[实用新型]一种硅通孔结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及微电子封装技术,具体是一种硅通孔结构。

背景技术

在过去的几十年间,半导体器件体积缩小已使集成电路的速度、性能、密度以及单位功能成本取得了不断改善。

3D-硅通孔集成技术是微电子核心技术之一，3D-硅通孔互连提供了超越“摩尔”的方法，是目前最先进,最复杂的封装技术；3D-硅通孔集成技术可以获得更好的电性能、低功耗、噪声更小的封装尺寸。3D-硅通孔技术将广泛地应用于微电子领域，包括智能手机、物联网器件、传感器、存储器、太阳能电池、LED和功率器件等高端产品，尤其是智能手机等消费类电子产品。

目前，在已出现的许多新的3D封装技术中，硅通孔技术是3D领域多芯片叠层化集成和电互连的关键性技术，其优势有：互连长度可以缩短到与芯片厚度相等，使逻辑模块垂直堆叠代替了水平分布，硅通孔技术显著的减小了芯片延迟和电感效应，有利于提高数字信号传输速度和微波的传输，可以实现高密度、高深宽比的连接，从而能够实现复杂的多片全硅系统集成，密度比当前用于先进多片模块的物理封装高出许多倍，同时更加节能,预期硅通孔能把芯片的功耗降低大约40%。

硅通孔结构是通过深反应离子刻蚀技术在硅基底上形成盲孔，然后再制作绝缘层、溅射种子层、电镀填孔，背面减薄等半导体工艺完成硅通孔结构的制作。其形貌主要有直孔硅通孔和斜孔硅通孔两种。但是由于工艺的限制，目前一些工艺步骤只能完成深宽比小于10:1的硅通孔的加工，如CVD绝缘层、PVD种子层以及电镀填充等。如果制作深宽比大于10:1的硅通孔结构，那么从工艺上目前就难以实现了，这就需要我们重新设计硅通孔结构，以达到深宽比小于10:1的工艺限制。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有技术的不足，而提供一种硅通孔结构。这种硅通孔结构能够使芯片三维叠层封装更加简单可靠。

实现本实用新型目的的技术方案是：

一种硅通孔结构，包括基底，与现有技术不同的是，所述基底设有通孔，通孔贯穿基底的正面和背面，所述通孔与基底的接触面间设有绝缘层，通孔的两端设有凸起块。

所述通孔由分别从基底的正面和背面相向刻蚀的第一盲孔和第二盲孔贯通形成。

所述通孔的数量为至少2个。

基底材料可以是硅、有机物和玻璃等；

通孔材料可以是铜、多晶硅、钨和高分子材料等；

绝缘层材料一般为二氧化硅；

凸起块作为芯片三维叠层封装时连接多层基底间硅通孔的桥梁，凸起块使芯片三维叠层封装连接更方便、可靠性更好，凸起块材料可以是铜、钨和高分子材料等。

一种硅通孔结构的制作方法，包括如下步骤：

1）制作第一盲孔：从基底的正面即上表面开始刻蚀第一盲孔；

2）制作第一绝缘层：在第一盲孔和基底的接触面间制作第一绝缘层，同时在第一盲孔的开口端刻蚀与凸起块尺寸大小相同的第一凹槽；

3）填充导电材料：在第一盲孔和第一凹槽中电镀填充导电材料，在第一绝缘层中填充绝缘材料；

4）制作第二盲孔：基底背面减薄，并刻蚀第二盲孔，第二盲孔的深度至第一绝缘层为止；

5）制作第二绝缘层：在第二盲孔和在基底的接触面间制作第二绝缘层，同时在第二盲孔的开口端刻蚀与凸起块尺寸大小相同的第二凹槽；

6）贯通两盲孔：刻蚀第一盲孔底部使第一盲孔和第二盲孔贯通形成通孔；

7）形成硅通孔：在第二盲孔和第二凹槽中电镀填充导电材料，同时在第二绝缘层中填充绝缘材料，完成硅通孔结构的制作。

这种硅通孔结构能够使芯片三维叠层封装更加简单可靠。

这种方法采用对基底进行减薄，通过双面刻蚀、双面填充硅通孔的方法，实现了超高深宽比硅通孔结构的制作，同时降低了高深宽比硅通孔结构的工作难度。与此同时，具有工艺简单，可靠性高以及兼容半导体工艺的优点。

这种方法降低了加工高深宽比或超高深宽比的硅通孔结构的难度，实现了高深宽比或超高深宽比的硅通孔结构的制作，工艺简单同时兼容了半导体的制作工艺。

附图说明

图1为实施例中硅通孔结构的三维示意图；

图2为实施例中方法的流程示意图；

图3为实施例的方法中步骤1的示意图；

图4为实施例的方法中步骤2的示意图；

图5为实施例的方法中步骤3的示意图；

图6为实施例的方法中步骤4的示意图；

图7为实施例的方法中步骤5的示意图；

图8为实施例的方法中步骤6的示意图；