TW201209978A - Semiconductor device and method of forming RDL over contact pad with high alignment tolerance or reduced interconnect pitch - Google Patents

Description

201209978 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 更明確地說，係關 於具有高對準容限 本發明大體上關於半導體裴置，且 於一種半導體裝置以及形成重新分配層 或縮小的互連間距之接觸墊上的方法。 國内優先權之主張 本申請案主張20H)年7月26日所提中的臨時申請案 第swMm號的優先權’並且在35 u s c御的規範下 主張上面申請案的優先權。 【先前技術】 在現代的電子產品中經常會發現半導體裝置。半導體 裝置會有不同數量與密度的電組件。離散式半導體裝置通 常含有某-種類型的電組件’舉例來說，發光二極體(Light Emitting Diode，LED)、小訊號電晶體、電阻器、電容器、 電感器、以及功率金屬氧化物半導體場效電晶體（Metal

Oxide Semiconductor Field Effect Transistor , M〇SFET)。積 體式半導體裝置通常含有數百個至數百萬個電組件。積體 式半導體裝置的範例包含微控制器、微處理器、電荷耦合 裝置（Charged-Coupled Device ’ CCD)、太陽能電池、以及 數位微鏡裝置（Digital Micro-mirror Device，DMD)。 半導體裝置會實施各式各樣的功能，例如，訊號處理、 高速計算、傳送與接收電磁訊號、控制電子裝置、將太陽 4 201209978 光轉換成電能、以及產 硝B n, 電視顯不器的視覺投影。在娛毕 領域、通訊領域、電力糙 甘场朱 以m 轉換湏域、網路領域、電腦領域、 以及漓費性產品領域中比 ^ Λ 貝a节白會發現半導體裝置。在 用、航空、自動鱼、隹皁事應 業k制器、以及辦公室設備中 會發現半導體裝置。 u至认備节同樣 半導體裝置合矛丨| m jk ϋ" ΓΒ,υ, 曰 半導體材料的電氣特性。半導 料的原子結構會使得可M山从 千等體材 藉由施加電場或基礎電流或是經由 推雜處理來操縱立塞常& 線縱其導電性。摻雜會將雜質引入至該半導體 材料之中，以便操縱及控制該半導體裝置的傳導性。 半導體裝置會含有主動式電氣結構與被動式電氣結 :。主動式結構(其包含雙極電晶體與場效電晶體)會控制電 ，的肌動。藉由改變摻雜程度以及施加電場或基礎電流， 該電晶體便會提高或限制電流的流動。被動式結構（其包含 :阻器、電容器、以及電感器)會創造用以實施各式各樣電 亂功能所需要的電壓和電流之間的關係。該等被動式結構 與主動式結構會被電連接以形成讓該半導體裝置實施高速 計算及其它實用功能的電路。 半導體裝置通常會使用兩種複雜的製程來製造，也就 疋，則端製造以及後端製造，每一者皆可能涉及數百道步 驟。刖端製造涉及在一半導體晶圓的表面上形成複數個晶 粒母個半導體晶粒通常相同並且含有藉由電連接主動 式組·件和被動式組件而形成的電路。後端製造涉及從已完 成的晶圓中單體化裁切個別的晶粒並且封裝該晶粒，用以 提供結構性支撐以及環境隔離。本文中所使用的「半導體 201209978 晶粒」-詞兼具單數和複數形式，據此，彳㈣指單 導體裝置以及多個半導體裝置兩者。 半導體製造的其中一個3拽你及丄女±J_ 才々便係生產較小型半導體事 效 能 置。較小型裝置通常會消耗較少的電力，具有 並且能夠被更有效地生產，，較小型的半導體襄置還 具有較小的覆蓋區，這係較小型末端產品所需要的。藉由 改善前端製程可以達成較小的晶粒尺寸，#而導致具㈣ j尺寸以及較冋密度之主自4组件和才皮動式組件的半導體 晶粒》後端製程可以藉由改善電互連材料及封裝材料而導 致具有較小覆蓋區的半導體裝置封裝。 圖la所示的係在扇入或扇出晶圓級晶片規模封裝 (Wafet Level Chip Scale Package，WLCSP)中具有半導體晶 粒或晶圓12的一習知半導體裝置1〇。半導體晶粒12具有 一主動表面14以及被形成在該主動表面之上的多個接觸墊 16。一絕緣層或鈍化層18會在晶圓級被形成在主動表面14 以及接觸墊16的上方。絕緣層丨8的一部分會藉由一蝕刻 製程被移除，用以露出接觸塾16。一絕緣層或純化層2 〇會 在晶圓級被形成在絕緣層1 8以及該等已露出的接觸墊j 6 的上方。絕緣層2 0的一部分會藉由一蚀刻製程被移除，用 以露出接觸墊16。該絕緣層1 8中的開口通常為20微米（M m) ’以便讓接觸墊1 6具有良好的電氣特徵。一導電層22 會被形成在該等已露出的接觸墊16以及絕緣層20的上 方。導體層22的作用如同一被電連接至接觸墊！ 6的重新 分配層（ReDistribution Layer，RDL)。導體層22會延伸超出 201209978 ρ 、邑”彖層20之中的開口，用以橫向重新分配被連接至接觸墊 '的電互m緣層或純化層24會被形成在絕緣層 2〇以及導體層22的上方。絕緣層24的—部分會藉由一触 刻製程被移除，用以露出導體層22以進行電互連。 圖lb所不的係沿著圖la的直線11?_11?所取得的半導體 裝置10的平面圖，重點放在接觸些區域26。絕緣層2〇中 用以露出接觸# 16以便沉積導體| 22的開σ 28的寬度以 及導體層22和接觸墊16之間的接觸表面區域的寬度u 為2〇wm。相鄰導體層22之間的寬度為…"瓜。為在導體 層22和接觸墊16之間達到良好的電氣特徵，2〇 " 〇的開口 寬度w〗6·22係必要的。