[發明專利]半導體裝置和用于制造半導體裝置的方法

有效

• 申請號: 201680058117.2
• 申請日: 2016-10-07
• 公開（公告）號: CN108140628B
• 公開（公告）日: 2021-11-16
• 發明（設計）人: 脅山悟;清水完;林利彥;中村卓矢;城直樹
• 申請（專利權）人: 索尼半導體解決方案公司
• 主分類號: H01L23/485
• 分類號: H01L23/485;H01L21/60;H01L27/146
• 代理公司: 北京信慧永光知識產權代理有限責任公司 11290
• 代理人: 姚鵬;曹正建

本發明涉及半導體裝置，所述半導體裝置包括第一半導體元件，所述第一半導體元件包括至少一個具有凹陷形狀的凸塊焊盤。所述至少一個凸塊焊盤包括第一金屬層和所述第一金屬層上的第二金屬層。所述半導體裝置包括第二半導體元件，所述第二半導體元件包括至少一個電極。所述半導體裝置包括微凸塊，所述微凸塊將所述至少一個凸塊焊盤電氣地連接到所述至少一個電極。所述微凸塊包括所述第二金屬層的擴散部，并且所述第一半導體元件或者所述第二半導體元件包括像素單元。本發明還涉及用于制造所述半導體裝置的方法。

技術領域

本發明涉及半導體裝置和用于制造半導體裝置的方法，并且特別地涉及如下的一種半導體裝置和用于制造這種半導體裝置的方法：在該半導體裝置中，堆疊起來的半導體元件的電極通過Sn基焊料而電氣地相互連接。

相關申請的交叉引用

本申請要求2015年10月21日提交的日本在先專利申請JP 2015-207233的優先權權益，并且該日本在先專利申請的全部內容以引用的方式并入本文中。

背景技術

在現有技術中，在由堆疊起來的半導體元件形成的半導體裝置的制造步驟中，當把被堆疊的半導體元件的電極相互連接時，使用了用于形成由Sn基焊料(SnAg等)制成的微凸塊的方法。

圖1示出了當將半導體元件堆疊時在現有技術中使用的用于形成由Sn基焊料制成的微凸塊的方法的概要。

如圖1所示，在第一半導體元件1的一側上在Al焊盤2的位置上形成開口部，并且在此處形成Ni等以作為阻擋金屬3。在第二半導體元件4的一側上形成有由Sn基焊料制成的微凸塊6，并且通過甲酸還原使阻擋金屬3和Sn基焊料6以擴散的方式進行連接。

圖2示出了以時間為橫坐標、Sn與可以用作阻擋金屬的各種金屬之間的理論擴散距離(在200℃的情況下)。從該圖中可以清楚的看出，當通過甲酸還原以擴散的方式進行連接被實施時并且考慮到向Sn基焊料中擴散的擴散性，阻擋金屬3的厚度應當被設定為微米(μm)量級，特別地，不小于3μm。

然而，在半導體裝置的制造處理中，讓阻擋金屬3以μm量級發生流動是很困難的。

此外，專利文獻PTL 1公開了如下的貼片(die bond)技術：其采用Ti作為Sn基焊料的阻擋金屬，并且利用濺射技術在晶片工藝中形成可以流動的大約200納米(nm)的Ti。

引用列表

專利文獻

[PTL 1]日本專利申請特開JP 2006-108604A公報

發明內容

[要解決的技術問題]

然而，在PTL 1中所公開的方法中，作為貼片技術僅僅將半導體元件物理地連接，因而顯然可知的是，就如本發明的申請人所做的高溫擱置(high temperature shelf)實驗的結果一樣，在Sn基焊料和Ti之間的界面處出現了因合金生長和氧化而產生的高電阻。因此，可以理解的是，通過PTL 1中所公開的方法，盡管被堆疊的半導體元件的電極可以物理地相互連接，但這些電極不是電氣地相互連接。

本發明是在上述這種狀況下獲得的，并且本發明所期望的是，被堆疊的半導體元件的電極電氣地相互連接。

[技術方案]

根據本發明的一些方面，提供了一種半導體裝置，其包括：第一半導體元件，所述第一半導體元件包括至少一個具有凹陷形狀的凸塊焊盤，所述至少一個凸塊焊盤包括第一金屬層和所述第一金屬層上的第二金屬層；第二半導體元件，所述第二半導體元件包括至少一個電極；和微凸塊，所述微凸塊將所述至少一個凸塊焊盤電氣地連接到所述至少一個電極。這里，所述微凸塊包括所述第二金屬層的擴散部，并且所述第一半導體元件或者所述第二半導體元件包括像素單元。