專利名稱：半導(dǎo)體裝置、制造半導(dǎo)體裝置的方法和電子裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
這里討論的實施例涉及半導(dǎo)體裝置、制造半導(dǎo)體裝置的方法和使用半導(dǎo)體裝置的電子裝置。
背景技術(shù)：
倒裝芯片鍵合(flip-chip bonding)是一種將半導(dǎo)體元件(半導(dǎo)體芯片)連接到電路板的方法。在倒裝芯片鍵合中，例如，諸如焊料凸起的突出電極(連接端子)形成在半導(dǎo)體元件和電路板中的任一或兩者上，以使用突出電極將半導(dǎo)體元件和電路板連接到一起。近來，這樣的倒裝芯片鍵合已應(yīng)用于具有疊片(chip-on-chip)結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體裝置，在疊片結(jié)構(gòu)中，芯片被堆疊并連接到另一個芯片上。對于具有疊片結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體裝置，具有連接端子的芯片可以以倒裝芯片的方式鍵合到具有饋通過孔(feedthrough via)的另一個芯片，使得連接端子連接到饋通過孔(參見例如日本公開專利公布第2007-180529號)。 在用于將半導(dǎo)體元件的突出電極連接到電路板的突出電極或諸如半導(dǎo)體元件的電子元件的突出電極的倒裝芯片鍵合中，會發(fā)生突出電極的位移，這進而導(dǎo)致諸如未連接狀態(tài)和短路的連接故障。例如，這樣的連接故障會由于半導(dǎo)體元件與連接至該半導(dǎo)體元件的電子元件之間的橫向位移(也就是，半導(dǎo)體元件和電子元件中的一個元件的突出電極向另一個元件的突出電極的邊側(cè)的位移、以及在平行于元件的表面的方向上的半導(dǎo)體元件與電子元件之間的旋轉(zhuǎn)位移)而發(fā)生。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，半導(dǎo)體裝置包括具有第一突出電極的第一半導(dǎo)體元件、 具有第二突出電極的電子元件、以及布置在第一半導(dǎo)體元件與電子元件之間的基底?；拙哂械谝煌祝⑶业谝煌怀鲭姌O和第二突出電極在第一通孔內(nèi)連接到一起。通過權(quán)利要求中具體指出的元件和組合，將會理解和實現(xiàn)本發(fā)明的目的和優(yōu)點。應(yīng)理解，前述總體描述和以下詳細描述均是示例性的和說明性的，并且不限制本發(fā)明，如所描述的那樣。


圖I圖示了半導(dǎo)體裝置的示例性結(jié)構(gòu)；圖2A至2C圖示了根據(jù)第一實施例的第一示例性半導(dǎo)體裝置；圖3圖示了突出電極及其附近的示例性結(jié)構(gòu)；圖4A和4B圖示了未使用中間半導(dǎo)體元件的第一情形；圖5圖示了未使用中間半導(dǎo)體元件的第二情形；圖6A和6B圖示了未使用中間半導(dǎo)體元件的第三情形；圖7圖示了根據(jù)第一實施例的第二示例性半導(dǎo)體裝置；
圖8圖示了根據(jù)第一實施例的第三示例性半導(dǎo)體裝置；圖9圖示了第一電子裝置的示例性結(jié)構(gòu)；圖10圖示了第二電子裝置的示例性結(jié)構(gòu)；圖IlA和IlB圖示了 根據(jù)第二實施例的示例性半導(dǎo)體裝置；圖12圖示了根據(jù)第三實施例的第一示例性半導(dǎo)體裝置；圖13圖示了根據(jù)第三實施例的第二示例性半導(dǎo)體裝置；圖14圖示了根據(jù)第三實施例的半導(dǎo)體裝置的示例性結(jié)構(gòu)；圖15A至I 圖示了形成根據(jù)第三實施例的半導(dǎo)體裝置的示例性方法；圖16A至16C圖示了圖15A至I 所示的形成根據(jù)第三實施例的半導(dǎo)體裝置的示例性方法的后續(xù)步驟；圖17A和17B圖示了根據(jù)第四實施例的示例性半導(dǎo)體裝置；圖18圖示了根據(jù)第四實施例的半導(dǎo)體裝置的示例性結(jié)構(gòu)；圖19A至19C圖示了具有通孔的示例性半導(dǎo)體元件的第一形成過程；圖20A至20C圖示了具有通孔的示例性半導(dǎo)體元件的第二形成過程；圖21A至21C圖示了具有通孔的示例性半導(dǎo)體元件的第三形成過程；圖22A至22C圖示了具有通孔的另一個示例性半導(dǎo)體元件的第一形成過程；圖23A至23C圖示了具有通孔的另一個示例性半導(dǎo)體元件的第二形成過程；圖24A至24C圖示了具有通孔的另一個示例性半導(dǎo)體元件的第三形成過程；圖25A至25C圖示了具有通孔的另一個示例性半導(dǎo)體元件的第四形成過程；圖26A至26C圖示了具有通孔的另一個示例性半導(dǎo)體元件的第五形成過程；圖27A至27C圖示了具有通孔的另一個示例性半導(dǎo)體元件的第六形成過程；圖28A至28C圖示了具有通孔和凹入部分的示例性半導(dǎo)體元件的第一形成過程；圖29A至29C圖示了具有通孔和凹入部分的示例性半導(dǎo)體元件的第二形成過程；圖30A至30C圖示了具有通孔和凹入部分的示例性半導(dǎo)體元件的第三形成過程；圖31A至31C圖示了具有通孔和凹入部分的示例性半導(dǎo)體元件的第四形成過程；圖32A至32C圖示了具有通孔和凹入部分的示例性半導(dǎo)體元件的第五形成過程；圖33A和33B圖示了第一修改；圖34圖示了第二修改；圖35A和35B圖示了第三修改；圖36A至36C圖示了第四修改；以及圖37A和37B圖示了第五修改。
具體實施例方式下面將參照附圖來說明本發(fā)明的實施例，其中在附圖中相似的附圖標記表示相似的元件。圖I圖示了半導(dǎo)體裝置的示例性結(jié)構(gòu)。圖I是半導(dǎo)體裝置的主要部分的示意性截面。圖I所示的半導(dǎo)體裝置I包括半導(dǎo)體元件2、電子元件3和基底4。半導(dǎo)體元件2是例如半導(dǎo)體芯片，并在其至少一個表面上具有突出電極2a。電子元件3是例如半導(dǎo)體元件(半導(dǎo)體芯片)或電路板，并在其至少一個表面上具有突出電極
3a ο基底4是板狀構(gòu)件，并且由例如半導(dǎo)體元件、電路板、樹脂基底或陶瓷基底形成。 基底4在其預(yù)定位置處具有通孔4a，并且通孔4a對于要配合到通孔4a中的突出電極2a和 3a而言是充分大的。通過諸如焊料的連接部分5，在基底4的通孔4a內(nèi)將半導(dǎo)體元件2的突出電極2a 和電子元件3的突出電極3a連接到一起?；?的通孔4a內(nèi)的相對突出電極2a和3a之間的連接減小了半導(dǎo)體裝置I中突出電極2a和3a關(guān)于彼此的橫向位移的風險。通孔4a內(nèi)的相對突出電極2a和3a之間的連接甚至在鄰近突出電極2a和3a形成其它電極時還減小了突出電極2a和3a與其它電極之間的短路的風險，。

由于如上所述減小了半導(dǎo)體元件2與電子元件3之間的橫向位移和短路的風險， 所以改進了半導(dǎo)體裝置I中的半導(dǎo)體元件2與電子元件3之間的連接的可靠性?，F(xiàn)在，將更詳細地描述半導(dǎo)體裝置。首先，將描述第一實施例。這里，將參照附圖詳細地描述具有所謂的疊片結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體裝置，在疊片結(jié)構(gòu)中， 兩個半導(dǎo)體元件的突出電極連接到一起。圖2A至2C圖示了根據(jù)第一實施例的示例性半導(dǎo)體裝置。圖2A和2B是圖示了在將突出電極連接到一起之前的示例性狀態(tài)的主要部分的示意性截面，并且圖2C是圖示了在將突出電極連接到一起之后的示例性狀態(tài)的主要部分的示意性截面。圖2C所示的半導(dǎo)體裝置10包括兩個半導(dǎo)體元件20和30、以及布置在它們之間的半導(dǎo)體元件40。半導(dǎo)體元件20和30分別具有要連接到一起的突出電極21和31。如圖2A所示，半導(dǎo)體元件20具有在預(yù)定位置處在一個表面上形成的至少一個突出電極21，這里是三個突出電極21。在連接到半導(dǎo)體元件30的相對突出電極31之前的突出電極21均具有柱部分21a和焊料部分21b，柱部分21a由例如銅(Cu)構(gòu)成并從半導(dǎo)體元件20的表面延伸，并且焊料部分21b形成在柱部分21a的末端處。