具有锥形轮廓的再分布线的焊垫连接制造技术

本发明专利技术提供一种具有锥形轮廓的再分布线的焊垫连接。具有所述锥形轮廓的再分布线的焊垫连接的集成电路结构包括具有前面和背面的半导体衬底。穿透硅通孔（ＴＳＶ）穿过所述半导体衬底，其中所述ＴＳＶ具有延伸到所述半导体衬底背面的后端。再分布线（ＲＤＬ）形成在所述半导体衬底背面上方，并连接到所述穿透硅通孔的后端。钝化层位于所述再分布线上方并具有在所述钝化层中的开口，其中所述再分布线的一部分顶面和所述再分布线的侧壁通过所述开口暴露出。金属整精层形成在所述开口中，并与所述再分布线的所述部分顶面和侧壁接触。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术通常涉及集成电路结构，尤其涉及穿透硅通孔，并且更进一步涉及一种连接到穿透硅通孔的焊垫形成。
技术介绍
自从集成电路专利技术以来，由于各种电子部件(例如晶体管、二极管、电阻器、电容 器等)集成密度的持续改善，半导体工业已经经历了连续快速的发展。在极大程度上，这种 集成密度的改善来自于最小特征尺寸的反复减少，以允许更多的部件被集成到给定的芯片 区域内。 本质上这些集成改善基本上是二维(2D)的，因为由集成部件占据的体积基本位 于半导体晶片的表面上。虽然平版印刷术的巨大改善已引起很大程度的二维集成电路形成 的改善，但是仍存在对二维集成电路中能够获得密度的物理限制。其中一种限制是制造这 些部件所需的最小尺寸。并且，当更多器件被放入到一个芯片中时，则需要更复杂的设计。 另外的限制是来自于随着器件数量的显著增加引起的器件之间互连数量和长度 的增加。当互连数量和长度增加时，电路阻容(RC)延迟和功率消耗均增加。 在解决上述限制的尝试中，通常使用三维集成电路(3DIC)和堆叠管芯。穿透硅通 孔(TSV)因此使用于三维集成电路和堆叠管芯中，用来连接管芯。这种情况下，TSV通常用 于将管芯上的集成电路连接到管芯的背面。此外，TSV也用来提供穿过管芯背面将集成电 路接地的短接地路径，其上可以涂有接地金属膜。 图1显示了传统形成在芯片104中的TSV 102， TSV 102位于硅衬底106中。穿过 金属化层中的互连线路(金属线和通孔，图中未显示)，TSV 102电连接到焊垫108上，其中 焊垫108位于芯片104的前表面上。TSV 102以铜柱的形式穿过衬底106的后表面暴露出 来。当芯片104键合到其它芯片上时，TSV 102键合到其他芯片的焊垫上，它们之间具有或 者没有焊料。这种方案存在缺陷。由于TSV键合需要TSV之间具有相对较大的间距，因此 限制了 TSV的位置，并且TSV之间的距离需要足够大以允许容纳例如焊球。因此，需要新的 背面结构。
技术实现思路
根据本专利技术的一个方面，一种集成电路结构包括具有前面和背面的半导体衬底。 穿透硅通孔穿过所述半导体衬底，并包括延伸到所述半导体衬底背面的后端。再分布线形 成在所述半导体衬底背面上方，并连接到所述穿透硅通孔后端。钝化层位于所述再分布线 上方并具有开口 ，其中所述再分布线的一部分顶面和所述再分布线的侧壁通过所述开口暴 露。金属整精层形成在开口中，并与所述再分布线的所述部分顶面和侧壁接触。 根据本专利技术的另一方面，一种集成电路结构包括具有前面和背面的半导体衬底。 穿透硅通孔穿过所述半导体衬底，并包括超出所述半导体衬底背面延伸的后端。再分布线 位于所述半导体衬底背面上方，并连接到所述穿透硅通孔后端。所述再分布线包括与所述穿透硅通孔接触的再分布线带；和宽度大于所述再分布线带宽度的再分布线垫。所述集成 电路结构还包括位于所述再分布线上方的钝化层；位于所述钝化层中的开口，其中所述再 分布线垫的基本所有侧壁通过所述开口暴露；以及位于所述开口中并与所述再分布线垫侧 壁接触的金属整精层。所述金属整精层与所述再分布线垫的基本所有侧壁接触，并且所述 金属整精层的顶面高于所述钝化层的顶面。 根据本专利技术的又一方面，一种集成电路结构包括具有前面和背面的半导体衬底； 以及穿过所述半导体衬底的穿透硅通孔。所述穿透硅通孔包括超出所述半导体衬底背面延 伸的后端。再分布线位于所述半导体衬底背面上方，并连接到所述穿透硅通孔后端。所述 再分布线具有顶部窄于对应底部的锥形轮廓。所述集成电路结构还包括位于所述再分布线 上方的钝化层；以及位于所述钝化层中的开口。部分的所述再分布线垫通过所述开口暴露。 