一種硅通孔互連結(jié)構(gòu)的成形方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種硅通孔互連結(jié)構(gòu)的成形方法，屬于半導(dǎo)體封裝技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]在以娃通孔(Through silicon via)為技術(shù)特征的先進封裝技術(shù)中，最大難點之一莫過于硅通孔12內(nèi)金屬柱3的露出。一般的，硅通孔12內(nèi)的金屬露出采用化學(xué)-機械拋光的方式進行。但該方式存在機械拋光方法所導(dǎo)致的鈍化層21破裂、拋光工藝導(dǎo)致的金屬柱3表面凸起、以及拋光引起的金屬離子嵌入到鈍化層21中形成漏電等問題，如圖1所示，上述問題一般集中發(fā)生于金屬柱3暴露的開口區(qū)域或臨近開口的區(qū)域，如圖中標(biāo)示的I區(qū)。
[0003]也有研宄機構(gòu)采用較為復(fù)雜的所謂Cu Reveal工藝，即通過刻蝕將硅通孔內(nèi)金屬外面包覆鈍化層陣列式露出，然后沉積一層氧化硅或氮化硅材質(zhì)的鈍化層，涂布膠體并蓋過硅通孔內(nèi)金屬外面包覆鈍化層，利用等離子刻蝕方法減薄膠體至硅通孔內(nèi)金屬外面包覆鈍化層暴露，然后再利用干法刻蝕掉硅通孔內(nèi)金屬表面的鈍化層，去除膠層。上述的Cureveal工藝之所以采用如此復(fù)雜的工藝，其目的是克服化學(xué)_機械拋光方法所導(dǎo)致的鈍化層破裂、拋光工藝導(dǎo)致的金屬表面凸起、以及拋光引起的金屬離子嵌入到鈍化層中形成漏電等問題。但Cu reveal工藝不僅工藝復(fù)雜，而且該工藝亦存在娃通孔內(nèi)金屬在娃刻蝕后露出高度相對硅基體高低不平的現(xiàn)象，直接影響到后續(xù)的金屬露出良率、光刻工藝的進行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服上述工藝方法的不足，提供一種無漏電流問題、工藝更好控制、表面的平整性更好、后續(xù)的光刻工藝更容易實現(xiàn)的硅通孔互連結(jié)構(gòu)的成形方法。
[0005]本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的:
本發(fā)明一種硅通孔互連結(jié)構(gòu)的成形方法，其工藝包括如下步驟:
步驟一、提供帶有硅通孔的硅基體，其上表面設(shè)置有半導(dǎo)體工藝層，所述硅通孔內(nèi)設(shè)置金屬柱，所述金屬柱與硅通孔的孔壁之間沉積有鈍化層I ;
步驟二、通過機械打磨的方法將硅基體下方的厚度整體減薄至露出金屬柱的下表面；步驟三、依次通過濺射金屬種子層、光刻、電鍍工藝，在所述金屬柱的下表面形成厚度為h2的金屬塊；
步驟四、采用濕法腐蝕的方法將硅基體下方的厚度進一步減薄，露出金屬柱和鈍化層I的下端；
步驟五、在所述硅基體的下表面沉積鈍化層II，所述鈍化層II覆蓋硅基體的下表面及金屬塊，并開設(shè)金屬塊開口露出金屬塊的下表面；
步驟六、再次依次通過濺射金屬種子層、光刻、電鍍工藝，在鈍化層II的表面選擇性地形成再布線金屬層，再布線金屬層的一端通過金屬塊開口延伸至金屬塊，且與金屬塊固連，其另一端設(shè)置輸入/輸出端； 步驟七、在再布線金屬層的外層覆蓋保護層，通過光刻工藝形成保護層開口，露出再布線金屬層的輸入/輸出端。
[0006]可選地，所述金屬塊的橫截面呈圓形或多邊形，并將硅通孔完全覆蓋。
[0007]可選地，所述金屬塊的材質(zhì)為銅Cu、镲N1、fjiV、鈦T1、鈕Pd、金Au、銀Ag中的一種或任意幾種的組合。
[0008]本發(fā)明所述濕法腐蝕采用堿性硅腐蝕劑。
[0009]本發(fā)明的有益效果是:
