电子结构及其制造方法技术

一种电子结构的制造方法，包括：提供半导体结构，该半导体结构包括通过绝缘材料的第一层和绝缘材料的第二层接合在一起的具有第一和第二表面的半导体材料的第一层和具有第一和第二表面的半导体材料的第二层，所述绝缘材料的第一层夹置于所述绝缘材料的第二层和所述半导体材料的第一层的所述第二表面之间，并且所述绝缘材料的第二层夹置于所述绝缘材料的第一层和所述绝缘材料的第二层的第二表面之间；在所述半导体材料的第一层中形成通路，所述通路具有从所述半导体材料的第一层的所述第一表面延伸穿过所述绝缘材料的第一层至所述绝缘材料的第二层的壁表面；在所述通路的所述壁表面上形成绝缘材料层；用另一材料填充所述通路；回蚀刻所述半导体材料的第二层至所述绝缘材料的第二层；并且蚀刻所述绝缘材料的第二层以便暴露所述另一材料。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电互连通路结构以及以材料(例如半导体材料)制造电互连通路结构的方法。更具体地，本专利技术涉及导电贯穿通路(through via)结构 及其制造方法，在例如半导体晶片、半导体芯片、元件等电子器件结构中和 这样的半导体晶片、芯片、元件的电子器件的载体中。
技术介绍
在电子器件，例如半导体芯片或晶片的封装中，器件载体可以用于互连 器件。在电子器件连接至另一层的封装的情形，载体典型地需要延伸穿过载 体的导电通路从而连接器件至封装的下一层。电子器件载体可以用各种不同的材料制造，例如玻璃、陶瓷、有机和半 导体材料或这些和其它材料以单或多层的组合。例如便于制造以及可靠性和高连接密度。该技术的挑战之一是需要在晶片的 背侧进行复杂的工艺。当在例如硅的半导体载体的背侧进行时，涉及光刻、 RIE蚀刻等的传统的复杂的工艺步骤可以变得困难得多并且成本昂贵。一种在例如硅的半导体载体中产生导电通路的现有的方案使用可以称 之为通路优先的方案。在这样的方案中的通常的步骤是蚀刻通路，在通 路壁上形成绝缘层并且金属化。当使用盲通路方案时，通路不被蚀刻贯 穿晶片层，使得仅在载体被恰当地减薄以暴露通路底部之后，成为贯穿通 路。这样的方案的实例可以在美国专利No. 5,998,292中看到。但是该类型的方案具有许多难点。例如， 一个难点是控制垂直结构尺寸。 另 一难点是控制工艺步骤的背侧减薄深度停止和隔离。一些在半导体载体中产生贯穿通路的方案可能需要背侧光刻工艺和蚀 刻步骤。在硅载体的背侧的这样的工艺增加了工艺的复杂性。作为实例，于 2005年8月提交的并且转让给本专利技术的受让人的美国申请No.l 1/214,602， 在晶片中形成贯穿通路上使用了在硅晶片的背侧上的光刻和RIE步骤。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供改善的。本专利技术的另 一 目的是提供改善的电子封装的导电通路结构的制造方法。本专利技术的又一目的是提供贯穿通路结构及其制造方法，该方法简化了制 造并且改善了封装的电子器件的产率和可靠性。本专利技术的又一目的是提供贯穿通路结构及其制造方法，其容易地允许通 路在例如芯片载体结构的单电子结构上制造为均匀深度的不同直径。本专利技术的又一目的是提供改善的贯穿通路结构及其制造方法，其从前侧线后端(BEOL)金属化工艺中分离通路金属化工艺步骤。本专利技术的又一 目的是提供在使用提供了控制的深度停止和隔离的绝缘 体上硅(SOI)晶片结构的硅载体中的贯穿导电通路结构的制造工艺，并且 简化背侧工艺并且其中所有的结构都是自对准的并且结构的垂直尺寸受到 严密的控制。这些，以及其它的目的，在本专利技术中通过使用通过至少两层绝缘层结合 在一起的一对半导体结构，从而形成掩埋绝缘结构而形成导电贯穿通路。