焊料部分21b被熱處理以具有半球形。類似地，半導(dǎo)體元件30具有形成在一個表面上的至少一個突出電極31，這里是三個突出電極31。在連接到半導(dǎo)體元件20的相對突出電極21之前的突出電極31均具有柱部分31a和焊料部分31b，柱部分31a由例如Cu構(gòu)成并從半導(dǎo)體元件30的表面延伸，并且焊料部分31b形成在柱部分31a的末端處。焊料部分31b被熱處理以具有半球形。半導(dǎo)體元件30的突出電極31被形成在與半導(dǎo)體元件20的突出電極21的位置對應(yīng)的位置處。半導(dǎo)體元件20的突出電極21和半導(dǎo)體元件30的突出電極31是所謂的柱電極 (柱形電極)。圖3圖示了突出電極之一及其附近的示例性結(jié)構(gòu)。圖3示意性圖示了圖2A所示的半導(dǎo)體元件20的X部分的示例性結(jié)構(gòu)。半導(dǎo)體元件20包括諸如硅(Si)基底的半導(dǎo)體基底61、形成在半導(dǎo)體基底61的最外層上的元件區(qū)域62。在元件區(qū)域62中形成諸如晶體管的元件。布線層63被布置在半導(dǎo)體基底61上，其間夾有元件區(qū)域62。布線層63包括電氣連接到元件區(qū)域62中形成的兀件的導(dǎo)電部分(布線線路、過孔)63a、以及覆蓋導(dǎo)電部分63a的絕緣部分63b。這里,布線層63是例如第一布線層64、第二布線層65、第三布線層66和第四布線層67的層壓件。 由例如鋁(Al)構(gòu)成的電極68、以及由一個或更多個層形成且部分覆蓋電極68的保護膜69 被布置在布線層63上，其間夾有絕緣部分63c。絕緣部分63c包括導(dǎo)電部分63d，并且電極 68被布置在導(dǎo)電部分63d上。包括柱部分21a和焊料部分21b的突出電極21被形成為連接到通過保護膜69暴露的電極68。雖然圖3僅圖示了圖2A中的X部分的結(jié)構(gòu)，但是包括半導(dǎo)體元件20的另一突出電極21的其它部分也可以具有相似結(jié)構(gòu)。此外，包括半導(dǎo)體元件30的突出電極31的部分也可以具有相似結(jié)構(gòu)。如圖2A所示，布置在半導(dǎo)體元件20與30之間的半導(dǎo)體元件40在與突出電極21 和31的位置對應(yīng)的位置處具有通孔41 (這里為三個)。此外，半導(dǎo)體元件40具有多個凸起 42，凸起42例如由焊料構(gòu)成并形成在與半導(dǎo)體元件30相對的表面上。這里凸起42具有例如半球形。半導(dǎo)體元件40不一定起到半導(dǎo)體裝置10中的電路的部分的作用。當半導(dǎo)體元件 40沒有起到電路的部分的作用時，也就是，當半導(dǎo)體元件40是偽元件時，半導(dǎo)體元件40的凸起42不用作用于電氣連接的端子(在圖2A至2C所示的示例中為連接到下半導(dǎo)體元件 30的端子)。為了形成圖2C所示的半導(dǎo)體裝置10，首先準備如圖2A所示的上半導(dǎo)體元件20、 下半導(dǎo)體元件30和中間半導(dǎo)體元件40。隨后，中間半導(dǎo)體元件40被定位為使得形成有凸起42的表面與下半導(dǎo)體元件30 的形成有突出電極31的表面相對，并且將半導(dǎo)體元件30的突出電極31和半導(dǎo)體元件40 的通孔41對準。對準之后，半導(dǎo)體元件40被安裝在半導(dǎo)體元件30上，使得突出電極31配合到通孔41中，如圖2B所示。包括凸起42的厚度的半導(dǎo)體元件40的厚度被設(shè)置為使得當如上所述將半導(dǎo)體元件40安裝到半導(dǎo)體元件30上時，突出電極31的柱部分31a的端部和焊料部分31b容納在通孔41中而不從通孔41伸出。替選地，柱部分31a的高度和焊料部分31b的高度被設(shè)置為使得柱部分31a的端部和焊料部分31b容納在通孔41中而不從通孔41伸出。半導(dǎo)體元件40的全部凸起42可以與半導(dǎo)體元件30的表面接觸。替選地，可以將一個或更多個凸起42與半導(dǎo)體元件30的表面分開。在該示例中，所有凸起42與半導(dǎo)體元件30的表面接觸。由于凸起42，使得半導(dǎo)體元件40在凸起42的位置處與半導(dǎo)體元件30 點接觸。與在沒有凸起42的情況下將整個突出電極31配合到半導(dǎo)體元件40的通孔41中的情形相比，這有助于將突出電極31插入通孔41，使得包括焊料部分31b的突出電極31的端部容納在通孔41中。例如，突出電極31被容易地配合到通孔41中，使得甚至當半導(dǎo)體元件30的平坦度與半導(dǎo)體元件40不同或一些通孔41的形狀與其它通孔41的形狀稍微不同時，包括焊料部分31b的突出電極31的端部容納在通孔41中。
在半導(dǎo)體元件40安裝到半導(dǎo)體元件30上后，半導(dǎo)體元件20被定位為使得形成有突出電極21的表面與通孔41和半導(dǎo)體元件30的形成有突出電極31的表面相對，并且如圖2B所示將突出電極31、通孔41和半導(dǎo)體元件20的突出電極21對準。對準之后，半導(dǎo)體元件20被安裝在半導(dǎo)體元件30和40上以使得半導(dǎo)體元件20的突出電極21配合到通孔41中。半導(dǎo)體元件40被布置為使得突出電極31不從通孔41伸出，并且突出電極21配合到通孔41內(nèi)剩余的上空間中。包括凸起42的厚度的半導(dǎo)體元件40的厚度被設(shè)置為使得突出電極21的柱部分21a的端部和焊料部分21b容納在通孔41的空間中。替選地，柱部分21a的高度和焊料部分21b的高度被設(shè)置為使得柱部分21a的端部和焊料部分21b容納在通孔41中。通過這樣，包括焊料部分21b的突出電極21的端部和包括焊料部分31b 的突出電極31的端部容納在通孔41中。焊料部分21b和31b在這種狀態(tài)下回流以與連接部分50 —體化，并且半導(dǎo)體元件 20和30通過連接部分50和柱部分21a和31a而連接到一起。此時，柱部分21a和31a的端部與連接部分50位于布置在半導(dǎo)體元件20和30之間的半導(dǎo)體元件40的通孔41內(nèi)。在上述形成半導(dǎo)體裝置10的方法中，在將半導(dǎo)體元件30的突出電極31布置為不從通孔41伸出的情況下，將半導(dǎo)體元件20的突出電極21配合到半導(dǎo)體元件40的通孔41 中。這允許突出電極21和31在通孔41內(nèi)彼此相對，并減小焊料部分回流之前突出電極21 和31的橫向位移的風險。此外，還減小回流焊之前的半導(dǎo)體元件20和30的旋轉(zhuǎn)位移(如圖5所示的Θ方向)的風險。圖4A至6B圖示了未使用中間半導(dǎo)體元件的情形。圖4A、4B、6A和6B是要連接的半導(dǎo)體元件的主要部分的示意性截面，并且圖5是要連接的半導(dǎo)體元件的主要部分的示意性平面視圖。 當沒有使用具有上述通孔41的半導(dǎo)體元件40時，首先如圖4A所示將半導(dǎo)體元件 20的突出電極21和半導(dǎo)體元件30的突出電極31對準。隨后，使突出電極21的焊料部分 21b和突出電極31的焊料部分31b彼此接觸，并使它們回流。由于突出電極21的末端處的焊料部分21b和突出電極31的末端處的焊料部分31b是例如半球形，因此在使突出電極21 和31的凸表面彼此接觸且在回流焊期間焊料熔化之前，由于半導(dǎo)體元件20的重量、振動、 或其它原因而如圖4B所示會在半導(dǎo)體元件20和30之間發(fā)生橫向位移。除了橫向位移之夕卜，會在半導(dǎo)體元件20和30 (用虛線表示半導(dǎo)體元件30)之間發(fā)生如圖5所示的Θ方向上的位移。當分別在半導(dǎo)體元件20和30兩者上形成具有小高度的突出電極23和33 (諸如所謂的微凸起)(如圖6A所示)時，也會發(fā)生橫向位移或Θ方向上的位移。此外，當在半導(dǎo)體元件20或半導(dǎo)體元件30上(例如，如圖6B所示在半導(dǎo)體元件30上)形成具有小高度的突出電極33時，也會發(fā)生上述位移。甚至當突出電極21的焊料部分21b和突出電極 31的焊料部分31b不是半球形時，如上所述由于例如振動也會發(fā)生半導(dǎo)體元件20和30之間的位移。相比之下，上述半導(dǎo)體裝置10使用具有通孔41的半導(dǎo)體元件40，并且半導(dǎo)體元件 20和30被定位為使得突出電極21和31配合到通孔41中并且在半導(dǎo)體裝置10的形成期間在通孔41內(nèi)連接突出電極21和31。這有效地減小了在焊料部分回流之前的突出電極 21和31的橫向位移以及半導(dǎo)體元件20和30在Θ方向上的位移的風險。此外，通孔41內(nèi)的突出電極21和31的連接減小了在焊料部分回流之后的彼此相鄰放置的柱部分21a、柱部分31a與連接部分50的相鄰組之間的短路的風險。此外，由于半導(dǎo)體裝置10使用柱電極作為突出電極21和31，所以連接部分50與半導(dǎo)體元件20和30的表面分別彼此分開了與突出電極21和31的長度對應(yīng)的距離。結(jié)果， 在回流焊期間或在半導(dǎo)體裝置10正工作時施加于連接部分50的剪切應(yīng)力減小。
