[发明专利]一种硅通孔互连结构的成形方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种硅通孔互连结构的成形方法，属于半导体封装技术领域。

背景技术

在以硅通孔（Through silicon via）为技术特征的先进封装技术中，最大难点之一莫过于硅通孔12内金属柱3的露出。一般的，硅通孔12内的金属露出采用化学-机械抛光的方式进行。但该方式存在机械抛光方法所导致的钝化层21破裂、抛光工艺导致的金属柱3表面凸起、以及抛光引起的金属离子嵌入到钝化层21中形成漏电等问题,如图1所示，上述问题一般集中发生于金属柱3暴露的开口区域或临近开口的区域，如图中标示的I区。

也有研究机构采用较为复杂的所谓Cu Reveal工艺，即通过刻蚀将硅通孔内金属外面包覆钝化层阵列式露出，然后沉积一层氧化硅或氮化硅材质的钝化层，涂布胶体并盖过硅通孔内金属外面包覆钝化层，利用等离子刻蚀方法减薄胶体至硅通孔内金属外面包覆钝化层暴露，然后再利用干法刻蚀掉硅通孔内金属表面的钝化层，去除胶层。上述的Cu reveal工艺之所以采用如此复杂的工艺，其目的是克服化学-机械抛光方法所导致的钝化层破裂、抛光工艺导致的金属表面凸起、以及抛光引起的金属离子嵌入到钝化层中形成漏电等问题。但Cu reveal工艺不仅工艺复杂，而且该工艺亦存在硅通孔内金属在硅刻蚀后露出高度相对硅基体高低不平的现象，直接影响到后续的金属露出良率、光刻工艺的进行。

发明内容

本发明的目的在于克服上述工艺方法的不足，提供一种无漏电流问题、工艺更好控制、表面的平整性更好、后续的光刻工艺更容易实现的硅通孔互连结构的成形方法。

本发明的目的是这样实现的：

本发明一种硅通孔互连结构的成形方法，其工艺包括如下步骤：

步骤一、提供带有硅通孔的硅基体，其上表面设置有半导体工艺层，所述硅通孔内设置金属柱，所述金属柱与硅通孔的孔壁之间沉积有钝化层Ⅰ；

步骤二、通过机械打磨的方法将硅基体下方的厚度整体减薄至露出金属柱的下表面；

步骤三、依次通过溅射金属种子层、光刻、电镀工艺，在所述金属柱的下表面形成厚度为h2的金属块；

步骤四、采用湿法腐蚀的方法将硅基体下方的厚度进一步减薄，露出金属柱和钝化层Ⅰ的下端；

步骤五、在所述硅基体的下表面沉积钝化层Ⅱ，所述钝化层Ⅱ覆盖硅基体的下表面及金属块，并开设金属块开口露出金属块的下表面；

步骤六、再次依次通过溅射金属种子层、光刻、电镀工艺，在钝化层Ⅱ的表面选择性地形成再布线金属层，再布线金属层的一端通过金属块开口延伸至金属块，且与金属块固连，其另一端设置输入/输出端；

步骤七、在再布线金属层的外层覆盖保护层，通过光刻工艺形成保护层开口，露出再布线金属层的输入/输出端。

可选地，所述金属块的横截面呈圆形或多边形，并将硅通孔完全覆盖。

可选地，所述金属块的材质为铜Cu、镍Ni、钒V、钛Ti、钯Pd、金Au、银Ag中的一种或任意几种的组合。

本发明所述湿法腐蚀采用碱性硅腐蚀剂。

本发明的有益效果是：

1、本发明通过减薄硅基体露出化学-机械抛光过程中形成的缺陷区域Ⅰ区，用钝化层填补该缺陷区域，解决了漏电流问题，提高了硅通孔互连结构的可靠性；

2、与Cu reveal 工艺相比，本发明的工艺的控制性更好，表面的平整性更好，后续的光刻工艺也更容易实现。

附图说明

图1为采用化学-机械抛光的方式进硅通孔内金属的露出的缺陷的示意图；

图2本发明一种硅通孔互连结构的成形方法的流程图；

图3至图12为本发明一种硅通孔互连结构的成形方法的一个实施例的示意图。

其中：

硅基体1

半导体工艺层11

硅通孔12

钝化层Ⅰ21

钝化层Ⅱ22

金属柱3

金属块4

再布线金属层6

输入/输出端61

保护层7

保护层开口71

载体圆片T1

键合胶T2。

具体实施方式

参见图2，本发明一种硅通孔互连结构的成形方法包括：

执行步骤S101，提供带有硅通孔结构的硅基体，其上方为半导体工艺层；

执行步骤S102，通过机械打磨的方法减薄硅基体下方的厚度至露出金属柱的下表面；