[發(fā)明專(zhuān)利]硅通孔背面導(dǎo)通的制造工藝方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210109678.4
• 申請(qǐng)日: 2012-04-16
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103377984A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-10-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 許升高;肖勝安
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 上海華虹NEC電子有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H01L21/768
• 分類(lèi)號(hào): H01L21/768
• 代理公司: 上海浦一知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31211
• 代理人: 丁紀(jì)鐵

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體集成電路制造工藝，特別是一種硅通孔背面導(dǎo)通的制造工藝方法。

背景技術(shù)

硅通孔工藝是一種新興的集成電路制作工藝，適合用作多方面性能提升，用于無(wú)線局域網(wǎng)與手機(jī)中功率放大器，將極大的提高電路的頻率特性和功率特性。硅通孔工藝將制作在硅片正面的電路通過(guò)硅通孔(TSV：Through-Silicon-Via)中填充的金屬連接至硅片背面，結(jié)合三維封裝工藝，使得集成電路布局從傳統(tǒng)二維排布發(fā)展到更先進(jìn)的三維堆疊，這使得芯片引線距離更短，從而可以極大的提高電路的頻率特性和功率特性。

硅通孔的制作工藝有很多種，其中一種是通過(guò)正面刻蝕深通孔或深溝槽、金屬填充深通孔或深溝槽再加背面減薄和金屬化來(lái)實(shí)現(xiàn)。這種硅通孔制作工藝對(duì)背面減薄和金屬化工藝的挑戰(zhàn)很高。深通孔的深度有一定的差異，而填充金屬和硅襯底的硬度不同。傳統(tǒng)的背面減薄工藝是采用機(jī)械研磨的方式，因此當(dāng)研磨至部分硅通孔底部露出時(shí)，還有部分硅通孔底部尚未露出，而此時(shí)刀輪同時(shí)研磨硅和填充的金屬，金屬和硅的面積比在不停變化，設(shè)備容易報(bào)警，導(dǎo)致返工，且難于控制研磨終點(diǎn)。通常背面金屬化之前需要用背面濕法刻蝕去除研磨產(chǎn)生的硅損傷層，防止背面金屬剝落，而硅的濕法刻蝕液對(duì)于填充金屬的選擇比極高，會(huì)使得硅通孔的填充金屬突出于硅襯底之上，后續(xù)的背面金屬化會(huì)出現(xiàn)金屬膜在某些區(qū)域斷開(kāi)的風(fēng)險(xiǎn)，影響導(dǎo)通。因此該工藝方法不能使用背面濕法刻蝕來(lái)去除硅損傷層，存在潛在的工藝風(fēng)險(xiǎn)。

上述硅通孔制作工藝，存在減薄工藝控制難度大，工藝返工率高的問(wèn)題，還有硅通孔不能全部導(dǎo)通和背面金屬容易剝落等潛在工藝風(fēng)險(xiǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種硅通孔背面導(dǎo)通的制造工藝方法，其包含如下工藝步驟：

步驟一，在硅片正面上制作溝槽，并淀積一層金屬阻擋層；

步驟二，采用金屬對(duì)硅片正面溝槽進(jìn)行無(wú)縫填充；

步驟三，對(duì)硅片正表面進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨完全去除表面的填充金屬及金屬阻擋層，再完成正面金屬互連線及正面常規(guī)后端工藝；

步驟四，采用傳統(tǒng)的背面減薄工藝減薄硅片背面；

步驟五，進(jìn)行硅片背面濕法刻蝕去除背面減薄工藝產(chǎn)生的硅損傷層；

步驟六，進(jìn)行背面光刻，定義硅片背面所對(duì)應(yīng)的的硅通孔導(dǎo)通區(qū)域；

步驟七，背面干法刻蝕去除硅通孔區(qū)域的硅，保證硅片背面所對(duì)應(yīng)的硅通孔的底部全部露出；

步驟八，背面蒸鍍金屬，完成硅通孔的背面導(dǎo)通。

進(jìn)一步地，所述步驟一中，硅正面刻蝕的溝槽深度為50～250微米，寬度為1.5～5微米，所述溝槽填充的金屬阻擋層厚度為200～1500埃。

進(jìn)一步地，所述步驟二中，溝槽填充金屬包含鎢和銅，實(shí)現(xiàn)溝槽的無(wú)縫填充。

進(jìn)一步地，所述步驟四中，硅片背表面減薄到距離溝槽底部5～20微米。

進(jìn)一步地，所述步驟五中，背面濕法刻蝕采用含氫氟酸和硝酸的混合酸液，刻蝕的硅損傷層厚度為3～15微米。

進(jìn)一步地，所述步驟七中，背面干法刻蝕的刻蝕氣體為含氟、氯鹵素離子的氣體，刻蝕量大于去除硅損傷層后硅片背表面與硅正面溝槽底部的距離，為2～5微米。

進(jìn)一步地，所述步驟八中，背面淀積的金屬包含鋁、鈦、鎳、銀、金，背面淀積金屬的總厚度為1～3微米。

本發(fā)明硅通孔背面導(dǎo)通的制造工藝方法，用背面減薄、背面濕法刻蝕、背面光刻、背面干法刻蝕和背面金屬化來(lái)實(shí)現(xiàn)硅通孔的背面導(dǎo)通，其濕法刻蝕去除了硅損傷層，防止了背面金屬剝落，而干法刻蝕可精確控制刻蝕量保證所有硅通孔完全導(dǎo)通，提高了工藝可靠性及可控性。

附圖說(shuō)明

圖1是硅片正面溝槽刻蝕后的剖面圖；

圖2是硅片正面溝槽金屬無(wú)縫填充后的剖面圖；

圖3是硅片正面后端工藝完成的示意圖；

圖4是硅片背面減薄后的示意圖；

圖5是硅片背面濕法刻蝕后的示意圖；

圖6是硅片背面光刻后的示意圖；

圖7是硅片背面干法刻蝕之后的示意圖；

圖8是硅片背面金屬化后的示意圖；

圖9是本制造工藝方法的總流程圖。

附圖標(biāo)記說(shuō)明

1是硅基片????????????????2是溝槽

3是二氧化硅介質(zhì)層????????4是引線孔

5是金屬阻擋層????????????6是填充金屬

7是其他正面層????????????8是金屬連線

9是硅損傷層??????????????10是光刻膠