包括穿通孔的半導(dǎo)體裝置的制造方法
【專利說(shuō)明】包括穿通孔的半導(dǎo)體裝置
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)要求2013年10月24日向韓國(guó)知識(shí)產(chǎn)權(quán)局提交的申請(qǐng)?zhí)枮?0-2013-0127193的韓國(guó)專利申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)，其全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用合并于此，如同全文闡述。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]各種實(shí)施例涉及一種半導(dǎo)體裝置，并且更具體地涉及一種包括穿通硅通孔(TSV)的半導(dǎo)體裝置。TSV可以與其他芯片層疊。
【背景技術(shù)】
[0004]已提供了多個(gè)芯片被層疊且被封裝在單個(gè)封裝體中以達(dá)到更高集成度的三維(3D)半導(dǎo)體裝置。較新的用途包括穿通硅通孔(TSV)，層疊的芯片被TSV穿通，且層疊的芯片經(jīng)由硅通孔電連接。
[0005]圖1是說(shuō)明形成有TSV的半導(dǎo)體芯片的不意圖。
[0006]參見(jiàn)圖1，TSV12被形成為穿通半導(dǎo)體芯片11。穿通半導(dǎo)體芯片11以形成通孔，且在通孔周圍形成硅絕緣層13。接著將導(dǎo)電材料14填充至通孔中，從而形成穿通電極或能夠傳輸電子信號(hào)的穿通線。
[0007]金屬層15形成在TSV12之上。金屬層15覆蓋TSV12的上部，且與半導(dǎo)體芯片11的內(nèi)部電路(未示出)電耦接。因此，半導(dǎo)體芯片11的內(nèi)部電路通過(guò)金屬層15從TSV12接收信號(hào)或?qū)⑿盘?hào)傳輸至TSV12。
[0008]凸塊16層疊在金屬層15之上，且與另一個(gè)半導(dǎo)體芯片的另一個(gè)TSV耦接。因此，半導(dǎo)體芯片11可以與另一個(gè)半導(dǎo)體芯片電耦接且層疊。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]針對(duì)具有“穿通硅通孔”(TSV)(其上形成有多個(gè)分開(kāi)的金屬層)且能夠測(cè)試TSV的連通性的半導(dǎo)體裝置提供了一個(gè)或更多個(gè)不同的實(shí)施例。
[0010]在一個(gè)實(shí)施例中，一種半導(dǎo)體裝置可以包括:半導(dǎo)體芯片、通過(guò)穿通半導(dǎo)體芯片形成的穿通孔、在穿通孔的端部處與穿通孔的一部分耦接的第一金屬層、以及在穿通孔的端部處與穿通孔的另一部分耦接的第二金屬層。
[0011]在一個(gè)實(shí)施例中，一種半導(dǎo)體裝置可以包括:穿通孔；第一金屬層；其在穿通孔的端部處與穿通孔的一部分耦接；第二金屬層，其在穿通孔的端部處與穿通孔的另一部分耦接；第一內(nèi)部電路，其與第一金屬層耦接且被配置成將信號(hào)傳輸至穿通孔或接收經(jīng)由穿通孔傳輸?shù)男盘?hào)；以及第二內(nèi)部電路，其與第二金屬層耦接，且被配置成儲(chǔ)存經(jīng)由穿通孔傳輸?shù)男盘?hào)并將儲(chǔ)存的信號(hào)輸出至穿通孔。
[0012]在一個(gè)實(shí)施例中，一種包括半導(dǎo)體裝置的系統(tǒng)可以包括:半導(dǎo)體芯片、通過(guò)穿通半導(dǎo)體芯片形成的穿通孔、在穿通孔的端部處與穿通孔的一部分耦接的第一金屬層，以及在穿通孔的端部處與穿通孔的另一部分耦接的第二金屬層。
【附圖說(shuō)明】
[0013]結(jié)合附圖來(lái)描述特征、方面和實(shí)施例，其中:
[0014]圖1是說(shuō)明形成有TSV的半導(dǎo)體芯片的不意圖；
[0015]圖2是說(shuō)明根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的示意圖；
[0016]圖3是說(shuō)明根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的框圖；
[0017]圖4是說(shuō)明圖3中所示的半導(dǎo)體裝置的詳細(xì)框圖；
[0018]圖5是說(shuō)明圖4中所示的穿通孔單元的電路圖；
[0019]圖6A至圖6C是說(shuō)明穿通填充有各種形式的導(dǎo)電材料且與金屬層耦接的穿通孔的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]在本文中，以下將通過(guò)示例性實(shí)施例參照附圖來(lái)描述包括半導(dǎo)體裝置的系統(tǒng)以及半導(dǎo)體裝置。
[0021]參見(jiàn)圖2，包括半導(dǎo)體裝置100的系統(tǒng)可以包括:半導(dǎo)體芯片110、穿通孔120、第一金屬層131和第二金屬層132以及凸塊140?？梢酝ㄟ^(guò)穿通半導(dǎo)體芯片110來(lái)形成穿通硅孔(TSV) 120。通過(guò)形成通孔且在通孔周圍形成硅絕緣層121以及將導(dǎo)電材料122填充至通孔中來(lái)形成穿通硅通孔120。穿通孔120可以經(jīng)由導(dǎo)電材料122來(lái)接收和傳送電信號(hào)。
