半导体装置和包括该半导体装置的半导体封装的制作方法
【专利说明】
[0001] 本专利申请要求于2014年11月20日提交的第10-2014-0162642号韩国专利申 请和于2014年12月11日提交的第10-2014-0178256号韩国专利申请的优先权，通过引用 将上述申请的全部内容包含于此。
技术领域
[0002] 本发明构思设及半导体装置及其制造方法。
【背景技术】
[0003] 最近，随着半导体装置已经变得更轻、更薄W及更小，将半导体装置连接到封装基 底或另一个半导体装置的外部端子也在减小尺寸。外部端子的稳定实现有助于实现包括半 导体装置的可靠的半导体封装。因此，正在开展各种研究W提高外部端子的可靠性。
【发明内容】
[0004] 根据发明构思的示例实施例，半导体装置可W包括：半导体基底；导电垫，设置在 半导体基底上；纯化层，设置在半导体基底上并包括暴露导电垫的开口；第一凸点下金属 OJBM)层，设置在暴露的导电垫上；第二凸点下金属扣BM)层，设置在纯化层上；第一凸点结 构，设置在第一 UBM层上；第二凸点结构，设置在第二UBM层上。第一凸点结构可W包括顺 序地堆叠在第一 UBM层上的基体凸点层、第一柱状凸点层和第一焊料凸点层，第二凸点结 构可W包括顺序地堆叠在第二UBM层上的第二柱状凸点层和第二焊料凸点层。 阳0化]在一些示例实施例中，开口的水平宽度和基体凸点层的水平宽度中的每个可W大 于第一柱状凸点层的水平宽度。
[0006] 在一些示例实施例中，基体凸点层可W包括在第一柱状凸点层下方的基体部分和 与第一柱状凸点层分隔开的突出部分。
[0007] 在一些示例实施例中，基体部分可W填充开口的至少一部分。
[000引在一些示例实施例中，突出部分可W邻近开口的内侧壁设置并围绕第一柱状凸点 层。
[0009] 在一些示例实施例中，突出部分可W包括与第一柱状凸点层的侧壁相对的倾斜的 内侧壁，并可W沿第一 UBM层的顶表面在远离开口的中屯、的方向上延伸，其中，在平面图 中，基体凸点层的面积不小于导电垫的面积。
[0010] 在一些示例实施例中，第一柱状凸点层可W具有与第二柱状凸点层的厚度基本上 相同的厚度。
[0011] 在一些示例实施例中，第一凸点结构的顶端和第二凸点结构的顶端可W位于相对 于半导体基底的主表面的基本上同一水平处。
[0012] 在一些示例实施例中，第一柱状凸点层和第二柱状凸点层可W包括相同的金属， 第一焊料凸点层和第二焊料凸点层可W包括相同的焊接材料。
[0013] 在一些示例实施例中，第一柱状凸点层的水平宽度可W大于第二柱状凸点层的水 平宽度。
[0014] 在一些示例实施例中，在平面图中，第一柱状凸点层可W具有不同于第二柱状凸 点层的形状。
[0015] 在一些示例实施例中，基体凸点层和第一柱状凸点层中的每个可W包括化、化合 金、Ni、Ni合金、Au、Au合金或它们的组合。
[0016] 在一些示例实施例中，半导体装置还可W包括贯穿半导体基底并连接到导电垫的 至少一个基底贯穿孔（TSV)。根据发明构思的示例实施例，半导体装置可W包括：导电垫， 设置在半导体基底上；纯化层，设置在半导体基底上，并包括暴露导电垫的开口；凸点下金 属扣BM)层，设置在导电垫上并在开口中；至少一个凸点结构，包括顺序地堆叠在UBM层上 的基体凸点层、柱状凸点层和焊料凸点层。基体凸点层可W设置在UBM层上，并可W包括填 充开口的至少一部分的基体部分和从基体部分向上延伸的突出部分。柱状凸点层可W设置 在基体部分上，并与突出部分分隔开，焊料凸点层可W设置在柱状凸点层上。
[0017] 在一些示例实施例中，开口的水平宽度和基体凸点层的水平宽度中的每个可W大 于柱状凸点层的水平宽度。
[0018] 在一些示例实施例中，突出部分可W邻近开口的内侧壁设置并可W围绕柱状凸点 层的一部分。
[0019] 在一些示例实施例中，突出部分可W包括与柱状凸点层的侧壁相对的倾斜的内侧 壁，并可W沿UBM层的顶表面远离开口的中屯、延伸。
[0020] 在一些示例实施例中，半导体装置还可W包括与第一凸点结构分隔开的第二凸点 结构。第二凸点结构可W与第一凸点结构基本相同，第一凸点结构的顶端和第二凸点结构 的顶端位于相对于半导体基底的主表面的同一水平处。
