[发明专利]一种高深宽比对通型TSV结构及其制备方法和硅转接板

说明书

本申请提供一种高深宽比对通型TSV结构及其制备方法和硅转接板，该制备方法包括：提供硅基底，硅基底包括相对的第一表面和第二表面；在第一表面定义第一填充槽区域，环绕第一填充槽区域刻蚀处理形成第一刻蚀槽;在第一刻蚀槽内填充绝缘材料形成第一绝缘层；对第二表面进行减薄处理；在第二表面上与第一填充槽区域的对应区域进行刻蚀处理形成第二填充槽，在第二填充槽内生长第二绝缘层，并在第二填充槽内填充导电材料；在第一填充槽区域进行刻蚀处理形成第一填充槽，第一填充槽与第二填充槽连通形成贯通减薄后的硅基底的通孔；在第一填充槽内填充导电材料。

技术领域

本申请涉及集成电路先进封装互联技术领域，特别涉及一种高深宽比对通型TSV结构及其制备方法和硅转接板。

背景技术

随着集成电路的飞速发展，后摩尔时代逐渐逼近，已经无法靠单纯减小线宽尺寸增加集成度。集成电路应用多元化，智能手机、物联网、汽车电子、高性能计算、5G、人工智能等新兴领域也对集成电路芯片提出了更高的要求。而硅通孔的三维封装(3D-TSV)硅转接板技术能够提供同质和异质集成，实现高端芯片的片间互连以及多层之间电信号的高速互联。硅转接板技术，为硅基2.5D/3D系统级封装，实现更多功能、更小尺寸、更高速度提供了解决方案。

当前2.5D硅转接板刚刚兴起，为匹配常规的传片方式和夹持工具，迫切需要解决深度大孔径小的高深宽比TSV硅转接板技术。采用传统的方法，做厚的硅转接板，需要增大TSV孔径，不能够满足高密度集成布线需求；TSV孔径做小，其高的深宽比工艺难以实现，通过刻蚀机台的菜单程式或者机台构造的改造优化来实现，具有试验周期长，成本高，效果不明显等缺点。现有的对通型TSV工艺在形成一面填充槽工艺后制作另一面填充槽过程中，蚀刻工艺为了确保填充槽底部的绝缘层或阻挡层被蚀刻干净，往往带来填充槽侧壁的绝缘层或阻挡层也被蚀刻副作用，容易导致品质问题；同时正反面蚀刻过程不可能确保完全对准，对准偏差也容易导致填充槽中沉积的导电材料与基底接触，也容易出现品质问题。

发明内容

本申请要解决是现有技术中TSV结构的深宽比太低以至于不能有效适应三维封装互连结构的上述全部或部分技术问题。

为解决上述全部或部分技术问题，本申请公开了一种高深宽比对通型TSV结构的制备方法，其特征在于，在任一面定义第一或第二填充槽区域时，环绕第一或第二填充槽区域刻蚀形成第一或第二刻蚀槽，于第一或第二刻蚀槽内填充绝缘材料形成第一或第二绝缘层。由于采用此方式制备的绝缘层宽度可以远远大于现有技术中填充槽中沉积的绝缘层，因此，在另一面蚀刻时既能够有效确保填充槽底部的绝缘层或阻挡层被蚀刻干净，也极大地降低了第一或第二绝缘层被刻蚀穿使得导电材料与基底相关材料接触的可能性，提升品质；同时，由于正反两面工艺要求的对准工艺窗口也得到很大提高，也提升因对准问题导致的品质问题。

本申请第一类实施例公开了上述高深宽比对通型TSV结构制备方法的具体工艺，包括以下步骤：提供硅基底，硅基底包括相对的第一表面和第二表面；在第一表面定义第一填充槽区域，环绕第一填充槽区域刻蚀处理形成第一刻蚀槽；在第一刻蚀槽内填充绝缘材料形成第一绝缘层；对第二表面进行减薄处理获得减薄后的硅基底，当然，如果硅基底厚度适当，本步骤可以省掉；在第二表面上与第一填充槽区域的对应区域进行刻蚀处理形成第二填充槽，在第二填充槽内生长第二绝缘层，也可以根据实际工艺需要在生长第二绝缘层工艺后沉积第二阻挡层和第二种子层等，在第二填充槽内填充导电材料，第一绝缘层的厚度大于第二绝缘层的厚度；在第一填充槽区域进行刻蚀处理形成第一填充槽，第一填充槽与第二填充槽连通形成通孔，通孔贯通所述硅基底；在所述第一填充槽内填充导电材料，并确保与第二填充槽内导电材料导通。

进一步地，在第一表面定义第一填充槽区域步骤之前，还包括：在第一表面上生长第一掩膜层。

在第二表面上与第一填充槽区域的对应区域进行刻蚀处理形成第二填充槽步骤之前，还包括：在第二表面上生长第二掩膜层。