雖然以上已描述了半導(dǎo)體裝置10的示例性結(jié)構(gòu)和形成半導(dǎo)體裝置10的示例性方法，但是半導(dǎo)體裝置10中使用的半導(dǎo)體元件20、30和40的結(jié)構(gòu)不限于以上描述的結(jié)構(gòu)。 例如，半導(dǎo)體元件20和30的尺寸以及半導(dǎo)體元件20的突出電極21和半導(dǎo)體元件30的突出電極31的數(shù)目和布局不限于以上描述的尺寸、數(shù)目和布局。半導(dǎo)體元件40的尺寸、通孔 41的數(shù)目和布局、以及凸起42的數(shù)目和布局也不限于以上描述的尺寸、數(shù)目和布局。雖然未示出，但是連接到突出電極21和31的重新布線線路可以形成在半導(dǎo)體元件20和30的表面上。下面將更詳細地描述半導(dǎo)體裝置10中使用的半導(dǎo)體元件40。圖7圖示了根據(jù)第一實施例的另一示例性半導(dǎo)體裝置。圖7是根據(jù)第一實施例的示例性半導(dǎo)體裝置的主要部分的示意性截面。半導(dǎo)體元件40的通孔41被形成為具有等于或大于半導(dǎo)體元件20的突出電極21 的直徑和半導(dǎo)體元件30的突出電極31的直徑的直徑，使得突出電極21和31配合到通孔 41中。當通孔41的直徑大于突出電極21和31的直徑時，在通孔41的側(cè)壁(內(nèi)壁)與柱部分21a和31a和連接部分50之間留下間隙。這些間隙防止柱部分21a和31a和連接部分50與通孔41的側(cè)壁接觸。如果通孔41的側(cè)壁具有導(dǎo)電區(qū)并且柱部分21a和31a和連接部分50與導(dǎo)電區(qū)接觸，則半導(dǎo)體裝置10會發(fā)生故障。從這一觀點來看，半導(dǎo)體元件40的通孔41的側(cè)壁可以電氣絕緣。例如，如圖7所示可以用絕緣膜43覆蓋通孔41的側(cè)壁。這有效地減小了半導(dǎo)體元件40與柱部分21a和31a和連接部分50的電氣連接的風險。雖然圖7圖示了在通孔41的側(cè)壁上以及在半導(dǎo)體元件40的前表面和后表面的部分上形成絕緣膜43的情形，但是絕緣膜43可以被形成為至少覆蓋通孔41的側(cè)壁。此外， 絕緣膜43可以形成在半導(dǎo)體元件40的除了形成有諸如連接端子(例如，凸起42)的導(dǎo)電部分的導(dǎo)電區(qū)之外的整個前表面或后表面上。此外，半導(dǎo)體裝置10的半導(dǎo)體元件20和30之間的空間可以填充有樹脂，諸如底部填充劑(underfill)。圖8圖示了根據(jù)第一實施例的另一示例性半導(dǎo)體裝置。圖8是根據(jù)第一實施例的示例性半導(dǎo)體裝置的主要部分的示意性截面。如圖8所示,在半導(dǎo)體元件40的通孔41內(nèi)(這里,在其側(cè)壁覆蓋有絕緣膜43的通孔41內(nèi))連接的半導(dǎo)體元件20和30之間的空間可以填充有樹脂70。樹脂70可以是例如常常用作底部填充劑的環(huán)氧樹脂。包括在連接突出電極21和31之后通孔41內(nèi)剩余的間隙的半導(dǎo)體元件20和30之間的空間例如填充有樹脂70。樹脂70進一步改進半導(dǎo)體裝置10相對于熱和物理應(yīng)力的連接可靠性。上述半導(dǎo)體裝置10可以安裝在電路板上。圖9和10圖示了包括安裝有根據(jù)第一實施例的半導(dǎo)體裝置的電路板的裝置(電子裝置)的示例性結(jié)構(gòu)。圖9和10是根據(jù)第一實施例的示例性電子裝置的主要部分的示意性截面。圖9所示的電子裝置100包括電路板(基部基底)101和線鍵合在電路板101上的半導(dǎo)體裝置10。在該電子裝置100中，連接到半導(dǎo)體元件20的半導(dǎo)體元件30(其間夾有半導(dǎo)體元件40)使用由例如金(Au)構(gòu)成的線102而電氣連接到電路板101。半導(dǎo)體元件 30包括例如連接到半導(dǎo)體元件30的突出電極31和內(nèi)部電路的布線線路34，并且布線線路 34連接到線102的一端。這里半導(dǎo)體元件40可以是例如偽元件(dummy element)。在這種情況下，凸起42 沒有起到連接到半導(dǎo)體元件30的端子的作用。替選地，半導(dǎo)體元件40可以是起到半導(dǎo)體裝置10中的電路的部分的作用的半導(dǎo)體元件(有源元件)。在這種情況下，凸起42可以起到連接到半導(dǎo)體元件30的端子的作用。當有源元件被用作半導(dǎo)體元件40時，根據(jù)例如半導(dǎo)體元件40的功能或凸起42的布局，在半導(dǎo)體元件30上形成布線線路34的預(yù)定圖案。在圖9中，半導(dǎo)體元件40的通孔41的側(cè)壁覆蓋有絕緣膜43。半導(dǎo)體元件20和 30之間的空間可以填充有樹脂，諸如底部填充劑。此外，半導(dǎo)體裝置10和電路板101上的線102 (包括當空間未填充有樹脂時的半導(dǎo)體元件20和30之間的空間)可以使用諸如密封樹脂的樹脂來密封。
圖10所示的電子裝置110包括電路板(基部基底)111和使用焊料球112連接到電路板111的半導(dǎo)體裝置10。半導(dǎo)體元件30包括例如諸如硅通孔(TSV)的饋通電極35， 并且饋通電極35經(jīng)由焊料球112電氣連接到電路板111。與圖9所示的電子裝置100—樣，圖10所示的電子裝置110中的半導(dǎo)體元件40 可以是偽元件或有源元件。當半導(dǎo)體元件40是有源元件時，凸起42起到連接到半導(dǎo)體元件30的端子的作用。根據(jù)半導(dǎo)體元件40的形式在半導(dǎo)體元件30上形成預(yù)定圖案。例如， 在半導(dǎo)體元件30上形成如圖10所示連接凸起42和饋通電極35的布線線路36。在圖10中，半導(dǎo)體元件40的通孔41的側(cè)壁也覆蓋有絕緣膜43。此外，半導(dǎo)體元件20和30之間的空間或半導(dǎo)體元件30和電路板111之間的空間可以填充有樹脂，諸如底部填充劑。此外，電路板111上的半導(dǎo)體裝置10 (當空間未填充有樹脂時包括半導(dǎo)體元件 20和30之間的空間以及半導(dǎo)體30和電路板111之間的空間)可以使用樹脂來密封。接下來，將描述第二實施例。在以上的描述中，半導(dǎo)體元件20和30被連接到一起，其間夾有半導(dǎo)體元件40。半導(dǎo)體元件40可以并入將半導(dǎo)體元件和諸如電路板的電子元件連接到一起的結(jié)構(gòu)中。圖IlA和IlB圖示了根據(jù)第二實施例的示例性半導(dǎo)體裝置。圖IlA是圖示了在將突出電極連接到一起之前的示例性狀態(tài)的主要部分的示意性截面，圖IlB是圖示了在將突出電極連接到一起之后的示例性狀態(tài)的主要部分的示意性截面。圖IlA和IlB所示的半導(dǎo)體裝置140包括半導(dǎo)體元件20、電路板(基部基底)150、 以及布置在半導(dǎo)體元件20與電路板150之間的半導(dǎo)體元件40。具有在基底內(nèi)和基底的表面上形成的導(dǎo)電部分的預(yù)定圖案的樹脂基底、陶瓷基底、半導(dǎo)體基底等可以用作電路板150。 如圖IlA所示，在與突出電極21的位置(或者半導(dǎo)體元件40的通孔41的位置)對應(yīng)的位置處，在電路板150上形成要連接到半導(dǎo)體元件20的突出電極21的突出電極151。在連接到突出電極21之前的突出電極151包括柱部分151a和在柱部分151a的末端處形成的半球形焊料部分151b。類似地，突出電極21包括柱部分21a和在柱部分21a的末端處形成的半球形焊料部分21b。半導(dǎo)體元件40被安裝在電路板150上，使得突出電極151配合到通孔41中，并且隨后半導(dǎo)體元件20的突出電極21配合到通孔41中。在將突出電極21和151配合到通孔 41中的同時，通過使焊料部分21b和151b回流，利用如圖IlB所示的連接部分(與焊料部分21b和151b —體化的部分)160將突出電極21的柱部分21a和突出電極151的柱部分 151a連接到一起。由于在通孔41內(nèi)連接突出電極21和151，所以減小了突出電極21和151的位移的風險。此外，也減小了突出電極21和151的相鄰組之間的短路的風險。電子裝置140中的半導(dǎo)體元件40可以是偽元件或有源元件。圖IlA和IlB圖示了半導(dǎo)體元件40是有源元件并且凸起42用作連接到電路板150上形成的電極152的端子的情形。在圖IlA和IlB中，半導(dǎo)體元件40的通孔41的側(cè)壁覆蓋有絕緣膜43。半導(dǎo)體元件20與電路板150之間的空間可以填充有樹脂，諸如底部填充劑。接下來，將描述第三實施例。

