高深宽比通孔的互连结构及制作方法技术

本发明专利技术涉及一种高深宽比通孔的互连结构及制作方法，其包括基板，基板内设有若干通孔；在基板的第一主面上淀积有第一阻挡层，第二主面上淀积有第二阻挡层；第一阻挡层与第二阻挡层相接触，且第一阻挡层将通孔分隔成上填充槽及与所述上填充槽对应的下填充槽，且上填充槽与下填充槽通过第一阻挡层隔离；在上填充槽内填充有第一金属填充体，在下填充槽内填充有第二金属填充体，第一金属填充体通过第一阻挡层及第二阻挡层与第二金属填充体电连接；第一金属填充体、第二金属填充体、第一阻挡层及第二阻挡层与基板间绝缘连接。本发明专利技术结构简单紧凑，提高互连结构通孔的深宽比，降低成本，工艺步骤简单，安全可靠。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种互连结构及制作方法，尤其是一种，属于微电子封装的

技术介绍
随着人们对电子产品的要求向小型化、多功能、环保型等方向的发展，人们努力寻求将电子系统越做越小，集成度越来越高，功能越做越多、越来越强，由此产生了许多新技术、新材料和新设计，其中叠层芯片封装技术以及系统级封装(System-1n-Package,SiP)技术就是这些技术的典型代表。三维封装技术，是指在不改变封装体尺寸的前提下，在同一个封装体内于垂直方向叠放两个以上芯片的封装技术，它起源于快闪存储器(N0R/NAND)及SDRAM的叠层封装。而娃穿孔(Through Silicon Via, TSV)是实现三维封装中的关键技术之一。这归因于TSV相对于传统的互联方式，可实现全硅封装，与半导体CMOS工艺相兼容，且可等比例增大元器件密度，减小互连延时问题，实现高速互联。硅通孔工艺是一种新兴的集成电路制作工艺，适合用作多方面性能提升，用于无线局域网与手机中功率放大器，将极大的提高电路的频率特性和功率特性。硅通孔工艺将制作在硅片上表面的电路通过硅通孔中填充的金属连接至硅片背面，结合三维封装工艺，使得IC布局从传统二维并排排列发展到更先进三维堆叠，这样元件封装更为紧凑，芯片引线距离更短，从而可以极大的提高电路的频率特性和功率特性。但是，传统的TSV工艺解决方案将专门设计于MEMS或双嵌入式的昂贵设备应用在正常的制程允许范围边缘或以外。这样做的結果可能影响产品性能，或者让技术成本升高到无法接受的地步。当AR>15:1时，物理气相沉积(PVD)薄膜会出现不连续；同时，PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition、等离子体增强化学气相沉积法)、原子层沉积(ALD)等的成本将相当高，同时由此引入很多设计和可靠性的问题。Alchimer公司对不同的深宽比做了很多对比研究，经研究发现节省的硅片面积随TSV深宽比的增大呈指数增长，随TSV密度的增大呈线性增长。通过缩小互连部件所需的晶片面积，使硅通孔的深宽比从5:1提高到20:1，则芯片制造商的每块300毫米晶圆可节省700多美元的成本。但是，现有互连结构的深宽比难以满足实际应用的要求，不能有效适应三维封装的互连结构。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种，其结构简单紧凑，提高互连结构通孔的深宽比，降低成本，工艺步骤简单，安全可靠。按照本专利技术提供的技术方案，所述高深宽比通孔的互连结构，包括基板，所述基板具有第一主面及与所述第一主面对应的第二主面；所述基板内设有若干通孔；在所述基板的第一主面上淀积有第一阻挡层，在所述基板的第二主面上淀积有第二阻挡层；所述第一阻挡层覆盖在基板的第一主面，并覆盖通孔内上部的侧壁，第二阻挡层覆盖在基板的第二主面，并覆盖通孔内下部的侧壁，第一阻挡层与第二阻挡层相接触，且第一阻挡层将通孔分隔成上填充槽及与所述上填充槽对应的下填充槽，且上填充槽与下填充槽通过第一阻挡层隔离；在上填充槽内填充有第一金属填充体，在下填充槽内填充有第二金属填充体，第一金属填充体通过第一阻挡层及第二阻挡层与第二金属填充体电连接；第一金属填充体、第二金属填充体、第一阻挡层及第二阻挡层与基板间绝缘连接。所述基板内通孔的孔径为5 μ πΓ500 μ m。所述基板的材料包括硅或玻璃。