金属整精层形成在所述开口中，并与所述部分的再分布线接触。金属整精层可以包括镍层、 钯层及/或金层。 本专利技术的优点包括改善金属整精层与再分布线之间的粘结力。此外，本专利技术更容 易清除残留物，从而产生更可靠的焊接结构。附图说明 为了更全面地理解本专利技术及其优点，现在将结合附图给出下面的详细说明，其 中 图1显示了一种包括穿透硅通孔(TSV)的传统集成电路结构，其中TSV穿过衬底 背面突出并以铜柱的形式键合到另一个芯片的焊垫上； 图2至图8为根据本专利技术实施例的制造中间阶段的顶视图和横截面图。 具体实施例方式下面，将对本专利技术的优选实施例的实现及使用做出讨论。但是，应当了解本专利技术提 供许多可应用的专利技术概念，这些专利技术概念可以体现在各种特定环境下。文中讨论的特定实 施例仅阐述了本专利技术的实现及使用的特定方式，并不用来限制本专利技术的保护范围。 本专利技术实施例提供了一种连接到穿透硅通孔(TSV)的新式背面连接结构及其形 成方法。附图显示了本专利技术优选实施例的制造中间阶段，并对优选实施例的变化进行描述。 在贯穿本专利技术的不同附图和图示实施例中，相似的参考数字用来指示类似的元件。 现在参考图2，提供了一个包括衬底IO和位于衬底10内部的集成电路(图中未显 示)的芯片2。衬底10优选为半导体衬底，例如体硅衬底，但是它也可以包括其他半导体材 料，例如III族、IV族以及/或者V族元素。半导体器件，例如晶体管(图中未显示)可以 形成在衬底10的前表面(图2中朝下的表面)上。包括形成在其中的金属线和通孔(图 中未显示)的互连结构12形成在衬底10的下方，并连接到半导体器件上。这些金属线和 通孔可以由铜或者铜合金形成，并且可以利用公知的镶嵌工艺形成。互连结构12可以包括 公知的层间电介质(ILD)和金属间电介质(IMD)。焊垫14形成在芯片2前表面的前面(图 2中朝下的侧)，并突出于前表面。 TSV 20形成在衬底10中，并从后表面(图2中朝上的表面)延伸到前表面(该 表面上形成有有源电路)。在如图2所示的第一实施例中，TSV 20利用先通孔方式形成，并且在形成互连结构12之前形成。因此，TSV 20仅延伸到用来覆盖有源器件的ILD上，并没 有延伸到互连结构12的IMD层中。在替代实施例中，TSV 20利用后通孔方式形成，并且在 形成互连结构12之后形成。因此，TSV 20穿过衬底10和互连结构12。绝缘层22形成在 TSV20的侧壁，并且将TSV20与衬底10电绝缘。绝缘层22可以由普通使用的电介质材料， 例如氮化硅、氧化硅(例如四乙基原硅酸盐TEOS氧化物)等形成。 TSV 20穿过衬底10的后表面暴露并向外突出。优选地，形成背面绝缘层24来覆 盖衬底10的背面。在一个实施例中，背面绝缘层24的形成包括蚀刻衬底10的后表面，覆 盖形成背面绝缘层24，以及执行轻微化学机械抛光以去除直接位于TSV 20上方的部分背 面绝缘层24。因此，穿过背面绝缘层24中的开口暴露出TSV 20。在替代实施例中，穿过其 暴露出TVS20的背面绝缘层24中的开口可以通过蚀刻工艺形成。 参考图3，薄种子层26，也称作为凸点下金属层(UBM)被覆盖形成在背面绝缘层24 和TSV 20上。UBM 26可以使用的材料包括铜或者铜合金。但是，其他金属例如银、金、铝以 及它们的组合也可以包括。在一个实施例中，UBM 26是利用溅射工艺形成。在另一实施例 中，可以使用物理气相沉积(PVD)或者电镀。 图3也显示了掩模46的形成。掩模46可以由光致抗蚀剂形成，其中光致抗蚀剂本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种集成电路结构，包括：包括前面和背面的半导体衬底；穿过所述半导体衬底的穿透硅通孔，所述穿透硅通孔包括延伸到所述半导体衬底背面的后端；位于所述半导体衬底背面上方并连接到所述穿透硅通孔后端的再分布线；位于所述再分布线上方并具有开口的钝化层，其中所述再分布线的一部分顶面和所述再分布线的侧壁通过所述开口暴露出；以及与所述再分布线的暴露的部分顶面和侧壁接触的金属整精层。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：许国经，陈承先，黃宏麟，
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：71[中国|台湾]