雖然以上描述中使用諸如具有通孔41的半導(dǎo)體元件40 (偽元件或有源元件)的基底，但是可以使用具有相似通孔的不同類型的基底。圖12和13圖示了根據(jù)第三實施例的示例性半導(dǎo)體裝置。圖12和13是根據(jù)第三實施例的示例性半導(dǎo)體裝置的主要部分的示意性截面。圖12所示的半導(dǎo)體裝置170包括在半導(dǎo)體元件20和30之間的、具有通孔181的諸如樹脂基底或陶瓷基底的基底180。圖13所示的半導(dǎo)體裝置190包括半導(dǎo)體元件20與電路板150之間的基底180。在基底180的與圖12中的半導(dǎo)體元件30和圖13中的電路板150相對的表面上形成凸起182。然而，不一定形成這些凸起182?；?80可以是例如單個樹脂基底或單個陶瓷基底。此外，基底180可以是具有在基底內(nèi)和基底的表面上形成的導(dǎo)電部分的預(yù)定圖案(即，電路板)的樹脂基底、陶瓷基底等。在當簡單形成通孔181時由于基底180的形式而在通孔181的側(cè)壁處暴露導(dǎo)電部分的情況下，側(cè)壁可以覆蓋有上述的絕緣膜43。當使用這樣的基底180時，以與上述方式相似的方式在通孔181內(nèi)連接圖12所示的半導(dǎo)體裝置170中的突出電極21和31以及圖13所示的半導(dǎo)體裝置190中的突出電極 21和151。這減小了上述位移和短路的風險。圖12所示的半導(dǎo)體元件20和30之間的空間和圖13所示的半導(dǎo)體元件20和電路板150之間的空間可以填充有樹脂，諸如底部填充劑。圖14圖示了根據(jù)第三實施例的半導(dǎo)體裝置的示例性結(jié)構(gòu)。圖14是根據(jù)第三實施例的示例性半導(dǎo)體裝置的主要部分的示意性截面。圖14所示的半導(dǎo)體裝置170A包括半導(dǎo)體元件20A和30A以及夾在半導(dǎo)體元件20A 和30A之間的具有通孔181A的樹脂基底180A。在通孔181A內(nèi)連接突出電極21A和31A。 在半導(dǎo)體裝置170A中，半導(dǎo)體元件20A是例如存儲器元件(存儲器芯片)，并且半導(dǎo)體元件 30A是例如邏輯元件(邏輯芯片)。樹脂基底180A在其內(nèi)部和其表面上具有導(dǎo)電部分的預(yù)定圖案，并具有電路板的功能。在導(dǎo)電部分之中，圖14中圖示了在預(yù)定位置處在樹脂基底180A的一個表面上形成的布線線路183A。布線線路183A連接到焊料球184A。在樹脂基底180A的與半導(dǎo)體元件30A相對的表面上形成凸起182A。凸起182A連接到樹脂基底180A內(nèi)的導(dǎo)電部分并連接到樹脂基底180A的表面上的布線線路183A。同時，半導(dǎo)體元件30A具有在與樹脂基底180A相對的表面上形成的布線線路37A。布線線路 37A連接到半導(dǎo)體元件30A內(nèi)的元件和突出電極31A。布線線路37A連接到樹脂基底180A 的凸起182A。半導(dǎo)體元件20A和30A之間的空間，也就是，半導(dǎo)體元件20A與樹脂基底180A之間的、半導(dǎo)體元件30A與樹脂基底180A之間的、以及通孔181A內(nèi)的空間填充有樹脂70A。包括該半導(dǎo)體裝置170A的電子裝置可以通過使用焊料球184A將半導(dǎo)體裝置170A 連接到電路板而獲得。可以使用例如圖15A至I 和16A至16C中示出的方法來形成如圖14所示的半導(dǎo)體裝置170A。圖15A至I 和16A至16C圖示了形成根據(jù)第三實施例的半導(dǎo)體裝置的示例性方法。圖15A至I 和16A至16C是每個形成步驟中的主要部分的示意性截面。首先，準備半導(dǎo)體元件20A和30A以及樹脂基底180A。隨后，如圖15A所示，將樹脂基底180A的通孔181A和半導(dǎo)體元件30A的突出電極31A對準。對準之后，半導(dǎo)體元件 30A被安裝在樹脂基底180A上，使得突出電極31A配合到通孔181A中，如圖15B所示。此時，樹脂基底180A的凸起182A連接到半導(dǎo)體元件30A的布線線路37A。接下來，如圖15C所示以倒轉(zhuǎn)的方式使其上安裝有半導(dǎo)體元件30A的樹脂基底 180A的取向顛倒。隨后，半導(dǎo)體元件20A的突出電極21A與通孔181A對準。對準之后，半導(dǎo)體元件20A安裝到樹脂基底180A上，使得突出電極21A配合到已經(jīng)配合了突出電極31A 的通孔181A中，如圖I 所示。通過使焊料部分回流，在通孔181A內(nèi)將突出電極21A和 3IA連接到一起。也就是，通過連接部分50A，在通孔18IA內(nèi)將柱部分2IAa和3IAa連接到一起，將焊料部分21Ab和31Ab (如圖15A至I 所示)與連接部分50A—體化，如圖16A 所示。在將半導(dǎo)體元件20A和30A連接到一起(其間夾有樹脂基底180A)之后，半導(dǎo)體元件20A與樹脂基底180A之間的以及半導(dǎo)體元件30A與樹脂基底180A之間的空間填充有樹脂70A，如圖16B所示。此時，通孔181A中剩余的間隙內(nèi)的空間也填充有樹脂70A。在用樹脂70A填充空間之后，焊料球184A連接到樹脂基底180A的布線線路183A， 如圖16C所示。這完成了如圖14所示的半導(dǎo)體裝置170A的形成。為了通過將半導(dǎo)體裝置170A安裝在電路板上來形成電子裝置，可以使用焊料球 184A以將半導(dǎo)體裝置170A連接到電路板。接下來，將描述第四實施例。在以上描述中，在布置在兩個半導(dǎo)體元件之間的基底的通孔內(nèi)將這兩個半導(dǎo)體元件的突出電極連接到一起。該結(jié)構(gòu)可以應(yīng)用于使用三個或更多個半導(dǎo)體元件的情況。圖17A和17B圖示了根據(jù)第四實施例的示例性半導(dǎo)體裝置。圖17A是圖示了在連接半導(dǎo)體元件之前的示例性狀態(tài)的主要部分的示意性截面，并且圖17B是圖示了在連接半導(dǎo)體元件之后的示例性狀態(tài)的主要部分的示意性 截面。如圖17B所示，半導(dǎo)體裝置200包括連接到一起的四個半導(dǎo)體元件210、220、230 和240的層壓件。如圖17A所示，第一層的半導(dǎo)體元件210具有在上表面形成的突出電極211和在上表面中形成的凹入部分212。突出電極211均包括柱部分211a和在柱部分211a的末端處形成的半球形焊料部分211b。在凹入部分212的底表面上形成電極212a。第二層的半導(dǎo)體元件220具有在上表面和下表面上形成的突出電極221、在上表面中形成的凹入部分222、以及穿過半導(dǎo)體元件220的通孔223。突出電極221均包括柱部分221a和在柱部分221a的末端處形成的半球形焊料部分221b。在凹入部分222的底表面上形成電極222a。第三層的半導(dǎo)體元件230具有在下表面上形成的突出電極231、在上表面中形成的凹入部分232、以及穿過半導(dǎo)體元件230的通孔233。突出電極231均包括柱部分231a 和在柱部分231a的末端處形成的半球形焊料部分231b。