具有高深宽比的通孔结构及多晶片互联的制造方法技术

本发明专利技术提供一种具有高深宽比的通孔结构及多晶片互联的制造方法，通孔结构的制造方法包括：提供一晶片，所述晶片具有正面及背面；先在所述晶片正面制作正面导电盲孔；后在所述晶片正面键合一辅助基板，并进行翻转以使所述辅助基板支撑所述晶片；以及在所述晶片背面对应于所述正面导电盲孔位置处制作背面导电盲孔，并使所述背面导电盲孔与所述正面导电盲孔电性连接以形成贯穿所述晶片正面及背面的通孔结构，以降低晶片减薄工艺、磁控溅射工艺和金属填充工艺难度，且实现更大的深宽比和更高密度的三维互连。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供一种，通孔结构的制造方法包括：提供一晶片，所述晶片具有正面及背面；先在所述晶片正面制作正面导电盲孔；后在所述晶片正面键合一辅助基板，并进行翻转以使所述辅助基板支撑所述晶片；以及在所述晶片背面对应于所述正面导电盲孔位置处制作背面导电盲孔，并使所述背面导电盲孔与所述正面导电盲孔电性连接以形成贯穿所述晶片正面及背面的通孔结构，以降低晶片减薄工艺、磁控溅射工艺和金属填充工艺难度，且实现更大的深宽比和更高密度的三维互连。【专利说明】
本专利技术属于半导体微传感器制造工艺
，尤其涉及一种。
技术介绍
随着IC芯片工艺的不断发展，持续等比例缩小的局限性日渐明显，因此越来越多的器件封装方式开始向多芯片封装发展。 为此，需要利用三维集成技术获得多层芯片的三维集成电路。所谓三维集成是指在平面电路基础上，把一个大的平面电路分为若干逻辑上相关联的功能模块，并且将相关联的功能模块分布在多个相邻的芯片层上，然后通过穿透衬底的三维垂直互联实现多层芯片集成。这种三维集成技术与以往的IC封装的引线键合技术和使用凸点的3D堆叠技术不同，能够将不同功能、不同工艺节点的芯片进行垂直互连，形成立体结构，可以大幅度缩短全局互连导线的长度，缩小芯片之间的间距，从而提高芯片之间的响应速度和降低芯片的功耗。 实现三维集成电路首先需要实现穿透半导体衬底的三维互连线，这是三维集成技术的核心。目前实现三维互连的技术主要是在晶片上制作通孔技术来实现，在晶片上制作通孔具有继续推动摩尔定律发展的潜力，能够实现更小的封装尺寸和更高的器件性能，已逐步受到业界的广泛认可。这是因为在晶片上制作的通孔能够实现芯片和芯片之间或者晶片与晶片之间的垂直导通，从而实现芯片之间互连。在晶片上制作通孔的技术是目前解决多芯片集成、高带宽通信和互连产生的延迟和噪声等平面集成电路发展所面临的问题的最优的解决方案。 图1所示的是现有技术中制作三维垂直互连及三维集成电路的主要工艺流程: (I)采用深反应离子刻蚀工艺(DRIE)在晶片正面刻蚀盲孔； (2)采用化学气相沉积工艺(CVD)在所述盲孔表面淀积氧化物或氮化物以形成绝缘层和扩散阻挡层； (3)采用磁控溅射工艺，在所述盲孔内低部沉积金属种子层； (4)采用电镀铜工艺在所述金属种子层上进行盲孔的填充，再用化学机械抛光工艺(CMP)去除所述盲孔表面多余的电镀铜层； (5)对晶片背面进行减薄，暴露出所述金属种子层，完成通孔； (6)将形成有通孔的晶片与其它的晶片堆叠，形成三维垂直互联及三维集成电路。 虽然图1所示的制造方法能够实现三维垂直互连及三维集成电路，但是存在如下的问题:目前的深反应离子刻蚀工艺的最大深宽比越为20: I,如果采用厚度超过200 μ m的晶片，那么互连线的横向尺寸就必须大于1ym,限制了互连线密度的提高；而对于目前很多三维垂直互连的横向尺寸为5 μ m的工艺，就必须将晶片减薄到小于100 μ m的厚度，这就增加了晶片减薄工艺的难度。 如果按照图1所示的工艺流程制作20: I的大深宽比盲孔，由于深宽比较大，对采用磁控溅射工艺在盲孔内低部沉积所述金属种子层的工艺要求也非常高，难以控制。在此基础上，采用电镀铜工艺完全填充所述盲孔需要很长的工时，填充的均匀性和一致性也难以控制。 因此，为了解决以上在传统通用的三维垂直互联及三维集成电路中所出现的问题，急需提供一种通孔结构和多晶片互联的制造方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种，以降低晶片减薄工艺、磁控溅射工艺和金属填充工艺难度，且实现更大的深宽比和更高密度的三维互连。 