[發明專利]硅通孔結構、封裝結構及其制造方法

有效

• 申請號: 202110240264.4
• 申請日: 2021-03-04
• 公開（公告）號: CN113035809B
• 公開（公告）日: 2022-11-25
• 發明（設計）人: 陳琳;朱寶;孫清清;張衛
• 申請（專利權）人: 復旦大學;上海集成電路制造創新中心有限公司
• 主分類號: H01L23/48
• 分類號: H01L23/48;H01L23/31;H01L21/48
• 代理公司: 上海恒銳佳知識產權代理事務所(普通合伙) 31286
• 代理人: 黃海霞

本發明提供了一種硅通孔結構，包括：硅襯底，硅襯底設有通孔，隔離介質，設于通孔的內側面和通孔之間，將通孔間隔分成若干安裝孔；擴散阻擋層，設于安裝孔內，覆蓋所述隔離介質；第一籽晶層，覆蓋擴散阻擋層；導電層，覆蓋第一籽晶層，將安裝孔填充，且隔離介質、擴散阻擋層、第一籽晶層和導電層依次層疊將通孔填充。通過在通孔內設置隔離介質形成安裝孔，使硅通孔結構更加緊湊，且避免了硅通孔之間可能存在的短路情況，且每個安裝孔以并聯的形式均可進行電信號傳輸，所以當其中部分安裝孔內出現短路或損壞，仍然可以進行電信號傳輸，從而增加了硅通孔結構的可靠性。另外，本發明還提供了封裝結構及其制造方法。

技術領域

本發明涉及集成電路領域，尤其涉及一種硅通孔結構、封裝結構及其制造方法。

背景技術

隨著集成電路工藝技術的高速發展，微電子封裝技術逐漸成為制約半導體技術發展的主要因素。為了實現電子封裝的高密度化，獲得更優越的性能和更低的總體成本，技術人員研究出一系列先進的封裝技術。

其中三維封裝技術具有良好的電學性能以及較高的可靠性，同時能實現較高的封裝密度，被廣泛應用于各種高速電路以及小型化系統中。硅通孔(Through Silicon Via，TSV)技術是三維集成電路中堆疊芯片實現互連的一種新技術，通過在硅圓片上制作出若干垂直互連TSV結構來實現不同芯片之間的電互連。TSV技術能夠使芯片在三維方向堆疊的密度最大、芯片之間的互連線最短、外形尺寸最小，并且大大改善芯片速度和低功耗的性能，是目前電子封裝技術中最引人注目的一種技術。

然而目前的TSV結構仍然存在著可靠性問題，比如當垂直互連上下兩個芯片的TSV結構出現斷裂或開路，從而導致上下兩個芯片之間的通信出現中斷。由于TSV結構嵌在硅襯底內部，無法進行檢修，一旦出現開路問題，該TSV結構所經過的路徑全部失效，將導致整個系統面臨著全部失效的風險。

公開號為CN112234143A的專利申請公開了一種片上集成IPD封裝結構及其封裝方法、三維封裝結構，片上集成IPD封裝結構包括硅基板層，設置在硅基板層上下表面并通過貫穿硅基板層的硅通孔連通的第一金屬布線層，設置在位于硅基板層上表面的第一金屬布線層表面的介質層，設置在第一介質層的表面并與介質層和第一金屬布線層依次層疊構成片上集成IPD的第二金屬布線層，及集成在硅基板層上的芯片。將硅基板作為集成封裝基板，在基板上集成無源元器件，采用封裝基板一體化制作的集成方式將元器件制作與系統集成在同一個工藝流程下完成，無需單獨加工制作元器件，加工集成簡單，易于實現3D集成，且具有精度高、一致性好的優點，節省了電路面積，設計更加靈活。但是仍然無法保障硅通孔結構的可靠性。

因此，有必要提供一種硅通孔結構、封裝結構及其制造方法，用于解決現有技術中存在的上述問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種硅通孔結構、封裝結構及其制造方法，使硅通孔結構簡單緊湊，且保證了硅通孔結構的可靠性。

為實現上述目的，本發明提供的技術方案如下：

一種硅通孔結構，包括：

硅襯底，所述硅襯底設有通孔；

隔離介質，設于所述通孔的內側面和所述通孔之間，將所述通孔間隔分成若干安裝孔；

擴散阻擋層，設于所述安裝孔內，覆蓋所述隔離介質；

第一籽晶層，覆蓋所述擴散阻擋層；

導電層，覆蓋所述第一籽晶層，將所述安裝孔填充，且所述隔離介質、所述擴散阻擋層、所述第一籽晶層和所述導電層依次層疊將所述通孔填充。