所述基板的材料为硅时，在基板的第一主面淀积有第一绝缘层，所述第一绝缘层覆盖基板的第一主面，并覆盖通孔的侧壁；在基板的第二主面淀积有第二绝缘层，第一阻挡层覆盖在第一绝缘层上，第二阻挡层覆盖在第二绝缘层上，并覆盖在通孔内对应的第一绝缘层上；第一金属填充体、第二金属填充体、第一阻挡层及第二阻挡层通过第一绝缘层及第二绝缘层与基板间绝缘连接； 在所述基板的第一主面上设有第一绝缘隔离层，相邻通孔内的第一金属填充体通过第一绝缘隔离层绝缘隔离，且第一绝缘隔离层覆盖第一金属填充体对应的表面；在所述基板的第二主面上设有第二绝缘隔离层，相邻通孔内的第二金属填充体通过第二绝缘隔离层绝缘隔离，且第二绝缘隔离层覆盖第二金属填充体对应的表面；第一金属填充体上设有第一连接电极，所述第一连接电极与第一金属填充体电连接；第二金属填充体上设有第二连接电极，所述第二连接电极与第二金属填充体电连接。所述第一绝缘均为二氧化硅层。所述第一阻挡层的材料为N1、Ta、T1、Pt、Pd、AlN或TiN中至少一种。所述第一金属填充体的材料为Cu、Sn、W、T1、Pt、Pd、Ni或Au中的至少一种。一种高深宽比通孔的互连结构制作方法，所述互连结构的制作方法包括如下步骤: a、提供基板，所述基板具有两个相对应的主面，所述两个相对应的主面包括第一主面及与所述第一主面对应的第二主面；在基板的第一主面上淀积掩膜层，选择性地掩蔽和刻蚀掩膜层，在基板的第一主面正上方得到所需的刻蚀窗口，所述刻蚀窗口贯通掩膜层； b、利用掩膜层及刻蚀窗口对基板的第一主面进行刻蚀，以在基板内刻蚀得到所需的沟槽； C、去除第一主面上掩膜层，并在沟槽内填充分隔填充体，沟槽内分隔填充体的高度小于沟槽的深度； d、在基板的第一主面上淀积第一阻挡层，所述第一阻挡层覆盖基板的第一主面，并覆盖沟槽对应的侧壁及分隔填充体上； e、在基板的第一主面上填充第一金属填充体，所述第一填充体填充在沟槽内，且覆盖基板的第一主面，第一金属填充体与基板绝缘隔离； f、基板的第一主面通过键合连接层与承载基板键合固定； g、对上述基板的第二主面进行 减薄，直至使得沟槽底部的分隔填充体裸露； h、去除沟槽内的分隔填充体，在基板的第二主面内形成第三填充槽，所述第三填充槽的槽口为基板的第二主面，第三填充槽的槽底为第二阻挡层；1、在基板的第二主面上设置第二阻挡层，所述第二阻挡层覆盖基板的第二主面，并覆盖第三填充槽的侧壁，第二阻挡层与第一阻挡层相接触； j、第三填充槽的侧壁覆盖第二阻挡层后形成第四填充槽，在第四填充槽内填充第二金属填充体，所述第二金属填充体填充在第四填充槽内，并覆盖在第二阻挡层上；第二金属填充体与第一金属填充体电连接，且第二金属填充体与基板绝缘隔离；k、去除基板上的承载基板，得到所需的互连结构。所述基板的材料包括硅或玻璃。当基板采用娃时,步骤c中，包括如下步骤: Cl、去除第一主面上的掩膜层； c2、在基板的第一主面上设置第一绝缘层，所述第一绝缘层覆盖基板的第一主面，并覆盖沟槽的侧壁及底壁； c3、在沟槽内填充分隔填充体； 同时，步骤h中，包括如下步骤: h1、在基板的第二主面上设置第二绝缘层，所述第二绝缘层覆盖基板的第二主面，并与第一绝缘层接触； h2、去除沟槽内的分隔填充体，在基板的第二主面内形成第三填充槽，所述第三填充槽的槽口为基板的第二主面，第三填充槽的槽底为第二阻挡层。所述第一绝缘层通过热氧化、物理沉积或化学沉积形成在沟槽的侧壁及底壁。所述分隔填充体为Polyimide、SU-8或BCB ;且分隔填充体与键合连接层的材料不同。所述第一金属填充体及第二金属填充体的材料为为Cu、Sn、W、T1、Pt、Pd、Ni或Au中的至少一种。所述步骤k中，去除基板上方的承载基板方法包括热拆解或化学清洗。所述第一金属填充体通过电镀、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高深宽比通孔的互连结构，包括基板（1），所述基板（1）具有第一主面及与所述第一主面对应的第二主面；其特征是：所述基板（1）内设有若干通孔；在所述基板（1）的第一主面上淀积有第一阻挡层（8），在所述基板（1）的第二主面上淀积有第二阻挡层（18）；所述第一阻挡层（8）覆盖在基板（1）的第一主面，并覆盖通孔内上部的侧壁，第二阻挡层（18）覆盖在基板（1）的第二主面，并覆盖通孔内下部的侧壁，第一阻挡层（8）与第二阻挡层（18）相接触，且第一阻挡层（8）将通孔分隔成上填充槽及与所述上填充槽对应的下填充槽，且上填充槽与下填充槽通过第一阻挡层（8）隔离；在上填充槽内填充有第一金属填充体（10），在下填充槽内填充有第二金属填充体（20），第一金属填充体（10）通过第一阻挡层（8）及第二阻挡层（18）与第二金属填充体（20）电连接；第一金属填充体（10）、第二金属填充体（20）、第一阻挡层（8）及第二阻挡层（18）与基板（1）间绝缘连接。