然而，由於在接觸墊16上方重疊的 絕緣層20完全圍繞該接觸墊的關係，所以，接觸墊16需 要一特定的寬度與間距方能保持導體層22和接觸墊16之 '間的互連表面區域。於其中一實施例中，接觸墊16的寬度 為45 v m，而該接觸墊間距則為5〇 # m。對開口 μ附近的 接觸塾16上方10μιη重疊的絕緣層2〇來說，為 20 + 10 + 10 = 40 “ m。由於良好接觸特徵所需要的寬度 WwW開口 28的寬度加上重疊寬度）的關係，5〇#m的接觸 塾間距已變成製程限制。倘若開口 28的寬度Wi6·22進—步 縮小的話’那麼，導體層22和接觸墊16之間的接觸特徵 便會變差。 【發明内容】 本技術領域需要在具有高對準容限以及小互連間距的 接觸墊上形成一重新分配層。據此，於其中一實施例中， 201209978 本發明係一種製造半導體 提供一具 主動表面 動表面上 一導體層 方該第二 緣層會叠 該等第一 該第二導 三絕緣層 有主動表 上方形成 方形成一 的上方形 絕緣層的 置在該第 與第二絕 體層以及 面.的半 一第一 第一絕 成一第 一部分 一導體 緣層的 該等第 裝置的方 導體晶粒 導體層； 緣層；在 二絕緣層 ，俾使得 層的上方 上方形成 法’其包括下面 ’在該半導體晶 在該半導體晶粒 該等第一絕緣層 ;移除該第一導 沒有任何部分的 ;在該第一導體 一第二導體層； 步驟： 粒的該 的該主 以及第 體層上 第二絕 層以及 以及在 一與第二絕緣層的上方形成一第 於另-實施例中，本發明係一種製造半導體裝置的方 法，其包括下面步驟：提供一半導體晶粒；在該半.導體晶 粒的-表面上方形成-第一導體層；在該第一導體層以及 该半導體晶粒的該表面上方形成一第一絕緣層；移除該第 導體層上方該第一絕緣層的一部分，俾使得沒有任何部 刀的第一絕緣層會疊置在該第一導體層的上方；在該第一 導體層以及該等第一絕緣層的上方形成一第二導體層；以 及在邊第二導體層以及第一絕緣層的上方形成一第二絕緣 層0 於另一實施例中’本發明係一種製造半導體裝置的方 法，其包括下面步驟：提供一半導體晶粒；在該半導體晶 粒的一表面上方形成—第—導體層；在該半導體晶粒的該 表面上方形成一第一絕緣層；形成一第二導體層，其會延 伸跨越3玄第一導體層，上達該第一導體層之反向側之上的 201209978 第一絕緣層；以及在該第二導體層以及第一絕緣層的上方 形成一第二絕緣層。 於另一實施例中，本發明係一種半導體裝置，其包括 一半導體晶粒以及被形成在該半導體晶粒的—表面上方的 第-導體層…第-絕緣層會被形成在該半導體晶粒的該 表面上方。一第二導體層會延伸跨越該第一導體層，上達 該第一導體層之反向側之上的第一絕緣層。—第二絕緣層 會被形成在該第二導體層以及第一絕緣層的上方。 曰 【實施方式】 在下面的說明中會參考圖式於一或多個實施例中來說 明本發明，於該等圖式中，相同的符號代表相同或雷同的 元件。雖然本文係以達成本發明之目的的最佳模式來說明 本發明；不過，熟習本技術的人士便會明白，本發明希望 涵蓋受到下面揭示内容及圖式支持的隨附申請專利範圍及 匕們的等效範圍所定義的本發明的精神與範_内可能併入 的替代例、修正例、以及等效例。 半導體裝置通常會使用兩種複雜的製程來製造：前端 製造和後端製造。前端製造涉及在一半導體晶圓的表面上 形成複數個晶粒。該晶圓上的每一個晶粒皆含有主動式電 組件和被動式電組件’它們會被電連接而形成功能性電 路。主動式電組件（例如電晶體與二極體）能夠控制電流的流 動。被動式電組件（例如電容器、電感器、電阻器、以及變 壓器）會創造用以實施電路功能所需要的電壓和電流之間的 關係。 201209978 被動式組件和主動式組件會藉由一連串 形成在該半導體晶圓的表面， 驟破 |裎步驟包合：换 …沉積、光微影術、蝕刻、以及平坦化。摻雜會萨由； 面的技術將雜質引入至半導體材料之中，例如：离^ =熱擴散。推雜製程會修正主動式裝置中半導體材料的 於二體材料轉換成絕緣體、導體，或是響應 、電％或基礎電^來動態改變半導體材料傳導性。電曰體 含有不同類型及不同摻雜程度的多個區域，它們會在：要 時被排列成用以在施加—電場或基礎電流時讓該電晶體會 提高或限制電流的流動。 主動式組件和被動式組件係由具有不同電氣特性的多 層材料構成。該等層能夠藉由各式各樣的沉積技術來形 成’其部分取決於要被沉積的材料的類型。舉例來說，薄 膜'儿積可能包含：化學氣相沉積（Chemical Vapor Deposition，CVD)製程、物理氣相沉積（physicai ν^〇Γ

Dep〇s山on，PVD)製程、電解質電鍍製程、以及無電極電鍍 1耘。每一層通常都會被圖樣化，以便形成主動式組件、 被動式組件、或是組件之間的電連接線的一部分。 §玄等層能夠利用光微影術來圖樣化，其涉及在要被圖 樣化的層的上方沉積光敏材料，舉例來說，光阻。一圖樣 會利用光從一光罩處被轉印至該光阻。於其中一實施例 中’會利用溶劑移除該光阻圖樣中受到光作用的部分，從 而路出下方層之中要被圖樣化的部分。於另一實施例中， 會利用溶劑移除該光阻圖樣中沒受到光作用的部分（負向光 201209978 阻)’從而露出下方層之中要被圖樣化的部分。接著，該光 阻中的剩餘部分會被移除，從而留下一已圖樣化層。或者， 某些類型的材料被圖樣化的方式係利用無電極制以及電 解質電鍍之類的技術’藉由將該材料直接沉積至前面沉積， 触刻製程所形成的區域或空隙（vQid)之中。 在既有圖樣的上方沉積一薄膜材料可能會擴大下方 圖樣並且產生不均句平坦的表面。生產較小且更密集封 裝的主動式組件和被動式組件需要用到均勻平坦的表面。 平坦化作用可用來從晶圓的表面處移除材料，並且產生均 句平坦的表面。平坦化作用涉及利用一研磨墊來研磨晶圓 的表面。有純作用的材料以及腐録的化學藥劑會在研 磨期間被加到晶圓的表面。