包括穿通孔的半导体装置的制造方法
【专利说明】包括穿通孔的半导体装置
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2013年10月24日向韩国知识产权局提交的申请号为10-2013-0127193的韩国专利申请的优先权，其全部内容通过引用合并于此，如同全文阐述。
技术领域
[0003]各种实施例涉及一种半导体装置，并且更具体地涉及一种包括穿通硅通孔(TSV)的半导体装置。TSV可以与其他芯片层叠。
【背景技术】
[0004]已提供了多个芯片被层叠且被封装在单个封装体中以达到更高集成度的三维(3D)半导体装置。较新的用途包括穿通硅通孔(TSV)，层叠的芯片被TSV穿通，且层叠的芯片经由硅通孔电连接。
[0005]图1是说明形成有TSV的半导体芯片的不意图。
[0006]参见图1，TSV12被形成为穿通半导体芯片11。穿通半导体芯片11以形成通孔，且在通孔周围形成硅绝缘层13。接着将导电材料14填充至通孔中，从而形成穿通电极或能够传输电子信号的穿通线。
[0007]金属层15形成在TSV12之上。金属层15覆盖TSV12的上部，且与半导体芯片11的内部电路(未示出)电耦接。因此，半导体芯片11的内部电路通过金属层15从TSV12接收信号或将信号传输至TSV12。
[0008]凸块16层叠在金属层15之上，且与另一个半导体芯片的另一个TSV耦接。因此，半导体芯片11可以与另一个半导体芯片电耦接且层叠。
【发明内容】
[0009]针对具有“穿通硅通孔”(TSV)(其上形成有多个分开的金属层)且能够测试TSV的连通性的半导体装置提供了一个或更多个不同的实施例。
[0010]在一个实施例中，一种半导体装置可以包括:半导体芯片、通过穿通半导体芯片形成的穿通孔、在穿通孔的端部处与穿通孔的一部分耦接的第一金属层、以及在穿通孔的端部处与穿通孔的另一部分耦接的第二金属层。
[0011]在一个实施例中，一种半导体装置可以包括:穿通孔；第一金属层；其在穿通孔的端部处与穿通孔的一部分耦接；第二金属层，其在穿通孔的端部处与穿通孔的另一部分耦接；第一内部电路，其与第一金属层耦接且被配置成将信号传输至穿通孔或接收经由穿通孔传输的信号；以及第二内部电路，其与第二金属层耦接，且被配置成储存经由穿通孔传输的信号并将储存的信号输出至穿通孔。
[0012]在一个实施例中，一种包括半导体装置的系统可以包括:半导体芯片、通过穿通半导体芯片形成的穿通孔、在穿通孔的端部处与穿通孔的一部分耦接的第一金属层，以及在穿通孔的端部处与穿通孔的另一部分耦接的第二金属层。
【附图说明】
[0013]结合附图来描述特征、方面和实施例，其中:
[0014]图1是说明形成有TSV的半导体芯片的不意图；
[0015]图2是说明根据一个实施例的半导体装置的示意图；
[0016]图3是说明根据一个实施例的半导体装置的框图；
[0017]图4是说明图3中所示的半导体装置的详细框图；
[0018]图5是说明图4中所示的穿通孔单元的电路图；
[0019]图6A至图6C是说明穿通填充有各种形式的导电材料且与金属层耦接的穿通孔的示意图。
【具体实施方式】
[0020]在本文中，以下将通过示例性实施例参照附图来描述包括半导体装置的系统以及半导体装置。
[0021]参见图2，包括半导体装置100的系统可以包括:半导体芯片110、穿通孔120、第一金属层131和第二金属层132以及凸块140。可以通过穿通半导体芯片110来形成穿通硅孔(TSV) 120。通过形成通孔且在通孔周围形成硅绝缘层121以及将导电材料122填充至通孔中来形成穿通硅通孔120。穿通孔120可以经由导电材料122来接收和传送电信号。