【技术特征摘要】
1.一种高深宽比通孔的互连结构，包括基板(1)，所述基板(I)具有第一主面及与所述第一主面对应的第二主面；其特征是:所述基板(I)内设有若干通孔；在所述基板(I)的第一主面上淀积有第一阻挡层(8)，在所述基板(I)的第二主面上淀积有第二阻挡层(18)；所述第一阻挡层(8)覆盖在基板(I)的第一主面，并覆盖通孔内上部的侧壁，第二阻挡层(18)覆盖在基板(I)的第二主面，并覆盖通孔内下部的侧壁，第一阻挡层(8)与第二阻挡层(18)相接触，且第一阻挡层(8)将通孔分隔成上填充槽及与所述上填充槽对应的下填充槽，且上填充槽与下填充槽通过第一阻挡层(8)隔离；在上填充槽内填充有第一金属填充体(10)，在下填充槽内填充有第二金属填充体(20)，第一金属填充体(10)通过第一阻挡层(8)及第二阻挡层(18)与第二金属填充体(20)电连接；第一金属填充体(10)、第二金属填充体(20)、第一阻挡层(8)及第二阻挡层(18)与基板(I)间绝缘连接。2.根据权利要求1所述的高深宽比通孔的互连结构，其特征是:所述基板(1)内通孔的孔径为 5 μ m^500 μ m。3.根据权利要求1所述的高深宽比通孔的互连结构，其特征是:所述基板(I)的材料包括硅或玻璃。4.根据权利要求1所述的高深宽比通孔的互连结构，其特征是:所述基板(I)的材料为硅时，在基板(I)的第一主面淀积有第一绝缘层(5)，所述第一绝缘层(5)覆盖基板(I)的第一主面，并覆盖通孔的侧壁；在基板(I)的第二主面淀积有第二绝缘层(16)，第一阻挡层(8)覆盖在第一绝缘层(5)上，第二阻挡层(18)覆盖在第二绝缘层(16)上，并覆盖在通孔内对应的第一绝缘层(5)上；第一金属填充体(10)、第二金属填充体(20)、第一阻挡层(8)及第二阻挡层(18)通过第一绝缘层(5)及第二绝缘层(16)与基板(I)间绝缘连接； 在所述基板(I)的第一主面上设有第一绝缘隔离层(11 )，相邻通孔内的第一金属填充体(10 )通过第一绝缘隔离层(11)绝缘隔离，且第一绝缘隔离层(11)覆盖第一金属填充体(10)对应的表面；在所述基板(I)的第二主面上设有第二绝缘隔离层(21)，相邻通孔内的第二金属填充体(20)通过第二绝缘隔离层(21)绝缘隔离，且第二绝缘隔离层(21)覆盖第二金属填充体(20 )对应的表面；第一金属填充体(10 )上设有第一连接电极，所述第一连接电极与第一金属填充体(10)电连接；第二金属填充体(20)上设有第二连接电极，所述第二连接电极与第二金属填充体(20)电连接。5.根据权利要求4所述的高深宽比通孔的互连结构，其特征是:所述第一绝缘层(5)均为二氧化硅层。6.根据权利要求1所述的高深宽比通孔的互连结构，其特征是:所述第一阻挡层(8)的材料为N1、Ta、T1、Pt、Pd、AlN或TiN中至少一种。7.根据权利要求1所述的高深宽比通孔的互连结构，其特征是:所述第一金属填充体(10)的材料为Cu、Sn、W、T1、Pt、Pd、Ni或Au中的至少一种。8.一种高深宽比通孔的互连结构制作方法，其特征是，所述互连结构的制作方法包括如下步骤: (a)、提供基板(1)，所述基板(I)具有两个相对应的主面，所述两个相对应的主面包括第一主面及与所述第一主面对应的第二主面；在基板(I)的第一主面上淀积掩膜层(2)，选择性地掩蔽和刻蚀掩膜层(2)，在基板(I)的第一主面正上方得到所需的刻蚀窗口(3)，所述刻蚀窗口(3)贯通掩膜层(2);(b)、利用掩膜层(2)及刻蚀窗口(3)对基板(I)的第一主面进行刻蚀，以在基板(I)内刻蚀得到所需的沟槽(4)； (C)、去除第一主面上掩膜层(2)，并在沟槽(4)内填充分隔填充体(6...

【专利技术属性】
技术研发人员：于大全，姜峰，
申请(专利权)人：江苏物联网研究发展中心，
类型：发明
国别省市：