一种铜电极结构及其制作方法技术

本发明专利技术提供一种铜电极结构及其制作方法，结构包括带有TSV深孔的基底，所述TSV深孔中具有铜填充柱，所述铜填充柱和基底的接触界面具有氧化物隔离层，所述基底的第一侧通过胶层键合在基板上，所述铜填充柱凸出于所述基底，所述基底第二侧覆盖有PI绝缘胶层，所述PI绝缘胶层上覆盖有PI光刻胶层，所述PI光刻胶层具有显露所述铜填充柱的显影区域，所述显影区域形成有镀铜电极，所述镀铜电极上形成有金属凸块。该方案获得PI绝缘胶层，有效的避免应力破裂并形成良好的侧壁覆盖形态，工艺过程显著降低成本并提高良率。本并提高良率。本并提高良率。

【技术实现步骤摘要】
一种铜电极结构及其制作方法


[0001]本专利技术属于半导体先进封装
，特别是涉及一种铜电极结构的制作方法。

技术介绍

[0002]封装技术是集成电路发展的重要组成部分，其主要功能是完成配电，信号分配，散热和保护。先进封装技术对突破晶圆制造极限尺寸障碍，延续摩尔定律具有重要意义。伴随着集成电路技术的迅速发展以及芯片性能的不断提高，人们对相应的封装技术也提出越来越高的要求，创新封装互连密度持续增加且封装厚度不断减小。自2010年以来，诸如晶圆级封装(WLP)，硅通孔(TSV)，2.5D转接板，3DIC，扇出等中间封装技术的出现，大大提高了先进封装技术的水平。当前，随着摩尔定律的放慢，封装技术已经成为一种小型化，多功能，降低功耗，提高电子产品带宽的重要手段。先进封装技术正朝着系统集成，高速，高频和3D方向发展。
[0003]2.5D转接板封装技术具有性能好，容量大，良率高等优点，通过露铜工艺制作铜电极结构是2.5D转接板封装技术中的重要过程，该过程需要在减薄的硅片表面形成绝缘层。目前，使用硅化学机械抛光(CMP)，硅蚀刻，氮化物/氧化物CVD，氧化物CMP来获得最终的绝缘层。该过程很复杂，并且处理机很昂贵。另外，氮化硅和氧化硅的膜应力较大，这导致硅晶片局部破裂的风险，影响工艺稳定性，降低良率。因此，减少绝缘层应力破裂并实现侧壁良好覆盖是2.5D转接板封装技术制作铜电极结构的难点，也是提升封装产品质量竞争力的关键。