更 具体地，本专利技术的方法包括的步骤是提供半导体结构，该半导体结构包括具有第一和第二表面的半导体材 料的第一层和具有第一和第二表面的半导体材料的第二层，其通过绝缘材料 的第 一层和绝缘材料的第二层接合在一起，所述绝缘材料的第 一层夹置于所 述绝缘材料的第二层和所述半导体材料的第一层的第二表面之间，并且所述 绝缘材料的第二层夹置于所述绝缘材料的第一层和所述绝缘材料的第二层 的第二表面之间；在所述半导体材料的第一层中形成通路，所述通路具有从所述半导体材 料的第一层的第一表面延伸贯穿所述绝缘材料的第一层至所述绝缘材料的 第二层的壁表面；在所述通路的所述壁表面上形成绝缘材料层；用另 一材料填充所述通^各；回蚀刻所述半导体材料的第二层至所述绝缘材料的第二层；并且 蚀刻所述绝缘材料的第二层从而暴露另 一材料。如本专利技术进一步提供的，其中在所述通路的所述壁表面上的所述绝缘材料层由与所述绝缘材料的第 一层相同的绝缘材料制成。如本专利技术进一步提供的，其中所述半导体材料的第 一层和所述半导体材 料的第二层都是硅。如本专利技术进一步提供的，还包括在所述另 一材料上提供导电布线材料的 步骤。如本专利技术进一步提供的，其中所述另一材料是导电材料。 如本专利技术进一步提供的，其中所述另一材料是多晶硅。 如本专利技术进一步提供的，所述方法包括的步骤是提供SOI晶片结构，该结构至少包括在硅晶片和硅衬底之间形成的绝缘材料的第一层和绝缘材料的第二层，绝缘材料上的所述第一层与所述硅晶片接触；从所述硅晶片的顶表面蚀刻通路贯穿至所述第一绝缘层； 蚀刻贯穿所述绝缘材料的第 一层；在所述被蚀刻的通路的侧壁上形成由与所述绝缘材料的第 一层相同的材料制成的绝缘层；用多晶硅材料填充所述通路并且平坦化至所述硅晶片的所述顶表面； 在所述多晶硅材料的上方形成导电金属结构；并且随后 通过蚀刻去除所述硅衬底；随后 通过蚀刻去除所述绝缘材料的第二层；随后 通过蚀刻去除所述多晶硅材料从而再次形成开口通路；并且 在所述通路中形成导电材料从而连接至所述导电金属结构。 如本专利技术还提供的，形成例如焊料凸块的电触点，与在所述通路中的所述导电材料接触。如本专利技术进一步提供的，根据描述的SOI的工艺步骤，内部布线沟道形 成于导电通路之间。在本专利技术的一实施例中，提供了其上形成有氮化物层的硅衬底的SOI 结构。氧化物层形成于所述氮化物层上并且硅载体晶片贴附至所述氮化物 层。4!成贯穿硅载体晶片和掩埋的氧化物层至氮化物层的通路的壁被氧化并 且用另一材料回填。随后在所述另一材料上方形成金属结构。在本专利技术的另一实施例中，上述硅衬底被去除，剩下所述氮化物层。氮 化物层随后被去除，剩下所述另一材料。所述另一材料的去除形成至所述金属结构的开通路。回填入通路的导电材料提供至所述金属结构的电连接。焊 料凸块与形成于通路内的导电材料接触，从而允许例如至衬底的连接。这样 形成的晶片提供了相对厚的硅载体。在另一实施例中，上述回填的另一材料是导电材料，由此提供了至所述 金属结构的电连接，而不需要背侧通路蚀刻和用导电材料回填。在本专利技术的又一实施例中，硅载体晶片背侧提供有背侧布线。在本专利技术的又一实施例中，通路首先在硅载体晶片中从背侧产生并且在 接合到硅衬底之前填充以多晶硅。在本专利技术的另 一实施例中，硅载体晶片被提供有互连导电通路的内部布 线沟道。附图说明图1A _ 1K示出了根据本专利技术 一 实施例的制造载体结构的 一 系列工艺步骤。图2A - 2L示出了根据本专利技术另 一实施例的制造载体结构的 一 系列工艺步骤。图3A - 30示出了根据本专利技术又一实施例的制造载体结构的一 系列工艺 步骤。图4A - 4C示出了根据本专利技术又一实施例的制造载体结构的 一系列工艺 步骤。图5A - 5B示出了根据本专利技术又一实施例的制造载体结构的进一步的工 艺步骤。图6A-6C示出了根据本专利技术又一实施例的制造载体结构的步骤。 具体实施例方式根据本专利技术，通过使用绝缘体上硅，提供了在电子器件结构(例如半导 体晶片和芯片结构等)及其电器件载体中的导电贯穿通路。根据更具体的描 述，可以使用绝缘体上硅(SOI)结构。多层SOI绝缘体结构被用于提供在 硅晶片中形成通路和沟道的背面无光刻工艺。