[发明专利]一种硅穿孔的制造方法

说明书

本发明公开了一种硅穿孔(TSV)的制造方法，包含以下步骤：步骤1，提供一半导体硅基片，该硅基片具有正面和背面；在所述硅基片的正面形成硅穿孔图形；步骤2，在所述硅穿孔的底部形成研磨异质；步骤3，对所述硅穿孔进行填充和平坦化；步骤4，完成前道器件工艺和后道连线工艺，从所述硅基片的背面进行研削减薄工艺，减薄工艺接触到研磨异质后停止或者过研磨一定量，过研磨需要保留部分研磨异质；步骤5，去除研磨异质，调整硅穿孔突出或者凹陷的高度。本发明能改善TSV减薄工艺中的工艺波动，改善硅片间的厚度稳定性，同时解决TSV填充金属在研磨过程中的拉丝问题。

技术领域

本发明涉及半导体集成电路制造工艺，尤其涉及一种硅穿孔（TSV）的制造方法。

背景技术

随着电子产品向更轻，更薄的方向演化，芯片的面积也越来越小，封装的厚度越来越薄，基于TSV(硅穿孔，Through Si via)的3D封装可以解决这一问题。为了提高TSV的性能，TSV的深度需要尽量小，它带来的好处是工艺时间减短、填充难度降低，寄生电感和电阻下降，封装尺寸可以进一步减小。但是挑战是减薄工艺的难度增加。

对于Via first或者Via middle的工艺步骤，TSV刻蚀和TSV填充是先于硅片减薄工艺的，在金属填充工艺和整个器件工艺结束以后，再对硅片进行贴膜，背面研磨，背面湿法刻蚀和处理以及蒸金或者其他bump相关工艺。在现有的TSV工艺中，如果减薄不接触TSV的填充金属，存在的一个问题是蓝膜，硅片的厚度以及研磨机台的工艺波动都会导致基片研磨后的厚度是在一定厚度范围内波动，而且还要考虑到TSV孔深的工艺波动，研磨面和TSV底部的距离很难控制。如果减薄是接触到TSV的填充金属，会导致磨轮阻力增加和钝化，连续作业多枚硅片以后存在金属拉丝问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种TSV的制造方法，以改善TSV减薄工艺中的工艺波动，改善硅片间的厚度稳定性，同时解决TSV填充金属在研磨过程中的拉丝问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种硅穿孔的制造方法，包含以下步骤：

步骤1，提供一半导体硅基片，该硅基片具有正面和背面；在所述硅基片的正面形成硅穿孔图形；

步骤2，在所述硅穿孔的底部形成研磨异质；

步骤3，对所述硅穿孔进行填充和平坦化；

步骤4，完成前道器件工艺和后道连线工艺，从所述硅基片的背面进行研削减薄工艺，减薄工艺接触到研磨异质后停止或者过研磨一定量，过研磨需要保留部分研磨异质；

步骤5，去除研磨异质，调整硅穿孔突出或者凹陷的高度。

步骤1中，所述硅穿孔的深度在30μm-150μm之间，关键尺寸在2μm-20μm之间。

步骤2中，所述研磨异质是氧化膜或者掺杂的硅。所述研磨异质的厚度在0.1μm到2μm之间。

步骤2中，所述在硅穿孔的底部形成研磨异质的方法一是：使用悬涂玻璃工艺，在所述硅基片表面和所述硅穿孔侧壁以及底部形成氧化膜，所述硅穿孔底部的氧化膜厚度远大于其他区域的氧化膜厚度；然后，采用各向同性的干法刻蚀或者湿法刻蚀工艺去除所述硅基片表面和所述硅穿孔侧壁的氧化膜。所述硅穿孔底部的氧化膜的厚度在0.1μm到2μm之间。

步骤2中，所述在硅穿孔的底部形成研磨异质的方法二是：使用化学气相沉积法在所述硅穿孔侧壁和底部沉积一层氮化硅；然后使用各向异性的干法刻蚀打开所述硅穿孔底部的氮化硅；再使用热氧化方法在硅穿孔底部生长热氧化膜；再使用各向同性干法或湿法刻蚀去除所述硅穿孔侧壁的氮化硅。所述氮化硅厚度为200埃-2000埃。所述热氧化膜的厚度为1000埃-20000埃。