[發(fā)明專利]穿過晶片的互連

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200680025783.2
• 申請(qǐng)日: 2006-05-18
• 公開（公告）號(hào): CN101223633A
• 公開（公告）日: 2008-07-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃勇力
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 科隆科技公司
• 主分類號(hào): H01L21/44
• 分類號(hào): H01L21/44;H01L29/43
• 代理公司: 上海專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司
• 代理人: 陳煒

本申請(qǐng)要求2005年5月18日提交的第60/682,619號(hào)美國臨時(shí)申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)，其內(nèi)容通過引用整體結(jié)合于此。

本申請(qǐng)還通過引用結(jié)合了以下申請(qǐng)的全部內(nèi)容：

由共同的申請(qǐng)人在與本申請(qǐng)相同的日期提交的名為METHODS?FORFABRICATING?MICRO-ELECTRO-MECHANICAL?DEVICES(代理機(jī)構(gòu)案號(hào)03004.02)的國際申請(qǐng)(PCT)；

由共同的申請(qǐng)人在與本申請(qǐng)相同的日期提交的名為MICRO-ELECTRO-MECHANICAL?TRANSDUCERS(代理機(jī)構(gòu)案號(hào)03004.03)的國際申請(qǐng)(PCT)；

由共同的申請(qǐng)人在與本申請(qǐng)相同的日期提交的名為MICRO-ELECTRO-MECHANICAL?TRANSDUCERS(代理機(jī)構(gòu)案號(hào)03004.04)的國際申請(qǐng)(PCT)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及微電子制造，尤其涉及微電子制造中的穿過晶片的互連。

背景技術(shù)

穿過晶片的互連是一種將晶片的正面上的器件(例如，集成電路和諸如傳感器、成像器和換能器之類的電子器件)電連接到晶片的背面的結(jié)構(gòu)。與需要芯片外的接線以將正面的器件連接到背面的常規(guī)的接合焊盤互連結(jié)構(gòu)不同，穿過晶片的互連利用直接延伸穿過晶片的導(dǎo)體。

高密度陣列的器件非常期望穿過晶片的互連，以節(jié)省晶片表面上的空間。十分需要小型化諸如IC之類的電子組件、傳感器陣列、換能器陣列和光成像陣列中使用的微電子器件以及像蜂窩電話和PDA的便攜設(shè)備中使用的模塊。小型化不僅導(dǎo)致印刷電路板上組件的覆蓋區(qū)減小，它還可對(duì)器件性能產(chǎn)生積極影響。在將組件封裝成芯片尺寸封裝(CSP)時(shí)可達(dá)到最終的小型化。實(shí)現(xiàn)芯片尺寸封裝的常規(guī)的方法包括將IC的接合焊盤布線到球柵陣列構(gòu)造。對(duì)于諸如具有垂直分立組件和層疊平面管芯的某些裝置，單獨(dú)的重布線是不能勝任的。需要不同的技術(shù)來實(shí)現(xiàn)尋址背面，使得這些裝置可被封裝成CSP。在這點(diǎn)上，已證明穿過晶片的互連是有效的技術(shù)。此外，穿過晶片的互連允許晶片級(jí)處理，這導(dǎo)致了同時(shí)制造大量封裝。該優(yōu)點(diǎn)限制了可由高度復(fù)雜的技術(shù)引起的附加的封裝成本。它還避免了在晶片表面中或跨越晶片表面延伸的長導(dǎo)線，由此減小不期望的寄生電容和高的互連電阻。

大多數(shù)穿過晶片的互連是利用以導(dǎo)電材料填充的穿過晶片的通孔或孔來形成。圖1中示出了現(xiàn)有技術(shù)的穿過晶片的互連。穿過晶片的互連通過首先形成孔12，然后在孔12的表面上形成種子層14，隨后在種子層14上形成金屬層16(例如，利用電鍍法)來在穿過襯底10的通孔中實(shí)現(xiàn)。金屬層16用作穿過晶片的導(dǎo)體以將襯底的一側(cè)上的器件或連接器(未示出)連接到另一側(cè)上的器件或連接器。在典型的應(yīng)用中，器件在襯底10的頂側(cè)。穿過晶片的導(dǎo)體(金屬層16)將器件連接到背面的連接器(諸如連接焊盤或連接球)。

以上示出的穿過晶片的互連的制造工藝通常復(fù)雜且需要相當(dāng)先進(jìn)的技術(shù)。該制造工藝還缺少優(yōu)化設(shè)計(jì)的自由度。例如，如圖1所示的金屬層的厚度固有地被現(xiàn)有的電鍍技術(shù)限制。所得的穿過晶片的互連還缺少物理靈活性。因此，期望引入新的穿過晶片的互連的設(shè)計(jì)以改進(jìn)制造工藝以及穿過晶片的互連的性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明公開了一種穿過晶片的互連及其制造方法。與通過在晶片中形成通孔并將導(dǎo)電材料引入通孔(例如，通過電鍍、薄膜沉積等)來形成穿過晶片的互連的現(xiàn)有的方法不同，本發(fā)明的方法通過以導(dǎo)電晶片(例如，高摻雜硅晶片)開始來采用相反的方法，以由導(dǎo)電晶片的本體材料形成穿過晶片的導(dǎo)體。

本發(fā)明的一個(gè)方面是一種用于制造微電子結(jié)構(gòu)中的穿過晶片的互連的方法。該方法包括以下步驟：(1)提供具有正面和背面的導(dǎo)電晶片；(2)通過去除導(dǎo)電晶片的材料來形成圖案化溝槽，其中圖案化溝槽具有環(huán)形圓周開口，該開口將導(dǎo)電晶片沿開口大致分成內(nèi)部和外部，由此導(dǎo)電晶片的內(nèi)部與外部絕緣并用作穿過晶片的導(dǎo)體。將介電材料添加到或形成于圖案化溝槽中以在機(jī)械上將各導(dǎo)體和周圍的結(jié)構(gòu)連接在一起。

各種形狀適用于圖案化溝槽。例如，圖案化溝槽可在晶片的不同深度的兩部分處具有不同的橫截面尺寸(諸如直徑)。在一個(gè)實(shí)施例中，穿過晶片的導(dǎo)體具有由圖案化溝槽的底部圍繞并限定的底部和由所述圖案化溝槽的頂部圍繞并限定的頂部。穿過晶片的導(dǎo)體的底部的橫截面尺寸小于穿過晶片的導(dǎo)體的頂部的橫截面尺寸。