半导体封装结构及其加工方法技术

本申请公开了一种半导体封装结构及其加工方法，属于半导体工艺技术领域。一种半导体封装结构的加工方法，包括：提供晶圆，晶圆包括相对设置的第一表面和第二表面，晶圆的第一表面暴露出焊垫；在第一表面上依次形成图案化的第一钝化层和布线层，布线层电连接焊垫；在第二表面上形成有钝化层图案化的第二钝化层；以第二钝化层为掩膜，在预设工艺条件下刻蚀晶圆形成贯穿晶圆的锥形孔，从第二表面至第一表面的方向，锥形孔的宽度逐渐减小，且暴露出第一钝化层；其中，预设工艺条件包括：采用的下电极功率小于或等于50W。采用上述技术方案可以解决目前的封装方法在形成硅通孔时，对后续的金属填充容易造成不利影响的问题。属填充容易造成不利影响的问题。属填充容易造成不利影响的问题。

【技术实现步骤摘要】
半导体封装结构及其加工方法


[0001]本申请属于半导体工艺
，具体涉及一种半导体封装结构及其加工方法。

技术介绍

[0002]电子封装已经成为半导体行业极其重要的一个组成部分。近年来随着电子产品多功能化和小型化的潮流以及封装技术的发展，相关企业将封装的小型化和高密度作为主要的研发方向，一大批先进的封装方法和封装结构被应用于量产。对于封装而言，若能利用三维空间的区域将可以增加芯片的集成度，可以视作对摩尔定律的延续。利用三维空间进行堆叠封装称为3D系统级封装，其具有更高的容量、更好的性能、更高的良率。相对于传统的芯片封装对单颗芯片进行加工而言，晶圆级封装是先对整个晶圆进行加工，最后再进行切割，可以降低加工成本。
[0003]在3D系统级封装技术中，为了实现3D空间中不同芯片之间的互联，需要用到硅通孔技术。具体的硅通孔工艺流程中，最主要的两个步骤是硅通孔刻蚀和金属填充，相关技术中，在进行硅通孔刻蚀时，采用Bosch工艺(高深宽比刻蚀工艺)，其形成的通孔的角度比较垂直，在3D系统级封装的硅通孔中深宽比又比较大，这样不利于后续的金属填充，容易在金属填充过程中出现封口效应、填充不连续等问题，影响产品的良率及生产效率。