技术实现思路

[0004]鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种铜电极结构的制作方法，用于解决现有技术中绝缘层应力破裂以及侧壁覆盖不良的问题。
[0005]为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种铜电极结构的制作方法，包括步骤：
[0006]1)提供一个键合结构，包括基板和通过胶层键合在基板上带有铜填充柱TSV深孔的基底，所述铜填充柱和基底接触界面具有氧化物隔离层，所述基底的第一侧键合在胶层上，将基底背离基板的第二侧减薄，露出基底第二侧的TSV深孔中的铜顶面；
[0007]2)对所述基底的第二侧进行化学刻蚀，使得所述TSV深孔中的铜填充柱凸出于所述基底；
[0008]3)在所述基底的第二侧覆盖PI绝缘胶层；
[0009]4)磨削PI绝缘胶层以露出铜填充柱的顶面；
[0010]5)在所述PI绝缘胶层上覆盖PI光刻胶层，经过曝光显影露出TSV深孔中的铜填充柱的顶面，在所述显影区域露出的铜填充柱顶面上镀铜，形成铜电极，在铜电极上形成金属凸块。
[0011]可选地，所述基板包括玻璃基板、金属基板、半导体基板、聚合物基板以及陶瓷基
板中的一种；所述基底为硅基底、碳化硅基底以及氮化硅基底中的一种。
[0012]可选地，所述基底与所述基板通过胶层键合，所述胶层包括PI胶、PVB胶、EVA胶中的一种，所述键合的方法包括压缩成型、传递模塑成型、液封成型、塑封工艺、真空层压工艺中的一种。
[0013]可选地，步骤1)所述减薄的方式为机械减薄。
[0014]可选地，所述覆盖PI绝缘胶层的方法包括塑封工艺、压缩成型、传递模塑成型、液封成型、真空层压成型以及旋涂成型中的一种；所述覆盖PI光刻胶层方法包括刮涂法及旋涂法中的一种。
[0015]可选地，所述镀铜的方法包括化学镀法、电镀法中的一种。
[0016]可选地，所述金属凸块包括锡焊料、银焊料以及金锡合金焊料中的一种。
[0017]本专利技术还提供一种铜电极结构，结构包括：
[0018]带有TSV深孔的基底，所述TSV深孔中具有铜填充柱，所述铜填充柱和基底的接触界面具有氧化物隔离层，所述基底的第一侧通过胶层键合在基板上，所述铜填充柱凸出于所述基底，所述基底第二侧覆盖有PI绝缘胶层，所述PI绝缘胶层上覆盖有PI光刻胶层，所述PI光刻胶层具有显露所述铜填充柱的显影区域，所述显影区域形成有镀铜电极，所述镀铜电极上形成有金属凸块。
[0019]可选地，所述显影区域为漏斗形。
[0020]如上所述，本专利技术的一种铜电极结构及其制作方法，具有以下有益效果：通过PI涂层、曝光、显影工艺获得绝缘层，有效的避免应力破裂并形成良好的侧壁覆盖形态，工艺过程显著降低成本并提高良率。
附图说明
[0021]图1-5显示为现有铜电极结构的制作方法各步骤所呈现结构示意图。
[0022]图6-10显示为本专利技术的一种铜电极结构的制作方法各步骤所呈现结构示意图，其中，图10显示为本专利技术的一种铜电极结构的制作方法完成后得到一种铜电极结构示意图。
[0023]图11显示为一种铜电极结构的制作方法流程图。
[0024]元件标号说明：
[0025]100
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键合结构
[0026]101
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基板
[0027]102
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胶层
[0028]103
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基底
[0029]104
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铜填充柱
[0030]105
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氧化物隔离层
[0031]200
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SiN/SiO2绝缘层
[0032]300
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PI光刻胶层
[0033]400
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铜电极
[0034]500
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金属凸块
[0035]600
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PI绝缘胶层
[0036]S1～S5
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步骤
具体实施方式
[0037]以下通过特定的具体实施例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易的了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术精神下进行各种修饰或改变。
[0038]参阅图1～11。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本专利技术的基本构想，图示中仅显示与本专利技术中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可以为一种随意的改变，且其组件的布局也可能更为复杂。
[0039]现有铜电极结构的制作方法如图1～5所示：
[0040]如图1所示，首先提供一个键合结构100，包括基板101和通过胶层102键合在基板101上带有铜填充柱104填充TSV深孔的基底103，铜填充柱104和基底103接触界面有一层氧化物隔离层105，基底103上TSV深孔开口的第一侧键合在胶层102上，将基底103背离基板101的第二侧减薄，露出基底103第二侧TSV深孔中的铜填充柱104顶面。基板101包括玻璃基板、金属基板、半导体基板、聚合物基板以及陶瓷基板中的一种。基底103为硅基底、碳化硅基底以及氮化硅基底中的一种本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铜电极结构的制作方法，其特征在于，包括步骤：1)提供一键合结构，包括基板和通过胶层键合在基板上带有铜填充柱TSV深孔的基底，所述铜填充柱和基底接触界面具有氧化物隔离层，所述基底的第一侧键合在胶层上，将基底背离基板的第二侧减薄，露出基底第二侧的TSV深孔中的铜顶面；2)对所述基底的第二侧进行化学刻蚀，使得所述TSV深孔中的铜填充柱凸出于所述基底；3)在所述基底的第二侧覆盖PI绝缘胶层；4)磨削所述PI绝缘胶层以露出铜填充柱的顶面；5)在所述PI绝缘胶层上覆盖PI光刻胶层，经过曝光显影露出TSV深孔中的铜填充柱的顶面，在所述显影区域露出的铜填充柱顶面上镀铜，形成铜电极，在铜电极上形成金属凸块。2.根据权利要求1所述的铜电极结构的制作方法，其特征在于：所述基板包括玻璃基板、金属基板、半导体基板、聚合物基板以及陶瓷基板中的一种；所述基底为硅基底、碳化硅基底以及氮化硅基底中的一种。3.根据权利要求1所述的铜电极结构的制作方法，其特征在于：所述基底与所述基板通过胶层键合，所述胶层包括PI胶、PVB胶、EVA胶中的一种，所述键合的方法包括压缩成型、传递模塑成型、液封成型、塑封工艺、真空层压工艺中的一种。4.根据权利要求1所述的铜电极结构的制作方法，其特征在于：步骤1)所述减薄的方式为机械减薄。...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘远杰，周祖源，薛兴涛，
申请(专利权)人：盛合晶微半导体江阴有限公司，
类型：发明
国别省市：