集成芯片及其制造方法技术

技术编号:15621643 阅读:193 留言:0更新日期:2017-06-14 04:54
本发明专利技术涉及集成芯片及其制造方法。集成芯片具有在金属互连层与背面导电焊垫之间的直接物理性连接的背面贯穿基底导通孔。集成芯片具有多个金属互连层设置于基底正面上的层间介电结构中,介电层沿基底背面设置,且导电焊垫设置于介电层之上,背面贯穿基底导通孔从多个金属互连层中的一个延伸穿过基底及介电层至导电焊垫,导电凸块设置于导电焊垫上,导电焊垫具有平坦的下表面从背面贯穿基底导通孔之上延伸至导电凸块之下,直接连接导电焊垫至背面贯穿基底导通孔降低了导电焊垫的尺寸,借此提升导电焊垫的绕线能力。

【技术实现步骤摘要】
集成芯片及其制造方法
本专利技术涉及集成芯片,且特别涉及具有背面贯穿基底导通孔(BTSV)的集成芯片及其制造方法。
技术介绍
近代的集成芯片包含数百万或数十亿的半导体装置设置于半导体基底(例如硅晶圆)中。半导体装置连接至覆盖在其上的包含多个金属互连层(例如导线及导通孔)的后段制程(back-end-of-the-line,BEOL)金属化堆叠。这些金属互连层将半导体装置彼此电性连接且电性连接至外部构件。金属互连层通常终止在位于后段制程金属化堆叠之上的焊垫。此焊垫可包含一层厚金属层,此厚金属层提供从集成芯片至外部构件(例如集成芯片封装)的导电连接。
技术实现思路
本专利技术的目的在于,提供一种具有背面贯穿基底导通孔(BTSV)的集成芯片及其制造方法。在一些实施例中,本专利技术涉及集成芯片,集成芯片包括:多个金属互连层,设置于沿一基底的一正面设置的一层间介电结构中;一介电层,沿该基底的一背面设置;一导电焊垫,设置于该介电层之上;一背面贯穿基底导通孔,从多个所述金属互连层中的一个延伸穿过该基底及该介电层至该导电焊垫;以及一导电凸块,设置于该导电焊垫之上,其中该导电焊垫具有一平坦的下表面从该背面贯穿基底导通孔之上延伸至该导电凸块之下。在其他一些实施例中,所述的集成芯片还包括:一高介电常数介电层,配置来降低该基底的该背面的粗糙度,其中该高介电常数介电层系纵向地设置于该介电层与该基底之间。在其他一些实施例中,其中该高介电常数介电层具有一厚度范围介于10埃与1000埃之间。在其他一些实施例中,其中该背面贯穿基底导通孔具有多个平滑的侧壁连续地延伸于多个所述金属互连层中的一个与该导电焊垫之间。在其他一些实施例中,其中多个所述金属互连层包括一较薄的第一金属互连线及通过该第一金属互连线与该基底分开的一较厚的第二金属互连线,且其中该背面贯穿基底导通孔接触该第一金属互连线。在其他一些实施例中,所述的集成芯片,还包括:一保护层,设置于该介电层及该导电焊垫之上;以及一凸块下金属层,从该保护层之上延伸至该保护层中的一开口内,其中该凸块下金属层系位于该导电焊垫与该导电凸块之间。在其他一些实施例中,其中该导电焊垫具有以一第一方向延伸的一第一段及以垂直于该第一方向的一第二方向延伸的一第二段。在其他一些实施例中,其中该背面贯穿基底导通孔接触该导电焊垫的该第一段,且该凸块下金属层接触该导电焊垫的该第二段。在其他一些实施例中,所述的集成芯片还包括:一背面贯穿基底导通孔衬垫,沿该背面贯穿基底导通孔的侧壁设置,以分开该背面贯穿基底导通孔与该基底。在其他一些实施例中,所述的集成芯片还包括:一或多个额外背面贯穿基底导通孔,设置为平行于该背面贯穿基底导通孔,该背面贯穿基底导通孔介于多个所述金属互连层中的一个与该导电焊垫之间。在其他一些实施例中,所述的集成芯片还包括:一缓冲层通过该介电层,与该基底分开,其中该背面贯穿基底导通孔具有背对该基底的一上表面,且该上表面与该介电层的背对该基底的一上表面或该缓冲层的背对该基底的一上表面共平面。在一些实施例中,本专利技术涉及集成芯片,集成芯片包括:多个金属互连层,设置于沿一基底的一正面设置的一层间介电结构中,其中多个所述金属互连层包括一较薄的第一金属互连线及通过该第一金属互连线与该基底分开的一较厚的第二金属互连线;一高介电常数介电层,设置于该基底的背面上;一介电层,通过该高介电常数介电层与该基底的该背面分开;一导电焊垫,设置于该介电层之上;以及一背面贯穿基底导通孔,延伸于该第一金属互连线与该导电焊垫之间。在其他一些实施例中,所述的集成芯片还包括:一保护层,设置于该介电层与该导电焊垫之上;一凸块下金属层,从该保护层之上延伸至该保护层中的一开口内;以及一导电凸块,设置于该凸块下金属层之上,其中该导电焊垫具有一平坦的下表面从该背面贯穿基底导通孔之上延伸至该导电凸块之下。在其他一些实施例中,其中该背面贯穿基底导通孔具有多个锥形的侧壁,连续地延伸于该第一金属互连线与该导电焊垫之间。在其他一些实施例中,其中该背面贯穿基底导通孔具有多个平滑的侧壁连续地延伸于该第一金属互连线与该导电焊垫之间。在其他一些实施例中,其中该导电焊垫具有以一第一方向延伸的一第一段及以垂直于该第一方向的一第二方向延伸的一第二段。在其他一些实施例中,其中该导电焊垫包括铝。在其他一些实施例中,其中该背面贯穿基底导通孔包括铜、铝或钨。在其他一些实施例中,其中该背面贯穿基底导通孔具有小于或等于2.5微米的宽度。在一些实施例中,本专利技术涉及集成芯片的制造方法,集成芯片的制造方法,包括以下步骤:形成多个金属互连层,在沿一基底的一正面设置的一层间介电结构中,其中多个所述金属互连层包括一第一金属互连线及通过该第一金属互连线与该基底分开的一更厚的第二金属互连线;形成一高介电常数介电层于该基底之一背面上;形成一介电层于该高介电常数介电层之上;蚀刻该介电层、该高介电常数介电层、该基底及该层间介电结构,以形成一背面贯穿基底导通孔开口延伸至与该第一金属互连线接触的一位置;沉积一导电材料于该背面贯穿基底导通孔开口之中;实施一平坦化制程移除该背面贯穿基底导通孔开口外的该导电材料,以形成一背面贯穿基底导通孔;以及形成一导电焊垫,具有一平坦下表面设置于该背面贯穿基底导通孔上。本专利技术的功效在于,直接连接导电焊垫至背面贯穿基底导通孔降低了导电焊垫的尺寸,借此提升导电焊垫的绕线能力。附图说明根据以下的详细说明并配合所附附图做完整公开。应注意的是,根据本产业的一般作业,附图中的各种特征部件并未必按照比例绘制。事实上,可能任意的放大或缩小各种特征部件的尺寸,以做清楚的说明。图1是根据一些实施例绘示具有背面焊垫的集成芯片。图2是根据一些其它的实施例绘示具有背面焊垫的集成芯片。图3是根据一些实施例绘示导电焊垫连接至背面贯穿基底导通孔的俯视图。图4是根据一些实施例绘示具有背面焊垫的三维集成芯片(three-dimensionalintegratedchip,3DIC)。图5-15是根据一些实施例显示制造具有背面焊垫的集成芯片的方法的剖面图。图16是根据一些实施例制造具有背面焊垫的集成芯片的方法的流程图。其中,附图标记说明如下:100、200、400~集成芯片;102、502~半导体基底;102b、502b~半导体基底的背面;102f、502f~半导体基底的正面;104~半导体元件;104g~栅极电极层;104e~栅极介电层;104s~源极区;104d~漏极区;106~金属互连层;107a、107b、107c、407、407a、407a'、407b、407b'、407c、407c'~金属线;108、410a、410b~层间介电结构;108a、108b、108c、108d~层间介电层;109a~接触孔;109b、109c~金属导通孔;110~背面贯穿基底导通孔;112~导电焊垫;112b~导电焊垫的背面;112f~导电焊垫的正面;114、204~介电层;116、210、212~保护层;118~凸块下金属层;118a、118b~金属层;120~导电凸块;202~高介电常数介电层;206~缓冲层;208、1002~背面贯穿基底导通孔衬垫;302~第一方向;304~第二方向;402a~第一半导体芯片;402b~第二半导体芯片;本文档来自技高网...
集成芯片及其制造方法

