[发明专利]显露穿硅通孔的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种显露穿硅通孔(through silicon via，TSV)的方法。

背景技术

穿硅通孔是一种贯穿硅基材的导体结构，主要功能是用来互连集成电路芯片，其制作方法大体上是先在各芯片预定处形成垂直通孔，再于各通孔内形成绝缘层，于绝缘层上形成晶种层，然后以电镀方法将通孔填满金属，再以晶背抛光使穿硅通孔的一端显露出来。采用这种方式可以大幅缩小芯片尺寸，提高芯片的晶体管密度，改善层间电气互联性能，提升芯片运行速度，降低芯片的功耗。

图1至图2例示一种显露穿硅通孔的公知方法。如图1所示，在完成穿硅通孔的制作后，穿硅通孔20的一端会稍微突出于半导体基板10或硅晶圆的底面，穿硅通孔20包括铜金属层21、阻障层22及绝缘层23，在绝缘层23上最后会覆盖氮化硅层31及硅氧层32。如图2所示，接着，为了显露出穿硅通孔20的铜金属层21，通常会进行化学机械抛光(chemical mechanical polishing，CMP)工艺，将硅氧层32、部分的氮化硅层31、绝缘层23及阻障层22磨平去除，其中，氮化硅层31作为一研磨停止层。随后，在显露出来的铜金属层21上进行溅镀及凸块下金属化(under bump metallization，UBM)层的制作，再形成凸块。

上述作法的缺点在于：完成CMP工艺之后，半导体基板10的底面为大致上平坦的表面，因此在UBM溅镀之后，无法提供足够的影像对比(image contrast)给光刻机台对准(alignment)。

发明内容

本发明于是提供一种显露穿硅通孔的方法，以解决上述问题。

本发明披露了一种显露穿硅通孔的方法，其特征在于，包括：提供半导体基板，包括第一面及第二面；于所述半导体基板的第一面形成穿硅通孔结构，包括金属层、阻障层及绝缘层；去除掉部分厚度的半导体基板，从第二面显露出穿硅通孔结构；于所述半导体基板的第二面上沉积氮化硅层及氧化硅层；进行化学机械抛光工艺，将氧化硅层、部分的氮化硅层、绝缘层及阻障层磨平去除，显露出金属层，其中显露出金属层的表面与氧化硅层的表面是齐平的；将部分厚度的氧化硅层蚀刻掉，使半导体基板的第二面上的金属层突出于氧化硅层的表面；于所述半导体基板的第二面上进行凸块下金属化层的制作；以及于凸块下金属化层上形成金属凸块。

为让本发明上述目的、特征及优点能更明显易懂，下文特举优选实施方式，并配合所附图式，作详细说明如下。然而如下的优选实施方式与图式仅供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。

附图说明

图1及图2例示一种显露穿硅通孔的公知方法。

图3至图6例示本发明一优选实施例。

其中，附图标记说明如下：

10      半导体基底    20        穿硅通孔

21      铜金属层      22        阻障层

23      绝缘层        31        氮化硅层

32      硅氧层        100       半导体基底

100a    第一面        100b      第二面

120     穿硅通孔结构  121       金属层

122     阻障层        123       绝缘层

130     氮化硅层      132       氧化硅层

142     UBM层         144       金属凸块

具体实施方式

图3至图6例示本发明一优选实施例。如图3所示，首先提供半导体基板100，包括第一面100a及第二面(或晶圆背面)100b。接着于半导体基板100的第一面100a形成一穿硅通孔结构120，包括金属层121、阻障层122及绝缘层123。其中，金属层121可以是铜金属层，阻障层122可以是厚度约600埃(angstrom)的钽(Ta)金属，绝缘层123可以是利用亚常压热化学气相沉积(Sub-Atmospheric Pressure Thermal Chemical Vapor Deposition，SACVD)形成的TEOS硅氧层。

接着，进行晶圆背面抛光(wafer backside grinding)工艺或化学机械抛光工艺，研磨半导体基板100的第二面100b，去除掉部分厚度的半导体基板100，从第二面100b显露出位穿硅通孔结构120。