[發明專利]硅通孔內壁均勻涂覆絕緣層的方法

有效

• 申請號: 201410635084.6
• 申請日: 2014-11-12
• 公開（公告）號: CN104465498B
• 公開（公告）日: 2017-12-22
• 發明（設計）人: 范俊;黃小花;王曄曄;沈建樹;翟玲玲;錢靜嫻
• 申請（專利權）人: 華天科技（昆山）電子有限公司
• 主分類號: H01L21/768
• 分類號: H01L21/768;H01L21/31
• 代理公司: 昆山四方專利事務所32212
• 代理人: 盛建德,段新穎

技術領域

本發明涉及半導體芯片的晶圓級芯片尺寸封裝(wafer level chip scale packaging,WLCSP)工藝領域，具體是涉及一種硅通孔內壁均勻涂覆絕緣層的方法。

背景技術

晶圓級芯片尺寸封裝(wafer level chip scale packaging,WLCSP)是IC封裝方式的一種，它是一種先將整片晶圓進行封裝，再切割得到單顆芯片的封裝方法。利用硅通孔技術將位于金屬芯片正面的引腳即PIN腳從晶圓的背面裸露出來，再將其電性引到晶圓的背面，可以實現芯片封裝后面積尺寸不變，且擁有極短的電性傳輸距離，使芯片運行轉速加快，功率降低。

硅通孔技術(TSV)開出的硅通孔在引出金屬線前，需要對硅通孔內壁進行絕緣處理以確保電互連的穩定。目前，TSV行業普遍使用等離子體增強化學氣相沉積法(PECVD)設備來實現無機絕緣層的涂覆，但PECVD設備價格昂貴，且其無機絕緣工藝的溫度較高，無法適用于影像傳感器要求工藝溫度小于200度以下的技術指標。而現有常用的旋涂設備對絕緣材料的粘度要求嚴格，并且噴涂方式很難保證整個硅通孔內壁均能涂布均勻，實現良好絕緣。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明提出一種硅通孔內壁均勻涂覆絕緣層的方法，是一種針對絕緣材料的粘度等特性，開發出的利用現有常用的旋涂設備和工藝實現硅通孔內壁均勻涂布的方法，能夠解決微米級硅通孔三維均勻涂布的難題，且可以大大節省設備成本，提高硅通孔絕緣層的均勻性，及絕緣層與其接觸材料的結合力。

本發明的技術方案是這樣實現的：

一種硅通孔內壁均勻涂覆絕緣層的方法，步驟如下：

a、提供一具有深寬比大于等于2:1的微米量級硅通孔的待涂布晶圓和一旋轉涂布機臺，將晶圓安置于旋轉涂布機臺的作業平臺上，并使晶圓表面上硅通孔的孔口向上；

b、在晶圓表面的中央位置添加一定量清洗劑與稀釋劑的混合液，靜置一段時間，使混合液浸潤晶圓表面和硅通孔內的側壁與底部；

c、啟動旋轉涂布機臺，使晶圓以設定的第一轉速旋轉數秒，甩去晶圓表面的部分清洗劑并帶走晶圓表面和硅通孔內的臟污，再靜置數秒，靜置期間補充一定量的混合液；

d、循環步驟c數次后，以設定的第一轉速旋轉甩去晶圓上的混合液；

e、在晶圓表面的中央位置添加一定濃度的有機溶劑，以第一轉速旋轉晶圓數秒，使有機溶劑均勻分布到硅通孔內的側壁與底部，再靜置數秒；

f、循環步驟e數次，完成對晶圓表面、硅通孔內的側壁與底部的預處理；

g、在晶圓表面的中央位置添加具有一定粘度和絕緣性能的高性能聚合物材料并靜置；

h、待高性能聚合物材料向外擴展一定范圍后，使晶圓以大于第一轉速的第二轉速旋轉一段時間，鋪展開高性能聚合物材料；

i、以大于第二轉速的第三轉速旋轉一段時間，以調整晶圓表面、硅通孔內的側壁與底部的高性能聚合物材料的厚度；

j、去除有機溶劑和高性能聚合物材料中的部分溶劑，并固化高性能聚合物材料。

作為本發明的進一步改進，步驟e中所述的有機溶劑可溶解所述高性能聚合物材料，且所述有機溶劑可通過加熱方式蒸發去除。

作為本發明的進一步改進，所述有機溶劑為丙二醇單甲醚酸酯。

作為本發明的進一步改進，步驟a～j的工藝溫度為常溫。

作為本發明的進一步改進，步驟j采用快速加熱方式去除所述有機溶劑和高性能聚合物材料中的部分溶劑，采用變溫加熱方式固化所述高性能聚合物材料。

作為本發明的進一步改進，所述高性能聚合物材料為酚醛樹脂、稀釋劑、增粘劑、交聯劑、成膜劑與白炭黑的組合物或可作為鈍化材料的光刻膠。

作為本發明的進一步改進，所述清洗劑為異丙醇，所述稀釋劑為丙酮，所述清洗劑與稀釋劑的混合配比為1:7～1:5。

作為本發明的進一步改進，所述第一轉速為小于50rpm的轉速，所述第二轉速為50rpm～600rpm的轉速，所述第三轉速為大于600rpm的轉速。

作為本發明的進一步改進，步驟d中，循環步驟c的次數為3～20次。

作為本發明的進一步改進，步驟f中，循環步驟e的次數為10～40次。