化學藥劑的磨蝕性作用及腐蝕 f生作用所組成的組合式機械作用會移除任何不規律的拓樸 形狀，從而產生均勻平坦的表面。 後端製造係指將已完成的晶圓切割或單體化裁切成個 別的日日粒，並且接著封裝該晶粒，以達結構性支撐以及環 ί兄離的效果。為單體化裁切半導體晶粒，該晶圓會沿著 -亥曰曰圓中被稱為切割道（saw street)或切割線（scHbe)的非功 b t區域被刻痕並且折斷。該晶圓會利用雷射切割工具或 鋸片來進行單體化裁切。經過單體化裁切之後，個別晶粒 便會被鎮敗至包含接針或接觸塾的封裝基板，以便和其它 系統組件進行互連。被形成在該半導體晶粒上方的接觸墊 接著會被連接至該封裝裡面的接觸墊。該等電連接線可利 用焊料凸塊、短柱凸塊、導電膏、或是焊線來製成。一囊 201209978 封劑或疋其它模造材料會被沉積在該封裝的上方，用以提 =物理性支撐和電隔離。接著，肖已完成的封裝便會被插 氣系統之中並且讓其它系統組件可取用該半導體裝 置的功能。 圖2圖解一電子裝置50,其具有-晶片載體基板或是 印刷電路板（printed Circuit B〇ard，pcB)52，在其表面上鎮 谈著複數個半導體封裝。電子裝置5Q可能具有某—種類型 ^半導體封裝或是多種類型的半導體封裝，端視應用而 定為達解釋目的，g 2中顯示該等不同類型的半導體封 裝。 子裝置50可能係一單機型系統，其會使用該等半導 體封裝來實施一或多項電功能。或者，電子裝置5〇亦可能 係一較大型系統中的一子組件。舉例來說，電子裝置5〇可 能係一蜂巢式電話、-個人數位助理(Personal Digital Assistant，PDA)、-數位錄像機（叫如丨Vide〇 DVC)、或是其它電子通信裝置的一部分。或者電子裝置 5〇可能係-圖形卡、—網路介面卡、或是能夠被插入在一 電腦之中的其它訊號處理卡。該半導體封裝可能包含：微 處理益、記憶體、特定應用積體電路（App|[icati〇n Specific

Integrated Circuits , ASIC)、邏輯電路、類比電路、RF電路、 離散式裝置、或是其它半導體晶粒或電組件。該些產品要 被市場接受，微型化以及減輕重量相當重要❶半導體裝置 之間的距離必須縮小，以達更高密度的目的。 在圖2中，PCB 52 提供一通用基板，用以結構性支撐 12 201209978 及電互連被鑲拔在該PCB之上的半導體封裝。多條導體訊 號線路54會利用下面製程被形成在PCB 52的一表面上方 或是多層裡面：蒸發製程、電解f電錢製H電極電鍍 製程、網印製0、或是其它合宜的金屬沉積製程。訊號線 路54會在該等半導體封裝、被鑲嵌的組件、以及其它外部 系統組件中的每一者之間提供電通訊。線路54還會提供連 接至每一個該等半導體封裝的電力連接線及接地連接線。 於某些實施例中，一半導體裝置會有兩個封裝層。第 一層封裝係一種用於以機械方式及電氣方式將該半導體晶 粒附接至一中間載板的技術。第二層封裝則涉及以機械方 式及電氣方式將該中間載板附接至該PCB。於其它實施例 十，一半導體裝置可能僅有該第一層封裝，其中，該晶粒 會以機械方式及電氣方式直接被鑲嵌至該PCB。 為達解釋的目的，圖中在PCB 52之上顯示數種類型的 第—層封裝，其包含焊線封裝56以及覆晶58。除此之外， 圖中還顯示被鑲嵌在PCB 52之上的數種類型第二層封裝， 其包含：球柵陣列（Ball Grid Array，BGA)60 ;凸塊晶片載 板（Bump Chip Carrier，BCC)62;雙直列封裝（Duai In_line Paekage ’ DIp)64 ;平台格柵陣列（Land Grid Array , lga)66 ; 夕日曰片模組（Multi-Chip Module，MCM)68 ;方形扁平無導 線封裝 (QuadFlat Non-leaded package，QFN) 7〇+;以及方 扁平封裝7 2。端視系統需求而定，被配置成具有第一層 封裳樣式和第二層封裝樣式之任何組合的半導體封褒和其 b電子、纟且件所組成的任何組合皆能夠被連接至PCB 52。於 13 201209978 某些實施例中’電子裝置50包含單一附接半導體封裝；而 其它實施例則會需要多個互連封裝。藉由在單一基板上組 合一或多個半導體封裝，製造商便能夠將事先製造的組件 併入電子裝置和系統之中。因為該等半導體封裝包含精密 的功能’所以，電子裝置能夠使用較便宜的組件及有效率 的製程來製造。所產生的裝置比較不可能失效而且製造價 格較低廉，從而讓消費者的成本會較低。 圖3a至3c所示的係示範性半導體封裝。圖3a所示的 係被鑲嵌在PCB 52之上的DIP 64的進一步細節。半導體 晶粒74包含一含有類比電路或數位電路的主動區，該等類 比電路或數位電路會被施行為被形成在該晶粒裡面的主動 式裝置、被動式裝置、導體層、以及介電@，並且會根據 該晶粒的電氣設計來進行電互連。舉例來說，該電路可能 包含被形成在半導體晶粒7 4之主動區裡面的一或多個電曰^ 體、二極體、電感胃、電容器、電阻器、以及其它電路： 件。接觸墊76係一或多層導體材料（例如鋁（ai)、銅（cu)、 錫（Sn)、錄（Ni)、金㈣、或是銀（Ag))，並且會被電連接至 形成在半導體晶粒74裡面的電路元件。在mp64的組 半導體晶粒74會利用一切共炼合金層或是膠黏材料 (例如熱環氧樹脂或是環氧樹脂）被鑲嵌至一中間載板乃 體包含—絕緣封裝材料，例如聚合物或是陶I 肢導線80以及焊線82會在半導體晶粒74與pcB w :提供電互連。囊封劑84會被沉積在該封裝的上方，二 濕氣和粒子進入該封裝並污染晶粒74或焊線心達環境 14 201209978 保護的目的。 〜工的BCC 62的進一 步細節。半導體晶粒88會利用底層填充材料或環氧樹脂膠 黏材料92被鑲嵌在載板90的上方。