[發明專利]穿硅通孔制造

在審

• 申請號: 202010170957.6
• 申請日: 2020-03-12
• 公開（公告）號: CN111933575A
• 公開（公告）日: 2020-11-13
• 發明（設計）人: 羅伯特·愛德華·西嘉石;索恩·泰·陸;埃利尼塔·馬拉斯馬斯·占旺薩克
• 申請（專利權）人: 霍尼韋爾國際公司
• 主分類號: H01L21/768
• 分類號: H01L21/768;H01L23/48
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 劉楨;劉茜

本發明題為“穿硅通孔制造”。一個或多個實施方案涉及通過具有低電阻和高密度的硅晶片建立電連接，同時維持可加工性以用于進一步制造。通過硅晶片的此類連接實現從硅晶片的頂側到硅晶片的底側的低電阻連接。

技術領域

本公開涉及硅晶片中的穿硅通孔的形成。

背景技術

用于建立從硅晶片的頂側到硅晶片的底側的連接的一些現有技術包括通過隔離形成的摻雜硅柱(Silex)、摻雜多晶硅柱、金屬柱和隔離環內的中空金屬環。作為導體的硅在低溫下具有電極限以及顯著的電阻(以歐姆計的數量級)，然而金屬(諸如銅)可以具有以毫歐姆計的電阻水平。實心金屬柱提供最低的單位體積電阻，但它們可能具有金屬與硅晶片或襯底之間的熱膨脹失配方面的最高對比度。

附圖說明

圖1A至圖1M示出了用于制造穿硅通孔的方法。

圖2示出了穿硅通孔的圖案和穿硅通孔的結構。

圖3A和圖3B是示出用于制造穿硅通孔的方法的流程圖。

具體實施方式

在下面的描述中，參照了附圖，這些附圖構成詳細描述的一部分，并且在這些附圖中，以說明的方式示出了可實施的具體實施方案。對這些實施方案進行了足夠詳細的描述，以使本領域技術人員能夠實踐本發明，并且應當理解，在不脫離本發明的范圍的情況下，可以利用其他實施方案，并且可以作出結構改變、電氣改變和光學改變。因此，示例性實施方案的以下描述不是限制性的，并且本發明的范圍由所附權利要求書限定。

一個或多個實施方案涉及通過具有低電阻和高密度的硅晶片建立電連接，同時維持可加工性以用于進一步制造。這通常旨在作為實現從硅晶片的頂側到硅晶片的底側的低電阻連接的方法步驟的開始。

一個或多個實施方案提供了與銅環組合的玻璃塞的緩和劑，其產生與現有制造過程相比在熱量方面更可接受的解決方案。通過從較大孔開始，可以將穿硅通孔(TSV)蝕刻到較大深度并且更容易地進行內襯。然后可以用較低膨脹系數的氣相生長玻璃來填充帶內襯的孔。然后可以對組合結構進行化學機械拋光(CMP)，這產生非常平坦的硅晶片，該硅晶片具有通過該硅晶片的圖案化的內襯有金屬的電通孔。然后，中度至低溫的器件可以在晶片的頂部和背部上制造以通過TSV來互連。如果需要，可以在TSV形成之前制造較高溫度的器件。這允許具有氣密密封的零件或凸點接合的零件，而不是引線接合的連接的可能性。可以利用硅晶片的頂表面和底表面兩者，或者可以根據需要堆疊晶片。

以下描述和附圖公開了用于制造穿硅通孔的方法。盡管所公開的方法從較小孔開始，但該方法使穿硅通孔或孔變小，并且較好的深反應離子蝕刻(DRIE)工具所允許的較小孔可以被內襯并且然后被填充以閉合孔。另外，當與化學機械拋光(CMP)組合時，結果是與連續制造過程更加兼容的平坦晶片。導電內襯金屬先前已經被制造，但從這些現有方法所得的孔是開放的，并且開放孔嚴重地限制了光刻和制造能力。另外，其他方法涉及使用化學氣相沉積(CVD)鎢、鍍銅柱(Micross；www.micross.com)、摻雜硅(Silex)和其他導體來制作穿硅通孔，但本文公開的實施方案不僅提供了銅的高導電率，而且還通過環配置提供了一些應力修復。

在一個實施方案中，在制造硅晶片之后，將硅晶片置于與沿著硅晶片的表面行進的激光結合使用。因此，在晶片的表面上不能存在任何引線接合或其他障礙，或者至少僅存在最小障礙。具體地，激光從晶片的側面進入，并且從晶片粘附的任何引線接合或其他障礙都將然后干擾激光。為了防止這種干擾，一個實施方案在晶片的頂表面處具有電連接，但這些電連接被帶入直到晶片中的較低水平，使得當對晶片進行引線接合時，這些引線接合將不在晶片的頂表面的視野內并且不在任何此類激光束的路徑內。