[發明專利]一種有源芯片高密度TSV結構及制作方法

有效

• 申請號: 202010744766.6
• 申請日: 2020-07-29
• 公開（公告）號: CN111834313B
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發明（設計）人: 張春艷;曹立強;孫鵬
• 申請（專利權）人: 華進半導體封裝先導技術研發中心有限公司
• 主分類號: H01L23/48
• 分類號: H01L23/48;H01L23/485;H01L21/768;H01L21/60
• 代理公司: 上海智晟知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31313
• 代理人: 張東梅

本發明公開了一種有源芯片高密度TSV結構，包括：硅襯底；第一介質層，所述第一介質層設置在所述硅襯底的上表面；高密度硅通孔開口槽，所述高密度硅通孔開口槽貫穿所述第一介質層，露出所述第一介質層；第二介質層，所述第二介質層設置在所述高密度硅通孔開口槽中；高密度硅通孔，所述高密度硅通孔由所述高密度硅通孔開口槽的槽底向所述硅襯底內部延伸；以及高密度硅通孔互連結構，所述高密度硅通孔互連結構電連接至所述高密度硅通孔。

技術領域

本發明涉及半導體封裝技術領域，尤其涉及一種有源芯片高密度TSV結構及制作方法。

背景技術

在有源芯片上制作硅通孔(Through Silicon Via,TSV)與在2.5D轉接板上制作TSV相比要更加困難。2.5D硅轉接板為單純的硅材質，但有源芯片在硅晶圓上有一層5微米至10微米的介質層(通常為二氧化硅)，因此，在有源芯片上制作硅通孔時，除了進行常規的硅通孔刻蝕工藝以外，還需要對上面的介質層進行刻蝕處理。

圖1示出按照常規的硅基材料進行TSV工藝，在有源芯片上制作TSV形成的結構100，由于介質層120和硅基晶圓110是兩種不同的材料，所以在介質層120和硅基晶圓110上一次刻蝕成型的通孔130會在介質層120和硅基晶圓110界面處形成一個鷹嘴形貌140，由于鷹嘴形貌140為內凹結構，因此在TSV填充前的電鍍種子層制作時極難實現鷹嘴形貌140的導電層覆蓋，從而使得后續的TSV絕緣和金屬化難以實現。

為了克服有源芯片具有介質層和硅基晶圓兩種材料帶來的通孔刻蝕問題，圖2示出了一種現有技術的解決方案，該方案采用兩次在有源芯片上進行TSV刻蝕，即第一次在介質層220上先刻蝕一個尺寸較大的介質層TSV孔230，然后再在介質層TSV孔230的底部的硅襯底210上刻蝕一個尺寸較小的TSV孔240，以大孔套小孔的結構來實現后續的TSV絕緣和金屬化。該種大孔套小孔的結構，導致TSV密度受限制于介質層上大孔的尺寸，很難做到高密度、小尺寸TSV結構。

針對現有技術制作有源芯片TSV采用大TSV套小TSV結構存在的尺寸較大，無法做到高密度、小尺寸的問題，本發明提出一種有源芯片高密度TSV結構及制作方法，至少部分的克服了上述現有技術存在的問題。

發明內容

針對現有技術制作有源芯片TSV采用大TSV套小TSV結構存在的尺寸較大，無法做到高密度、小尺寸的問題，根據本發明的一個實施例，提供一種有源芯片高密度TSV結構，包括：

硅襯底；

第一介質層，所述第一介質層設置在所述硅襯底的上表面；

高密度硅通孔開口槽，所述高密度硅通孔開口槽貫穿所述第一介質層，露出所述第一介質層下的硅襯底；

第二介質層，所述第二介質層覆蓋在所述高密度硅通孔開口槽中及高密度硅通孔中；

高密度硅通孔，所述高密度硅通孔由所述高密度硅通孔開口槽的槽底向所述硅襯底內部延伸；以及

高密度硅通孔互連結構，所述高密度硅通孔互連結構電連接至所述高密度硅通孔。

在本發明的一個實施例中，所述第一介質層的材料為二氧化硅、氧化硅、氮化硅或多層復合介質層，厚度為5微米至10微米。

在本發明的一個實施例中，所述第二介質層覆蓋所述第一介質層的上表面以及所述高密度硅通孔開口槽中及高密度硅通孔中。

在本發明的一個實施例中，所述高密度硅通孔的數量為M，其中M≥2。

在本發明的一個實施例中，所述高密度硅通孔貫穿所述硅襯底。

在本發明的一個實施例中，所述高密度硅通孔互連結構進一步包括貫穿所述第二介質層、電連接至所述高密度硅通孔的層間通孔和設置在第二介質層表面或內部的重新布局布線層。