为堆栈式封装的主要手段之一 O然而，现有的硅穿导孔技术与重布线层技术的应用中，由于重布线层的表面接垫(land)的直径约在30-50 μ m(微米)，并且在现有技术中，两个表面接垫的间距不能再小于10 μ m，因此以一个直通硅穿对应一个重布线层的既有架构使得重布线层无法设计的更密集，已无法满足堆栈式封装技术小型化的趋势。故，有必要提供一种具有硅穿导孔的半导体组件及其制作方法，以解决现有技术所存在的问题。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种具有硅穿导孔的半导体组件及其制作方法，通过线性切割硅穿导孔及重布线层形成至少二组独立的硅穿导孔部及其对应的线路部。为达成本发明的前述目的，本发明提供一种具有硅穿导孔的半导体组件的制作方法，其特征在于所述制作方法包含以下步骤(A)提供一硅基板，包含一第一表面及一第二表面；(B)以所述第一表面为操作表面，在所述硅基板内形成一硅穿导孔；(C)于所述操作表面形成一第一绝缘层及一上重布线层，所述上重布线层形成在所述硅穿导孔与所述第一绝缘层上，并与所述硅穿导孔电性连接；(D)线性切割所述硅穿导孔及所述上下重布线层成为独立的至少二硅穿导孔部及其多个对应的线路部；以及(E)以第二表面为操作表面，重复步骤(A) - (D)，并将所述硅穿导孔及一下重布线层切割成对应于所述第一表面的所述硅穿导孔部及多个对应的线路部。再者，本发明提供另一种具有硅穿导孔的半导体组件，其包含一硅基板、一硅穿导孔、一上重布线层、一下重布线层以及至少一切割槽。所述硅基板包含一第一表面及一第二表面，所述第一表面上设有一第一绝缘层，所述第二表面上设有一第二绝缘层；所述硅穿导孔形成在所述硅基板内，所述硅穿导孔的两端曝露于所述第一表面及一第二表面；所述上下重布线层包含多个电性连接所述硅穿导孔的线路部；所述至少一切割槽分割所述硅穿导孔及所述上下重布线层成为独立的至少二硅穿导孔部及其对应的多个线路部。
图I是本发明一实施例的具有硅穿导孔的半导体组件的侧剖视图。图2是本发明图I实施例的具有硅穿导孔的半导体组件的俯视图。图3A-3I是本发明一实施例的具有硅穿导孔的半导体组件的制作方法的流程示意图。图4是本发明另一实施例的具有硅穿导孔的半导体组件的俯视图。图5是本发明另一实施例的具有硅穿导孔的半导体组件的侧剖视图。 图6是本发明另一实施例的具有硅穿导孔的半导体组件的侧剖视图。
具体实施例方式为让本发明上述目的、特征及优点更明显易懂，下文特举本发明较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下请参照图I所示，图I是本发明一实施例的具有硅穿导孔的半导体组件的侧剖视图。本实施例的具有硅穿导孔(TSV，Through-Silicon Via)的半导体组件，包含一硅基板10、一硅穿导孔100、至少一上重布线层60a、至少一下重布线层60b及至少一切割槽70。所述硅基板10包含一第一表面11及一第二表面12 ;所述硅穿导孔100形成在所述硅基板10内，所述娃穿导孔100的两端曝露于所述第一表面11及所述第二表面12。另外，形成一第一绝缘层110于第一表面11之上层，其目的为绝缘上重布线层60a与硅基板10，以及形成第二绝缘层120于第二表面12之上层，其目的为绝缘下重布线层60b与硅基板10。并且，所述硅穿导孔100的两端曝露于所述第一表面11的第一绝缘层110及所述第二表面12的第二绝缘层120之外。