在凹入部分232的底表面上形成電極232a。第四層的半導(dǎo)體元件240具有在下表面上形成的突出電極241。突出電極241均包括柱部分241a和在柱部分241a的末端處形成的半球形焊料部分241b。當將這些半導(dǎo)體元件210、220、230和240堆疊和連接時，例如第二層的半導(dǎo)體元件220安裝在半導(dǎo)體元件210上以使得第一層的半導(dǎo)體元件210的突出電極211配合在通孔223中。此時，半導(dǎo)體元件220的下表面上的突出電極221配合到半導(dǎo)體元件210的凹入部分212中。半導(dǎo)體元件210和220被形成為使得當半導(dǎo)體元件220被安裝在半導(dǎo)體元件210上時，突出電極211不從通孔223伸出。接著，第三層的半導(dǎo)體元件230被安裝到半導(dǎo)體元件220上以使得第二層的半導(dǎo)體元件220的上表面上的突出電極221配合在通孔233中。此時，半導(dǎo)體元件230的一些突出電極231被配合到配合了突出電極211的半導(dǎo)體元件220的通孔223中，并且其余突出電極231被配合到半導(dǎo)體元件220的凹入部分222中。半導(dǎo)體元件220和230被形成為使得當半導(dǎo)體元件230安裝在半導(dǎo)體元件220上時，突出電極221不從通孔233伸出。接著，第四層的半導(dǎo)體元件240安裝在第三層的半導(dǎo)體元件230上。此時，半導(dǎo)體元件240的一些突出電極241被配合到配合了突出電極221的半導(dǎo)體元件230的通孔233 中，并且其余突出電極241被配合到半導(dǎo)體元件230的凹入部分232中。在以這種方式堆疊半導(dǎo)體元件210、220、230和240之后，使焊料部分回流。由此， 在通孔223內(nèi)將突出電極211和231連接到一起，并且在通孔233內(nèi)將突出電極221和241 連接到一起，如圖17B所示。也就是，通過連接部分251將柱部分211a和231a連接到一起，焊料部分211b和231b與連接部分251 —體化，并且通過連接部分252將柱部分221a 和241a連接到一起，焊料部分221b和241b與連接部分252 —體化。在回流焊期間，突出電極221連接到凹入部分212上的電極212a，突出電極231連接到凹入部分222上的電極 222a，并且突出電極241連接到凹入部分232上的電極232a，如圖17B所示。以這種方式，將半導(dǎo)體元件210、220、230和240連接到一起，從而得到如圖17B所示的半導(dǎo)體裝置200。半導(dǎo)體元件220的通孔223的側(cè)壁和半導(dǎo)體元件230的通孔233的側(cè)壁可以覆蓋有絕緣膜。半導(dǎo)體元件210和220之間的、半導(dǎo)體元件220和230之間的、以及半導(dǎo)體元件 230和240之間的空間可以填充有樹脂，諸如底部填充劑。
雖然以上描述的半導(dǎo)體裝置200包括連接到一起的四個半導(dǎo)體元件210、220、230 和240的層壓件，但是可以根據(jù)上述示例形成包括五個或更多個半導(dǎo)體元件的半導(dǎo)體裝置。通孔或凹入部分內(nèi)的不同半導(dǎo)體元件的連接減小了上述位移和短路的風險，從而得到具有高連接可靠性的半導(dǎo)體裝置200。此外，在突出電極配合在通孔和凹入部分中之后的突出電極的連接減小了突出電極的位移的風險，并允許在一次回流焊中同時連接三個或更多個半導(dǎo)體元件。也就是，如果例如半導(dǎo)體元件沒有通孔或凹入部分，則每次堆疊和連接半導(dǎo)體元件時需要回流焊，并且在所有這樣的場合下會發(fā)生半導(dǎo)體元件之間的位移。相比之下，當半導(dǎo)體元件具有如上所述的通孔和凹入部分時，通過一次回流焊高效地形成半導(dǎo)體裝置，同時減小半導(dǎo)體元件的位移的風險。雖然在以上描述中層壓件僅包括半導(dǎo)體元件，但是層壓件可以包括諸如電路板的電子元件。甚至當用電路板替換四個半導(dǎo)體元件210、220、230和240當中的半導(dǎo)體元件 210,220和230中的任一個時，包括層壓件的電子裝置產(chǎn)生與上述效果相似的效果。圖18圖示了根據(jù)第四實施例的半導(dǎo)體裝置的示例性結(jié)構(gòu)。圖18是根據(jù)第四實施例的示例性半導(dǎo)體裝置的主要部分的示意性截面。圖18所示的半導(dǎo)體裝置300包括連接到一起的四個半導(dǎo)體元件310、320、330和 340的層壓件。第一層的半導(dǎo)體元件310和第二層的半導(dǎo)體元件320被布置為使得具有區(qū)域(電路區(qū)域)310a的半導(dǎo)體元件310的上表面和具有電路區(qū)域320a的半導(dǎo)體元件320的下表面彼此相對。電路區(qū)域包括諸如晶體管的元件和其中形成的布線層。第三層的半導(dǎo)體元件 330和第四層的半導(dǎo)體元件340被布置為使得具有電路區(qū)域330a的半導(dǎo)體元件330的上表面和具有電路區(qū)域340a的半導(dǎo)體元件340的下表面彼此相對。第一層的半導(dǎo)體元件310具有突出電極311、凹入部分312、以及形成在具有電路區(qū)域310a的上表面上的電極312a。突出電極311連接到重新布線線路314 ( 一些重新布線線路連接到電極312a)。第二層的半導(dǎo)體元件320具有在其上表面和下表面兩者上形成的電極321、以及在沒有形成電路區(qū)域320a的上表面上形成的凹入部分322和電極322a。突出電極321連接到重新布線線路324 ( —些重新布線線路連接到電極322a)。此外，半導(dǎo)體元件320具有通孔323。第三層的半導(dǎo)體元件330具有在沒有形成電路區(qū)域330a的下表面上形成的突出電極331、以及在具有電路區(qū)域330a的上表面上形成的凹入部分332和電極332a。突出電極331和電極332a連接到重新布線線路334。此外，半導(dǎo)體元件330具有通孔333。第四層的半導(dǎo)體元件340具有在具有電路區(qū)域340a的下表面上形成的突出電極 341。突出電極341連接到重新布線線路344。在第一層的半導(dǎo)體元件310與第三層的半導(dǎo)體元件330之間彼此相對的突出電極 311和331被配合到第二層的半導(dǎo)體元件320的通孔323中，并在通孔323內(nèi)將它們連接到一起。也就是，在通孔323內(nèi)，通過連接部分351連接柱部分311a和331a。在第二層的半導(dǎo)體元件320與第四層的半導(dǎo)體元件340之間彼此相對的突出電極 321和341被配合到第三層的半導(dǎo)體元件330的通孔333中，并在通孔333內(nèi)將它們連接到一起。也就是，在通孔333內(nèi)，通過連接部分352連接柱部分321a和341a。具有電路區(qū)域320a的第二層的半導(dǎo)體元件320的下表面上的突出電極321被配合到第一層的半導(dǎo)體元件310的凹入部分312中，并被連接到電極312a。也就是，柱部分 321a經(jīng)由焊料部分連接到電極312a。第三層的半導(dǎo)體元件330的一些突出電極331被配合到第二層的半導(dǎo)體元件320 的凹入部分322中，并被連接到電極322a。也就是，柱部分331a經(jīng)由焊料部分連接到電極 322a。
