一种硅通孔互连结构的成形方法技术

本发明专利技术涉及一种硅通孔互连结构的成形方法，属于半导体封装技术领域。其工艺步骤如下：提供带有硅通孔结构的硅基体；通过机械打磨的方法减薄硅基体至露出金属柱的下表面；在金属柱的下表面形成金属块；通过湿法腐蚀的方法进一步减薄硅基体下方的厚度，露出金属柱的下端；在硅基体下表面沉积钝化层Ⅱ覆盖硅基体的下表面及金属块，并开设金属块开口；在钝化层Ⅱ的表面选择性地形成再布线金属层，再布线金属层的一端通过金属块开口延伸至金属块，且与金属块固连；在再布线金属层的外层覆盖保护层。本发明专利技术通过减薄硅基体露出缺陷区域Ⅰ区，用钝化层填补该缺陷区域，解决了漏电流问题，提高了硅通孔互连结构的可靠性，且本发明专利技术的工艺的控制性更好。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，属于半导体封装

技术介绍
在以娃通孔(Through silicon via)为技术特征的先进封装技术中，最大难点之一莫过于硅通孔12内金属柱3的露出。一般的，硅通孔12内的金属露出采用化学-机械抛光的方式进行。但该方式存在机械抛光方法所导致的钝化层21破裂、抛光工艺导致的金属柱3表面凸起、以及抛光引起的金属离子嵌入到钝化层21中形成漏电等问题，如图1所示，上述问题一般集中发生于金属柱3暴露的开口区域或临近开口的区域，如图中标示的I区。也有研宄机构采用较为复杂的所谓Cu Reveal工艺，即通过刻蚀将硅通孔内金属外面包覆钝化层阵列式露出，然后沉积一层氧化硅或氮化硅材质的钝化层，涂布胶体并盖过硅通孔内金属外面包覆钝化层，利用等离子刻蚀方法减薄胶体至硅通孔内金属外面包覆钝化层暴露，然后再利用干法刻蚀掉硅通孔内金属表面的钝化层，去除胶层。上述的Cureveal工艺之所以采用如此复杂的工艺，其目的是克服化学_机械抛光方法所导致的钝化层破裂、抛光工艺导致的金属表面凸起、以及抛光引起的金属离子嵌入到钝化层中形成漏电等问题。但Cu reveal工艺不仅工艺复杂，而且该工艺亦存在娃通孔内金属在娃刻蚀后露出高度相对硅基体高低不平的现象，直接影响到后续的金属露出良率、光刻工艺的进行。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述工艺方法的不足，提供一种无漏电流问题、工艺更好控制、表面的平整性更好、后续的光刻工艺更容易实现的硅通孔互连结构的成形方法。本专利技术的目的是这样实现的: 本专利技术，其工艺包括如下步骤: 步骤一、提供带有硅通孔的硅基体，其上表面设置有半导体工艺层，所述硅通孔内设置金属柱，所述金属柱与硅通孔的孔壁之间沉积有钝化层I ; 步骤二、通过机械打磨的方法将硅基体下方的厚度整体减薄至露出金属柱的下表面；步骤三、依次通过溅射金属种子层、光刻、电镀工艺，在所述金属柱的下表面形成厚度为h2的金属块； 步骤四、采用湿法腐蚀的方法将硅基体下方的厚度进一步减薄，露出金属柱和钝化层I的下端； 步骤五、在所述硅基体的下表面沉积钝化层II，所述钝化层II覆盖硅基体的下表面及金属块，并开设金属块开口露出金属块的下表面； 步骤六、再次依次通过溅射金属种子层、光刻、电镀工艺，在钝化层II的表面选择性地形成再布线金属层，再布线金属层的一端通过金属块开口延伸至金属块，且与金属块固连，其另一端设置输入/输出端； 步骤七、在再布线金属层的外层覆盖保护层，通过光刻工艺形成保护层开口，露出再布线金属层的输入/输出端。可选地，所述金属块的横截面呈圆形或多边形，并将硅通孔完全覆盖。可选地，所述金属块的材质为铜Cu、镲N1、fjiV、钛T1、钮Pd、金Au、银Ag中的一种或任意几种的组合。本专利技术所述湿法腐蚀采用碱性硅腐蚀剂。本专利技术的有益效果是: 1、本专利技术通过减薄硅基体露出化学-机械抛光过程中形成的缺陷区域I区，用钝化层填补该缺陷区域，解决了漏电流问题，提高了硅通孔互连结构的可靠性； 2、与Cureveal工艺相比，本专利技术的工艺的控制性更好，表面的平整性更好，后续的光刻工艺也更容易实现。