[發明專利]半導體元件及其制造方法與封裝構造

有效

• 申請號: 201310050281.7
• 申請日: 2013-02-08
• 公開（公告）號: CN103165543A
• 公開（公告）日: 2013-06-19
• 發明（設計）人: 王盟仁
• 申請（專利權）人: 日月光半導體制造股份有限公司
• 主分類號: H01L23/29
• 分類號: H01L23/29;H01L21/56;H01L23/31
• 代理公司: 上海翼勝專利商標事務所(普通合伙) 31218
• 代理人: 翟羽

技術領域

本發明涉及一種半導體元件，特別是有關于一種半導體元件及其制造方法與封裝構造。

背景技術

在現有的半導體封裝制造工藝中，依產品需求而定，晶圓、芯片或是中介層(interposer)的硅基板內部會穿設有導電柱(又稱穿硅導通孔或是直通硅晶穿孔，through?silicon?via)，所述導電柱會凸出于硅基板的非電路層的一第一表面，以與其他半導體構造(例如上層芯片)電性連接。所述硅基板的第一表面會設有鈍化層以提供保護，前述導電柱凸出部分的裸露頂面則會設置底金屬層，以連接導電柱與焊錫金屬。

在現有技術中，可通過化學氣相沉積工藝沈積二氧化硅或者是涂布非導電型有機高分子材料來形成上述鈍化層。然而，以化學氣相沉積工藝沈積二氧化硅的方式需要耗費較高的成本，且需要另外的處理工序來清除導電柱上的二氧化硅，若清除不全也將會增加導電柱因此的開路風險。以非導電型有機高分子材料(例如聚亞酰胺，Polyimide)來形成上述鈍化層的方式也可能會因為清除不全而有殘留高分子材料在導電柱上，進而增加導電柱的開路風險，再者，有機高分子材料與硅基板之間的熱膨脹系數不匹配，將會導致兩者在溫度改變時產生應力拉扯，因而產生半導體元件翹曲的問題。

故，有必要提供一種半導體元件及其制造方法與封裝構造，以解決現有技術所存在的問題。

發明內容

本發明的主要目的在于提供一種半導體元件，其半導體基材表面裸露的導電柱頂面設置有金屬層，而半導體基材表面設置有鈍化層，所述鈍化層由所述金屬層的陽極氧化物構成，具有制作成本較低且不易導致半導體元件翹曲問題發生的優點。

為達成前述目的，本發明一實施例提供一種半導體元件，所述半導體元件包含：一半導體基材、一電路層、一金屬層與一鈍化層，其中所述半導體基材具有一第一表面、一第二表面及數個導電柱，所述第二表面相對所述第一表面，所述導電柱貫穿所述半導體基材且部分凸出所述第二表面而具有一外露的頂面；所述電路層設于所述半導體基材的第一表面，并電性連接所述導電柱；所述金屬層成形于所述導電柱的外露頂面上；所述鈍化層成形于所述半導體基材的第二表面，所述鈍化層為所述金屬層的陽極氧化物。

本發明的另一目的在于提供一種半導體元件制造方法，所述半導體元件制造方法包含步驟：提供一半導體基材，其中所述具有一第一表面、一第二表面及數個導電柱，所述第二表面相對所述第一表面，所述導電柱貫穿所述半導體基材；對所述半導體基材的第二表面進行薄化處理，使所述第二表面裸露所述導電柱的一頂面；對所述半導體基材的第二表面進行蝕刻，使所述導電柱部分凸出于所述第二表面；成形一金屬層于所述半導體基材的第二表面及所述導電柱的裸露頂面；對所述半導體基材的第二表面上的金屬層進行陽極氧化工藝，以做為一鈍化層；以及形成一包覆所述導電柱凸出所述第二表面的部份的凸塊下金屬層。

本發明的另一目的在于提供一種半導體元件封裝構造，一封裝基板、一半導體元件、一芯片與封裝膠材，其中所述半導體元件的電路層電性連接所述封裝基板的一表面上；所述芯片電性連接凸出所述半導體元件的第二表面的所述導電柱；所述封裝膠材設于所述封裝基板的表面上而包覆所述芯片與所述半導體元件。

由于本發明是一次性于導電柱裸露一側的半導體基材表面以及導電柱頂面成形金屬層，再通過陽極氧化工藝將半導體基材表面的金屬層氧化成鈍化層(即同一金屬的氧化層)，而導電柱頂面的金屬層維持不變，相較于現有的氧化硅沉積工藝，可減少移除導電柱頂面的氧化硅的步驟，制作成本較低且不易導致半導體元件翹曲問題發生。

附圖說明

圖1是本發明一實施例的半導體元件的剖面示意圖。

圖2是本發明一實施例的半導體元件封裝構造的剖面示意圖。

圖3A~3E是制作圖1實施例的半導體元件的結構示意圖。

具體實施方式

為讓本發明上述目的、特征及優點更明顯易懂，下文特舉本發明較佳實施例，并配合附圖，作詳細說明如下。再者，本發明所提到的方向用語，例如「上」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」、「內」、「外」、「側面」等，僅是參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語是用以說明及理解本發明，而非用以限制本發明。

請參照圖1所示，圖1是本發明一實施例的半導體元件的結構平面示意圖。本發明所揭示的半導體元件包含一半導體基材10、一電路層20、一金屬層16及一鈍化層18。