穿过衬底形成导电通孔的方法及由其产生的结构和组合件技术

本发明专利技术涉及穿过衬底形成导电通孔的方法及由其产生的结构和组合件。本发明专利技术提供在衬底上及衬底中形成导电元件的方法，所述方法包含：在所述衬底的表面上方形成导电材料层，此后穿过所述衬底形成从所述衬底的相对的表面到所述导电材料层的多个通孔，在一些实施例中，在形成所述通孔之前，可在所述导电材料层的与所述衬底相对的侧上将临时载体固定到所述导电材料层。还揭示包含使用此类方法形成的工件的结构。

【技术实现步骤摘要】
本申请是国际申请日为2008年5月2日，国际申请号为PCT/US2008/062487，专利技术名称为“穿过衬底形成导电通孔的方法及由其产生的结构和组合件”的PCT申请进入中国国家阶段申请号为200880018523.1的专利申请的分案申请。 相关申请案交叉参考 此申请案主张2007年5月4日申请的美国专利申请案第11/744,592号“METHODS OF FORMING CONDUCTIVE VIAS THROUGH SUB STRATES，AND STRUCTURES AND ASSEMBLIES RESULTING THEREFROM(穿过衬底形成导电通孔的方法及从其产生的结构和组合件)”的申请日期的权益。
本专利技术的实施例涉及用于穿过衬底(例如半导体晶片或半导体裸片)形成导电通孔的方法。本专利技术的实施例还涉及结构和包含这些衬底及导电通孔的组合件。
技术介绍
在电子工业中出于各种目的而使用许多不同类型的衬底。例如，集成电路按常规制作于半导体型衬底上以形成半导体装置，诸如例如，存储器装置、成像装置及电子信号处理器装置(亦即，常常称为微处理器)。这些半导体型衬底包含(例如)例如硅、锗、砷化镓、磷化铟等半导体材料及其它III-V或II-VI型半导体材料的完整或部分晶片。晶片不仅包含(例如)完全由半导体材料形成的常规晶片而且包含其它衬底，例如绝缘体上硅(SOI)型衬底、蓝宝石上硅(SOS)型衬底及由基底材料层支撑的硅垒晶层。使用其它类型的衬底来形成电子工业中所使用的各种其它组件及装置，包含(例如)：电路板、接触卡、测试载体、封装衬底及插入层衬底。这些其它类型的衬底可包括聚合物材料、陶瓷材料、金属材料及复合材料以及半导体材料(通常为硅)。 电子工业中所使用的衬底常常承载用于传送电信号及/或用于向电子装置的有源元件提供电功率的导电结构。这些导电结构包含(例如)：导电迹线(其按常规相对于衬底的主平面沿大致水平方向延伸)；导电通孔(其按常规沿大致垂直方向延伸穿过衬底的至少一部分)；及导电接触端子(例如，导电垫)，其用于将其它导电结构或装置电互连到由衬底所承载的导电特征。 常常想要使用前述导电通孔穿过衬底提供电通信以将衬底的一个侧上的导电迹线及/或垫电连接到所述衬底的相对的侧上的导电迹线及/或垫。作为一实例，两个或两个以上半导体装置(例如，半导体裸片或封装)可彼此堆叠以形成所谓的“多芯片模块”，此可用于减小电路板上所需用于其半导体装置中的每一者的安装面积。在这些多芯片模块中，需要在所述堆叠内的所述半导体装置中的每一者与所述电路板之间建立电通信。因此，可完全穿过所述半导体装置中的一者或一者以上形成导电通孔以允许堆叠于其上方的至少一个其它半导体装置通过所述导电通孔与所述电路板电通信。作为另一实例，半导体装置上的导电端子可在物理上按图案布置，所述图案不对应于想要将所述半导体装置连接到其的较高级衬底上的导电接触端子的图案。因此，可能需要有效地重新分布所述半导体装置或所述较高级衬底的导电接触端子以便能够在其之间建立电接触。常常使用所谓的“重新分布层”来有效地重新分布半导体装置上的导电接触端子。重新分布层包含导电迹线，每一导电迹线于衬底的表面上方从第一位置延伸到可在其处提供另一接触端子的第二位置。所述第二位置可对应于另一元件或装置上接触端子的位置且与另一元件或装置上接触端子的位置互补。另外，导电通孔可向半导体装置的背侧上的导电区域提供电通信以促进背侧探测。背侧探测可在半导体装置经进一步处理、与其它装置封装或装配在一起之前用于识别所述半导体装置中的任何缺陷。 如本文中所使用，术语“衬底”是指包括导电通孔或想要穿过其形成导电通孔的任一电子结构或装置。以实例而非限制方式，衬底可包含半导体裸片、完整或部分半导体晶片、半导体装置(例如，存储器装置、成像装置及电子信号处理器)、电路板及半导体、聚合物、陶瓷或金属材料层或其组合。 为形成导电通孔，可使用各种方法中的任一者穿过衬底形成通孔，所述方法包含机械钻孔、激光剥蚀及湿式(化学)或干式(反应离子)刻蚀。如本文中所使用，术语“通孔”是指延伸穿过衬底的孔或孔口，而短语“导电通孔”是指至少部分地用导电材料填充以形成延伸穿过所述通孔的电路径的通孔。此外，“贯通晶片互连”或”TWI”是大致完全延伸穿过完整或部分半导体晶片或穿过由此完整或部分半导体晶片形成的半导体装置的特定类型的导电通孔。 任选地，可用介电材料涂布通孔内的衬底的壁。所述介电材料可包括(例如)氧化物、氮化物、聚合物或玻璃。在此技术中已知沉积及形成这些介电材料层的其它方法且这些方法可依据用于衬底及用于所述介电层的材料的类型而变化。接着用导电材料至少部分地填充通孔以形成导电通孔。作为一实例，所述导电材料可使用如下方法沉积于通孔内的衬底上的一个或一个以上表面上，例如电解镀覆、无电镀覆、真空蒸发(化学气相沉积及变型)以及溅镀(也称为物理气相沉积)。另外，可用所述导电材料大致完全填充所述通孔。例如，导电环氧树脂或经导体填充的环氧树脂可以可流动形成沉积到通孔中且随后固化，或焊料浆液可沉积到通孔中并经受回流工艺。 在已穿过衬底形成导电通孔之后，可任选地使所述衬底变薄，重新分布层可任选地形成于所述衬底的一个或一个以上主表面上，及/或导电凸块(亦即，焊料球或呈圆柱、柱、立柱等等形式的其它导电元件)可任选地形成或放置于所述衬底上的导电端子上。 在(例如)颁予Tuttle(塔特尔)的美国专利申请公开案第2007/0048994号、颁予Akram(阿克拉姆)等人的美国专利第7，109,068号及颁予Sulfridge(塞尔弗里奇)的美国专利申请公开案第2006/0289968号中找到用于穿过衬底形成导电通孔的已知方法的实例。前述文档中的每一者的专利技术以全文引用方式并入本文中。 在此技术中仍需要穿过衬底形成导电通孔及用于在这些衬底上形成导电结构(例如重新分布层)的经改进的方法。
技术实现思路
本专利技术的一目的在于提供一种用于在衬底上及衬底中形成导电元件的方法，所述方法包括：从衬底的第一主表面移除材料以使所述衬底变薄；用第一导电材料覆盖所述衬底的所述第一主表面；在所述衬底的第二主表面上方形成另一导电材料层并图案化所述另一导电材料层以形成本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在衬底上及衬底中形成导电元件的方法，所述方法包括：从衬底的第一主表面移除材料以使所述衬底变薄；用第一导电材料覆盖所述衬底的所述第一主表面；在所述衬底的第二主表面上方形成另一导电材料层并图案化所述另一导电材料层以形成多个导电垫；随后，穿过所述多个导电垫中的导电垫且穿过所述衬底形成从所述第二主表面到覆盖所述第一主表面的所述第一导电材料的多个通孔中的至少一个通孔；形成所述多个通孔中的每一通孔以包括底表面，所述底表面包括所述第一导电材料的一部分；及在所述多个通孔中的每一通孔内提供导电材料且在每一通孔内的所述导电材料与所述第一导电材料之间建立电接触以形成延伸穿过所述衬底的多个导电通孔。

