一種硅通孔互連結構的成形方法技術

本發明專利技術涉及一種硅通孔互連結構的成形方法，屬于半導體封裝技術領域。其工藝步驟如下：提供帶有硅通孔結構的硅基體；通過機械打磨的方法減薄硅基體至露出金屬柱的下表面；在金屬柱的下表面形成金屬塊；通過濕法腐蝕的方法進一步減薄硅基體下方的厚度，露出金屬柱的下端；在硅基體下表面沉積鈍化層Ⅱ覆蓋硅基體的下表面及金屬塊，并開設金屬塊開口；在鈍化層Ⅱ的表面選擇性地形成再布線金屬層，再布線金屬層的一端通過金屬塊開口延伸至金屬塊，且與金屬塊固連；在再布線金屬層的外層覆蓋保護層。本發明專利技術通過減薄硅基體露出缺陷區域Ⅰ區，用鈍化層填補該缺陷區域，解決了漏電流問題，提高了硅通孔互連結構的可靠性，且本發明專利技術的工藝的控制性更好。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及，屬于半導體封裝

技術介紹
在以娃通孔(Through silicon via)為技術特征的先進封裝技術中，最大難點之一莫過于硅通孔12內金屬柱3的露出。一般的，硅通孔12內的金屬露出采用化學-機械拋光的方式進行。但該方式存在機械拋光方法所導致的鈍化層21破裂、拋光工藝導致的金屬柱3表面凸起、以及拋光引起的金屬離子嵌入到鈍化層21中形成漏電等問題，如圖1所示，上述問題一般集中發生于金屬柱3暴露的開口區域或臨近開口的區域，如圖中標示的I區。也有研宄機構采用較為復雜的所謂Cu Reveal工藝，即通過刻蝕將硅通孔內金屬外面包覆鈍化層陣列式露出，然后沉積一層氧化硅或氮化硅材質的鈍化層，涂布膠體并蓋過硅通孔內金屬外面包覆鈍化層，利用等離子刻蝕方法減薄膠體至硅通孔內金屬外面包覆鈍化層暴露，然后再利用干法刻蝕掉硅通孔內金屬表面的鈍化層，去除膠層。上述的Cureveal工藝之所以采用如此復雜的工藝，其目的是克服化學_機械拋光方法所導致的鈍化層破裂、拋光工藝導致的金屬表面凸起、以及拋光引起的金屬離子嵌入到鈍化層中形成漏電等問題。但Cu reveal工藝不僅工藝復雜，而且該工藝亦存在娃通孔內金屬在娃刻蝕后露出高度相對硅基體高低不平的現象，直接影響到后續的金屬露出良率、光刻工藝的進行。
技術實現思路
本專利技術的目的在于克服上述工藝方法的不足，提供一種無漏電流問題、工藝更好控制、表面的平整性更好、后續的光刻工藝更容易實現的硅通孔互連結構的成形方法。本專利技術的目的是這樣實現的: 本專利技術，其工藝包括如下步驟: 步驟一、提供帶有硅通孔的硅基體，其上表面設置有半導體工藝層，所述硅通孔內設置金屬柱，所述金屬柱與硅通孔的孔壁之間沉積有鈍化層I ; 步驟二、通過機械打磨的方法將硅基體下方的厚度整體減薄至露出金屬柱的下表面；步驟三、依次通過濺射金屬種子層、光刻、電鍍工藝，在所述金屬柱的下表面形成厚度為h2的金屬塊； 步驟四、采用濕法腐蝕的方法將硅基體下方的厚度進一步減薄，露出金屬柱和鈍化層I的下端； 步驟五、在所述硅基體的下表面沉積鈍化層II，所述鈍化層II覆蓋硅基體的下表面及金屬塊，并開設金屬塊開口露出金屬塊的下表面； 步驟六、再次依次通過濺射金屬種子層、光刻、電鍍工藝，在鈍化層II的表面選擇性地形成再布線金屬層，再布線金屬層的一端通過金屬塊開口延伸至金屬塊，且與金屬塊固連，其另一端設置輸入/輸出端； 步驟七、在再布線金屬層的外層覆蓋保護層，通過光刻工藝形成保護層開口，露出再布線金屬層的輸入/輸出端。可選地，所述金屬塊的橫截面呈圓形或多邊形，并將硅通孔完全覆蓋。可選地，所述金屬塊的材質為銅Cu、镲N1、fjiV、鈦T1、鈕Pd、金Au、銀Ag中的一種或任意幾種的組合。本專利技術所述濕法腐蝕采用堿性硅腐蝕劑。本專利技術的有益效果是: 1、本專利技術通過減薄硅基體露出化學-機械拋光過程中形成的缺陷區域I區，用鈍化層填補該缺陷區域，解決了漏電流問題，提高了硅通孔互連結構的可靠性； 2、與Cureveal工藝相比，本專利技術的工藝的控制性更好，表面的平整性更好，后續的光刻工藝也更容易實現。