[實用新型]低成本芯片背部硅通孔互連結構

有效

• 申請號: 201620021427.4
• 申請日: 2016-01-11
• 公開（公告）號: CN205335254U
• 公開（公告）日: 2016-06-22
• 發明（設計）人: 于大全;鄒益朝;王曄曄;肖智軼
• 申請（專利權）人: 華天科技（昆山）電子有限公司
• 主分類號: H01L23/522
• 分類號: H01L23/522
• 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

本實用新型涉及半導體封裝技術領域，具體是涉及一種低 成本芯片背部硅通孔互連結構。

背景技術

隨著物聯網，智能移動終端小型化、多功能化的需求，、 三維集成，特別是基于硅通孔(TSV)的晶圓級封裝技術扮演 越來越重要的角色。

中國專利201520550505.5提出一種硅通孔互連結構，包 括硅基體和若干個硅通孔，所述硅基體的上面設置半導體工藝 層，所述硅通孔上下貫穿硅基體，并填充金屬形成金屬柱，所 述金屬柱與半導體工藝層形成電氣連通，所述金屬柱與硅通孔 的內壁之間設置鈍化層I，在金屬柱和鈍化層的的下表面設置 金屬塊，金屬塊將硅通孔完全覆蓋，在金屬塊周圍和硅基體的 下表面覆蓋鈍化層II，并設置金屬塊開口露出金屬塊的下表 面，在鈍化層II上選擇性的重布線金屬層，并在再布線金屬 層的表面覆蓋保護層，開設保護層開口，該方案能夠很好的解 決之前將金屬柱露出采用化學-機械拋光造成的漏電問題，同 時提高了封裝的可靠性。但是該工藝復雜，成本高，對于不是 金屬柱的結構不再適用。

中國專利201210570600.2公開了一種基于化學鍍鎳合金 的通孔填充方法及其應用，首先在基體上制備通孔，然后在通 孔的側壁表面上直接或間接地通過化學鍍的方法制備化學鍍 鎳合金層，再以化學鍍鎳合金層作為種子層進行電鍍填充。本 實用新型提出一種通過化學鍍鎳合金作為通孔的阻擋層和電 鍍的種子層的技術，此技術可以實現阻擋層和種子層的一體 化，可以簡化傳統的工藝流程，大大節省成本；通過化學鍍的 方法，在高深徑比的通孔內可以使鍍膜分布更加均勻，有效避 免離子濺射方法產生的“盲區”，這有利于獲得完整的電鍍填 充效果。該方法用于微電子三維封裝的硅通孔互連技術，或者 用于玻璃或樹脂基體的通孔連接技術，但是該技術中的通孔側 壁也需要化鍍，增加了工藝的難度，可靠性較低。

后通孔(Vialast)技術是硅通孔技術中成本較低的方案。 主要的工藝步驟包括芯片背面減薄，硅刻蝕，硅背面和側壁絕 緣層制備，焊墊介質層開口，金屬填充，植球等工藝。但半導 體工業發展一直在追求保證可靠性的前提下，降低成本。后通 孔技術也需要進一步降低成本。

目前，主要通過降低3D縱向疊加的高度，并降低TSV所 需的孔深，為TSV制造技術的應用減少障礙，降低成本。從降 低成本角度看，后通孔(Vialast)技術的深孔物理氣相沉積， 電鍍，背面再布線是主要的成本構成。此外，后通孔(Vialast) 技術形成的硅通孔結構通常是部分填充方式，孔底和焊墊連接 部分較薄，容易造成分層、斷裂等問題，且無介質層填充保護 會導致金屬的氧化，腐蝕以及應力造成的失效。

發明內容

為了解決Vialast硅通孔的深孔物理氣相沉積，電鍍， 背面再布線的成本過高，以及焊墊連接以及孔填充帶來的技術 難題和可靠性上述技術問題，本實用新型提出一種低成本芯片 背部硅通孔互連結構，無需要化鍍硅通孔側壁，并可避免使用 深孔物理氣相沉積及深孔電鍍，具有成本低、工藝簡單和可靠 性高等優點。

本實用新型的技術方案是這樣實現的：

一種低成本芯片背部硅通孔互連結構，包括至少一正面帶 有焊墊的芯片，所述芯片背面形成有對應所述焊墊的通孔，所 述通孔的底部開口暴露所述焊墊且尺寸小于所述焊墊的尺寸； 所述芯片背面及所述通孔的側壁上覆蓋有絕緣層；所述通孔的 底部開口暴露的焊墊表面上采用化鍍的方法形成有一定厚度 的金屬層；所述通孔內采用非電鍍的方法填充滿了導電材料。

進一步的，所述焊墊的材質是鋁、鋁合金、銅和銅合金中 的一種。

進一步的，所述焊墊正面部分或全部被無機介質層或有機 聚合物介質層覆蓋，所述焊墊背面邊緣被無機介質層覆蓋。

進一步的，所述絕緣層的材質為二氧化硅、氮化硅、聚合 物絕緣材料中的一種。

進一步的，所述通孔為直孔或斜孔或直孔與斜孔的組合。

進一步的，所述金屬層為一層結構或多層結構，每層的材 質為鎳、鎳磷、銀、銅、鈷、金、鈀中的一種。

進一步的，所述金屬層的厚度大于0.2微米。

進一步的，所述通孔內填充的導電材料凸出所述芯片的背 面，形成凸點。

本實用新型的有益效果是：