[發(fā)明專利]硅通孔互連結(jié)構(gòu)的形成方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110403856.X
• 申請日: 2011-12-07
• 公開（公告）號: CN102403270A
• 公開（公告）日: 2012-04-04
• 發(fā)明（設計）人: 丁萬春
• 申請（專利權(quán)）人: 南通富士通微電子股份有限公司
• 主分類號: H01L21/768
• 分類號: H01L21/768
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 駱蘇華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導體封裝技術(shù)，特別涉及一種硅通孔互連結(jié)構(gòu)的形成方法。

背景技術(shù)

隨著半導體技術(shù)不斷發(fā)展，目前半導體器件的特征尺寸已經(jīng)變得非常小，希望在二維的封裝結(jié)構(gòu)中增加半導體器件的數(shù)量變得越來越困難，因此三維封裝成為一種能有效提高芯片集成度的方法。目前的三維封裝包括基于金線鍵合的芯片堆疊(Die?Stacking)、封裝堆疊(Package?Stacking)和基于硅通孔(Through?Silicon?Via，TSV)的三維堆疊。其中，利用硅通孔的三維堆疊技術(shù)具有以下三個優(yōu)點：(1)高密度集成；(2)大幅地縮短電互連的長度，從而可以很好地解決出現(xiàn)在二維系統(tǒng)級芯片(SOC)技術(shù)中的信號延遲等問題；(3)利用硅通孔技術(shù)，可以把具有不同功能的芯片(如射頻、內(nèi)存、邏輯、MEMS等)集成在一起來實現(xiàn)封裝芯片的多功能。因此，所述利用硅通孔互連結(jié)構(gòu)的三維堆疊技術(shù)日益成為一種較為流行的芯片封裝技術(shù)。

目前，將半導體襯底背面的硅通孔表面與另一層芯片進行電學連接的技術(shù)是硅通孔互連技術(shù)的核心技術(shù)之一。現(xiàn)有技術(shù)形成硅通孔互連結(jié)構(gòu)方法包括：提供半導體襯底，所述半導體襯底具有第一表面和與第一表面相對的第二表面，所述半導體襯底內(nèi)形成有硅通孔；在所述半導體襯底第一表面形成器件層和互連層；在所述互連層表面進行臨時粘合形成支撐層；利用所述支撐層作支撐，對所述半導體襯底第二表面進行減薄直至暴露出硅通孔的底部；在所述半導體襯底第二表面形成絕緣介質(zhì)層，在所述絕緣介質(zhì)層表面形成再布線層和金屬鍵合墊，利用所述金屬鍵合墊與另一層芯片有效電學連接。其中，所述絕緣介質(zhì)層用于將所述再布線層和金屬鍵合墊和所述半導體襯底內(nèi)的器件電學隔離。但由于形成所述絕緣介質(zhì)層的工藝為化學氣相沉積工藝，利用化學氣相沉積工藝形成絕緣介質(zhì)層如氧化硅層、氮化硅層的溫度至少為600℃～700℃，所述高溫操作容易使得臨時粘合失效，使得支撐層不能有效支撐整個半導體襯底，導致半導體襯底損毀，嚴重影響工藝的成品率。

更多關(guān)于硅通孔互連結(jié)構(gòu)請參考申請公布號為CN101719484A的中國專利文獻。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的問題是提供一種硅通孔互連結(jié)構(gòu)的形成方法，利用所述形成方法形成的硅通孔互連結(jié)構(gòu)不會使得臨時粘合失效。

為解決上述問題，本發(fā)明實施例提供了一種硅通孔互連結(jié)構(gòu)的形成方法，包括：

提供半導體襯底，所述半導體襯底具有第一表面和與第一表面相對的第二表面，所述半導體襯底內(nèi)形成有硅通孔；

在所述半導體襯底第一表面上形成互連層；

在所述互連層表面通過臨時粘合形成支撐層；

利用所述支撐層作支撐，對所述半導體襯底第二表面進行減薄，直到暴露出所述硅通孔的底部；

在所述半導體襯底第二表面形成有機樹脂材料，并利用光固化或熱固化工藝使得所述有機樹脂材料固化，形成有機絕緣層，所述有機絕緣層暴露出所述硅通孔的底部。

可選的，所述有機樹脂材料為光固化樹脂或熱固化樹脂。

可選的，所述光固化樹脂為不飽和聚酯、環(huán)氧樹脂、有機硅低聚物、環(huán)氧丙烯酸脂、聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酯或純丙烯酸樹脂。

可選的，所述熱固化樹脂為環(huán)氧樹脂或酚醛樹脂。

可選的，所述光固化樹脂的固化溫度為50℃～200℃。

可選的，所述熱固化樹脂的固化溫度為100℃～200℃。

可選的，形成所述有機樹脂材料的工藝為刷涂工藝或旋轉(zhuǎn)涂膠工藝。

可選的，所述有機絕緣層的厚度范圍為3μm～100μm。

可選的，對所述半導體襯底第二表面進行減薄的工藝包括：利用機械研磨工藝對所述半導體襯底第二表面進行減薄，直至所述半導體襯底第二表面接近硅通孔的底部表面或暴露出所述硅通孔的底部表面；利用干法刻蝕工藝對所述半導體襯底第二表面進行回刻蝕，使得所述硅通孔的底部表面凸出于半導體襯底第二表面。

可選的，所述硅通孔的底部表面凸出于半導體襯底第二表面的高度差的范圍為0～40μm。

可選的，形成所述有機樹脂材料的工藝為：在形成有機樹脂材料層之前，在所述半導體襯底第二表面放置網(wǎng)板，所述網(wǎng)板的開口與硅通孔的位置相對應，其余區(qū)域被網(wǎng)板遮擋；在所述半導體襯底第二表面形成有機樹脂材料層，由于有網(wǎng)板的阻擋作用，位于所述半導體襯底第二表面的有機樹脂材料層的厚度較薄，所述硅通孔底部表面比位于所述半導體襯底第二表面的有機樹脂材料層凸起。