[0022]第一金属层131可以在穿通孔120的端部处与穿通孔120的一部分耦接。第二金属层132可以在穿通孔120的端部处与穿通孔120的另一部分耦接。优选的是，第一金属层131与第二金属层132不直接彼此耦接。例如，如图2中所示，第一金属层131可以在穿通孔120的上端部处与穿通孔120的左边部分耦接。类似地，第二金属层132可以在穿通孔120的上端部处与穿通孔120的右边部分耦接。第一金属层131与第二金属层132可以不直接彼此耦接，但可以经由穿通孔120中的导电材料122来电耦接。
[0023]凸块140可以被形成并被层叠在第一金属层131和第二金属层132之上。凸块40可以与另一个半导体芯片(在图2中未示出)的穿通孔耦接。当凸块140与另一个半导体芯片的穿通孔耦接时，半导体芯片110可以和与凸块140耦接的另一个半导体芯片(在图2中未示出)层叠且电耦接。
[0024]图3是说明根据另一个实施例的半导体装置200的框图。
[0025]参见图3，诸如在图2中所示的半导体装置200可以包括穿通孔TSV220、第一金属层231和第二金属层232。第一金属层231可以与第一内部电路241 f禹接。类似地,第二金属层232可以与第二内部电路242耦接。第一内部电路241和第二内部电路242中的每个可以被形成在图2中所示的半导体芯片Il0中。因此，第一内部电路241和第二内部电路242可以不直接彼此耦接，而可以如图3中所示经由穿通孔220以及第一内部电路241和第二内部电路242耦接。穿通孔220、第一金属层231和第二金属层232、以及第一内部电路241和第二内部电路242可以形成在单个半导体芯片中。
[0026]图4是说明图3中所示的半导体装置200的详细框图。
[0027]半导体装置300可包括穿通孔以及第一内部电路和第二内部电路。穿通孔TSV可以与第一金属层和第二金属层耦接。此外，图4中所示的TSV可以和图3中所示的相同。
[0028]第一内部电路可以将数据DATA传送至穿通孔(TSV)、或者接收经由穿通孔TSV传送的数据DATA。第一内部电路可以包括:数据焊盘DQ、输入锁存单元310、输出锁存单元320以及穿通孔驱动器330。数据焊盘DQ可以从外部设备(在图4中未示出)接收数据DATA、或者将数据DATA输出至外部设备。当半导体装置300是存储器时，外部设备可以例如是存储器控制器、处理器设备、主机设备或测试设备。所列出的实例不应当被解释为限制。更确切地说，半导体装置300也可以包括其他的设备。外部设备可以通过将数据DATA、命令CMD以及选通信号DQS提供至半导体装置300来控制半导体装置300的操作。
[0029]如图4中所示，输入锁存单元310可以布置经由数据焊盘DQ从外部设备接收的数据DATA，并将布置的数据DATA输出。例如，输入锁存单元310可以将从外部设备输入的串行数据转换成并行数据，并可以将并行数据输出。此外，输入锁存单元310可以由选通信号DQS来控制。
[0030]输出锁存单元320可以布置从穿通孔TSV输出的信号，并且将布置的数据DATA输出至数据焊盘DQ。例如，输出锁存单元320可以是用于将从穿通孔TSV输出的并行数据转换成串行数据并且将串行数据输出的管道锁存。
[0031]穿通孔驱动器330可以与输入锁存单元310、输出锁存单元320以及穿通孔TSV耦接。穿通孔驱动器330可以驱动从输入锁存单元输出的数据，并将数据输出至穿通孔TSV。穿通孔驱动器330可以驱动从穿通孔TSV输出的信号，并将信号输出至输出锁存锁存单元320。
[0032]第二内部电路(在图4中未示出)可以储存经由穿通孔TSV传送的信号，并将储存的信号输出至穿通孔TSV。第二内部电路可以包括穿通孔单元340。穿通孔单元340可以响应于写入使能信号WTEN而储存经由穿通孔TSV传送的信号。此外，穿通孔单元340可以响应于读取使能信号RDEN而将储存的信号输出至穿通孔TSV。
[0033]如图4中所示，半导体装置3