硅通孔结构、封装结构及其制造方法技术

本发明专利技术提供了一种硅通孔结构，包括硅衬底间隔设有若干通孔；隔离介质，设于硅衬底的上表面、硅衬底的下表面和若干通孔的内侧面；扩散阻挡层，位于若干通孔内，扩散阻挡层设于所述隔离介质；第一籽晶层，设于所述扩散阻挡层；导电层，设于所述第一籽晶层；所述隔离介质、所述扩散阻挡层、所述第一籽晶层和所述导电层依次层叠将若干所述通孔填充，相邻的若干所述通孔之间开设有上下贯通的中空部，由于若干个硅通孔结构是相互并联连接的，所以当一个硅通孔结构出现损坏时，仍然可实现电连接，从而增加了硅通孔结构的可靠性，更优的，相邻的通孔之间开设有上下贯通的中空部，有利于硅通孔结构的散热。另外，本发明专利技术还提供了封装结构及其制造方法。造方法。造方法。

【技术实现步骤摘要】
硅通孔结构、封装结构及其制造方法


[0001]本专利技术涉及集成电路封装领域，尤其涉及一种硅通孔结构、封装结构及其制造方法。

技术介绍

[0002]随着集成电路工艺技术的高速发展，微电子封装技术逐渐成为制约半导体技术发展的主要因素。为了实现电子封装的高密度化，获得更优越的性能和更低的总体成本，技术人员研究出一系列先进的封装技术。
[0003]其中三维封装技术具有良好的电学性能以及较高的可靠性，同时能实现较高的封装密度，被广泛应用于各种高速电路以及小型化系统中。硅通孔(Through Silicon Via，TSV)技术是三维集成电路中堆叠芯片实现互连的一种新技术，通过在硅圆片上制作出若干垂直互连TSV结构来实现不同芯片之间的电互连。TSV技术能够使芯片在三维方向堆叠的密度最大、芯片之间的互连线最短、外形尺寸最小，并且大大改善芯片速度和低功耗的性能，是目前电子封装技术中最引人注目的一种技术。
[0004]然而目前的TSV结构仍然存在着可靠性问题，比如当垂直互连上下两个芯片的TSV结构出现断裂或开路，从而导致上下两个芯片之间的通信出现中断。由于TSV结构嵌在硅衬底内部，无法进行检修，一旦出现开路问题，该TSV结构所经过的路径全部失效，将导致整个系统面临着全部失效的风险。
[0005]公开号为CN112234143A的专利申请公开了一种片上集成IPD硅通孔结构及其封装方法、三维硅通孔结构，片上集成IPD硅通孔结构包括硅基板层，设置在硅基板层上下表面并通过贯穿硅基板层的硅通孔连通的第一金属布线层，设置在位于硅基板层上表面的第一金属布线层表面的介质层，设置在第一介质层的表面并与介质层和第一金属布线层依次层叠构成片上集成IPD的第二金属布线层，及集成在硅基板层上的芯片。将硅基板作为集成封装基板，在基板上集成无源元器件，采用封装基板一体化制作的集成方式将元器件制作与系统集成在同一个工艺流程下完成，无需单独加工制作元器件，加工集成简单，易于实现3D集成，且具有精度高、一致性好的优点，节省了电路面积，设计更加灵活。但是仍然无法保障硅通孔结构的可靠性。
[0006]因此，有必要提供一种硅通孔结构的制造方法，用于解决现有技术中存在的上述问题。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于提供一种硅通孔结构、封装结构及其制造方法，增加了硅通孔结构的可靠性，保障了硅通孔结构的稳定性。
[0008]为实现上述目的，本专利技术提供的技术方案如下：
[0009]一种硅通孔结构，包括：
[0010]硅衬底，所述硅衬底间隔设有若干通孔；
[0011]隔离介质，设于所述硅衬底的上表面、所述硅衬底的下表面和若干所述通孔的内侧面；
[0012]扩散阻挡层，位于若干所述通孔内，所述扩散阻挡层设于所述隔离介质；
[0013]第一籽晶层，设于所述扩散阻挡层；
[0014]导电层，设于所述第一籽晶层；
[0015]所述隔离介质、所述扩散阻挡层、所述第一籽晶层和所述导电层依次层叠将若干所述通孔填充，相邻的若干所述通孔之间开设有上下贯通的中空部。
[0016]本专利技术提供的硅通孔结构有益效果：所述硅衬底上间隔设有若干所述通孔，且在若干所述通孔内设置所述隔离介质、所述扩散阻挡层、所述第一籽晶层和所述导电层并将若干通孔填充，形成若干硅通孔结构，需要说明的是，由于形成若干的硅通孔结构，可实现芯片与芯片之间通过若干硅通孔结构的电连接，由于若干个硅通孔结构是相互并联连接的，所以当一个硅通孔结构出现损坏时，两个芯片仍然可实现电连接，从而增加了硅通孔结构的可靠性。更优的，相邻的通孔之间开设有上下贯通的中空部，有利于硅通孔结构的散热，并且极大的避免了可产生的寄生电容，同时也降低了硅通孔结构出现的短路情况。
[0017]优选地，所述隔离介质包括第一隔离介质和第二隔离介质，所述第一隔离介质设于所述硅衬底的上表面和若干所述通孔的侧面，所述第二隔离介质设于所述硅衬底的下表面，所述中空部的侧壁为所述第一隔离介质。其有益效果在于：所述隔离介质包括第一隔离介质和第二隔离介质，通过分成所述第一隔离介质和所述第二隔离介质，便于将所述第一隔离介质设置在所述硅衬底的上表面和若干所述通孔的侧面，同时便于将所述第二隔离介质设于所述硅衬底的下表面，需要说明的是，所述中空部的侧壁均为所述第一隔离介质，从而保证了所述硅通孔结构强度的同时，使中空部的尺寸最大化，减轻了硅通孔结构的重量，同时使硅通孔结构散热效果最佳。
