[发明专利]使用临时帽层产生受到覆盖的穿透衬底的通道

说明书

技术领域

本发明涉及一种产生带有通道的衬底的方法，所述通道使第一衬底 面和相对的第二衬底面电相连。

背景技术

传统集成电路(IC)用装配在塑料封装上的单个管芯形成。为了满 足系统要求，产品开发人员添加其他IC母板电路、无源元件等来完成其 功能。

半导体工业为了实现高度(非均质)集成、低成本的需求以及完整 系统配置的意识成熟推动了系统级封装(SiP)解决方案的发展。SiP可 以在引线键合或“触发”配置中包括一个或多个集成电路(IC)芯片。SiP 的现有市场应用包括在具体的射频(RF)和其他无线设备中。

系统级封装(SiP)模块的概念集中在提供穿透衬底的 (through-substrate)通道。WO2004/114397描述了一种方法同时形成第 一衬底面上的沟槽电容器和第一与第二衬底面之间的垂直互连。所述方 法涉及用于互连沟槽的形成。通过从第二衬底面去除衬底材料开部分沟 槽以形成穿透衬底的孔洞。然后，用电介质层覆盖孔洞内表面。最后， 用导电材料填充穿透衬底孔洞以形成穿透衬底的通道。

加工穿透衬底的通道的一个问题是涉及在衬底上形成导通孔的单 纯事实。在孔洞形成后，沉积在衬底任一表面的所有材料凹陷进该孔洞。 如果穿透衬底的通道起始于随后在衬底背面开的沟槽，则任何湿化学法 沉积的材料都会污染该沟槽，从而作为毛细作用的结果会污染完成的通 孔。这些问题复杂了或阻碍了后续加工步骤。具体地，所述孔洞覆盖层 的提供，例如第一衬底面上的电镀基底，就受到这一问题的影响。

US6,429,509B1公开了一种半导体模具，所述模具配置用于与第二 半导体模具相连。当模具上的电路排布在第一衬底面时，与第二模具的 互连排布在模具的第二衬底面上。穿透衬底的通道使第一面和第二面相 连。在制造电路和模具顶面上的互连层之前，通过钻孔以及后续用SiO₂填充形成该通孔。随后，把通孔的氧化物填充选择性地刻蚀出该通孔， 以及提供通孔的导电填充。US6,429,509B1的方法需要有刻蚀的步骤以 从通孔种去除SiO₂。这涉及相当复杂的加工，从而昂贵。

EP666595公开了一种带有多个绝缘穿透衬底的通道的半导体衬底。 通孔由湿法刻蚀制造并且由导电材料填充，例如化学气相沉积以及用刻 蚀或化学机械抛光的后续平面化。也可以在附加衬底上电镀形成该通孔。 在穿透衬底的通道上有键合焊盘，其中一个键合焊盘与多个通孔相连。 在衬底中没有电器元件存在。所述衬底仅仅是附在至少一个衬底上的电 路之间的连接元件。

JP09-092675公开了一种制造穿透衬底的通道的过程。在该过程中， 制造衬底和沟槽，然后在沟槽中提供绝缘体和导电材料。从第二面开沟 槽之前或之后会影响导电材料的提供。在制造穿透衬底的通道之前诸如 晶体管之类的元件限定在衬底中。然后在通孔上使用金属。所述金属包 括通孔上的键合焊盘。

发明内容

然而，已知过程的主要缺点是在衬底上形成了可能导致裂纹的应 力。具体地是在用金属或合金替代多晶硅填充通道的情况中。然而优选 地，金属在多晶硅上，因为对于信号传输多晶硅的电阻过高，特别是在 RF应用中。此外，多晶硅的热电阻没有金属的好。衬底上的加工涉及例 如用PECVD沉积诸如氮化硅之类的钝化层。这一加工在大约300℃进 行。对于用PECVD沉积的氧化层以及LPCVD，所需温度甚至更高。在 这种处理中，穿透衬底的通道中的金属比硅衬底膨胀得多，导致应力。

因此，本发明的一个目的是提供一种用于产生受到覆盖的穿透衬底 的通道的衬底的方法，所述通道使第一衬底面和相对的第二衬底面电相 连，允许在衬底上提供诸如钝化层之类的层。

清晰起见，下面将首先描述本发明的方法方面。

根据本发明的第一方面，提供了一种用于产生带有至少一个受到覆 盖的穿透衬底的通道的衬底的方法，所述通道使第一衬底面和相对的第 二衬底面电相连。所述方法包括用于产生带有至少一个受到覆盖的穿透 衬底的通道的半导体衬底的方法中的步骤，所述通道使第一衬底面和相 对的第二衬底面电相连，所述步骤包括：

在第一衬底面上的通孔预定位置，产生衬底沟槽；

将由帽层材料构成的牺牲帽层按照构图方式应用于衬底的第一面 上，从而用所述帽层材料完全覆盖、部分或完全填充衬底沟槽，所述帽 层材料在阈值温度以下热稳定且在阈值温度以上分解，以及