[0021] 根据发明构思的示例实施例，半导体装置可W包括：半导体基底，包括第一区和第 二区；导电垫，设置在半导体基底的第一区上；纯化层，设置在半导体基底的第一区和第二 区上，并包括暴露导电垫的开口；第一凸点结构，设置在第一区上W电连接到导电垫，并包 括顺序地堆叠在导电垫上的基体凸点层、第一柱状凸点层和第一焊料凸点层；第二凸点结 构，设置在第二区上，与导电垫隔离，并包括顺序地堆叠在纯化层上的第二柱状凸点层和第 二焊料凸点层。基体凸点层可W包括设置在第一柱状凸点层下方并覆盖导电垫的基体部 分，W及邻近开口的内侧壁并与柱状凸点层分隔开的突出部分。
[0022] 在一些示例实施例中，半导体装置还包括贯穿半导体基底并连接到导电垫的至少 一个基底贯穿孔（TSV)，其中，第一区是半导体基底的中屯、区，第二区是半导体基底的外围 区。
[0023] 在一些示例实施例中，开口的水平宽度和基体凸点层的水平宽度中的每个可W大 于第一柱状凸点层的水平宽度。
[0024] 在一些示例实施例中，突出部分可W围绕第一柱状凸点层的一部分，基体部分的 厚度可W被配置成补充导电垫的顶表面和纯化层的顶表面之间的阶梯差，使得第一凸点结 构的顶端和第二凸点结构的顶端位于相对于半导体基底的主表面的基本上同一水平处。
[00巧]根据发明构思的示例实施例，半导体封装可W包括：封装基底，包括设置在其上的 第一基底垫和第二基底垫；半导体装置，安装在封装基底上。半导体装置可W包括半导体基 底、半导体基底上的导电垫、半导体基底上的具有暴露导电垫的开口的纯化层、结合到封装 基底的第一基底垫的第一凸点结构和结合到封装基底的第二基底垫的第二凸点结构。第一 凸点结构可W包括顺序地堆叠在导电垫上的基体凸点层、第一柱状凸点层和第一焊料凸点 层。第二凸点结构可W包括顺序地堆叠在纯化层上的第二柱状凸点层和第二焊料凸点层。 [00%] 根据发明构思的示例实施例，半导体封装可W包括：封装基底，包括基底垫；半导 体装置，安装在封装基底上。半导体装置可W包括：半导体基底；纯化层，设置在半导体基 底上，并包括暴露导电垫的开口；凸点下金属扣BM)层，设置在导电垫上并在开口中；基体 凸点层，设置在UBM层上并包括填充开口的至少一部分的基体部分和从基体部分向上延伸 的突出部分；柱状凸点层，设置在基体部分上并与突出部分分隔开；焊料凸点层，设置在柱 状凸点层上，并接合到封装基底的基底垫。
[0027] 根据发明构思的示例实施例，制造半导体装置的方法可W包括：在半导体基底上 形成导电垫；在半导体基底上形成具有暴露导电垫的第一开口的纯化层；在纯化层和导电 垫上形成凸点下金属OJBM)层；在导电垫上的UBM层上形成基体凸点层，W填充第一开口的 至少一部分；在基体凸点层上形成第一柱状凸点层，W及在设置在纯化层上的UBM层上形 成第二柱状凸点层；在第一柱状凸点层上形成第一焊料凸点层，W及在第二柱状凸点层上 形成第二焊料凸点层。
[002引根据发明构思的示例实施例，制造半导体装置的方法可W包括：在半导体基底上 形成导电垫；在半导体基底上形成具有暴露导电垫的开口的纯化层；在导电垫上并在开口 中形成凸点下金属扣BM)层；在UBM层上形成基体凸点层，所述基体凸点层具有填充开口的 至少一部分的基体部分和从基体部分向上延伸的突出部分；在基体部分上形成柱状凸点层 W与突出部分分隔开；在柱状凸点层上形成焊料凸点层。
【附图说明】
[0029] 通过附图中示出的发明构思的非限制性实施例的更加详细的描述，发明构思的示 例实施例的上述和其他的特征和优点将是明显的，在附图中，在所有不同的视图中同样的 附图标记指示同样的部件。附图不一定是按比例绘制的，而重在说明发明构思的原理。在 附图中：
[0030] 图IA是示出了根据发明构思的一些示例实施例的半导体装置的剖视图；
[0031] 图IB是示出了图IA的部分OA的放大剖视图；
[0032] 图IC和图ID是分别示出了如图IB示出的凸点结构的平面图；
[0033] 图IE和图IF是分别示出了如图IA示出的集成电路层的部分的剖视图；
[0034] 图2A是示出了根据发明构思的一些示例实施例的包括半导体装置的半导体封装 的剖视图； 阳03引图2B是示出了图2A的部分PA的放大剖视图；