技术实现思路

[0004]本申请实施例的目的是提供一种半导体封装结构及其加工方法，能够解决现有的封装方法在形成硅通孔时，对后续的金属填充容易造成不利影响的问题。
[0005]为了解决上述技术问题，本申请是这样实现的：
[0006]本申请实施例提供了一种半导体封装结构的加工方法，该方法包括以下步骤：
[0007]提供晶圆，所述晶圆包括相对设置的第一表面和第二表面，所述晶圆的第一表面暴露出焊垫；
[0008]在所述第一表面上依次形成图案化的第一钝化层和布线层，所述布线层电连接所述焊垫；
[0009]在所述第二表面上形成有钝化层图案化的第二钝化层；以所述第二钝化层为掩膜，在预设工艺条件下刻蚀所述晶圆形成贯穿所述晶圆的锥形孔，从所述第二表面至所述第一表面的方向，所述锥形孔的宽度逐渐减小，且暴露出所述第一钝化层；其中，所述预设工艺条件包括：采用的下电极功率小于或等于50W；
[0010]基于所述锥形孔，在所述第一钝化层上进行刻蚀形成开窗，所述开窗与所述锥形孔连通；
[0011]在所述锥形孔和所述开窗中形成金属连接柱，所述锥形孔将所述金属连接柱的一端裸露出来，所述金属连接柱的另一端与所述布线层电连接。
[0012]本专利技术采用的技术方案能够达到以下有益效果：
[0013]本专利技术实施例公开一种半导体封装结构的加工方法，采用该方法能够在封装过程
中形成锥形孔。并且，本专利技术实施例公开的加工方法中，在刻蚀形成锥形孔时，采用了较低的下电极功率，其下电极功率可以达到在50W及其以下，借助低功率的下电极功率，有利于避免形成侧壁垂直的直角孔，而形成所需的侧壁倾斜的锥形孔。因此，相比于现有的Bosch工艺或现有的形成直角孔的方式，本专利技术实施例采用非Bosch工艺获得了侧壁倾斜的锥形孔，可以避免底部形成缺口，这样有利于后续的金属填充，可以避免顶部出现封口效应，以及避免孔内填充不满等不良问题，可以提高器件的良率，提高生产效率，适用于尺寸小、厚度薄的芯片封装。
[0014]综上，采用本专利技术实施例公开的半导体封装结构的加工方法，可以解决目前的封装方法在形成硅通孔时，对后续的金属填充容易造成不利影响的问题。
附图说明
[0015]此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本专利技术的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。
[0016]图1为本专利技术实施例公开的半导体封装结构的加工方法的一种流程图；
[0017]图2为本专利技术实施例公开的半导体封装结构的加工方法的另一实施例流程图；
[0018]图3为本专利技术实施例公开的半导体封装结构的加工方法的一部分过程的流程图；
[0019]图4为本专利技术实施例公开的半导体封装结构的加工方法的另一部分过程的流程图；
[0020]图5为本专利技术实施例公开的半导体封装结构的加工方法的又一部分过程的流程图；
[0021]图6为本专利技术实施例公开的半导体封装结构的加工方法的整体过程的示意图；
[0022]图7为本专利技术实施例公开的半导体封装结构的加工方法过程中得到的锥形孔的结构示意图；
[0023]图8为在半导体封装中采用Bosch工艺形成直角孔的过程示意图图片；
[0024]图9为在半导体封装中形成锥形孔对底部缺口的耐受性增强的对比示意图图片；
[0025]图10为在半导体封装中形成锥形孔没有底部缺口缺陷与形成直角孔具有底部缺口缺陷的对比扫描电镜图；
[0026]图11为本专利技术实施例公开的半导体封装结构的加工方法形成的一种锥形孔的扫描电镜图；
[0027]图12为本专利技术实施例公开的半导体封装结构的加工方法形成的另一种锥形孔的扫描电镜图；
[0028]图13为本专利技术实施例公开的半导体封装结构的加工方法形成的又一种锥形孔的扫描电镜图。
具体实施方式
[0029]下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0030]本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施，且“第一”、“第二”等所区分的对象通常为一类，并不限定对象的个数，例如第一对象可以是一个，也可以是多个。此外，说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
[0031]下面结合附图，通过具体的实施例及其应用场景对本申请实施例进行详细地说明。
[0032]相关技术中，采用3D系统级封装方式能够提高封装结构的容量、性能以及良率。然而，相关技术中的3D系统级封装在封装过程中形成的通孔角度垂直，也即形成了侧壁垂直的直角通孔，并且在3D系统级封装中由于孔的深宽比大，这样就会对后续的金属填充步骤造成各种不利的影响，在填充时孔口容易堵塞，容易造成后续金属填充过程中的封口效应、填充不连续等问题，较难满足实际应用的需求。例如，如图8所示，相关技术中，采用Bosch工艺刻蚀孔，而采用Bosch工艺得到的工艺结果往往包含底部缺口，也不利于厚度绝缘层的制备。具体的，出现底部缺口的原因主要在于，采用Bosch工艺得到的孔的角度为直角，若形成的是直角孔，则在到达停止层时会由于电荷散射作用而发生侧向刻蚀，即出现底部缺口。经研究发现，相比于图8，如图9所示，若形成锥形孔，则孔侧壁的沉本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半导体封装结构的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：提供晶圆，所述晶圆包括相对设置的第一表面和第二表面，所述晶圆的第一表面暴露出焊垫；在所述第一表面上依次形成图案化的第一钝化层和布线层，所述布线层电连接所述焊垫；在所述第二表面上形成有钝化层图案化的第二钝化层；以所述第二钝化层为掩膜，在预设工艺条件下刻蚀所述晶圆形成贯穿所述晶圆的锥形孔，从所述第二表面至所述第一表面的方向，所述锥形孔的宽度逐渐减小，且暴露出所述第一钝化层；其中，所述预设工艺条件包括：采用的下电极功率小于或等于50W；基于所述锥形孔，在所述第一钝化层上进行刻蚀形成开窗，所述开窗与所述锥形孔连通；在所述锥形孔和所述开窗中形成金属连接柱，所述锥形孔将所述金属连接柱的一端裸露出来，所述金属连接柱的另一端与所述布线层电连接。2.根据权利要求1所述的半导体封装结构的加工方法，其特征在于，所述锥形孔的孔壁的倾斜角度为70
°
～88
°
；其中，所述预设工艺条件还包括：上电极功率大于或等于500W，采用的刻蚀气体包括六氟化硫和氧气，腔室压力小于或等于500mTorr。3.根据权利要求2所述的半导体封装结构的加工方法，其特征在于，所述锥形孔的孔壁的倾斜角度为82
°
～88
°
；在刻蚀形成所述锥形孔时，所述预设工艺条件包括：采用的下电极功率为5～50W，上电极功率为500～5000W，采用的刻蚀气体包括六氟化硫和氧气，所述六氟化硫的流量为10～1000sccm，所述氧气的流量为10～1000sccm，腔室压力为5～500mTorr。4.根据权利要求2所述的半导体封装结构的加工方法，其特征在于，所述锥形孔的孔壁的倾斜角度为70
°
～79
°
；在刻蚀形成所述锥形孔时，所述预设工艺条件包括：采用的下电极功率为5～45W，上电极功率为500～5000W，采用的刻蚀气体还包括八氟环丁烷，所述八氟环丁烷的流量为10～1000sccm，所述六氟化硫的流量为10～1000sccm，所述氧气的流量为10～1000sccm，腔室压力为5～500mTorr。5.根据权利要求1所述的半导体封装结构的加工方法，其特征在于，所述在所述第一表面上依次形成图案化的第一钝化层和布线层，包括：在所述第一表面上形成图案化的光刻胶层，以所述图案化的光刻胶层为掩膜对所述第一钝化层进行刻蚀处理，以...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁仁志，林源为，
申请(专利权)人：北京北方华创微电子装备有限公司，
类型：发明
国别省市：