[发明专利]具有穿透衬底互连的微电子装置及相关制造方法

说明书

技术领域

本发明技术概括来说涉及具有穿透衬底互连的微电子装置和相关制造方法。

背景技术

半导体晶粒通常包括多个集成电路、耦合到集成电路的接合垫和用于使电信号在接 合垫与外部触点之间路由的金属路由层。制作和封装所述半导体晶粒包括形成互连以使 接合垫和/或金属路由层电耦合到外部装置(例如，引线框、印刷电路板等)。

在一些应用中，互连延伸完全穿透半导体晶粒或穿透半导体晶粒的大部分(通常称为 “穿透衬底互连”)。用于形成穿透衬底互连的一种常规工艺可包括在晶粒的前侧和/或后 侧上形成与相应接合垫对准的深导通孔。然后用导电材料(例如，铜)填充所述导通孔。 随后将焊料球和/或其它外部电触点附接到穿透衬底互连。

穿透衬底互连可(1)在整合处理之前形成(通常称为“先钻孔”工艺)，或(2)在整合处理 已实质上完成后，形成(通常称为“后钻孔”工艺)。然而，先钻孔和后钻孔工艺二者均具 有某些缺点，如下文所更详细论述。因此，可期望穿透衬底形成工艺的一些改良。

发明内容

本发明的一个实施例公开了一种制作半导体装置的方法，其包含：在半导体衬底上 形成第一、第二、……和第N个金属化层，N是不小于3的正整数；至少在形成第一金 属化层后，形成至少部分位于半导体衬底中的互连孔；和用导电材料填充互连孔，导电 材料与金属化层中的至少一者电接触。

进一步地，形成互连孔包括在形成第N-2个金属化层后，形成至少部分位于半导体 衬底中的互连孔。

进一步地，形成互连孔包括在形成第N-2个金属化层后，形成至少部分位于半导体 衬底中的互连孔；且形成第一、第二、……和第N个金属化层包括在用导电材料填充互 连孔后，形成第N-1个金属化层。

进一步地，形成互连孔包括在形成第N-2个金属化层后，形成至少部分位于半导体 衬底中的互连孔；形成第一、第二、……和第N个金属化层包括在用导电材料填充互连 孔后，形成第N-1个金属化层；且方法进一步包括使第N-1个金属化层与互连孔中的导 电材料直接接触。

进一步地，形成互连孔包括在形成第N-2个金属化层后，形成至少部分位于半导体 衬底中的互连孔；形成第一、第二、……和第N个金属化层包括在用导电材料填充互连 孔后，形成第N-1个金属化层；且方法进一步包括直接在第N-1个金属化层与互连孔中 的导电材料之间形成导电导通孔。

进一步地，形成互连孔包括在形成第N-1个金属化层后，形成至少部分位于半导体 衬底中的互连孔；且填充互连孔包括用导电材料填充互连孔，其中第一部分与第N-1个 金属化层直接接触且第二部分位于互连孔中。

进一步地，形成互连孔包括在形成第N-1个金属化层后，形成至少部分位于半导体衬底 中的互连孔；方法进一步包括暴露第N-1个金属化层的至少一部分；且填充互连孔包括 将互连孔引入互连孔中和第N-1个金属化层的暴露部分上。

附图说明

图1为本技术实施例的具有堆叠晶粒的微电子封装的示意性剖面图。

图2A-2N为本技术实施例的经历可用于形成图1中所显示半导体晶粒的一些实施例 的工艺的半导体衬底的一部分的示意性剖面图。

图3A-3F为本技术其它实施例的经历可用于形成图1中所显示半导体晶粒的一些实 施例的工艺的半导体衬底的一部分的示意性剖面图。

图4A-4F为本技术其它实施例的经历可用于形成图1中所显示半导体晶粒的一些实 施例的工艺的半导体衬底的一部分的示意性剖面图。

具体实施方式

下文参照用于在半导体衬底中形成通孔和导电路由层的工艺阐述本发明技术的一 些实施例。下文参照半导体晶粒阐述某些实施例的许多细节。全文使用术语“半导体衬 底”以包括各种制品，举例来说，包括个别集成电路晶粒、成像器晶粒、传感器晶粒和/ 或具有其它半导体特征的晶粒。

下文所述工艺中的一些可用于在晶片或一部分晶片上在个别晶粒中或在多个晶粒 中形成通孔和导电路由层。晶片或晶片部分(例如，晶片形式)可包括未经单个化的晶片 或晶片部分、或经重新组装的载体晶片。经重新组装的载体晶片可包括周边形状与未经 单个化的晶片的形状相当的大体刚性框围绕的粘合剂材料(例如，柔性粘合剂)，且可包 括由所述粘合剂围绕的经单个化的元件(例如，晶粒)。