第四層的半導(dǎo)體元件340的一些突出電極341被配合到第三層的半導(dǎo)體元件330 的凹入部分332中，并被連接到電極332a。也就是，柱部分341a經(jīng)由焊料部分連接到電極 332a。在一次回流焊中可以同時將四個半導(dǎo)體元件310、320、330和340連接到一起。圖18中用虛箭頭表示具有上述結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體裝置300中的信號傳播路徑的示例。 在半導(dǎo)體裝置300中，如以上那樣連接的四個半導(dǎo)體元件310、320、330和340彼此協(xié)作以實現(xiàn)預(yù)定處理功能。在如以上那樣形成的半導(dǎo)體裝置300中，通孔323和333和凹入部分312、322和 332能夠減小半導(dǎo)體元件310、320、330和340的位移和短路的風險。此外，利用一次回流焊高效地形成半導(dǎo)體裝置300。隨后，將描述形成僅具有通孔或具有通孔和凹入部分兩者的半導(dǎo)體元件的示例性方法。首先，將參照圖19A至21C按順序描述形成具有通孔的半導(dǎo)體元件的示例性方法。 圖19A至21C是每個形成步驟中的主要部分的示意性截面。圖19A至19C圖示了具有通孔的示例性半導(dǎo)體元件的第一形成過程。如圖19A所示，使用粘附劑500將支撐基底501粘附到半導(dǎo)體元件400的后表面。 這里，在半導(dǎo)體元件400的與后表面相反的前表面上形成突出電極401，突出電極401均包括柱部分401a和在柱部分401a的末端處形成的焊料部分401b。半導(dǎo)體元件400是有源元件，并且在具有電路區(qū)域(形成諸如晶體管的元件和布線層的區(qū)域)的前表面上形成突出電極401。接下來，如圖19B所示在半導(dǎo)體元件400的前表面上形成抗蝕劑502。隨后，在要形成通孔的區(qū)域處，使用光刻技術(shù)在抗蝕劑502中形成開口 502a，如圖19C所示。圖20A至20C圖示了具有通孔的示例性半導(dǎo)體元件的第二形成過程。在抗蝕劑502中形成開口 502a之后，使用抗蝕劑502作為掩模，通過干法刻蝕在半導(dǎo)體元件400中形成孔403a,如圖20A所示。隨后,如圖20B所示從半導(dǎo)體元件400移除抗蝕劑502，并且如圖20C所示，使用粘附劑503將支撐基底504粘附到半導(dǎo)體元件400的前表面。圖21A至21C圖示了具有通孔的示例性半導(dǎo)體元件的第三形成過程。在粘附了支撐基底504之后，執(zhí)行背部研磨，使得半導(dǎo)體元件400減小到預(yù)定厚度，如圖21A所示。此時，在半導(dǎo)體元件400的前表面中預(yù)先形成的孔403a出現(xiàn)在后表面中，從而得到半導(dǎo)體元件400中形成的通孔403。在背部研磨之后，如圖21B所示形成由例如二氧化硅(SiO2)構(gòu)成的絕緣膜404。絕緣膜404可以通過例如熱氧化或化學(xué)氣相沉積 (CVT)形成。在絕緣膜404的形成之后，移除粘附劑503和支撐基底504。這完成了如圖 21C所示的半導(dǎo)體元件400a的形成。其它電子元件的突出電極配合到半導(dǎo)體元件400a的通孔403中。
雖然上述半導(dǎo)體元件400a(400)是有源元件，但是也可以以類似的方式形成偽元件的半導(dǎo)體元件。此外，以上描述的形成具有突出電極401 (包括柱部分401a)的半導(dǎo)體元件400a的方法也可以用于在沒有這樣的柱電極的半導(dǎo)體元件中形成通孔。例如，也可以根據(jù)如圖19A至21C所示的方法形成在第一和第二實施例中描述的、布置在要連接的兩個半導(dǎo)體元件之間的半導(dǎo)體元件40 (偽元件或有源元件)。接著，將參照圖22A至27C按順序描述形成具有通孔的半導(dǎo)體裝置的另一個示例性方法。圖22A至27C是每個形成步驟中的主要部分的示意性截面。圖22k至22C圖示了具有通孔的另一個示例性半導(dǎo)體元件的第一形成過程。如圖22A和22B所示，使用粘附劑700將支撐基底701粘附到半導(dǎo)體元件600的前表面，在該前表面上形成有突出電極601。這里，突出電極601均包括柱部分601a和在柱 部分601a的末端處形成的焊料部分601b。半導(dǎo)體元件600是具有突出電極601 (形成在具有電路區(qū)域的表面上)的有源元件，并且減小到預(yù)定厚度。在支撐基底701粘附之后，抗蝕劑702形成在半導(dǎo)體元件600的與形成有突出電極601的前表面相反的后表面上，如圖22C所示。圖23A至23C圖示了具有通孔的另一示例性半導(dǎo)體元件的第二形成過程。在抗蝕劑702的形成之后，在要形成通孔的區(qū)域處，使用光刻技術(shù)在抗蝕劑702中形成開口 702a，如圖23A所示。在開口 702a的形成之后，使用抗蝕劑702作為掩模，通過干法刻蝕在半導(dǎo)體元件600中形成通孔603，如圖23B所示。在通孔603的形成之后，從半導(dǎo)體元件600移除抗蝕劑702，如圖23C所示。圖24A至24C圖示了具有通孔的另一示例性半導(dǎo)體元件的第三形成過程。在抗蝕劑702的移除之后，通過例如熱氧化或CVD形成由例如SiO2構(gòu)成的絕緣膜604，如圖24A所示。在絕緣膜604的形成之后，如圖24B所示形成種子層605，并且如圖24C所示形成抗蝕劑703。圖25A至25C圖示了具有通孔的另一示例性半導(dǎo)體元件的第四形成過程。在抗蝕劑703的形成之后，在要形成重新布線線路的區(qū)域中形成開口 703a，如圖25A所示。隨后，通過電鍍在開口 703a中在種子層605上形成重新布線線路606，如圖25B所示。在重新布線線路606的形成之后，如圖25C所示移除抗蝕劑703。圖26A至26C圖示了具有通孔的另一示例性半導(dǎo)體元件的第五形成過程。在抗蝕劑703的移除之后，如圖26A所示形成另一抗蝕劑704，并如圖26B所示在要形成突出電極的區(qū)域中形成開口 704a。隨后，通過電鍍在開口 704a中在重新布線線路606上形成柱部分607a，此外，在柱部分607a上形成焊料部分607b，使得形成突出電極607，如圖26C所示。突出電極607的高度可以通過控制例如抗蝕劑704的厚度和電鍍條件(電鍍時間、電流密度和其它參數(shù))來調(diào)節(jié)。圖27A至27C圖示了具有通孔的另一示例性半導(dǎo)體元件的第六形成過程。在突出電極607的形成之后，如圖27A所示移除抗蝕劑704。隨后，通過刻蝕移除在抗蝕劑704的移除之后出現(xiàn)的種子層605的部分，如圖27B所示。在刻蝕之后，焊料部分607b通過回流而成形，移除粘附劑700和支撐基底701。這完成了如圖27C所示的半導(dǎo)體元件600a的形成。其它電子元件的突出電極配合到半導(dǎo)體元件600a的通孔603。
雖然上述半導(dǎo)體元件600a (600)是有源元件，但是也可以以類似方式形成偽元件的半導(dǎo)體元件。此外，以上描述的形成在前表面具有突出電極601的且在后表面具有突出電極607的半導(dǎo)體元件600a的方法也可用于根據(jù)圖22A至27C所示的示例形成僅在后表面具有突出電極607的半導(dǎo)體元件。也就是，可以使用不具有突出電極601的半導(dǎo)體元件600來進行如圖22A至27C所示的方法。接下來，將描述形成具有通孔和凹入部分的示例性半導(dǎo)體元件的方法。
能夠以與圖22A至22C和圖23A至23C所示的方式相似的方式執(zhí)行方法，直到形成通孔為止。這里，將參照圖28A至32C按順序描述后續(xù)步驟的示例。圖28A至32C是每個形成步驟中的主要部分的示意性截面。圖28A至28C圖示了具有通孔和凹入部分的示例性半導(dǎo)體元件的第一形成過程。在如圖22A至22C和圖23A至23C所示形成通孔603和移除抗蝕劑702之后，如圖28A所示形成另一抗蝕劑705，并且如圖28B所示在要形成凹入部分的區(qū)域中形成開口705a。在開口 705a的形成之后，如圖28C所示，使用抗蝕劑705作為掩模，通過干法刻蝕在半導(dǎo)體元件600中形成凹入部分608。圖29A至29C圖示了具有通孔和凹入部分的示例性半導(dǎo)體元件的第二形成過程。在凹入部分608的形成之后，如圖29A所示移除抗蝕劑705，并且如圖29B所示通過例如熱氧化或CVD形成絕緣膜604。在絕緣膜604的形成之后，如圖29C所示形成種子層605。圖30A至30C圖示了具有通孔和凹入部分的示例性半導(dǎo)體元件的第三形成過程。在種子層605的形成之后，如圖30A所示形成抗蝕劑703，并且如圖30B所示在要形成重新布線線路的區(qū)域中以及凹入部分608中形成開口 703a。隨后，如圖30C所示通過電鍍在開口 703a中在種子層605中形成重新布線線路606和凹入部分608內(nèi)的電極609。隨后，移除抗蝕劑703。圖31A至31C圖示了具有通孔和凹入部分的示例性半導(dǎo)體元件的第四形成過程。在重新布線線路606和電極609的形成之后，如圖31A所示形成另一抗蝕劑704，并且如圖31B所示在要形成突出電極的區(qū)域中形成開口 704a。隨后，通過電鍍在開口 704a中在重新布線線路606上形成柱部分607a，此外，在柱部分607a上形成焊料部分607b，使得形成突出電極607，如圖3IC所示。圖32A至32C圖示了具有通孔和凹入部分的示例性半導(dǎo)體元件的第五形成過程。在突出電極607的形成之后，如圖32A所示移除抗蝕劑704。隨后，如圖32B所示通過刻蝕移除在移除抗蝕劑704之后出現(xiàn)的種子層605的部分。在刻蝕之后，焊料部分607b通過回流而成形，并且移除粘附劑700和支撐基底701。這完成了如圖32C所示的半導(dǎo)體元件600b的形成。其它電子元件的突出電極配合到半導(dǎo)體元件600b的通孔603和凹入部分608 中。半導(dǎo)體元件600b (600)可以是有源元件或偽元件。此外，以上描述的形成在前表面具有突出電極601和在后表面具有突出電極607的半導(dǎo)體元件600b的方法也可以用于根據(jù)如圖28A至32C所示的示例形成僅在后表面具有突出電極607的半導(dǎo)體元件。
