[发明专利]用于形成半导体装置的后柱方法

说明书

本文中公开具有用导电材料填充的一或多个通孔的半导体装置。在一个实施例中，半导体装置包含半导体衬底，所述半导体衬底具有第一侧、接近所述第一侧的多个电路元件，及与所述第一侧相对的第二侧。通孔可在所述第一侧与所述第二侧之间延伸，且所述通孔中的导电材料可延伸超过所述衬底的所述第二侧以界定所述导电材料的突出部分。所述半导体装置可具有形成在所述第二侧上方且围绕所述导电材料的所述突出部分的高导电柱及形成在所述第一侧上方且电耦合到所述通孔中的所述导电材料的短导电垫。

技术领域

本发明大体上涉及具有硅穿孔(TSV)的半导体装置，且更特定来说，涉及用于制造具有电耦合到TSV的导电柱的半导体装置的系统及方法。

背景技术

在半导体处理中，硅穿孔(TSV)往往用于提供相邻半导体裸片之间的电连接。TSV的制造涉及将深孔蚀刻到半导体衬底的前侧中，且用例如铜的导电填充物来填充所得孔。通常接着将导电柱形成为电耦合到衬底的前侧处的TSV的导电填充物，且衬底从其后侧薄化直到暴露导电填充物。接着，在衬底的后侧处的TSV的暴露导电材料上方形成凸块下金属化(UBM)特征。

更特定来说，图1A到1G是说明根据现有技术的制造半导体装置100的方法中的各个阶段的横截面视图。如图1A中展示，半导体装置100包含衬底102，衬底102具有前侧107、与前侧相对的后侧109、及前侧107中及/或上的多个电路元件104(例如，电线、迹线、互连件、晶体管等)。举例来说，金属迹线可形成在衬底102的前侧107上，而集成电路元件可定位于衬底102中金属迹线下方。图1A进一步展示在TSV 106已形成于衬底102中之后的半导体装置100。特定来说，TSV从前侧107延伸到衬底102中但无法在后侧109处接达。可使用所属领域中的众所周知的工艺来形成TSV 106。举例来说，可通过在衬底102中形成孔且用导电材料105填充孔而制造TSV。

图1A进一步展示在导电柱108已形成在衬底102的前侧107上以电耦合到TSV 106中的对应者的导电材料105之后的半导体装置100。导电柱108是具有在衬底102的前侧107上方约10到100μm之间(例如，约35到60μm之间)的高度的相对较高结构。如所属领域中所众所周知，可通过适合电镀或无电镀工艺制造导电柱108。在其它实施例中，可使用其它沉积技术(例如，溅镀沉积)来代替电镀或无电镀。

图1B展示在衬底102已经由粘合层112附接到载体110(例如，硅载体)之后的半导体装置100。载体110可用于贯穿衬底102的后侧109上的中间处理步骤而提供额外稳定性，且随后可连同粘合层112一起被移除。如图1B中展示，粘合层112具有大于导电柱108的高度的厚度且因此可形成为完全包围导电柱108。因此，粘合层112可具有约10到100μm之间(例如，约35到60μm之间)的厚度。如图1B中展示，通过相对较厚粘合层112对载体110施加的力可导致载体110翘曲。特定来说，由粘合层112赋予的粘合力可导致载体110翘曲使得载体102的后侧119基本上非共面。在可对衬底102的后侧109实行进一步处理步骤之前，载体110必须经平坦化以(举例来说)允许在随后处理阶段期间精确处置及对准载体110(及附接到其的半导体装置100)。因此，图1C说明在载体102的后侧119已经平坦化为大致共面之后的载体110及半导体装置100。

图1D展示在衬底102的后侧109已经薄化以暴露穿过衬底102的后侧109的TSV106的导电材料105之后的半导体装置100。可使用(举例来说)所属领域中已知的适合背面研磨工艺来薄化衬底102。如图1D中展示，在薄化衬底102之后，TSV 106的导电材料105的一部分可突出超过衬底102的后侧109。