如图I所不,所述娃穿导孔100包含一绝缘壁部30与内层之金属柱50, —切割槽70形成于所述硅穿导孔100及上下重布线层60a，60b的中间，其目的为使硅穿导孔100及上下重布线层60a，60b分离成两组硅穿导孔部(未标示)及对应的线路部且彼此互相绝缘，所述切割槽70之宽度要小于内层的所述金属柱50的直径，原则上形成在内层的所述金属柱50之中心位置。请参照图2所示，图2是本发明图I实施例的具有硅穿导孔的半导体组件的俯视图。所述至少一切割槽70分割所述硅穿导孔100及上下重布线层60a，60b，此切割槽70会贯穿整个硅穿导孔100，使达到所述硅穿导孔100左右两边电性绝缘。所述至少一上重布线层60a经由所述切割槽70分离后，形成互相独立并电性绝缘之线路部(未标示)，所述线路部分别与图I的两组所述硅穿导孔部电性连结。请参照图3A-3I所示，图3A-3I是本发明一实施例的具有硅穿导孔的半导体组件的制作方法的流程示意图。如图3A所示，本发明的具有硅穿导孔的半导体组件的制作方法是先准备一硅基板10 (或称为娃晶圆)，所述娃基板10具有一第一表面11及一第二表面第二表面12。如图3B所不，在所述娃基板10的第一表面11上形成一第一光刻胶层20 (photoresist layer)第一表面其中所述光刻胶层20于制作娃穿导孔的位置图案化形成一环状孔21，以曝露出所述第一表面11的一环状区域。如图3C所示，对所述环状孔21曝露的环状区域进行干式蚀刻(Dry Etching)，以便在所述硅基板10的第一表面11的所述第一光刻胶层20的环状区域21向下蚀刻，形成一个环槽13。如图3D所示，移除所述第一光刻胶层20，并将绝缘材料填入所述环槽13内以形成一环状的绝缘壁部30。其中，所述绝缘材料可选自聚合物(Polymer)、二氧化硅或其它具有绝缘性质的材料。如图3E所不,形成一第二光刻胶层40于所述娃基板10的第一表面11，包含覆盖所述绝缘壁部30，以曝露所述第一表面11被所述绝缘壁部30围绕的一中心圆形区域。
如图3F所示，对被所述绝缘壁部30围绕的圆形区域进行干式蚀刻，蚀刻去除所述圆形区域的硅基材，以便在所述圆形区域形成一个深孔14。并且在本步骤中，所述深孔14的深度小于所述绝缘壁部30的深度。如图3G所示，移除所述第二光刻胶层40，并将金属材料填入所述深孔14内形成一金属柱50。例如，在本步骤中，可选择先填入(例如电镀溅镀)一易与所述绝缘壁部30结合的金属材料(例如钛)，再填入(例如电镀)一易导电的金属材料(例如铜)，以形成一硅穿导孔100(未贯通)。如图3H所示，于所述第一表面11形成一第一绝缘层110，之后形成上层布线层60a于所述金属柱50和第一绝缘层110之上，第一绝缘层110的目的为绝缘上重布线层60a与硅基板10。如图31所示，线性切割所述上重布线层60a及所述硅穿导孔100，形成一切割槽70，并将所述硅穿导孔100及所述上重布线层60a切割成至少二组独立的所述硅穿导孔部及多个对应的线路部。最后，所述硅基板10的第二表面12为操作表面，重复上述步骤，并将所述硅穿导孔100及所述下重布线层60b切割成对应于所述第一表面11的所述硅穿导孔部100及多个对应的线路部60。综上所述，本发明的具有硅穿导孔的半导体组件的制作方法包含(A)提供一硅基板10，包含一第一表面11及一第二表面12 ；(B)以所述第一表面11为操作表面，在所述娃基板10内形成一娃穿导孔100 ；(C)于所述操作表面形成一第一绝缘层110及一上重布线层60a，所述上重布线层60a形成在所述硅穿导孔100与所述第一绝缘层110上，并与所述硅穿导孔100电性连接；(D)线性切割所述上重布线层60a及所述硅穿导孔100，形成至少二组独立的所述硅穿导孔部及多个对应的线路部。