1、本發(fā)明通過減薄硅基體露出化學(xué)-機械拋光過程中形成的缺陷區(qū)域I區(qū)，用鈍化層填補該缺陷區(qū)域，解決了漏電流問題，提高了硅通孔互連結(jié)構(gòu)的可靠性；
2、與Cureveal工藝相比，本發(fā)明的工藝的控制性更好，表面的平整性更好，后續(xù)的光刻工藝也更容易實現(xiàn)。
【附圖說明】
[0010]圖1為采用化學(xué)-機械拋光的方式進硅通孔內(nèi)金屬的露出的缺陷的示意圖；
圖2本發(fā)明一種硅通孔互連結(jié)構(gòu)的成形方法的流程圖；
圖3至圖12為本發(fā)明一種硅通孔互連結(jié)構(gòu)的成形方法的一個實施例的示意圖。
[0011]其中:
硅基體I 半導(dǎo)體工藝層11 硅通孔12 鈍化層I 21 鈍化層II 22 金屬柱3 金屬塊4 再布線金屬層6 輸入/輸出端61 保護層7
保護層開口 71 載體圓片Tl 鍵合膠T2。
【具體實施方式】
[0012]參見圖2，本發(fā)明一種硅通孔互連結(jié)構(gòu)的成形方法包括:
執(zhí)行步驟S101，提供帶有硅通孔結(jié)構(gòu)的硅基體，其上方為半導(dǎo)體工藝層；
執(zhí)行步驟S102，通過機械打磨的方法減薄硅基體下方的厚度至露出金屬柱的下表面；執(zhí)行步驟S103，依次通過濺射金屬種子層、光刻、電鍍工藝，在金屬柱的下表面形成金屬塊；
執(zhí)行步驟S104，通過濕法腐蝕的方法進一步減薄硅基體下方的厚度，露出金屬柱的下端; 執(zhí)行步驟S105，在硅基體下表面沉積鈍化層II覆蓋硅基體的下表面及金屬塊，并開設(shè)金屬塊開口；
執(zhí)行步驟S106，再次依次通過濺射金屬種子層、光刻、電鍍工藝，在鈍化層II的表面選擇性地形成再布線金屬層，再布線金屬層的一端通過金屬塊開口延伸至金屬塊，且與金屬塊固連，其另一端設(shè)置輸入/輸出端；
執(zhí)行步驟S107，在再布線金屬層的外層覆蓋保護層，通過光刻工藝形成保護層開口，露出再布線金屬層的輸入/輸出端。
[0013]現(xiàn)在將在下文中參照附圖更加充分地描述本發(fā)明，在附圖中示出了本發(fā)明的示例性實施例，從而本公開將本發(fā)明的范圍充分地傳達給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。然而，本發(fā)明可以以許多不同的形式實現(xiàn)，并且不應(yīng)被解釋為限制于這里闡述的實施例。
[0014]本發(fā)明一種硅通孔互連結(jié)構(gòu)，如圖3所示，實現(xiàn)各種功能的半導(dǎo)體工藝層11設(shè)置于硅基體I的上表面。若干個上下貫穿硅基體I的硅通孔12按設(shè)計需要分布，硅通孔12內(nèi)設(shè)置導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能良好的金屬柱3，使金屬柱3與半導(dǎo)體工藝層11形成電氣連通。金屬柱3的材質(zhì)為銅Cu、镲N1、fji V、鈦T1、鈕Pd、金Au、銀Ag中的一種或任意幾種的組合。因此金屬柱3與硅通孔12的內(nèi)壁之間需要設(shè)置氧化硅或氮化硅材質(zhì)的鈍化層I 21，以使金屬柱3與硅基體I電性隔離。金屬柱3與鈍化層I 21凸出硅基體I的下表面，其凸出高度為hi不作限定。在金屬柱3與鈍化層I 21的頂端設(shè)置金屬塊4，金屬塊4的材質(zhì)也為導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能良好的銅Cu、镲N1、f凡V、鈦T1、鈕Pd、金Au、銀Ag中的一種或任意幾種的組合。金屬塊4的橫截面呈圓形或四邊形、六邊形等多邊形，其橫截面的尺寸大于硅通孔12的橫截