[发明专利]穿硅通孔及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别是涉及一种用于堆栈式芯片间连结的穿硅通孔(through-silicon via，TSV)及其制作方法。

背景技术

穿硅通孔是一种贯穿硅基材的导体结构，是用来连接其它芯片的穿硅通孔或连接层的半导体连结技术，其制作方法大体上是在晶圆阶段于各芯片预定处形成垂直通孔，再于各通孔内形成绝缘层，在绝缘层上形成晶种层，然后以电镀方法将金属填满通孔，再以晶背抛光将穿硅通孔的一端暴露出来。

在晶圆经过切割成各个单独芯片后，至少两个芯片即可以通过穿硅通孔被垂直的堆栈在一封装基板上，形成三维立体芯片封装。接着，再将封装基板表面，包括堆栈式芯片的部位膜封起来，再将焊接锡球植于封装基板的下表面。

通常，穿硅通孔的制作过程中，必须在凹入过孔(vias)内形成连续的铜晶种层，举例来说，美国专利公开号2009/0226611A1即披露了这样的作法，其教示若要顺利的在集成电路的凹入过孔内填入无缝式的完整铜金属结构，就必须在凹入过孔的内表面覆盖一平坦且连续的铜晶种层。

另外，美国专利公开号2010/0200412A1教示在穿硅通孔开口处不适合形成明显较厚的晶种层，这是因为在穿硅通孔开口处形成厚的晶种层将造成在穿硅通孔开口处较低的阻值，并导致较高的区域沉积率。

随着穿硅通孔的尺寸越做越小，要形成无空隙或无缝的电镀铜穿硅通孔结构的难度也越来越高。因此，目前该技术领域仍需要一种改良的工艺方法，用以有效的形成无空隙或无缝的电镀铜穿硅通孔结构。

发明内容

为达上述目的，本发明一方面提供了一种穿硅通孔，包含有：一绝缘层，连续地衬在一凹入过孔结构的一侧壁上；一阻障层，连续地覆盖着该绝缘层；一不连续晶种层，包含一第一部位，位于该凹入过孔结构的一端开口处；一不连续介电层，部分覆盖住该凹入过孔结构的该侧壁；以及一导电层，填入该凹入过孔结构。

本发明另一方面提供一种穿硅通孔，包含有：一绝缘层，连续的衬在一凹入过孔结构的一侧壁上；一阻障晶种层，连续的覆盖着该绝缘层；一不连续介电层，部分覆盖住该凹入过孔结构的该侧壁；以及一铜金属层，填入该凹入过孔结构。

为让本发明的上述目的、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1A至图1F为依据本发明实施例所绘示于半导体基材上制作穿硅通孔的横断面示意图。

图2A至图2C为依据本发明另一实施例所绘示于半导体基材上制作穿硅通孔的横断面示意。

其中，附图标记说明如下：

10     半导体基材        20a    第一部位

10a    前端面            20b    第二部位

10b    后端面            22     不连续介电层

11     凹入过孔结构      30     铜金属层

11a    侧壁              100    穿硅通孔

11b    底部表面          110    介电层

12     保护绝缘层        120    保护钝化层

14     绝缘层            120a   开口

16     阻障层        122    垫层

16’   阻障晶种层    160    焊接锡球

20     不连续晶种层

具体实施方式

下文中将参照附图来说明细节，该些附图中的内容也构成说明书细节描述的一部份，并且以可实行该实施例的特例描述方式来绘示。下文实施例已描述足够的细节，使该领域的一般技术人员得以具以实施。当然，也可实行其它的实施例，或是在不悖离文中所述实施例的前提下作出任何结构性、逻辑性、及电性上的改变。因此，下文的细节描述不应被视为是限制，反而，其中所包含的实施例将由随附的权利要求项来加以界定。