(E)以第二表面12为操作表面，重复上述步骤(A)-(D)，并将所述硅穿导孔100及所述下重布线层60b切割成对应于所述第一表面11的所述硅穿导孔部及多个对应的线路部。因此，经由上述制作方法可得到本实施例图I的具有硅穿导孔的半导体组件。然而，在本实施例中，本发明并不限制所述硅穿导孔100的构造与制作方法。一般而言，所述硅穿导孔100的直径约为30-50 μ m(微米)，及深度在50 μ m以上，例如为180-210 μ m ;所述绝缘壁部30的厚度约在5-10 μ m，但本发明并不限于此。至于本发明采取何种线性切割的方式，较佳可选用雷射切割的方式，所述切割槽70的宽度约在5-10 μ m，但本发明亦并不限于此。在本实施例中，通过切割所述上下重布线层60a，60b及所述硅穿导孔100而得到至少二组独立的所述硅穿导孔部及其对应的线路部。也就是说，本发明的具有硅穿导孔的半导体组件及其制作方法可以使用一个硅穿导孔100对应多个重布线层60a，60b的线路部，使得重布线层60a，60b可以设计的更为密集，以满足堆栈式封装技术小型化的趋势。请参照图4所示，图4是本发明另一实施例的具有硅穿导孔的半导体组件的俯视图。本发明图4实施例的具有硅穿导孔的半导体组件相似于本发明图I及图2实施例，并大致沿用相同图号，但本实施例的差异特征在于本实施例的具有硅穿导孔的半导体组件具有两条交叉的切割槽70，也将所述重布线层60a，60b及所述硅穿导孔100切割成4等分，也就是4组独立的所述硅穿导孔部及其对应的线路部。本实施例可以使用一个硅穿导孔100的4个硅穿导孔部对应4组上下线路部，使得重布线层60a，60b可以设计的更为密集。但
本发明并不限于此，根据所述切割槽70及对应的线路部的设计，本发明可使一个直通硅穿分割成2-8个。请参照图5所示，图5是本发明另一实施例的具有硅穿导孔的半导体组件的侧剖视图。本发明图5实施例的具有硅穿导孔的半导体组件相似于本发明图I及图2实施例，并大致沿用相同图号，但本实施例的差异特征在于所述上下重布线层60a，60b上分别包含第二重布线层80a，80b。也就是在步骤(D)之后，于所述上重布线层60a上形成一第二上重布线层80a，于所述下重布线层60b上形成一第二下重布线层80b以增加重布线层的设计变化。对应地，所述第一绝缘层上设有一第三绝缘层(未标示)，所述第二绝缘层上设有一第四绝缘层(未标示)。请参照图6所示，图6是本发明另一实施例的具有硅穿导孔的半导体组件的侧剖视图。本发明图6实施例的具有硅穿导孔的半导体组件相似于本发明图I及图2实施例，并大致沿用相同图号，但本实施例的差异特征在于所述硅穿导孔包含一绝缘壁部30、一金属柱部50及一绝缘核心部31。也就是在步骤(D)所形成硅穿导孔是一个具有绝缘壁部30、金属柱部50及绝缘核心部31的硅穿导孔部100，虽然如此，但在本发明中所起到的以一个硅穿导孔对应多个所述线路部的作用是一样的。本发明的具有硅穿导孔的半导体组件及其制作方法通过将一个硅穿导孔100对应上下重布线层部60a，60b上的多个线路部。一方面若重布线线路数目为固定时，可节省制作所述硅穿导孔100的数量；另一方面，若是硅穿导孔100的数量为固定时，可以使重布线层60a，60b设计得更为密集，以满足堆栈式封装技术小型化的趋势。本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。必需指出的是，已公开的实施例并未限制本发明的范围。相反的，包含于权利要求书的精神及范围的修改及均等设置均包括于本发明的范围内。
权利要求