为了解决上述问题，本专利技术提供的一种具有高深宽比的通孔结构的制造方法，包括:提供一晶片，所述晶片具有正面及背面；先在所述晶片正面制作正面导电盲孔；后在所述晶片正面键合一辅助基板，并进行翻转以使所述辅助基板支撑所述晶片；以及在所述晶片背面对应于所述正面导电盲孔位置处制作背面导电盲孔，并使所述背面导电盲孔与所述正面导电盲孔电性连接以形成贯穿所述晶片正面及背面的通孔结构。 进一步的，所述正面导电盲孔的制造方法包括:在制作好的所述晶片正面进行光刻工艺，定义正面盲孔制作区域；对所述正面盲孔制作区域进行深反应离子刻蚀，获得正面盲孔；在所述晶片正面及正面盲孔的内表面上依次淀积正面绝缘层和正面扩散阻挡层；在所述扩散阻挡层上溅射金属种子层；采用金属填充工艺将金属填充满所述正面盲孔，形成正面导电盲孔。 进一步的，所述正面导电盲孔的制作方法还包括:在所述晶片正面进行平坦化工艺，去除多余的填充金属，使所述正面通孔表面与所述晶片正面平齐。 进一步的，所述背面导电盲孔的制作方法包括:在所述晶片背面进行光刻工艺，定义背面盲孔制作区域，所述背面盲孔制作区域与所述正面盲孔制作区域一一对准；对所述背面盲孔制作区域进行深反应离子刻蚀，获得背面盲孔，所述背面盲孔与所述正面通孔连接；在所述晶片背面及背面盲孔的侧壁上依次淀积背面绝缘层、背面扩散阻挡层和背面金属种子层；采用所述金属填充工艺将金属填充满所述背面盲孔，形成背面导电盲孔，使所述晶片的正面导电盲孔和背面导电盲孔电性连接。 进一步的，所述背面导电盲孔的制造方法还包括:在所述晶片背面进行平坦化工艺，去除多余的填充金属，使所述背面导电盲孔表面与所述晶片背面平齐。 进一步的，所述金属填充工艺采用电镀或化学镀的一种或组合。 进一步的，所述金属填充工艺填充的金属材料为具有导电性的铜、钨或铝中的一种或多种材料。 进一步的，在所述晶面背面进行光刻工艺，定义背面盲孔制作区域之前还包括:对所述晶片背面进行减薄，使所述晶片的厚度减薄到与一预定义的通孔结构的深度相同。 进一步的，对所述晶片背面进行减薄的操作采用机械研磨、化学机械抛光、湿法腐蚀、干法蚀刻的独立或组合方式。 进一步的，所述键合采用高分子材料或有机材料作为中间层。 进一步的，所述具有高深宽比的通孔结构的制造方法还包括:在所述晶片背面制作导电凸块，且所述导电凸块与所述通孔结构电性连接。 进一步的，所述具有高深宽比的通孔结构的制造方法还包括:采用解键合工艺从所述晶片正面移除所述辅助基板。 进一步的，所述解键合工艺采用力、化学、高温、光的独立或组合方式。 本专利技术为了达到另一目的，还提供一种多晶片互联的制造方法，包括:提供多个晶片，每一所述晶片中具有所述通孔结构，所述通孔结构上形成导电凸块；以及焊接所述多个晶片的导电凸块，通过所述导电凸块互联每一所述晶片中的通孔结构以形成多晶片互联结构。 进一步的，采用导电性粘结剂或各向异性导电膜制作的焊料焊接所述多个晶片的导电凸块。 由上述技术方案可见，本专利技术公开的具有高深宽比的通孔结构的制造方法为:提供一晶片，所述晶片具有正面及背面；先在所述晶片正面制作正面导电盲孔；后在所述晶片正面键合一辅助基板，并进行翻转以使所述辅助基板支撑所述晶片；以及在所述晶片背面对应于所述正面导电盲孔位置处制作背面导电盲孔，并使所述背面导电盲孔与所述正面导电盲孔电性连接以形成贯穿所述晶片正面及背面的通孔结构，可见高深宽比的通孔结构分两部分完成，在晶片正面完成正面导电盲孔，在晶片背面完成背面导电盲孔，且正面导电盲孔和背面导电盲孔互联本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有高深宽比的通孔结构的制造方法，其特征在于，包括：提供一晶片，所述晶片具有正面及背面；先在所述晶片正面制作正面导电盲孔；后在所述晶片正面键合一辅助基板，并进行翻转以使所述辅助基板支撑所述晶片；以及在所述晶片背面对应于所述正面导电盲孔位置处制作背面导电盲孔，并使所述背面导电盲孔与所述正面导电盲孔电性连接以形成贯穿所述晶片正面及背面的通孔结构。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：闻人青青，唐世弋，李志丹，
申请(专利权)人：上海微电子装备有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31