焊線94會在接觸塾/ 與98之間提供第一層封裝互連。模造化合物或囊封劑 圑 j D所不 會被沉積在半導體晶粒88和焊線94的上太，田、，从 J工万用以為該裝 置提供物理性支撐以及電隔離效果。多個接觸塾1〇2會利 用一合宜的金屬沉積製程（例如電解質電鍍或無電極電鍍） 被形成在PCB 52的一表面上方’用以防止氧化％接觸塾 會被電連接至PCB 52之中的一或多條導體訊號線路54。多 個凸塊104會被形成在BCC 62的接觸墊98和PCB 52的接 觸墊102之間。 在圖3c中，半導體晶粒58會利用覆晶樣式的第—層封 ..裝以面朝下的方式被鑲嵌至中間載板1〇6。半導體晶粒Μ 的主動區108含有類比電路或數位電路，該等類比電路或 數位電路會被施行為根據該晶粒的電氣設計所形成的主動 式裝置、被動式裝置、導體層、以及介電層。舉例來說， 5亥電路可能包含被形成在主動區1〇8裡面的一或多個電晶 體、二極體、電感器、電容器、電阻器、以及其它電路元 件。半導體晶粒5 8會經由多個凸塊11 0以電氣方式及機械 方式被連接至載板106。 BGA 60會以利用多個凸塊112的BGA樣式第二層封 裝’以電氣方式及機械方式被連接至PCB 52。半導體晶粒 58會經由凸塊110、訊號線114、以及凸塊112被電連接至 201209978 PCB 52之中的導體訊號線路54β 一模造化合物或囊封劑【i6 會被沉積在半導體晶粒5 8和載板1 〇6的上方，用以為該穿 置提供物理性支撐以及電隔離效果。該覆晶半導體跋置會 從半導體晶粒58上的主動式裝置至PCB 52上的傳導轨提 供一條短電傳導路徑，以便縮短訊號傳播距離、降低電·容、 並且改善整體電路效能。於另一實施例中，該半導體晶粒 58會利用覆晶樣式的第一層封裝以機械方式及電氣方式直 接被連接至PCB 52，而沒有令間載板1〇6。 4a矣4j配合圖2以及3a至3c顯示一種用以於具有 容限之接觸墊上方形成一重新分配層的製程。圖乜 圖 尚 對準 所示的係一半導體晶圓12〇，其具有一基礎基板材料Η〗， 例如，矽、鍺、砷化鎵、磷化銦、或是碳化矽，以便達到 結構性支撐的目的。複數個半導體晶粒或組件124會被形 成在藉由沒有作用的晶粒間晶圓區或是如上面所述之切叫 道⑶而分離的晶圓120之上。切割道126提供切割區： 用以將半導體晶圓m單體化裁切成個別的半導體晶粒 圖仆所示的係半導體晶目⑽的一部分的剖視圖^ 一料導體❹124皆具有—背表φ 128以及主動表召 13〇’该主動表面13〇含有類比電路或數位電路，該等類^ 電路或數位電路會被施行為被形成在該晶粒裡面的主動; =被？：裳置、導體層 '以及介電層，並且會根制 ^叹汁與功能來進行電互連。舉例來說，該電辟 …含破形成在主動表面13〇裡面的一或多個電晶體、 16 201209978 二極體、以及其它電路元件，用以施行類比電路或數位電 路’例如，數位訊號處理器（DigitaI Signal Processor，DSP)、 ASIC、記憶體、或是其它訊號處理電路。半導體晶粒ι24 可能還含有用於RF訊號處理的整合式被動裝置（Integrated Passive Device，IPD)，例如，電感器、電容器、以及電阻 器。於其中一實施例中’半導體晶粒124係一覆晶類型的 晶粒。 一導電層132會使用PVD、CVD、電解質電鍍、無電 極電鍍製程、或是其它合宜的金屬沉積製程被形成在主動 表面130的上方。導體層132可能係由下面所製成的一或 多層：A卜Cu、Sn、Ni、Au、Ag、或是其它合宜的導電材 料。導體層132的作用如同被電連接至主動表面丨3〇上之 電路的接觸墊。接觸墊132會以併排的方式被設置在和半 導體晶粒124的邊緣相隔第一距離處。或者，接觸墊1 32 可能會偏移多列，俾使得第一列接觸墊.會被設置在和該晶 粒的邊緣相隔第一距離處，而與該第一列交錯的第二列接 觸墊則會被設置在和該晶粒的邊緣相隔第二距離處。 在圖4c中’ 一絕緣層或鈍化層丨34會利用下面方法被 形成在主動表面130以及導體層132的上方：PVD、CVD、 印刷、旋塗、喷塗、燒結、或是熱氧化。該絕緣層134含 有由下面所製成的一或多層：二氧化矽（Si〇2)、氮化矽 (Si3N4)、氮氧化矽（Si〇N)、五氧化二组（Ta2〇5)、三氧化二 鋁（A1203)、環苯丁烯（BCB)、聚亞醯胺（ρι)、聚苯并噁唑纖 維（PB0)、合宜的介電材料、或是具有雷同絕緣特性及結構 17 201209978 f生特性的其它材料…部分的絕緣I i34會經由—光阻層 圖令並未顯示）藉由—钮刻製程被移除，用以露出導體層 13 2° ^ d中 絕緣層或鈍化層1 3 6會利用下面方法被 形成在絕緣層134以及外露的導體層132的上方：PVD、 P刷；^塗、喷塗、燒結、或是熱氧化。該絕緣層 136含有由下面所製成的-或多[Si02、Si3N4、Si0N、 A1203、BCB、Pi、pbo、合宜的介電材料或是 具有雷同絕緣特性及結構性特性的其它材料。—部分的絕 緣層136會經由一光阻層藉由一蝕刻製程被移除，用以形 成開口 138並且以絕緣層136為基準完全露出導體層η〗， 圖e中所示。也就是，沒有任何部分的絕緣層1 3 6會疊 置在導體層132之上。 於其中一實施例中，一部分的絕緣層136會藉由讓已 照射的DFR材料接受顯影劑的作用而被移除，該顯影劑會 選擇性地溶解該DFR材料中未被照射的部分，以便於被設 置在導體I 132上方的絕緣層136 t創造經圖樣化的開口 1 3 8 ’同時完整留下該光阻材料中已被照射的部分。 或者’在需要比較精細互連維度的應用中，亦可以利 用雷射140來移除絕緣層136的一部分，藉由雷射直接燒 蝕（Laser Direct Ablation，lDA)來形成圓形的開口 n8,如 圖4f中所示。 