[发明专利]一种保护low-k介质的有源芯片硅通孔制作方法

说明书

本发明涉及一种保护low‑k介质的有源芯片硅通孔制作方法，包括：提供有源芯片，其中所述有源芯片包括衬底、金属互连层以及位于衬底与金属互连层之间的有源层，且所述有源层和金属互连层均具有通孔区，所述金属互连层包括多层介质层、位于多层介质层之间的low‑k介质以及位于介质层和low‑k介质中的金属布线；刻蚀介质层和low‑k介质形成第一通孔；在介质层的上表面以及第一通孔的内壁制作保护层；在介质层的上方以及第一通孔内布置光刻胶，并通过光刻去除第一通孔中的部分光刻胶形成孔图形，然后刻蚀孔图形底部暴露出的保护层；刻蚀位于孔图形之下的有源层中的通孔区和衬底形成硅通孔；以及去除光刻胶，并清洗硅通孔。

技术领域

本发明涉及半导体封装技术领域，尤其涉及一种保护low-k介质的有源芯片硅通孔制作方法。

背景技术

在功能芯片上制作硅通孔(TSV)一般采用中通孔(via-middle TSV)的工艺路线，即先进行CMOS工艺，再进行TSV工艺，最后制作金属互连结构。由于硅通孔刻蚀后需要进行湿法清洗，如果有low-k(低介电常数)介质存在，对low-k介质会有验证的损伤，但是中通孔工艺路线的硅通孔制作是在金属互连层之前完成，因此，硅通孔制作时无需考虑金属互连结构中的low-k介质。然而中通孔的工艺路线只能在晶圆厂进行，而且全球范围内具有硅通孔技术的晶圆厂少之又少，因此，这种工艺路线受到很大的限制。

为了解决上述问题，业界提出正面后通孔的硅通孔工艺路线，即先进行CMOS工艺和金属互连结构制作，最后再进行硅通孔制作。这种工艺路线的硅通孔制作是在芯片加工完成后进行的，而且可以在封测厂进行。晶圆厂加工芯片，封测厂制作硅通孔，分工明确，上述的受限问题得到解决。

但是由于硅通孔是在完成金属互连结构之后进行的，硅通孔刻蚀需要穿过low-k介质，并且需要对硅通孔进行湿法清洗，如果没有对low-k结构提供有效的保护手段，low-k介质将会受到验证损伤。

发明内容

本发明的任务是提供一种保护low-k介质的有源芯片硅通孔制作方法，通过制作保护层来保护low-k介质，将low-k介质完全隔离，能够避免low-k介质的在清洗硅通孔的过程中受到腐蚀和损伤。

在本发明的第一方面，针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种保护low-k介质的有源芯片硅通孔制作方法来解决，包括：

提供有源芯片，其中所述有源芯片包括衬底、金属互连层以及位于衬底与金属互连层之间的有源层，且所述有源层和金属互连层均具有通孔区，所述金属互连层包括多层介质层、位于多层介质层之间的low-k介质以及位于介质层和low-k介质中的金属布线；

刻蚀介质层和low-k介质形成第一通孔；

在介质层的上表面以及第一通孔的内壁制作保护层；

在介质层的上方以及第一通孔内布置光刻胶，并通过光刻去除第一通孔中的部分光刻胶形成孔图形，然后刻蚀孔图形底部暴露出的保护层；

刻蚀位于孔图形之下的有源层中的通孔区和衬底形成硅通孔；以及

去除光刻胶，并清洗硅通孔。

进一步地，通过等离子体增强化学气相沉积法在介质层的上表面以及第一通孔的内壁制作保护层。

进一步地，所述保护层的材料为无机材料。

进一步地，所述孔图形的尺寸小于所述第一通孔的尺寸。

进一步地，通过博世工艺刻蚀位于所述孔图形之下的所述有源层中的通孔区和所述衬底形成硅通孔。

进一步地，所述硅通孔的尺寸小于所述第一通孔的尺寸。

进一步地，所述保护层的材料为二氧化硅、氮化硅和/或氧化铝。