雖然以上描述了包括連接到一起的多個電子元件的層壓件的半導(dǎo)體裝置，但是半導(dǎo)體裝置的形式不限于以上描述的形式，并且可以適當?shù)馗淖?。圖33A和33B圖示了第一修改。圖33A和33B是半導(dǎo)體元件、電子元件和基底的主要部分的示意性截面。如圖33A和33B所示，要連接到一起的、半導(dǎo)體元件810的突出電極811和電子元件(半導(dǎo)體元件、電路板等)820的相對突出電極821不一定分別包括形成在突出電極811和821兩者上的焊料部分811b和821b。例如，如圖33A所示，半導(dǎo)體元件810的突出電極811僅可以包括柱部分81 Ia和形成在柱部分81 Ia上的焊料部分811b，并且電子元件820的突出電極821可以僅包括柱部分821a。替選地，如圖33B所示，僅電子元件820的突出電極821可以包括柱部分821a和形成在柱部分821a上的焊料部分821b，并且半導(dǎo)體元件810的突出電極811可以僅包括柱部分811a。在圖33A或33B所示的任一結(jié)構(gòu)中在基底(半導(dǎo) 體元件、樹脂基底、陶瓷基底等)830的通孔831內(nèi)可以將突出電極811和821連接到一起。圖34圖示了第二修改。圖34是半導(dǎo)體元件、電子元件和基底的主要部分的示意性截面。如圖34所示，布置在半導(dǎo)體元件810與電子元件820之間的基底830可以在兩個表面上具有凸起832。例如，當在通孔831內(nèi)將突出電極811和821連接時，可以使上表面的凸起832與半導(dǎo)體元件810接觸，并且可以使下表面的凸起832與電子元件820接觸。當基底830是有源元件時，上表面和下表面的凸起832可以用作連接到半導(dǎo)體元件810和電子元件820的端子。圖35A和35B圖示了第三修改。圖35A和35B是基底的主要部分示意性平面視圖?？梢匀鐖D35A和35B那樣布置基底830的通孔831和凸起832 (換言之，半導(dǎo)體元件810的突出電極811、電子元件820的突出電極821、以及基底830的凸起832)。例如，如圖35A所示可以交替地布置通孔831和凸起832。此外，如圖35B所示可以圍繞布置在中心區(qū)域處的凸起832的外圓周布置通孔831。在任一情況下，可以有效地減小在半導(dǎo)體元件810和電子元件820的連接期間的位移和短路的風險。通孔831不一定形成在整個基底830中，并且基底830中形成的兩個或更多個通孔831對諸如位移的問題產(chǎn)生一些積極的效果。圖36A至36C圖示了第四修改。圖36A至36C是半導(dǎo)體元件、電子元件和基底的主要部分的示意性截面?；?30中形成的通孔831不一定是圓柱形的。例如，通孔831可以是錐形的，使得與半導(dǎo)體元件810相鄰的開口的直徑大于遠離半導(dǎo)體元件810的開口的直徑，如圖36A所示的通孔831A那樣。替選地，通孔831可以是錐形的，使得與電子元件820相鄰的開口的直徑大于遠離電子元件820的開口的直徑，如圖36B所示的通孔831B那樣。此外，通孔831可以在與半導(dǎo)體元件810相鄰的開口和與電子元件820相鄰的開口之間收縮，收縮部分的直徑小于開口的直徑，如圖36C所示的通孔831C那樣。圓柱形、錐形或收縮的通孔831的最小直徑優(yōu)選地被設(shè)置為等于或大于突出電極811和821的直徑的一倍且小于兩倍。這有效地減小了當突出電極配合到通孔831中時的諸如突出電極811和821的位移的問題。圖37A和37B圖示了第五修改。圖37A和37B是半導(dǎo)體元件、電子元件和基底的主要部分的示意性截面。半導(dǎo)體元件810的突出電極811和電子元件820的突出電極821不限于柱電極。例如，由例如Au構(gòu)成的螺柱凸起811A可以用作半導(dǎo)體元件810的突出電極，并且如圖37A和37B所示，經(jīng)由焊料部分821b在通孔831內(nèi)可以將螺柱凸起81IA和用作電子元件820的柱電極的突出電極821連接到一起。替選地，用作柱電極的突出電極811被用于半導(dǎo)體元件810，并且螺柱凸起可以用作電子元件820的突出電極。此外，螺柱凸起可以用于半導(dǎo)體元件810和電子元件820兩者?，F(xiàn)在將描述上述實施例的示例。[示例I] 準備了其上形成有突出電極的、尺寸為3. 5mmX7mm的半導(dǎo)體元件(下文中稱為“第一半導(dǎo)體元件”)。突出電極均包括直徑為30 μ m、高度為35 μ m的Cu柱部分、以及形成在柱的末端上的、高度為10 μ m的錫銀(SnAg)焊料，并且以50 μ m的間距來布置突出電極。此外，準備了其上形成有突出電極的、尺寸為15mmX 15mm的、由Si構(gòu)成的基部基底(下文中稱為“Si基部基底”)。突出電極具有與第一半導(dǎo)體元件相同的尺寸和結(jié)構(gòu)，并且以與第一半導(dǎo)體元件相同的圖案來布置。此外，不具有有源層的Si基底被用作具有通孔的半導(dǎo)體元件(下文中稱為“第二半導(dǎo)體元件”)。如下形成第二半導(dǎo)體元件。首先，以與第一半導(dǎo)體元件的突出電極相同的圖案，通過干法刻蝕在Si基底的表面中形成直徑為35 μ m的孔。隨后，通過背部研磨Si基底的后表面將Si基底的厚度減小到50 μ m。此時，在前表面中預(yù)先形成的孔出現(xiàn)在后表面中，從而產(chǎn)生通孔。隨后，通過低溫CVD或熱氧化在Si基底的后表面(接地表面)上和通孔內(nèi)形成絕緣膜。這完成了第二半導(dǎo)體元件的形成。當在該第二半導(dǎo)體元件上形成連接端子時，在如上形成通孔和絕緣膜之前在Si基底上可以形成電路圖案、凸起等。為了將第一半導(dǎo)體元件安裝在Si基部基底上，首先，使用倒裝芯片鍵合器將形成有通孔的第二半導(dǎo)體元件安裝在Si基部基底上，使得第二半導(dǎo)體元件的通孔和Si基部基底的突出電極對準。接著，第一半導(dǎo)體元件的突出電極和第二半導(dǎo)體元件的通孔對準，并且使用倒裝芯片鍵合器安裝第一半導(dǎo)體元件。隨后，在氮氣下在回流爐中將層壓件加熱到240°C，使得Si基部基底和第一半導(dǎo)體元件連接到一起。相比較，在不使用具有通孔的第二半導(dǎo)體元件的情況下，將第一半導(dǎo)體元件安裝在Si基部基底上，并且在回流爐中加熱層壓件，使得第一半導(dǎo)體元件和Si基部基底連接到一起。在利用和不利用第二半導(dǎo)體元件的情況下來造樣本。具體地，以使用第二半導(dǎo)體元件連接Si基部基底和第一半導(dǎo)體元件的方式來制造十個樣本。以不使用第二半導(dǎo)體元件連接Si基部基底和第一半導(dǎo)體元件的方式來制造另外十個樣本。然后，測量它們的電氣連接。結(jié)果，使用第二半導(dǎo)體元件的樣本沒有電氣連接故障，意味著在所有十個樣本中Si基部基底和第一半導(dǎo)體元件能夠連接到一起。同時，在不使用第二半導(dǎo)體元件形成的十個樣本中的兩個樣本中發(fā)現(xiàn)電氣連接故障。該結(jié)果證實了使用第二半導(dǎo)體元件連接Si基部基底和第一半導(dǎo)體元件的優(yōu)點。[示例2]