SOI晶片结构工艺提供在贯穿 通路形成中的受控的深度停止和隔离并且简化可以例如在硅载体技术中采 用的背侧工艺。尽管在下列描述中就电子器件硅载体结构而言描述了通路结构及其制 造方法，但是应当理解通路结构及其制造方法也可以在其它电子结构中形 成，例如有源器件本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电子结构的制造方法，包括：提供半导体结构，该半导体结构包括通过绝缘材料的第一层和绝缘材料的第二层接合在一起的具有第一和第二表面的半导体材料的第一层和具有第一和第二表面的半导体材料的第二层，所述绝缘材料的第一层夹置于所述绝缘材料的第二层和所述半导体材料的第一层的所述第二表面之间，并且所述绝缘材料的第二层夹置于所述绝缘材料的第一层和所述绝缘材料的第二层的第二表面之间；在所述半导体材料的第一层中形成通路，所述通路具有从所述半导体材料的第一层的所述第一表面延伸穿过所述绝缘材料的第一层至所述绝缘材料的第二层的壁表面；在所述通路的所述壁表面上形成绝缘材料层；用另一材料填充所述通路；回蚀刻所述半导体材料的第二层至所述绝缘材料的第二层；并且蚀刻所述绝缘材料的第二层以便暴露所述另一材料。

【技术特征摘要】
1. 一种电子结构的制造方法，包括提供半导体结构，该半导体结构包括通过绝缘材料的第一层和绝缘材料 的第二层接合在一起的具有第一和第二表面的半导体材料的第一层和具有 第 一和第二表面的半导体材料的第二层，所述绝缘材料的第一层夹置于所述绝缘材料的第二层和所述半导体材料的第一层的所述第二表面之间，并且所 述绝缘材料的第二层夹置于所述绝缘材料的第 一层和所述绝缘材料的第二 层的第二表面之间；在所述半导体材料的第 一层中形成通路，所述通路具有从所述半导体材 料的第 一层的所述第 一表面延伸穿过所述绝缘材料的第 一层至所述绝缘材 料的第二层的壁表面；在所述通路的所述壁表面上形成绝缘材料层；用另 一材料填充所述通路；回蚀刻所述半导体材料的第二层至所述绝缘材料的第二层；并且 蚀刻所述绝缘材料的第二层以便暴露所述另 一材料。2. 根据权利要求1的方法，其中在所述通路的所述壁表面上的所述绝 缘材料由与所述绝缘材料的第 一层相同的绝缘材料制成。3. 根据权利要求2的方法，其中所述半导体材料的第一层和所述半导 体材料的第二层都是硅。4. 根据权利要求3的方法，其中导电布线材料形成于所述另一材料上。5. 根据权利要求3的方法，其中所述另一材料是与所述导电布线材料 接触的导电材料。6. 根据权利要求3的方法，其中所述另一材料是多晶硅。7. 根据权利要求6的方法，其中在蚀刻所述绝缘材料的第二层的步骤 之后，所述方法还包括从所述通路蚀刻所述多晶硅从而打开所述通路以便暴 露所述导电布线材料的步骤。8. 根据权利要求7的方法，还包括用导电材料填充所述通路以便接触 所述导电布线材料的步骤。9. 根据权利要求8的方法，其中所述绝缘材料的第一层是氧化物并且 所述绝缘材料的第二层是氮化物。10. 根据权利要求9的方法，其中在所述导电材料上形成焊料凸块。11. 一种电子结构的制造方法，包括提供半导体结构，该半导体结构包括通过绝缘材料的第 一层和绝缘材料 的第二层接合在一起的具有第一和第二表面的半导体材料的第一层和具有 第一和第二表面的半导体材料的第二层，所述绝缘材料的第一层夹置于所述 绝缘材料的第二层和所述半导体材料的第一层的所述第二表面之间，并且所 述绝缘材料的第二层夹置于所述绝缘材料的第 一层和所述绝缘材料的第二 层的所述第二表面之间；在所述半导体材料的第 一层中形成通路，所迷通路具有从所述半导体材 料的第一层的所述第一表面延伸穿过所述绝缘材料的第一层至所述绝缘材 料的第二层的壁表面；在所述通路的所述壁表面上用与所述绝缘材料的第一层相同的材料形 成绝...

【专利技术属性】
技术研发人员：布伦特·A·安德森，埃德蒙·J·斯普罗吉斯，保罗·S·安德里，科尼莉亚·K·唐，
申请(专利权)人：国际商业机器公司，
类型：发明
国别省市：US