【附图说明】图1为采用化学-机械抛光的方式进硅通孔内金属的露出的缺陷的示意图； 图2本专利技术的流程图； 图3至图12为本专利技术的一个实施例的示意图。其中: 硅基体I 半导体工艺层11 硅通孔12 钝化层I 21 钝化层II 22 金属柱3 金属块4 再布线金属层6 输入/输出端61 保护层7 保护层开口 71 载体圆片Tl 键合胶T2。【具体实施方式】参见图2，本专利技术包括: 执行步骤S101，提供带有硅通孔结构的硅基体，其上方为半导体工艺层； 执行步骤S102，通过机械打磨的方法减薄硅基体下方的厚度至露出金属柱的下表面；执行步骤S103，依次通过溅射金属种子层、光刻、电镀工艺，在金属柱的下表面形成金属块； 执行步骤S104，通过湿法腐蚀的方法进一步减薄硅基体下方的厚度，露出金属柱的下端; 执行步骤S105，在硅基体下表面沉积钝化层II覆盖硅基体的下表面及金属块，并开设金属块开口； 执行步骤S106，再次依次通过溅射金属种子层、光刻、电镀工艺，在钝化层II的表面选择性地形成再布线金属层，再布线金属层的一端通过金属块开口延伸至金属块，且与金属块固连，其另一端设置输入/输出端； 执行步骤S107，在再布线金属层的外层覆盖保护层，通过光刻工艺形成保护层开口，露出再布线金属层的输入/输出端。现在将在下文中参照附图更加充分地描述本专利技术，在附图中示出了本专利技术的示例性实施例，从而本公开将本专利技术的范围充分地传达给本领域的技术人员。然而，本专利技术可以以许多不同的形式实现，并且不应被解释为限制于这里阐述的实施例。本专利技术一种硅通孔互连结构，如图3所示，实现各种功能的半导体工艺层11设置于硅基体I的上表面。若干个上下贯穿硅基体I的硅通孔12按设计需要分布，硅通孔12内设置导电、导热性能良好的金属柱3，使金属柱3与半导体工艺层11形成电气连通。金属柱3的材质为铜Cu、镲N1、fji V、钛T1、钮Pd、金Au、银Ag中的一种或任意几种的组合。因此金属柱3与硅通孔12的内壁之间需要设置氧化硅或氮化硅材质的钝化层I 21，以使金属柱3与硅基体I电性隔离。金属柱3与钝化层I 21凸出硅基体I的下表面，其凸出高度为hi不作限定。在金属柱3与钝化层I 21的顶端设置金属块4，金属块4的材质也为导电、导热性能良好的铜Cu、镲N1、f凡V、钛T1、钮Pd、金Au、银Ag中的一种或任意几种的组合。金属块4的横截面呈圆形或四边形、六边形等多边形，其横截面的尺寸大于硅通孔12的横截当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种硅通孔互连结构的成形方法，其工艺包括如下步骤：步骤一、提供带有硅通孔（12）的硅基体（1），其上表面设置有半导体工艺层（11），所述硅通孔（12）内设置金属柱（3），所述金属柱（3）与硅通孔（12）的孔壁之间沉积有钝化层Ⅰ（21）；步骤二、通过机械打磨的方法将硅基体（1）下方的厚度整体减薄至露出金属柱（3）的下表面；步骤三、依次通过溅射金属种子层、光刻、电镀工艺，在所述金属柱（3）的下表面形成厚度为h2的金属块（4）；步骤四、采用湿法腐蚀的方法将硅基体（1）下方的厚度进一步减薄，露出金属柱（3）和钝化层Ⅰ（21）的下端；步骤五、在所述硅基体（1）的下表面沉积钝化层Ⅱ（22），所述钝化层Ⅱ（22）覆盖硅基体（1）的下表面及金属块（4），并开设金属块开口（41）露出金属块（4）的下表面；步骤六、再次依次通过溅射金属种子层、光刻、电镀工艺，在钝化层Ⅱ（22）的表面选择性地形成再布线金属层（6），再布线金属层（6）的一端通过金属块开口（41）延伸至金属块（4），且与金属块（4）固连，其另一端设置输入/输出端（61）；步骤七、在再布线金属层（6）的外层覆盖保护层（7），通过光刻工艺形成保护层开口（71），露出再布线金属层（6）的输入/输出端（61）。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张黎，龙欣江，赖志明，陈栋，陈锦辉，
申请(专利权)人：江阴长电先进封装有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32