[0022]第一金屬層131可以在穿通孔120的端部處與穿通孔120的一部分耦接。第二金屬層132可以在穿通孔120的端部處與穿通孔120的另一部分耦接。優(yōu)選的是，第一金屬層131與第二金屬層132不直接彼此耦接。例如，如圖2中所示，第一金屬層131可以在穿通孔120的上端部處與穿通孔120的左邊部分耦接。類似地，第二金屬層132可以在穿通孔120的上端部處與穿通孔120的右邊部分耦接。第一金屬層131與第二金屬層132可以不直接彼此耦接，但可以經(jīng)由穿通孔120中的導(dǎo)電材料122來(lái)電耦接。
[0023]凸塊140可以被形成并被層疊在第一金屬層131和第二金屬層132之上。凸塊40可以與另一個(gè)半導(dǎo)體芯片(在圖2中未示出)的穿通孔耦接。當(dāng)凸塊140與另一個(gè)半導(dǎo)體芯片的穿通孔耦接時(shí)，半導(dǎo)體芯片110可以和與凸塊140耦接的另一個(gè)半導(dǎo)體芯片(在圖2中未示出)層疊且電耦接。
[0024]圖3是說(shuō)明根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置200的框圖。
[0025]參見(jiàn)圖3，諸如在圖2中所示的半導(dǎo)體裝置200可以包括穿通孔TSV220、第一金屬層231和第二金屬層232。第一金屬層231可以與第一內(nèi)部電路241 f禹接。類似地,第二金屬層232可以與第二內(nèi)部電路242耦接。第一內(nèi)部電路241和第二內(nèi)部電路242中的每個(gè)可以被形成在圖2中所示的半導(dǎo)體芯片Il0中。因此，第一內(nèi)部電路241和第二內(nèi)部電路242可以不直接彼此耦接，而可以如圖3中所示經(jīng)由穿通孔220以及第一內(nèi)部電路241和第二內(nèi)部電路242耦接。穿通孔220、第一金屬層231和第二金屬層232、以及第一內(nèi)部電路241和第二內(nèi)部電路242可以形成在單個(gè)半導(dǎo)體芯片中。
[0026]圖4是說(shuō)明圖3中所示的半導(dǎo)體裝置200的詳細(xì)框圖。
[0027]半導(dǎo)體裝置300可包括穿通孔以及第一內(nèi)部電路和第二內(nèi)部電路。穿通孔TSV可以與第一金屬層和第二金屬層耦接。此外，圖4中所示的TSV可以和圖3中所示的相同。
[0028]第一內(nèi)部電路可以將數(shù)據(jù)DATA傳送至穿通孔(TSV)、或者接收經(jīng)由穿通孔TSV傳送的數(shù)據(jù)DATA。第一內(nèi)部電路可以包括:數(shù)據(jù)焊盤(pán)DQ、輸入鎖存單元310、輸出鎖存單元320以及穿通孔驅(qū)動(dòng)器330。數(shù)據(jù)焊盤(pán)DQ可以從外部設(shè)備(在圖4中未示出)接收數(shù)據(jù)DATA、或者將數(shù)據(jù)DATA輸出至外部設(shè)備。當(dāng)半導(dǎo)體裝置300是存儲(chǔ)器時(shí)，外部設(shè)備可以例如是存儲(chǔ)器控制器、處理器設(shè)備、主機(jī)設(shè)備或測(cè)試設(shè)備。所列出的實(shí)例不應(yīng)當(dāng)被解釋為限制。更確切地說(shuō)，半導(dǎo)體裝置300也可以包括其他的設(shè)備。外部設(shè)備可以通過(guò)將數(shù)據(jù)DATA、命令CMD以及選通信號(hào)DQS提供至半導(dǎo)體裝置300來(lái)控制半導(dǎo)體裝置300的操作。
[0029]如圖4中所示，輸入鎖存單元310可以布置經(jīng)由數(shù)據(jù)焊盤(pán)DQ從外部設(shè)備接收的數(shù)據(jù)DATA，并將布置的數(shù)據(jù)DATA輸出。例如，輸入鎖存單元310可以將從外部設(shè)備輸入的串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成并行數(shù)據(jù)，并可以將并行數(shù)據(jù)輸出。此外，輸入鎖存單元310可以由選通信號(hào)DQS來(lái)控制。
[0030]輸出鎖存單元320可以布置從穿通孔TSV輸出的信號(hào)，并且將布置的數(shù)據(jù)DATA輸出至數(shù)據(jù)焊盤(pán)DQ。例如，輸出鎖存單元320可以是用于將從穿通孔TSV輸出的并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成串行數(shù)據(jù)并且將串行數(shù)據(jù)輸出的管道鎖存。
[0031]穿通孔驅(qū)動(dòng)器330可以與輸入鎖存單元310、輸出鎖存單元320以及穿通孔TSV耦接。穿通孔驅(qū)動(dòng)器330可以驅(qū)動(dòng)從輸入鎖存單元輸出的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)輸出至穿通孔TSV。穿通孔驅(qū)動(dòng)器330可以驅(qū)動(dòng)從穿通孔TSV輸出的信號(hào)，并將信號(hào)輸出至輸出鎖存鎖存單元320。
[0032]第二內(nèi)部電路(在圖4中未示出)可以儲(chǔ)存經(jīng)由穿通孔TSV傳送的信號(hào)，并將儲(chǔ)存的信號(hào)輸出至穿通孔TSV。第二內(nèi)部電路可以包括穿通孔單元340。穿通孔單元340可以響應(yīng)于寫(xiě)入使能信號(hào)WTEN而儲(chǔ)存經(jīng)由穿通孔TSV傳送的信號(hào)。此外，穿通孔單元340可以響應(yīng)于讀取使能信號(hào)RDEN而將儲(chǔ)存的信號(hào)輸出至穿通孔TSV。
[0033]如圖4中所示，半導(dǎo)體裝置3