【技术保护点】
一种集成芯片,包括:多个金属互连层,设置于沿一基底的一正面设置的一层间介电结构中;一介电层,沿该基底的一背面设置;一导电焊垫,设置于该介电层之上;一背面贯穿基底导通孔,从多个所述金属互连层中的一个延伸穿过该基底及该介电层至该导电焊垫;以及一导电凸块,设置于该导电焊垫之上,其中该导电焊垫具有一平坦的下表面从该背面贯穿基底导通孔之上延伸至该导电凸块之下。

【技术特征摘要】
2015.11.30 US 62/260,808;2016.05.02 US 15/143,9501.一种集成芯片,包括:多个金属互连层,设置于沿一基底的一正面设置的一层间介电结构中;一介电层,沿该基底的一背面设置;一导电焊垫,设置于该介电层之上;一背面贯穿基底导通孔,从多个所述金属互连层中的一个延伸穿过该基底及该介电层至该导电焊垫;以及一导电凸块,设置于该导电焊垫之上,其中该导电焊垫具有一平坦的下表面从该背面贯穿基底导通孔之上延伸至该导电凸块之下。2.如权利要求1所述的集成芯片,其中多个所述金属互连层包括一较薄的第一金属互连线及通过该第一金属互连线与该基底分开的一较厚的第二金属互连线,且其中该背面贯穿基底导通孔接触该第一金属互连线。3.如权利要求1所述的集成芯片,还包括:一保护层,设置于该介电层及该导电焊垫之上;以及一凸块下金属层,从该保护层之上延伸至该保护层中的一开口内,其中该凸块下金属层系位于该导电焊垫与该导电凸块之间。4.如权利要求3所述的集成芯片,其中该导电焊垫具有以一第一方向延伸的一第一段及以垂直于该第一方向的一第二方向延伸的一第二段。5.如权利要求4所述的集成芯片,其中该背面贯穿基底导通孔接触该导电焊垫的该第一段,且该凸块下金属层接触该导电焊垫的该第二段。6.一种集成芯片,包括:多个金属互连层,设置于沿一基底的一正面设置的一层间介电结构中,其中多个所述金属互连层包括一较薄的第一金属互连线及通过该第...

【专利技术属性】
技术研发人员:高敏峰杨敦年黄薰莹刘人诚
申请(专利权)人:台湾积体电路制造股份有限公司
类型:发明
国别省市:中国台湾,71

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