[0036] 图2C和图2D是示出了用于在半导体装置的凸点结构与封装基底之间形成互连的 方法的剖视图；
[0037] 图3A是示出根据发明构思的一些示例实施例的半导体装置的剖视图； 阳03引图3B是示出了图3A的部分OB的放大剖视图；
[0039] 图3C是示出了如图3B示出的凸点结构的平面图； W40] 图4A是示出了根据发明构思的一些示例实施例的包括半导体装置的半导体封装 的剖视图；
[0041] 图4B是示出了图4A的部分PB的放大剖视图；
[0042] 图5A至图5F是示出了根据发明构思的一些示例实施例的用于制造半导体装置的 方法的剖视图；
[0043] 图6A至图6E是示出了根据发明构思的一些示例实施例的用于制造半导体装置的 方法的剖视图；
[0044] 图7是示出了包括根据发明构思的一些示例实施例的半导体装置和/或半导体封 装中的至少一个的存储模块的示例的示意性框图. W45] 图8是示出了包括根据发明构思的示例实施例的半导体装置和/或半导体封装中 的至少一个的存储系统的示例的示意性框图.
[0046] 图9是示出了包括根据发明构思的示例实施例的半导体装置和/或半导体封装中 的至少一个的电子系统的示例的示意性框图。
【具体实施方式】
[0047] 现在在下面将参照其中示出了发明构思的示例实施例的附图更充分地描述本公 开的示例实施例。通过下面参照附图更详细地描述的示例实施例，发明构思的示例实施例 及其实现方法的优点和特征将是明显的。然而，应该注意的是，发明构思不受限于下面示例 实施例，并且可W W各种形式来实现。因此，示例实施例被提供仅是为了让本领域的技术人 员了解发明构思的范围。在附图中，发明构思的实施例不受限于运里提供的特定示例，并且 为了清晰起见而被放大。 W48] 在运里使用的术语仅是为了描述具体实施例的目的，而不意图限制本发明。如运 里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式的"一个（种）"和"所述（该）"也 意图包括复数形式。如在运里使用的，术语"和/或"包括一个或多个相关所列的项目的任 意和所有组合。将理解的是，当元件被称为"连接"或"结合"到另一元件时，它可W直接连 接或结合到所述另一元件，或者可W存在中间元件。 W例相似的，将理解的是，当诸如层、区或基底的元件被称作在另一元件"上"时，该元 件可W直接在另一元件上，或者可W存在中间元件。相反，术语"直接"意味着不存在中间 元件。还将理解的是，当术语"包括"和/或"包含"在运里使用时，说明所陈述的特征、整 体、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但是不排除存在或附加一个或更多个其他的特征、 整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。
[0050] 另外，将参照作为发明构思的理想示例视图的剖视图描述【具体实施方式】中的实施 例。因此，可W根据制造技术和/或可允许的误差修改示例视图的形状。因此，发明构思的 实施例不限于示例视图中示出的特定形状，而且可W包括可W根据制造工艺产生的其他形 状。
[0051] 还将理解的是，尽管在运里可使用术语第一、第二、第=等来描述各种元件，但是 运些元件不应受运些术语的限制。运些术语仅是用来将一个元件与另一元件区分开来。因 此，在不脱离本发明的教导的情况下，在一些实施例中第一元件可W在其他实施例中被命 名为第二元件。在运里解释和示出的本发明构思的方面的示例实施例包括它们的补充对应 物。在整个说明书中，相同的附图标号或相同的参考指示符指示相同的元件。
[0052] 此外，运里参照作为理想化示例图示的剖视图和/或平面图描述示例实施例。因 此，可W预期例如由制造技术和/或公差导致的图示的形状的偏差。因此，示例实施例不应 该被理解为受限于运里示出的区域的形状，而是包括例如由制造导致的形状上的偏差。
[0053] 现在将描述根据发明构思的实施例的半导体装置及其制造方法。
[0054] 图IA是示出了根据发明构思的一些示例实施例的半导体装置的剖视图。图IB是 示