1.一种具有硅穿导孔的半导体组件的制作方法，其特征在于所述制作方法 包含以下步骤 (A)提供一硅基板，包含一第一表面及一第二表面； (B)以所述第一表面为操作表面，在所述硅基板内形成一硅穿导孔； (C)于所述操作表面形成一第一绝缘层及一上重布线层，所述上重布线层形成在所述硅穿导孔与所述第一绝缘层上，并与所述硅穿导孔电性连接；以及 (D)线性切割所述硅穿导孔及所述上重布线层成为独立的至少二硅穿导孔部及其多个对应的线路部。
2.如权利要求I所述的具有硅穿导孔的半导体组件的制作方法，其特征在 于在步骤(D)之后，包含步骤(E):以第二表面为操作表面，重复步骤(A)-(D)，并将所述硅穿导孔及一下重布线层切割成对应于所述第一表面的所述硅穿导孔部及多个对应的线路部。
3.如权利要求I所述的具有硅穿导孔的半导体组件的制作方法，其特征在于在步骤(D)之后，于所述上重布线层上形成一第二上重布线层。
4.如权利要求I所述的具有硅穿导孔的半导体组件的制作方法，其特征在于在步骤(D)之后，于所述下重布线层上形成一第二下重布线层。
5.如权利要求I所述的具有硅穿导孔的半导体组件的制作方法，其特征在于在步骤(B)中包含 (a)形成一第一光刻胶层于所述硅基板的操作表面，曝露所述操作表面的至少一环状区域； (b)对所述环状区域进行干式蚀刻，在所述硅基板的操作表面形成一个环槽； (c)移除所述光刻胶层,并将绝缘材料填入所述环槽内形成一绝缘壁部； (d)形成一第二光刻胶层于所述硅基板的操作表面，曝露所述操作表面被所述绝缘壁部围绕的一圆形区域； (e)对所述圆形区域进行干式蚀刻，使所述硅基板在所述绝缘壁部内侧形成一个深孔；及 (f)移除所述第二光刻胶层，并将金属材料填入所述深孔内形成一金属柱。
6.一种具有硅穿导孔的半导体组件，其特征在于包含 一硅基板，包含一第一表面及一第二表面，所述第一表面上设有一第一绝缘层，所述第二表面上设有一第二绝缘层； 一硅穿导孔，形成在所述硅基板内，所述硅穿导孔的两端曝露于所述第一表面的第一绝缘层及所述第二表面的第二绝缘层； 一上重布线层，包含多个电性连接所述硅穿导孔的线路部； 一下重布线层，包含多个电性连接所述硅穿导孔的线路部；以及 至少一切割槽，分割所述硅穿导孔及所述上下重布线层成为独立的至少二硅穿导孔部及其对应的多个线路部。
7.如权利要求6所述的具有硅穿导孔的半导体组件，其特征在于所述上重布线层上另包含一第二上重布线层。
8.如权利要求6所述的具有硅穿导孔的半导体组件，其特征在于所述下重布线层上另包含一第二下重布线层。
9.如权利要求6所述的具有硅穿导孔的半导体组件，其特征在于所述硅穿导孔包含一绝缘壁部及一金属柱部；或所述硅穿导孔包含一绝缘壁部、一金属柱部及一绝缘核心部。
10.如权利要求6所述的具有硅穿导孔的半导体组件，其特征在于所述第一绝缘层上设有一第三绝缘层，所述第二绝缘层上设有一第四绝缘层。
全文摘要
本发明公开一种具有硅穿导孔的半导体组件及其制作方法，所述半导体组件包含一硅基板、一硅穿导孔、一上重布线层、一下重布线层及至少一切割槽。所述硅穿导孔形成在所述硅基板内，及所述上下重布线层分别设于所述硅基板的第一表面及第二表面的硅穿导孔表面及绝缘层上；所述至少一切割槽分割所述硅穿导孔及所述上下重布线层成为独立的至少二硅穿导孔部及其对应的线路部。本发明的半导体组件通过将一个硅穿导孔加以分割并对应多个线路部，使得所述上下重布线层可以设计得更为密集，以满足堆栈式封装技术小型化的趋势。
文档编号H01L23/48GK102738072SQ20121016108
公开日2012年10月17日 申请日期2012年5月22日 优先权日2012年5月22日
发明者洪常瀛, 洪志斌 申请人:日月光半导体制造股份有限公司