[发明专利]具有硅穿孔的半导体装置及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有硅穿孔的半导体装置及其制造方法。

背景技术

为了节省宝贵的布局空间或是增加内联机的效率，可将多个集成电路(IC)芯片堆栈在一起成为一个IC封装结构。为了达到此目的，可使用一种三维(3D)堆栈封装技术来将复数集成电路芯片封装在一起。此种三维(3D)堆栈封装技术广泛地使用到硅穿孔(TSV)。硅穿孔(TSV)是一种垂直导电通孔，其可以完全贯穿硅晶圆、硅板、任何材料所制成之基板或芯片。现今，3D集成电路(3DIC)被广用至许多的领域如内存堆栈、影像感测芯片等。

虽然硅穿孔有许多优点，但其制造方法对于半导体业界而言仍属新领域。在此新领域中有许多新结构及/或新制造方法的发展空间。

发明内容

本发明涉及一种具有硅穿孔的半导体装置，包含：基板，具有前侧与背侧；及硅穿孔，贯穿该基板且在该前侧具有圆形且在该背侧具有圆角化的矩形。

本发明涉及一种半导体装置的制造方法，包含：提供具有第一侧与第二侧的基板；自该第一侧于该基板中形成一通孔；在该通孔的侧壁上形成保护层但裸露该通孔的底部；扩大该通孔的底部并修改形状；在该通孔的低部与侧壁上形成介电层；形成填充该通孔的导电材料；及自该第二侧移除该基板的一部分以裸露该导电材料并完成一硅穿孔。

附图说明

图1显示根据本发明一实施例之具有硅穿孔(TSV)的半导体装置的横剖面概图；

图1A显示根据本发明一实施例的硅穿孔(TSV)之前侧的上视概图；

图1B显示根据本发明一实施例的硅穿孔(TSV)之背侧的上视概图；

图2-7显示根据本发明一实施例具有硅穿孔(TSV)多的半导体装置的制造方法。

具体实施方式

下面将详细地说明本发明的较佳实施例，举凡本中所述的组件、组件子部、结构、材料、配置等皆可不依说明的顺序或所属的实施例而任意搭配成新的实施例，这些实施例当属本发明的范畴。在阅读了本发明后，熟知此项技艺者当能在不脱离本发明之精神和范围内，对上述的组件、组件子部、结构、材料、配置等作些许更动与润饰，因此本发明之专利保护范围须视本权利要求书所附之权利要求所界定者为准，且这些改动与润饰当属于本发明的权利要求内。

本发明的实施例及图示众多，为了避免混淆，类似的组件系以相同或相似的标号标示。图示意在传达本发明的概念及精神，故图中的所显示的距离、大小、比例、形状、连接关系….等皆为示意而非实况，所有能以相同方式达到相同功能或结果的距离、大小、比例、形状、连接关系….等皆可视为等效物而采用。

现在参考图1，其显示根据本发明一实施例具有硅穿孔1000之半导体装置的横剖面概图。在本发明中，焦点在于硅穿孔本身而非硅穿孔上方或周围的事物，因此硅穿孔上方的内联机结构及周围的主动组件将予以省略以免不必要地模糊本发明的焦点。硅穿孔1000(TSV，在某些技术文件中又被称为贯穿电极、导电柱等)会贯穿基板100并实体及电连接基板100的背侧102与前侧101。硅穿孔1000是用以将操作电压VSS、VDD或操作讯号耦合至形成于基板100上的集成电路(未显示)或用以传递芯片间的讯号及/或电压。相较于寻常的主动组件如晶体管，硅穿孔1000具有微米级的超大尺寸。在一实施例中，当硅穿孔具有圆形剖面时，硅穿孔1000具有约30μm的直径。在另一实施例中，当硅穿孔具有圆形剖面时，硅穿孔具有约10μm的直径。在另一实施例中，当硅穿孔具有圆形剖面时，硅穿孔具有至少1μm的直径如6μm。

图2-5所示之硅穿孔1000看起来像是由中间通孔工艺或通孔前置工艺所制成的硅穿孔，但硅穿孔1000可以是由通孔前置工艺(在晶体管之前制造硅穿孔)、中间通孔工艺(在晶体管制成之后但在较低层次内联机的制造期间制造硅穿孔)、或通孔后置工艺(在内联机之后才制造硅穿孔)所制成。无论是用何种工艺来制造硅穿孔1000，硅穿孔1000的基本结构皆维持不变：通孔150/150’(在图1中未显示但显示于图2-4中)、在通孔侧壁上的介电层152’及填满通孔的导电材料900’。介电层152’与导电材料900’所用的材料可取决于制造方法及所需的物理特性。氧化硅与氮化硅为最常被用来作为介电层152’的材料。至于导电材料900’，其可包含阻障/黏着层材料及低电阻率材料，阻障/黏着层材料例如是钽、氮化钽、钛、氮化钛、钨、氮化钨、钼、锰及/或铜，低电阻率材料例如是钨、铜、铝及/或多晶硅。