圖4g所示的係絕緣層134與136以及導體層132的平 面圖，圖中沒有任何部分的絕緣層136疊置在導體層132 201209978 之上 】在圖4h中，—導電層142會使用圖樣化以及金屬沉積 製紅(例如，印刷、pVD、CVD、濺鍍、電解質電鍍、以及 …電極電鍍）被形成在外露的導體層132以及絕緣層134與 136的上方。導體層142可能係由下面所製成的一或多層： A1 Cu ' Sn、Nl、Au、Ag、或是其它合宜的導電材料。導 體層142會以保形方式被塗敷，以便遵循絕緣層134與136 以及導體| 132的輪廓。導體層142的作用如同一被電連 接至導體層132的重新分配層。導體層142係延伸在平行 於主動表面130的方向中，其會超出絕緣層136中的開口 138 ’用以橫向重新分配被連接至導體層132的電互連線。 在圖4ι中，一絕緣層或鈍化層144會利用下面方法被 形成在絕緣層m以及導體層ι42的上方：pvd、cVD、印 刷方疋塗、喷塗、燒、结、或是熱氧化。該絕緣層144含有 由下面所製成的-或多㉟：Si02、Si3N4、SiON、Ta205、 203 BCB、PI、ΡΒσ、合宜的介電材料、或是具有雷同 絕緣特性及結構性特性的其它材料。一部分的絕緣層⑷ 會經由-光阻層藉由一蝕刻製程被移除，肖以露出導體層 142 ’以達電互連的目的。 在圖4j # ’ 一導電凸塊材料會利用蒸發製程、電解質 _程、無電極電錢製程、丸滴製程、或是網印製程被 在外露的導體層！ 42的上方。該凸塊材料可能係、 A Nl AU、Ag、Pb、Bi、Cu、焊料、以及它們的組合， ，、會有-非必要的助溶溶液。舉例來說，凸塊材料可能 19 201209978 是Sn/Pb共熔合金、高鉛焊料、或是無鉛焊料。該凸塊材料 會利用合宜的附著或焊接製程被焊接至導體層142。於其中 一實施例中，該凸塊材料會藉由將該材料加熱至其熔點以 上而被回焊’用以形成凸塊146。於某些應用中，凸塊146 會被二次回焊’以便改善和導體層142的電接觸效果。凸 塊146也能夠被壓縮焊接至導體層142。一下層凸塊金屬 (Under Bump Metallization，UBM)層可能會被形成在凸塊 146以及導體層142之間。凸塊146代表能夠被形成在導體 層142上方的其中一種類型的互連結構。該互連結構亦能 夠使用短柱凸塊、微凸塊、或是其它電互連。 半導體晶圓120會利用鋸片或雷射裁切工具148經由 切割道126被單體化裁切成個別的半導體晶粒124 ^圖5a 所示的係在單體化裁切之後的半導體晶粒124。半導體晶粒 124會經由導體層132與142被電連接至凸塊146。開口 138 會以絕緣層136為基準完全露出導體層132，俾使得沒有任 何部分的絕緣層136會疊置在導體層132之上。導體層M2 會被形成在絕緣層36的一部分以及該外露的導體 層132上方。因為絕緣層136不會f疊導體層132，所以， 相鄰的導體層M2t間會有較大的分隔距離，其並不會損 失導體層132與導體層142之間的接觸面積。相鄰導體層 142之間的較大分隔距離會提高對準容限。 圖5b所示的係沿著圖5a的直線5b-5b所取得的導體層 132與142以及絕緣層134的平面圖。導體層142會延伸在 導體層132的上方，上達絕緣層134的其中一側。於其中 20 201209978 一實施例中，導體層132的寬度為45^m而相鄰導體層i32 之間的寬度為5#m，從而使得導體層132的間距為5〇〆^。 為達良好電氣特徵的目# ’舉例來說，低接觸阻值，介於 導體層132以及導體層142之間的接觸介面的寬度w^_i42 至少為2〇em。相鄰導體層142之間的寬度^^^⑷為3〇 /im。藉由增加開口 138的尺寸以便以絕緣層為基準完 ^露出導體層U2,可以讓導體層142達到高對準容限’但 是卻不會犧牲接觸介面w132_142。 圖6&至^配合圖2以及“至虹顯示一種用以於具有 縮小的互連間距之接觸墊上方形成一重新分配層的製程。 接續圖4g，一導電層152會使用圖樣化以及金屬沉積製程 (例如’印刷、PVD、CVD、濺鍍、電解質電鍍、以及無電 極電鍍）被形成在外露的導體層132以及絕緣層134與136 的上方’如圖6a中所示。導體層152可能係由下面所製成 的或多層· A卜Cu、Sn、Ni、Au、Ag、或是其它合宜的 導電材料。導體層152會以保形方式被塗敷，以便遵循絕 緣層134與136以及導體層132的輪廓，並且於此實施例 中，會延伸完全跨越導體層132，上達導體層〖Μ之反向側 的、、色緣層134。導體層152的作用如同一被電連接至導體 層132的重新分配層。導體層152係延伸在平行於主動表 t 130的方向中，其會超出絕緣層136中的開口 I”，用以 橫向重新分配被連接至導體層132的電互連線。 在圖6b中，一絕緣層或鈍化層1 54會利用下面方法被 形成在絕緣層136以及導體層152的上方：pvD、CVD、印 21 201209978 刷旋塗、喷塗、燒結、或是熱氧化。該絕緣層i54含有 由下面所製成的一或多層：Si02、Si3N4、SiON、Ta205、 03 BCB、Pi、pB〇、合宜的介電材料、或是具有雷同 束特I·生及結構性特性的其它材，料。一#分的絕緣層1 54 會涇由光阻層藉由一蝕刻製程被移除，用以露出導體層 152’以達電互連的目的。 在圖6c中，一導電凸塊材料會利用蒸發製程、電解質 電鍍製程、無電極電鍍製程、丸滴製程、或是網印製程被 儿積在外露的導體|丨52的上方。該凸塊材料可能係A1、 Sn ' ' Au ' Ag ' Pb、Bi、Cu、焊料、以及它們的組合， 八k有非必要的助熔溶液。舉例來說，該凸塊材料可能 疋Sn/Pb共熔合金、尚鉛焊料、或是無鉛焊料。