準備了其上形成有突出電極的、尺寸為35mmX35mm的、由樹脂構(gòu)成的基部基底(下文中稱為“樹脂基部基底”)。突出電極具有與第一半導(dǎo)體元件相同的尺寸和結(jié)構(gòu)，并以與第一半導(dǎo)體元件相同的圖案來布置。使用上述第二半導(dǎo)體元件將上述第一半導(dǎo)體元件安裝在樹脂基部基底上。 為了這樣做，首先，使用倒裝芯片鍵合器將形成有通孔的第二半導(dǎo)體元件安裝在樹脂基部基底上，使得第二半導(dǎo)體元件的通孔和樹脂基部基底的突出電極對準。接下來，使第一半導(dǎo)體元件的突出電極和第二半導(dǎo)體元件的通孔對準，并且使用倒裝芯片鍵合器安裝第一半導(dǎo)體元件。隨后，在氮氣下在回流爐中將層壓件加熱到240°C，使得樹脂基部基底和第一半導(dǎo)體元件連接到一起。相比較，不使用具有通孔的第二半導(dǎo)體元件將第一半導(dǎo)體元件安裝在樹脂基部基底上，并且在回流爐中加熱層壓件，使得第一半導(dǎo)體元件和樹脂基部基底連接到一起。在利用和不利用第二半導(dǎo)體元件的情況下來制造樣本。具體地，以使用第二半導(dǎo)體元件連接樹脂基部基底和第一半導(dǎo)體元件的方式來制造十個樣本。以不使用第二半導(dǎo)體元件連接樹脂基部基底和第一半導(dǎo)體元件的方式來制造另外十個樣本。然后，測量它們的電氣連接。結(jié)果，使用第二半導(dǎo)體元件的樣本沒有電氣連接故障，意味著在所有十個樣本中樹脂基部基底和第一半導(dǎo)體元件能夠連接到一起。同時，在不使用第二半導(dǎo)體元件形成的十個樣本中的兩個樣本中發(fā)現(xiàn)電氣連接故障。該結(jié)果證實了使用第二半導(dǎo)體元件連接樹脂基部基底和第一半導(dǎo)體元件的優(yōu)點。如上所述，形成有通孔的基底(半導(dǎo)體元件、樹脂基底、陶瓷基底等)夾在兩個電子元件(半導(dǎo)體元件、電路板等)之間，并且在通孔內(nèi)將這兩個電子元件的突出電極連接到一起。這減小了安裝期間的位移的風險并改進了電子元件之間的連接的可靠性。此外，甚至在堆疊和連接三個或更多個電子元件的情況下，介入的電子元件(基底)的通孔具有引導(dǎo)的功能，并減小由在電子元件的堆疊期間的負載、振動以及其它原因?qū)е碌南码娮釉奈灰频娘L險。這允許通過一次回流焊連接三個或更多個堆疊的電子元件,從而導(dǎo)致生產(chǎn)率的改進。這里提到的所有示例和條件語言旨在用于幫助讀者理解發(fā)明人貢獻的促進技術(shù)的發(fā)明和概念的教導(dǎo)目的，并且應(yīng)理解為不限于這樣特別提到的示例和條件，說明書中的這樣的示例的組織也與本發(fā)明的優(yōu)越和低劣的呈現(xiàn)無關(guān)。雖然已經(jīng)詳細描述了本發(fā)明的實施例，但是應(yīng)理解在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下可以對本發(fā)明進行各種修改、替代和變更。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體裝置，包括具有第一突出電極的第一半導(dǎo)體元件；具有第二突出電極的電子元件；以及布置在所述第一半導(dǎo)體元件與所述電子元件之間的基底，其中所述基底具有第一通孔，并且所述第一突出電極和所述第二突出電極在所述第一通孔內(nèi)連接到一起。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述第一通孔的側(cè)壁是絕緣的。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述第一半導(dǎo)體元件具有第二通孔，并且所述基底具有配合在所述第二通孔中的第三突出電極。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述電子元件具有凹入部分，并且所述基底具有配合在所述凹入部分中的第四突出電極。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述第一突出電極具有第一柱部分，所述第二突出電極具有第二柱部分，并且將所述第一柱部分的末端和所述第二柱部分的末端連接到一起的連接部分存在于所述第一通孔內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述電子元件是第二半導(dǎo)體元件。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述電子元件是電路板。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述基底是第三半導(dǎo)體元件。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述基底是電路板、樹脂基底、或陶瓷基。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述第一半導(dǎo)體元件與所述電子元件之間的空間和所述第一通孔內(nèi)的空間填充有絕緣構(gòu)件。
11.根據(jù)權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述第一突出電極的直徑和所述第二突出電極的直徑小于所述第一通孔的直徑。
12.根據(jù)權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述第一突出電極和所述第二突出電極之一或兩者是螺柱凸起。
13.根據(jù)權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述基底具有電氣連接到所述第一半導(dǎo)體元件和所述電子元件之一或兩者的導(dǎo)電部分。
14.一種制造半導(dǎo)體裝置的方法，所述方法包括將具有第一通孔的基底放置在具有第一突出電極的電子元件上，使得所述第一突出電極配合在所述第一通孔中；將具有第二突出電極的半導(dǎo)體元件放置在所述基底上，使得所述第二突出電極配合在所述第一通孔中；以及在所述第一通孔內(nèi)將所述第一突出電極和所述第二突出電極連接到一起。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中所述半導(dǎo)體元件具有第二通孔，所述基底具有第三突出電極，并且 將所述半導(dǎo)體元件放置在所述基底上包括在將所述第二突出電極配合到所述第一通孔中的同時，將所述第三突出電極配合到所述第二通孔中。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中 所述電子元件具有凹入部分， 所述基底具有第四突出電極，并且 將所述基底放置在所述電子元件上包括在將所述第一突出電極配合到所述第一通孔中的同時，將所述第四突出電極配合到所述凹入部分中。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中 將所述第一突出電極和所述第二突出電極連接到一起包括通過連接部分，在所述第一通孔內(nèi)將所述第一突出電極中包括的第一柱部分的末端和所述第二突出電極中包括的第二柱部分的末端連接到一起。
18.一種電子裝置，包括 半導(dǎo)體裝置；以及 電路板，其上安裝有所述半導(dǎo)體裝置，其中 所述半導(dǎo)體裝置包括 具有第一突出電極的半導(dǎo)體元件； 具有第二突出電極的電子元件；以及 布置在所述半導(dǎo)體元件與所述電子元件之間的基底， 所述基底具有通孔，并且 所述第一突出電極和所述第二突出電極在所述通孔內(nèi)連接到一起。
全文摘要
公開了一種半導(dǎo)體裝置、制造半導(dǎo)體裝置的方法和電子裝置。該半導(dǎo)體裝置包括半導(dǎo)體元件和電子元件。半導(dǎo)體元件具有第一突出電極，并且電子元件具有第二突出電極?；妆徊贾迷诎雽?dǎo)體元件與電子元件之間?；拙哂型祝谝缓偷诙怀鲭姌O配合在通孔中。第一和第二突出電極在基底的通孔內(nèi)連接到一起。
文檔編號H01L21/60GK102623440SQ20111046050
公開日2012年8月1日 申請日期2011年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月31日
發(fā)明者赤松俊也 申請人:富士通株式會社