[發明專利]一種高深寬比TSV硅通孔的制備方法

在審

• 申請號: 201911177535.5
• 申請日: 2019-11-27
• 公開（公告）號: CN110854065A
• 公開（公告）日: 2020-02-28
• 發明（設計）人: 單光寶;李國良;向浩;朱樟明;楊力宏;楊銀堂
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H01L21/768
• 分類號: H01L21/768;H01L21/306
• 代理公司: 重慶萃智邦成專利代理事務所(普通合伙) 50231
• 代理人: 舒夢來

本發明涉及一種高深寬比TSV硅通孔的制備方法，包括如下步驟：步驟1、在硅晶片上進行刻孔；步驟2、減薄硅晶片；步驟3、分別從通孔的正反兩面進行沉積；步驟4、分別從通孔的正反兩面進行金屬填充。該高深寬比TSV硅通孔的制備方法，與現有技術將比，在硅晶片上制備通孔后，直接進行減薄處理，然后，從正反兩面進行后續的工藝處理，在保證TSV通孔填充的金屬均勻的前提下，不僅效率更高，而且能夠提高TSV通孔的深寬比，提高線路集成密度，具有更好的填充質量，有利于提高電子器件的集成密度。

技術領域

本發明屬于半導體封裝技術領域，具體涉一種高深寬比TSV硅通孔的制備方法。

背景技術

隨著系統集成芯片的規模越來越大，三維集成技術可有效的減小微系統產品的水平方向占據的電路板面積，同時減小了互連線長度，降低了信號延遲，使得系統具有小尺寸、高性能、低功耗的優點。

TSV(through silicon via)技術是穿透硅通孔技術的縮寫，一般簡稱硅通孔技術，是三維集成電路中堆疊芯片實現互連的一種技術解決方案。TSV技術具有小體積、高密度、高集成度、互連延時小等優點，可以替代基于金屬腔體或者低溫共燒陶瓷LTCC (LowTemperature Cofired Ceramic)的傳統混合集成模塊，極大地縮小模塊的體積，減少重量，是當前射頻系統集成化、小型化發展的主流方向。

后通孔( Via last )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( Via last )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( Via last )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。

制備通孔時,大的深寬比意味著可以提高電子器件的集成密度,但是,大的深寬比同樣會使得填充銅時出現困難,難以填充到通孔的底部,并且填充的區域越深也越容易出現填充不均勻。

發明內容

本發明提供了一種高深寬比TSV硅通孔的制備方法，包括如下步驟：步驟1、在硅晶片上進行刻孔；

步驟2、減薄硅晶片；

步驟3、分別從通孔的正反兩面進行沉積；

步驟4、分別從通孔的正反兩面進行金屬填充。

所述步驟1、在硅晶片上進行刻孔，采用激光刻蝕法或者深反粒子刻蝕法。

所述步驟2、減薄硅晶片是對晶片進行CMP研磨。

所述步驟3、分別從通孔的正反兩面進行沉積，具體過程是，首先，分別從通孔的正反兩面沉積絕緣層，然后再從通孔的正反兩面沉積阻擋層，最后，再從通孔的正反兩面沉積種子層。

所述分別從通孔的正反兩面進行金屬填充是采用電鍍法進行。

所述絕緣層采用的材料為二氧化硅或氮化硅。

所述阻擋層為是二氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、有機聚合物。

所述種子層為金屬銅。

本發明的有益效果：本發明提供的這種高深寬比TSV硅通孔的制備方法，與現有技術將比，在硅晶片上制備通孔后，直接進行減薄處理，然后，從正反兩面進行后續的工藝處理，在保證TSV通孔填充的金屬均勻的前提下，不僅效率更高，而且能夠提高TSV通孔的深寬比，提高線路集成密度，具有更好的填充質量，有利于提高電子器件的集成密度。