該凸塊材料 會利用合宜的附著或焊接製程被焊接至導體層丨52。於其中 -實施例巾’該凸塊材料會藉由將該材料加熱至其熔點以 上而被回焊，用以形成凸塊156。於某些應用中，凸塊156 會被二次回焊，以便改善和導體層152的電接觸效果。凸 塊156也能夠被壓縮焊接至導體層152。一 ubm層可能會 被形成在凸塊156以及導體層152之間。凸塊156代表能 夠被形成在導體層152上方的其中一種類型的互連結構。 該互連結構亦能夠使用短柱凸塊、微凸塊、或是其它電互 連。 半導體晶圓120會利用鋸片或雷射裁切工具158經由 切割道126被單體化裁切成個別的半導體晶粒124。圖& 所示的係在單體化裁切之後的半導體晶粒124。半導體晶粒 22 201209978 124會經由導體層132與152被電連接至凸塊156。開口 i38 會以絕緣層136為基準完全露出導體層132,俾使得沒有任 何部分的絕緣層136會疊置在導體層132之上。導體層152 會被形成在絕緣層134與136的一部分以及該外露的導體 層132上方。因為絕緣層136不會重疊導體層丨32，所以， 導體層132和導體層152之間的接觸面積保持不變，而導 體層1 32的寬度則會縮小而縮減互連間距q 圖7b所示的係沿著圖7a的直線7{)_71)所取得的導體層 132與152以及絕緣層134的平面圖。導體層152會延伸在 絕緣層1 34的反向側之間的導體層丨32的上方。於其中一 實施例中，導體層132的寬度為.25Mm而相鄰導體層132 之間的寬度為5 " m，從而使得導體層132的間距為⑺。 導體層1 32的間距範圍可能為3〇至5〇以m。為達良好電氣 特徵的目的，舉例來說，低接觸阻值，介於導體層Η?以 及導體層152之間的接觸介面的寬度Wm〗52至少為从 m。導體層1 32的較小寬度會縮小互連間距。藉由增加開口 138的尺寸以便以絕緣層136為基準完全露出導體層η〗並 且讓導.體| 152完全延伸在導體層132的上方上達導體層 132之反向側之上的絕緣層134，會使得導體層ι32的寬度 與間距縮小，但是卻不會犧牲接觸介面Wl 3 2.1 52<> 又 ，圖8所示的係和圖7a雷同，但是沒有絕緣層a，的 半導體晶粒124的一實施例。於絕緣層134係—介電材料 的情況中，絕緣層136會被省略。 圖9a至9b配合圖2以及3&至3e顯示用以於具有高對 23 201209978 準容限以及縮小的互連間距之接觸塾上方形成一重新分配 層的另-種製程。接續圖4g，一導電層162會使用圖樣化 以及金屬沉積製程（例如，印刷、PVD、cvd、难鍍、電解 質電鍍、以及無電極電鍍）被形成在外露的導體層132以及 絕緣層134與136的上方，如圖％中所示。導體層162可 能係由下面所製成的一或多層：八卜Cu、〜、犯、Au、^、 或是其它合宜的導電材料。導體層162會以保形方式被塗 敷，以便遵循絕緣層134與136以及導體層132的輪廟， 並且於此實施例中，會延伸在導體層132上方，上達絕緣 層m的其中一側。導體層162的作用如同一被電連接至 導體層132的重新分配層。導體層162係延伸在平行於主 動表面130並且垂直於該相鄰導體層132的方向中，其會 超出絕緣層136中的開口 138,用以橫向重新分配被連接至 導體層132的電互連線。 在圖9b中，一絕緣層或鈍化層164會利用下面方法被 形成在絕緣層136以及導體層162的上方：pVD、CVD、印 刷、旋塗、喷塗、燒結、或是熱氧化。該絕緣層164含有 由下面所製成的一或多層：Si02、Si3N4、Si〇N、Ta2〇5 ' A1203、BCB、PI、PBO、合宜的介電材料、或是具有雷同 絕緣特性及結構性特性的其它材料。 半導體晶圓120會利用鋸片或雷射裁切工具168經由 切割道126被單體化裁切成個別的半導體晶粒124。圖1〇& 所不的係在單體化裁切之後的半導體晶粒丨24。半導體晶粒 124會被電連接至導體層1 32與1 62。開口 138會以絕緣層 24 201209978 1 3 6為基準完全露出導體層丨3 2，俾使得沒有任何部分的絕 緣層136會疊置在導.體層132之上。導體層162會被形成 在絕緣層134與136以及該外露的導體層132上方。因為 . 絕緣層136不會重疊導體層132而且導體層162延伸在垂 直於s亥相鄰導體層132的方向中，所以，相鄰的導體層】 之間會有較大的分隔距離，其並不會損失導體層132與導 體層162之間的接觸面積。相鄰導體層丨62之間的較大分 隔距離會提供尚對準容限。此外，導體層132的寬度也會 縮小，而達到較小互連間距的目的。 圖1〇b所示的係導體層132與162以及絕緣層134的 平面圖。導體層162會延伸在導體層132的上方’上達絕 緣層134的其中-側。於其中-實施例中，導體層132的 寬度為25从m而相鄰導體層132之間的寬度為5 μ m，從而 使得導體層1 32的間距為3 〇 “ 導體層i 32的間距範圍可 能為30至50 M m。為達良好電氣特徵的目的，舉例來說， 低接觸阻值，介於導體層132以及導體Μ M2之間的接觸 /丨面的寬度W丨32.1 62至少為2〇 #爪。導體層的較小寬度 會縮小互連間距。藉由增加開〇 138的尺寸以便以絕㈣ 136為基準完全露出導體層132並且讓導體潛162延伸在垂 直於°玄相#導體層132的方向中，會使得導體層132的寬 度與間距縮小，但是卻不會犧牲接觸介面W132.162。利用導 體層162之間的分隔距離會達到導體層162的高對準容限。 圖1 0 c所示的你、.几切^ 你〜考圆l〇b的直線l〇c_l〇c所取得之導 體層132保形塗敷的導體層162、以及絕緣層134、136、 25 201209978 以及164的剖視圖。 