[0018]优选地，还包括第一粘附层、第二籽晶层和第一金属凸部；
[0019]所述第一粘附层设于若干所述通孔的一端，且覆盖所述扩散阻挡层、所述第一籽晶层和所述导电层；
[0020]所述第二籽晶层设于若干所述第一粘附层；
[0021]所述第一金属凸部设于所述第二籽晶层，所述第一粘附层、所述第二籽晶层和所述第一金属凸部依次层叠形成若干上凸台。其有益效果在于：通过将所述第一粘附层、所述第二籽晶层和所述第一金属凸部依次层叠形成若干上凸台，相邻的所述上凸台之间留有间隙，可有效进行散热，提高硅通孔结构的使用寿命。
[0022]优选地，还包括第二粘附层、第三籽晶层和第二金属凸部；
[0023]所述第二粘附层与所述第一粘附层分别位于所述硅衬底的两侧边，且所述第二粘附层覆盖若干所述通孔另一端显露的所述扩散阻挡层、所述第一籽晶层和所述导电层；
[0024]所述第三籽晶层设于若干所述第二粘附层；
[0025]所述第二金属凸部设于所述第三籽晶层，所述第二粘附层、所述第三籽晶层和所述第二金属凸部依次层叠形成若干下凸台。其有益效果在于：通过所述第二粘附层、所述第三籽晶层和所述第二金属凸部依次层叠形成若干下凸台，且若干所述下凸台之间存在间隙，可有效进行散热，提高硅通孔结构的使用寿命。
[0026]优选地，所述第二粘附层设有第一凹部，所述第三籽晶层一侧面设有与所述第一
凹部适配的第一凸部，所述第三籽晶层另一侧面设有第二凹部，所述第二金属凸部设有与所述第二凹部适配的第二凸部。其有益效果在于：通过设置的所述第一凹部、所述第一凸部、所述第二凹部和所述第二凸部从而使得所述第二粘附层、所述第三籽晶层和所述第二金属凸部的组合结构更加牢固可靠。
[0027]一种包括所述硅通孔结构的封装结构，还包括第一芯片和第二芯片，所述第一芯片设于若干所述上凸台，并与若干所述上凸台均电连接，所述第二芯片设于若干所述下凸台，并与若干所述下凸台均电连接。
[0028]本专利技术提供的封装结构有益效果：通过将第一芯片和第二芯片分别设于若干上凸台和若干下凸台，所述第一芯片设于若干上凸台且与所述上凸台电连接，所述第二芯片设于若干所述下凸台，且与若干所述下凸台均电连接，从而所述第一芯片和所述第二芯片通过若干所述上凸台和若干所述下凸台并联的方式实现电连接，所以，当其中一个所述通孔内线路出现短路或损坏，其他所述通孔内线路仍然可以传递信号，从而增加了封装结构的可靠性。且所述第一芯片和所述第二芯片分别被若干所述上凸本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种硅通孔结构,其特征在于，包括：硅衬底，所述硅衬底间隔设有若干通孔；隔离介质，设于所述硅衬底的上表面、所述硅衬底的下表面和若干所述通孔的内侧面；扩散阻挡层，位于若干所述通孔内，所述扩散阻挡层设于所述隔离介质；第一籽晶层，设于所述扩散阻挡层；导电层，设于所述第一籽晶层；所述隔离介质、所述扩散阻挡层、所述第一籽晶层和所述导电层依次层叠将若干所述通孔填充，相邻的若干所述通孔之间开设有上下贯通的中空部。2.根据权利要求1所述的硅通孔结构，其特征在于：所述隔离介质包括第一隔离介质和第二隔离介质，所述第一隔离介质设于所述硅衬底的上表面和若干所述通孔的侧面，所述第二隔离介质设于所述硅衬底的下表面，所述中空部的侧壁为所述第一隔离介质。3.根据权利要求2所述的硅通孔结构，其特征在于：还包括第一粘附层、第二籽晶层和第一金属凸部；所述第一粘附层设于若干所述通孔的一端，且覆盖所述扩散阻挡层、所述第一籽晶层和所述导电层；所述第二籽晶层设于若干所述第一粘附层；所述第一金属凸部设于所述第二籽晶层，所述第一粘附层、所述第二籽晶层和所述第一金属凸部依次层叠形成若干上凸台。4.根据权利要求3所述的硅通孔结构，其特征在于：还包括第二粘附层、第三籽晶层和第二金属凸部；所述第二粘附层与所述第一粘附层分别位于所述硅衬底的两侧边，且所述第二粘附层覆盖若干所述通孔另一端显露的所述扩散阻挡层、所述第一籽晶层和所述导电层；所述第三籽晶层设于若干所述第二粘附层；所述第二金属凸部设于所述第三籽晶层，所述第二粘附层、所述第三籽晶层和所述第二金属凸部依次层叠形成若干下凸台。5.根据权利要求4所述的硅通孔结构，其特征在于：所述第二粘附层设有第一凹部，所述第三籽晶层一侧面设有与所述第一凹部适配的第一凸部，所述第三籽晶层另一侧面设有第二凹部，所述第二金属凸部设有与所述第二凹部适配的第二凸部。6.一种包括权利要求1
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5中任一项所述的硅通孔结构的封装结构，其特征在于：还包括第一芯片和第二芯片，所述第一芯片设于若...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈琳，朱宝，孙清清，张卫，
申请(专利权)人：上海集成电路制造创新中心有限公司，
类型：发明
国别省市：