【附圖說明】圖1為采用化學-機械拋光的方式進硅通孔內金屬的露出的缺陷的示意圖； 圖2本專利技術的流程圖； 圖3至圖12為本專利技術的一個實施例的示意圖。其中: 硅基體I 半導體工藝層11 硅通孔12 鈍化層I 21 鈍化層II 22 金屬柱3 金屬塊4 再布線金屬層6 輸入/輸出端61 保護層7 保護層開口 71 載體圓片Tl 鍵合膠T2。【具體實施方式】參見圖2，本專利技術包括: 執行步驟S101，提供帶有硅通孔結構的硅基體，其上方為半導體工藝層； 執行步驟S102，通過機械打磨的方法減薄硅基體下方的厚度至露出金屬柱的下表面；執行步驟S103，依次通過濺射金屬種子層、光刻、電鍍工藝，在金屬柱的下表面形成金屬塊； 執行步驟S104，通過濕法腐蝕的方法進一步減薄硅基體下方的厚度，露出金屬柱的下端; 執行步驟S105，在硅基體下表面沉積鈍化層II覆蓋硅基體的下表面及金屬塊，并開設金屬塊開口； 執行步驟S106，再次依次通過濺射金屬種子層、光刻、電鍍工藝，在鈍化層II的表面選擇性地形成再布線金屬層，再布線金屬層的一端通過金屬塊開口延伸至金屬塊，且與金屬塊固連，其另一端設置輸入/輸出端； 執行步驟S107，在再布線金屬層的外層覆蓋保護層，通過光刻工藝形成保護層開口，露出再布線金屬層的輸入/輸出端。現在將在下文中參照附圖更加充分地描述本專利技術，在附圖中示出了本專利技術的示例性實施例，從而本公開將本專利技術的范圍充分地傳達給本領域的技術人員。然而，本專利技術可以以許多不同的形式實現，并且不應被解釋為限制于這里闡述的實施例。本專利技術一種硅通孔互連結構，如圖3所示，實現各種功能的半導體工藝層11設置于硅基體I的上表面。若干個上下貫穿硅基體I的硅通孔12按設計需要分布，硅通孔12內設置導電、導熱性能良好的金屬柱3，使金屬柱3與半導體工藝層11形成電氣連通。金屬柱3的材質為銅Cu、镲N1、fji V、鈦T1、鈕Pd、金Au、銀Ag中的一種或任意幾種的組合。因此金屬柱3與硅通孔12的內壁之間需要設置氧化硅或氮化硅材質的鈍化層I 21，以使金屬柱3與硅基體I電性隔離。金屬柱3與鈍化層I 21凸出硅基體I的下表面，其凸出高度為hi不作限定。在金屬柱3與鈍化層I 21的頂端設置金屬塊4，金屬塊4的材質也為導電、導熱性能良好的銅Cu、镲N1、f凡V、鈦T1、鈕Pd、金Au、銀Ag中的一種或任意幾種的組合。金屬塊4的橫截面呈圓形或四邊形、六邊形等多邊形，其橫截面的尺寸大于硅通孔12的橫截當前第1頁1 2 本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種硅通孔互連結構的成形方法，其工藝包括如下步驟：步驟一、提供帶有硅通孔（12）的硅基體（1），其上表面設置有半導體工藝層（11），所述硅通孔（12）內設置金屬柱（3），所述金屬柱（3）與硅通孔（12）的孔壁之間沉積有鈍化層Ⅰ（21）；步驟二、通過機械打磨的方法將硅基體（1）下方的厚度整體減薄至露出金屬柱（3）的下表面；步驟三、依次通過濺射金屬種子層、光刻、電鍍工藝，在所述金屬柱（3）的下表面形成厚度為h2的金屬塊（4）；步驟四、采用濕法腐蝕的方法將硅基體（1）下方的厚度進一步減薄，露出金屬柱（3）和鈍化層Ⅰ（21）的下端；步驟五、在所述硅基體（1）的下表面沉積鈍化層Ⅱ（22），所述鈍化層Ⅱ（22）覆蓋硅基體（1）的下表面及金屬塊（4），并開設金屬塊開口（41）露出金屬塊（4）的下表面；步驟六、再次依次通過濺射金屬種子層、光刻、電鍍工藝，在鈍化層Ⅱ（22）的表面選擇性地形成再布線金屬層（6），再布線金屬層（6）的一端通過金屬塊開口（41）延伸至金屬塊（4），且與金屬塊（4）固連，其另一端設置輸入/輸出端（61）；步驟七、在再布線金屬層（6）的外層覆蓋保護層（7），通過光刻工藝形成保護層開口（71），露出再布線金屬層（6）的輸入/輸出端（61）。...

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：張黎，龍欣江，賴志明，陳棟，陳錦輝，
申請(專利權)人：江陰長電先進封裝有限公司，
類型：發明
國別省市：江蘇;32