【技术特征摘要】
2007.05.04 US 11/744,5921.一种用于在衬底上及衬底中形成导电元件的方法，所述方法包括：
从衬底的第一主表面移除材料以使所述衬底变薄；
用第一导电材料覆盖所述衬底的所述第一主表面；
在所述衬底的第二主表面上方形成另一导电材料层并图案化所述另
一导电材料层以形成多个导电垫；
随后，穿过所述多个导电垫中的导电垫且穿过所述衬底形成从所述第
二主表面到覆盖所述第一主表面的所述第一导电材料的多个通孔中的至
少一个通孔；
形成所述多个通孔中的每一通孔以包括底表面，所述底表面包括所述
第一导电材料的一部分；及
在所述多个通孔中的每一通孔内提供导电材料且在每一通孔内的所
述导电材料与所述第一导电材料之间建立电接触以形成延伸穿过所述衬
底的多个导电通孔。
2.如权利要求1所述的方法，其中从衬底的第一主表面移除材料以
使所述衬底变薄包括使所述衬底变薄到约80微米厚。
3.如权利要求1所述的方法，其中形成多个通孔中的至少一个通孔
进一步包括穿过所述多个导电垫中的导电垫形成所述多个通孔中的每一
通孔。
4.如权利要求1所述的方法，其进一步包括在所述多个通孔中的每
一通孔内提供导电材料之前在所述多个通孔中的每一通孔内的至少一个
侧壁上提供介电材料。
5.如权利要求4所述的方法，其中提供介电材料包括：
在所述衬底上方且在所述多个通孔中的每一通孔内的底表面及侧壁
表面上沉积一层所述介电材料；及
各向异性地蚀刻所述介电材料层以暴露所述多个通孔中的每一通孔
内的所述底表面。
6.如权利要求5所述的方法，其中沉积一层所述介电材料包括沉积

\t脉冲沉积氧化物材料。
7.如权利要求1所述的方法，其进一步包括在形成所述多个通孔中
的所述至少一个通孔之前图案化所述第一主表面上的所述第一导电材料。
8.如权利要求7所述的方法，其中图案化所述第一导电材料包括由
所述第一导电材料形成多个导电垫及多个导电迹线中的至少一者。
9.如权利要求8所述的方法，其中形成多个通孔中的至少一个通孔
包括穿过所述衬底形成到达所述多个导电垫中的导电垫的所述多个通孔
中的每一通孔。
10.如权利要求9所述的方法，其进一步包括在所述多个导电垫中的
每一导电垫上且直接垂直于所述多个导电通孔中的导电通孔上方提供导
电凸块。
11.如权利要求1所述的方法，其进一步包括在形成所述多个通孔中
的所述至少一个通孔之后图案化所述第一主表面上的所述第一导电材料。
...

【专利技术属性】
技术研发人员：里克凯·C·莱克，
申请(专利权)人：美光科技公司，
类型：发明
国别省市：美国;US