圖Ua至llb配合圖2以及33至3(：顯示用以於具有高 對準容限以及縮小的互連間距之接觸墊上方形成一重新分 配層的另-種製程。接續圖4g，一導電層172會使用圖樣 化以及金屬沉積製程（例如，印刷、PVD、cVD、濺鍍電 解質電鍍、以及無電極電鍍）被形成在外露的導體層i32以 及絕緣層134與136的上方，如圖lla申所示。導體層172 可能係由下面所製成的一或多層·· A卜Cu、&、Ni、Au、 Ag、或是其它合宜的導電材料。導體層172會以保形方式 被塗敷，以便遵循絕緣層134肖136以及導體I 132的輪 廓，並且於此實施例中，會延伸完全跨越導體層132，上達 導體層132之反向側上的絕緣層134。導體層π的作用如 同一被電連接至導體層丨32的重新分配層。導體層1 係 延伸在平行於主動表面130並且垂直於該相鄰導體層132 的方向中，其會超出絕緣層136中的開口 138，用以橫向重 新分配被連接至導體層132的電互連線。 、在圖Ub中，一絕緣層或鈍化層174會利用下面方法 被形成在絕緣層136以及導體層172的上方：pvD、' P刷奴塗、喷塗、燒結、或是熱氧化。該絕緣層i 74含 有由下面所製成的一或多層：Si02、Si3N4、Si〇N、Ta2〇5、 A1203、BCB、pi、刚、合宜的介電材料或是具有_ 、、邑、彖特性及結構性特性的其它材料。 半導體晶圓iSO會利用鋸片或雷射裁切工具178經由 。】C 126被單體化裁切成個別的半導體晶粒。圖12a 26 201209978 在單體化裁切之後的半㈣ 以會被電連接至導體層132與m。開〇1 136為基準完全露中遙 層132，俾使得沒有任何部分的絕 緣層136會疊置在藤栌思 直在導體層132之上。導體層172會被形成 在絕緣層1…6以及該外露的導體層132上方。因t 絕緣層136不會重疊導體層132而且導制172延伸在垂 直於該相鄰導體層132的方向中，所以，相鄰的導體層172 之間會有較大的分隔距離，其並不會損失導體層in與導 體層172之間的接觸面積。相鄰導體層⑺之間的較大分 隔距離會提供高對車宜 τ旱谷限。此外，導體層132的寬度也會 縮小，而達到較小互連間距的目的。 、，圖12b所示的係導體層132與π以及絕緣層⑴的 平面圖°導體I 172會延伸在絕緣層134的反向側之間的 導體層132的上方。於其中一實施例中，導體層132的寬 ，為25^而相鄰導體層m之間的寬度為，從而使 知導體層132的間距為3〇" m。導體層[32的間距範圍可能 為30至50" m。為達良好電氣特徵的目的，舉例來說，低 接觸阻值，介於導體層132以及導㈣Μ之間的接觸介 的寬度WU2-m至少為2〇 v 導體層的較小寬度會 細小互連間距。藉由増加開口 138的尺寸以便以絕緣層136 為基準完全露出導體層132並且讓導體層172在垂直於該 相鄰導Μ 132的方向中完全延伸在導體層132的上方上 達導體層132之反向側之上的絕緣層134，會使得導體層 132的寬度與間距縮小，但是卻不會犧牲接觸介面 27 201209978 WI η·,72。利用導體層！ 72之間的分隔距離會達到導體層j 72 的高對準容限。 圖12c所示的係沿著圖12b的直線12c-12c所取得之導 體層132、保形塗敷的導體層m、以及絕緣層Π4、136、 以及174的剖視圖。 雖然本文已經詳細解釋過本發明的一或多個實施例； 不過，熟練的技術人士便會明白，可以對該些實施例進行 修正與改變，其並不會脫離後面申請專利範圍中所提出的 本發明的範4。 【圖式簡單說明】 圖la至lb所示的係被鑲嵌至一具有電橋缺陷之基板的 習知半導體晶粒； 圖2所示的係一印刷電路板（PCB)，在其表面上鑲嵌著 不同類型的封裝； 圖3a至3c所不的係被鑲嵌至該pCB的代表性半導體 封裝的進一步細節； ，圖4a至4j所不的係用以在一具有高對準容限之接觸塾 上形成一重新分配層的製程； 圖5a至5b所示的係具有被形成在該接觸墊上之重新分 配層的半導體晶粒； 圖6&至6C所示的係用以在-具有縮小的互連間距之4 觸墊上形成—重新分配層的製程； 接觸至％所示的係根據圖“至“之具有被形成在^ 墊上之重新分配層的半導體晶粒； 28 201209978 的的係在°亥接觸墊上具有重新分配層的半導體 晶粒的另一貫施例； 、圖9a至9b所不的係用以在—具有高對準容限及縮小的 互連間距之接觸塾上形成—重新分配層的另—製程； 圖l〇a至l〇c所示的係根據圖％至％之在該接觸墊上 具有重新分配層的半導體晶粒； . 圖1 la至1 lb所示的係用以在一具有高對準容限及縮小 的互連間距之接觸墊上形成一重新分配層的另一製程；以 及 圖12a至12c所示的係根據圖11&至m之在該接觸塾 上具有重新分配層的半導體晶粒。 【主要元件符號說明】 10 半導體裝置 12 半導體晶粒或晶圓 14 主動表面 16 接觸墊 18 絕緣層或純化層 20 絕緣層或純化層 22 導電層 24 絕緣層或純化層 26 接觸墊區域 28 開口 50 電子裝置 52 印刷電路板（PCB) 29 201209978 54 56 58 60 62 64 66 68 70 72 74 76 78 80 82 84 88 90 92 94 96 98 100 訊號線路 焊線封裝 覆晶 球柵陣列（BGA) 凸塊晶片載板（BCC) 雙直列封裝（DIP) 平台格柵陣列（LGA) 多晶片模組（MCM) 方形扁平無導線封裝（QFN ) 方形扁平封裝 半導體晶粒 接觸墊 中間載板 導體導線 焊線 囊封劑 半導體晶粒 載板 底層填充材料或環氧樹脂膠黏材料 焊線 接觸墊 接觸墊 模造化合物或囊封劑 接觸墊 30 102 201209978 104 106 108 110 112 114 116 120 122 124 126 128 130 132 134 136 138 140 142 144 146 148 152 154 凸塊 中間載板 主動區 凸塊 凸塊 訊號線 模造化合物或囊封劑 半導體晶圓 基礎基板材料 半導體晶粒或組件 切割道 背表面 主動表面 導體層 絕緣層或鈍化層 絕緣層或鈍化層 開口 雷射 導體層 絕緣層或鈍化層 凸塊 鋸片或雷射裁切工具 導體層 絕緣層或鈍化層 31 201209978 156 凸塊 158 鋸片或雷射裁切J 〔具 162 導體層 164 絕緣層或鈍化層 168 鋸片或雷射裁切工具 172 導體層 174 絕緣層或鈍化層 178 鋸片或雷射裁切J 二具 32

