[發明專利]穿透硅通孔的制造方法

有效

• 申請號: 201480024622.6
• 申請日: 2014-04-30
• 公開（公告）號: CN105493277A
• 公開（公告）日: 2016-04-13
• 發明（設計）人: 安熙均;安相旭;李龍云;鄭喜燦;李道永
• 申請（專利權）人: （株）賽麗康
• 主分類號: H01L23/48
• 分類號: H01L23/48;H01L23/12
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 王瑩;張晶

技術領域

本發明涉及一種穿透硅通孔(TSV)的制造方法，更具體地，涉 及一種能夠采用現有的溝槽型元件隔離工藝來簡單制造穿透硅通孔， 且完成穿透硅通孔與硅基板之間的有效的電隔離的穿透硅通孔的制 造方法。

背景技術

半導體集成電路的封裝技術中的三維堆疊封裝是將多個相同存 儲量的芯片堆疊的封裝，通常稱之為堆棧芯片封裝(StackChip Package)。

堆棧芯片封裝技術具有能夠以簡單的工藝將芯片堆疊來提高封 裝性能、降低生產成本、易于量產的優點，與此相反，也具有隨著堆 疊的芯片的數量和大小的增加，導致用于封裝內部電連接的布線空間 不足的缺點。

即，現有的堆棧芯片封裝是在基板的芯片粘貼區域堆疊粘貼有多 個芯片的條件下，為了各芯片的焊墊與基板的導電電路圖案之間的電 信號連接而制造成通過導線連接的結構，因此封裝內需具備引線鍵合 的空間，而且還需具備更大的連接導線的基板的導電電路圖案的面 積，最終存在半導體封裝大小變大的缺點。

考慮到上述問題，作為堆棧封裝的一個例子，曾經提出過一種利 用穿透硅通孔(Throughsiliconvia，TSV)的結構，且最近在使用在 半導體芯片內形成由導電性物質形成的通孔電極并通過所述通孔電 極來電連接各半導體芯片的方法。

穿透硅通孔是根據通孔的形成時間，并通過首次穿孔(viafirst)、 中間穿孔(viamiddle)以及最后穿孔(vialast)工藝等來形成。

圖1是簡略說明現有的穿透硅通孔形成過程的剖視圖。

參照圖1，首先利用反應離子刻蝕(reactiveionetching)工藝或 者激光打孔(laserdrilling)工藝等在硅片110上形成溝槽(a)。

然后，在硅片表面生長絕緣層、防擴散層以及籽晶層等隔離膜 120(b)，并且在溝槽內部利用電鍍工藝來填充導電性物質130，并 執行晶背研磨(backgrinding)、化學機械研磨(CMP)工藝、薄膜工 藝、堆疊工藝等來形成TSV(c)。

此時導電性物質使用鎢(W)、銅(Cu)、多聚體(Poly)、鋁(Al) 等。

在所述的TSV形成工藝中，與硅(Si)基板的電隔離(isolation) 是重要因素(factor)。此時，在硅基板上形成較深的溝槽并隔離后填 充導電性物質是難度高的工藝中的一種工藝。

即，當在硅表面以垂直或者規定角度進行蝕刻時，氧化穿透孔的 側面難度比較高。

此時，若氧化部分的厚度不均勻或薄，則有可能會出現裂縫 (leak)。而且，當穿透硅通孔以包括導電性物質、氧化膜以及硅的結 構且作為金屬-氧化物-半導體(MOS)進行操作時，由于電容增加， 可能會發生功率損失(insertionloss)增加等的負面影響。

特別是，當縱橫比(aspectratio)大時，對穿透硅通孔的側面進 行隔離變得更難。

發明內容

(一)要解決的技術問題

本發明所要解決的技術問題是提供一種穿透硅通孔的制造方法， 其為能夠采用現有的溝槽型元件隔離工藝來形成穿透硅通孔，且完成 穿透硅通孔與硅之間的有效的電隔離的方法。

(二)技術方案

用于實現上述技術問題的本發明的一個實施例的穿透硅通孔的 制造方法，其特征在于，包括以下步驟：利用溝槽型元件隔離工藝來 在第一晶圓上形成溝槽型元件隔離膜；翻轉所述第一晶圓并薄化 (thinning)所述第一晶圓的背面，直到露出所述溝槽型元件隔離膜； 在所述第一晶圓背面上通過圖案化和蝕刻來去除所述溝槽型元件隔 離膜內部的半導體物質；以及通過填充在已去除所述半導體物質的溝 槽型元件隔離膜內部來形成穿透硅通孔。

用于實現上述技術問題的本發明的另一個實施例的穿透硅通孔 的制造方法，其特征在于，包括以下步驟：利用溝槽型元件隔離工藝 來在第一晶圓上形成溝槽型元件隔離膜；通過圖案化和蝕刻來去除所 述溝槽型元件隔離膜內部的半導體物質；通過填充在已去除所述半導 體物質的溝槽型元件隔離膜內部來形成穿透硅通孔；以及翻轉所述第 一晶圓并薄化所述第一晶圓的背面，直到露出所述穿透硅通孔。