[发明专利]晶圆级硅通孔封装结构制作方法及硅通孔封装结构

说明书

本发明提供一种晶圆级硅通孔封装结构制作方法及硅通孔封装结构，所述方法包括步骤：提供一设置有焊垫的晶圆和基板，将晶圆以焊垫朝向基板的方向覆于基板上；在晶圆上形成环形通孔，并使环形通孔外轮廓和焊垫之间至少存在部分重叠；在晶圆表面覆盖绝缘层，并使绝缘层填充于环形通孔；在晶圆位于环形通孔内轮廓之内的区域形成贯通孔，贯通孔暴露焊垫；在绝缘层表面及贯通孔内形成电性连接于焊垫的金属层。通过利用环形通孔，使绝缘层和金属层之间结合面于底部形成内倒角的结构，大幅降低了对封装结构中各层厚度及结构均一性的要求，并且配合使用干膜压合工艺形成绝缘层显著简化了生产工艺流程，无需高端设备及工艺要求，降低了生产成本。

技术领域

本发明涉及封装技术领域，具体地涉及一种晶圆级硅通孔封装结构制作方法及硅通孔封装结构。

背景技术

随着CMOS产品集成度进一步的提高，芯片焊垫间距等越来越小，现有的WLCSP封装中的硅通孔通所采用的斜通孔工艺，已无法满足需求，需要通过直通孔技术取代斜通孔技术。

现有直通孔制作步骤包括：干法刻蚀直孔，沉积绝缘层，刻蚀孔底部绝缘层露出焊垫，沉积金属并图形化形成线路层。然而，在上述方法工艺步骤中，晶圆上各个部分刻蚀速率会有偏差，特别是刻蚀12inch晶圆上高深宽比的深孔，面内的均一性很难保证。为保证速率慢的区域的孔能刻蚀完成，速率快的区域的孔底部会由于刻蚀过量而出现外倒角形貌。在此处沉积的绝缘层及金属层都会形成外倒角形貌，对产品信赖性有极大影响。并且，深孔在薄膜沉积(包括金属及绝缘层)过程中，薄膜的孔内覆盖率低，以2:1的深宽比为例，孔内覆盖率在20％～35％，要使孔内、特别是孔底部的薄膜厚度达到目标值，孔表面的薄膜厚度将大大增加，因此产生较大应力影响膜质，并会大幅提高成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种晶圆级硅通孔封装结构制作方法及硅通孔封装结构。

本发明提供一种晶圆级硅通孔封装结构制作方法，其特征在于，包括步骤：

提供一设置有焊垫的晶圆和基板，将所述晶圆以焊垫朝向所述基板的方向覆于所述基板上；

在所述晶圆上形成环形通孔，并使所述环形通孔外轮廓和所述焊垫之间至少存在部分重叠；

在所述晶圆表面覆盖绝缘层，并使所述绝缘层填充于所述环形通孔；

在所述晶圆位于所述环形通孔内轮廓之内的区域形成贯通孔，所述贯通孔暴露所述焊垫；

在所述绝缘层表面及所述贯通孔内形成电性连接于所述焊垫的金属层。

作为本发明的进一步改进，“在所述晶圆上形成环形通孔”具体包括：

在所述晶圆上形成外壁与内壁均垂直于所述晶圆表面的圆环形通孔，所述环形通孔内轮廓之间保留部分晶圆形成残留硅。

作为本发明的进一步改进，“在所述晶圆表面覆盖绝缘层，并使所述绝缘层填充于所述环形通孔内”具体包括：

在所述晶圆表面压合一层干膜，并将所述干膜压合至所述环形通孔内，使其完全填充于所述环形通孔。

作为本发明的进一步改进，“在所述晶圆位于所述环形通孔内轮廓之内的区域形成暴露出所述焊垫的贯通孔”具体包括：

完全光刻位于所述残留硅上表面的干膜，完整暴露出残留硅；

刻蚀所述残留硅形成暴露所述焊垫的贯通孔。

作为本发明的进一步改进，“在所述晶圆位于所述环形通孔内轮廓之内的区域形成暴露出所述焊垫的贯通孔”具体包括：

光刻位于所述残留硅上表面中间部分的干膜，暴露出所述残留硅中间部分；

刻蚀所述残留硅中间部分形成暴露所述焊垫的贯通孔，未被刻蚀的所述残留硅外侧部分形成位于所述干膜内壁面上的环形硅层。