Claims (1)

1. 201209978 七、申請專利範圍： 1.一種製造半導體裝置的方法，其包栝： 提供一具有主動表面的半導體晶粒； 在該半導體晶粒的該主動表面上方形成一第—導體 層； 在該半導體晶粒的該主動表面上方形成一第—絕緣 層； 在5亥專第一絕緣層以及第—導體層的上方形成—第二 絕緣層； 移除該第一導體層上方該第二絕緣層的一部分，俾使 得沒有任何部分的第二絕緣層會疊置在該第一導體層的上 方； 在該第一導體層以及該等第一與第二絕緣層的上方形 成一第二導體層；以及 在該第二導體層以及該等第一與第二絕緣層的上方形 成一第三絕緣層。 2 ·如申喷專利範圍第1項的方法，其中，該第二導體層 會延伸在該第一導體層的上方，上達至該第一絕緣層。 3.如申請專利範圍第1項的方法，其中，該第二導體層 會延伸跨越該第一導體層，上達該第一導體層之反向側上 的S亥第一絕緣層。 4 ·如申明專利範圍第1項的方法，其中，該第二導體層 會在垂直於一相鄰第一導體層的方向中延伸跨越該第一導 體層，上達該第一導體層之反向側上的該第一絕緣層。 33 201209978 體層 的間 5·如申請專利範圍第1項的 以及第二導體層之間的接觸 6·如申請專利範圍第1項的 距範圍為30至50微米。 方法’其中，介於該第―導 介面至少為20微米。 方法，其中，該第 弟導體層 7·—種製造半導體裝置的方法，其包括： 提供一半導體晶粒； 在該半導體晶粒的一表面上方形成一第 在該第-導體層以及該半導體晶粒的 :， 一第一絕緣層； 面上方形成 移除該第一導體層上方該第一絕緣層的—部分， 得沒有任何部分的第-絕緣層會疊二俾使 方； 示導體層的上 在該第一導體層以及該等第一絕緣層的 々町成~笛 二導體層；以及 * 在該第二導體層以及第一絕緣層的上方形 —絕 緣層。 8. 如申請專利範圍第7項的方法，其進一步包含，在形 成該第一絕緣層之前先在該半導雔晶粒的該表面上方形成 一第三絕緣層。 9. 如申請專利範圍第8項的方法，其中，該第二導體層 會延伸在該第一導體層的上方，上達至該第三絕緣層。 10 ·如申請專利範圍第8項的方法，其中，該第二導體 層會延伸跨越該第一導體層，上達該第一導體層之反向側 上的該第三絕緣層。 34 201209978 如申請專利範圍帛7項的方法，其中，該第二導體 層-在垂直於相鄰第一導體層的方向中延伸跨越該第一 導體層，上達該第一導體層之反向側上的該第一絕緣層。 12 ·如申明專利範圍帛7項的方法其中，介於該第一 導體層以及第二導體層之間的接觸介面至少為2〇微米。 13_如申請專利範圍第7項的方法，其中，該第一導體 層的間距範圍為30至50微米。 14. 一種製造半導體裝置的方法，其包括： 提供一半導體晶粒； 在該半導體晶粒的一表面上方形成一第一導體層； 在該半導體晶粒的該表面上方形成一第一絕緣層； 形成一第二導體層，其會延伸跨越該第一導體層，上 達該第一導體層之反向側之上的第一絕緣層；以及 在該第二導體層以及第一絕緣層的上方形成一第二絕 緣層。 15. 如申請專利範圍第14項的方法，其進一步包含： 在該第一絕緣層以及第一導體層的上方形成一第三絕 緣層；以及 移除該第一導體層上方該第三絕緣層的一部分，俾使 付沒有任何部分的第三絕緣層會疊置在該第一導體層的上 方。 16. 如申請專利範圍第14項的方法，其中，該第二導體 層會延伸在該第-導體層的上方’上達至該第一絕緣層。 Π·如申請專利範圍第14項的方法，其中，該第二導體 35 201209978 «曰在垂直於才目鄰第一導體層的方向中延伸跨越該第一 導體層，上達該第-導體層之反向側上的該第一絕緣層。 如申請專利範圍第“項的方法，其中，介於該第— 導體層以及第二導體層之間的接觸介面至少為2〇微米。 19.如申請專利範圍第“項的方法，其中，該第一導體 層的間距範圍為30至5〇微米。 2〇. 一種半導體裝置，其包括： 一半導體晶粒； -第-導體層’其會被形成在該半導體晶粒的 上方； 上方； 第絕緣層，其會被形成在該半導體晶粒的該表面 -第二導體層’其會延伸跨越該第_導體層，上達該 第一導體層之反向側之上的第一絕緣層；以及 " -第二絕緣層，其會被形成在該第二導體層以一 絕緣層的上方。 八21·如申請專利範圍第20項的半導體裝置，其進一步包 含-第三絕緣層，其會被形成在該第—絕緣層以及第 體層的上方中，沒有任何部分的第三 該第一導體層之上。 曰且直任 22·如申請專利範圍第2〇項的半導體裝置，其中，咳第 二導體層會延伸在該第一導體層上方’上達該第—絕緣層。 23.如申請專利範圍第2〇項的半導體裝置，其中，炫第 二導體層會在垂直於一相鄰第一導體層的方向中延伸：越 36 201209978 該第一導體層，上達該第一導體層之反向側上的該第一絕 緣層。 24. 如申請專利範圍第20項的半導體裝置，其中，介於 該第一導體層以及第二導體層之間的接觸介面至少為20微 米。 25. 如申請專利範圍第20項的半導體裝置，其中，該第 一導體層的間距範圍為30至50微米。 八、圖式： (如次頁） 37