[發明專利]硅通孔封裝結構及形成方法

有效

• 申請號: 201210241511.3
• 申請日: 2012-07-12
• 公開（公告）號: CN103545275A
• 公開（公告）日: 2014-01-29
• 發明（設計）人: 甘正浩;陳芳
• 申請（專利權）人: 中芯國際集成電路制造（上海）有限公司
• 主分類號: H01L23/48
• 分類號: H01L23/48;H01L21/768
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 駱蘇華

1.一種硅通孔封裝結構，其特征在于，包括：

第一基板，位于所述第一基板表面的第一金屬互連結構，位于所述第一金屬互連結構和第一基板表面的第一保護層，且所述第一保護層暴露出部分第一金屬互連結構；

第二基板，所述第二基板包括第一表面和第二表面，所述第二基板的第二表面與第一基板的第一保護層表面相鍵合，位于所述第二基板的第一表面的第二金屬互連結構，位于所述第二金屬互連結構和第二基板的第一表面的第二保護層，且所述第二保護層暴露出部分第二金屬互連結構；

貫穿所述第二基板的硅通孔，所述硅通孔與暴露出的第一金屬互連結構相對應，位于所述硅通孔側壁表面的絕緣層，位于所述暴露出的第一金屬互連結構、絕緣層、部分第二保護層和暴露出的第二金屬互連結構表面的擴散阻擋層，位于所述擴散阻擋層表面的金屬互連層，覆蓋所述金屬互連層表面的第三保護層，所述金屬互連層與第二金屬互連結構電學連接，且所述絕緣層、擴散阻擋層、金屬互連層的總厚度小于所述硅通孔的半徑。

2.如權利要求1所述的硅通孔封裝結構，其特征在于，所述金屬互連層的材料為鎢或鋁。

3.如權利要求1所述的硅通孔封裝結構，其特征在于，所述第一基板內具有第一半導體器件，所述第一半導體器件與第一金屬互連結構電學連接。

4.如權利要求1所述的硅通孔封裝結構，其特征在于，所述第二基板內具有第二半導體器件，所述第二半導體器件與第二金屬互連結構電學連接。

5.如權利要求3或4所述的硅通孔封裝結構，其特征在于，所述第一半導體器件、第二半導體器件為MOS晶體管、二極管、存儲器、電阻、電容或電感其中的一種或幾種。

6.如權利要求1所述的硅通孔封裝結構，其特征在于，所述絕緣層、擴散阻擋層、金屬互連層和第三保護層的總厚度小于所述硅通孔的半徑。

7.如權利要求6所述的硅通孔封裝結構，其特征在于，所述第三保護層、金屬互連層、擴散阻擋層和絕緣層的總厚度小于1μm。

8.如權利要求1所述的硅通孔封裝結構，其特征在于，所述硅通孔的直徑范圍為5μm~15μm。

9.如權利要求1所述的硅通孔封裝結構，其特征在于，所述第二基板的第二表面與第一保護層表面之間具有鍵合層。

10.如權利要求1所述的硅通孔封裝結構，其特征在于，所述鍵合層的材料為氧化硅、環氧樹脂、干性薄膜、聚酰亞胺或干刻蝕型苯丙環丁烯。

11.如權利要求1所述的硅通孔封裝結構，其特征在于，所述第三保護層暴露出部分金屬互連層表面。

12.一種硅通孔封裝結構的形成方法，其特征在于，包括：

提供第一基板和第二基板，在所述第一基板表面形成第一金屬互連結構，在所述第一金屬互連結構表面形成第一保護層，所述第二基板包括第一表面和第二表面，在所述第二基板的第一表面形成第二金屬互連結構，在所述第二金屬互連結構表面形成第二保護層，所述第二基板的第二表面與第一基板的第一保護層表面相鍵合，且在所述第二基板和第二保護層內形成貫穿所述第二基板和第二保護層的硅通孔；

對所述硅通孔底部的第一保護層和所述第二保護層上的部分第二保護層進行刻蝕，直到暴露出所述第一金屬互連結構和部分第二金屬互連結構表面，在所述硅通孔的側壁形成絕緣層，在所述暴露出的第一金屬互連結構、絕緣層、部分第二保護層和暴露出的第二金屬互連結構表面形成擴散阻擋層，在所述擴散阻擋層表面形成金屬互連層，所述絕緣層、擴散阻擋層、金屬互連層的總厚度小于所述硅通孔的半徑；

在所述金屬互連層和第二保護層表面形成第三保護層。

13.如權利要求12所述的硅通孔封裝結構的形成方法，其特征在于，將第一基板、第二基板相鍵合且形成硅通孔的具體方法包括：

提供第一基板，所述第一基板表面形成有第一金屬互連結構，所述第一金屬互連結構表面形成有第一保護層；

提供第二基板，所述第二基板包括第一表面和第二表面，所述第二基板的第一表面形成有第二金屬互連結構，所述第二金屬互連結構表面形成有第二保護層；

將所述第二基板的第二表面與第一基板上的第一保護層表面相鍵合；

對所述第二基板、第二保護層進行刻蝕，直到暴露出所述第一保護層，形成貫穿所述第二基板、第二保護層的硅通孔。