[发明专利]具有再分布线的TSV的背连接

说明书

技术领域

本发明一般涉及集成电路结构，且更具体地，涉及穿透硅通孔，且更 优选地，再具体而言涉及连接到穿透硅通孔的焊垫的形成。

背景技术

自从发明了集成电路，由于各种电子部件(即晶体管、二极管、电阻、电 容等)的集成密度的不断改进，所以半导体产业经历了持续快速的增长。在大 多数情况下，这种集成密度的改进来源于最小特征尺寸的一再削减，它允许更 多的部件被集成到一个给定的芯片区域中。

这些集成的改进在性质上基本是二维(2D)的，因为被集成部件所占据 的体积基本上位于半导体晶元的表面上。虽然光刻技术的显著改进已经致使 2D集成电路构造的显著改进，但是对于二维制造而言，存在密度的物理局限。 这些局限的其中一个是制造这些部件所需的最小尺寸。而且，当更多的器件集 成到一个晶片中时，就需要更复杂的设计。

另一局限来源于由于器件数量的增加而导致的器件间互连的数量和长度 的显著增加。当互连的数量和长度增加时，电路RC延迟和功耗也随之增加。

在致力于解决上述讨论的局限的努力中，常使用三维集成电路(3DIC) 和堆叠管芯。因此，穿透硅通孔(TSV)应用于3DIC和堆叠管芯中，用来连 接管芯。在这种情况下，TSV通常用于将管芯上的集成电路连接到晶片的背 面。而且，TSV还用于提供短接地路径，来通过管芯的背面将集成电路接地， 其可被接地金属膜覆盖。

图1说明了形成在芯片104中的传统TSV102。TSV102形成在硅衬底106 中。通过金属层中的互连(金属线和通孔，未示出)，TSV102电连接到焊垫 108，该焊垫108位于芯片104的正面。TSV102穿过衬底106的背面，以铜 柱的形式暴露。当芯片104键合到另一芯片时，TSV102键合到另一芯片上的 焊垫，其间具有或不具有焊料。这种设计具有缺陷。因为TSV的键合需要相 对大的TSV之间的间距，所以限制了TSV的位置且需要TSV之间的距离足 够大，以允许预留例如焊球的空间。因此需要新的背面结构。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供一种集成电路结构，其包括包含了一个 正面和一个背面的半导体衬底。导电通孔(其可以是穿透硅通孔(TSV)) 穿透半导体衬底，且具有延伸到该半导体衬底背面的后端。再分布线(RDL) 位于该半导体衬底的背面之上，并连接到TSV的后端。该集成电路结构进 一步包括在RDL上的钝化层；位于钝化层中的开口，其中RDL的一部分 通过开口暴露；以及镍层，其位于开口中并接触RDL。

根据本发明的另一方面，提供一种集成电路结构，其包括包含了一个 正面和一个背面的半导体衬底；且导电通孔(例如TSV)穿透半导体衬底。 该TSV包括后端，其延伸超过半导体衬底的背面。RDL形成在半导体衬底 的背面之上，且连接到TSV的后端，其中该RDL包括接触TSV的RDL 带，且RDL衬垫的宽度大于该RDL带。RDL衬垫连接RDL带。钝化层形 成在RDL之上。在钝化层中形成开口，其中RDL衬垫的中部通过开口暴 露，且其中该钝化层覆盖RDL衬垫的边缘部分。镍层形成在开口中并接触 RDL的中部，其中该镍层的厚度大于该钝化层的厚度。

本发明的优点包括改进了键合能力且增加了的堆叠管芯间的间隙。

附图说明

为了更全面的理解本发明及其优点，现在结合附图参考以下描述，其 中：

图1说明了一种包括了穿透硅通孔(TSV)的传统集成电路结构，其 中该TSV通过衬底的背面突出，且以铜柱的形式键合到另一芯片上的焊垫； 以及

图2至8是本发明的一个实施例的制造过程中的中间步骤的顶视图和 截面图。

具体实施方式

以下，详细讨论本发明的实施例的制造和应用。但是应当认识到，本 发明的实施例提供了多种适用的创造性概念，其可以在多种具体情况下实 施。所讨论的特定实施例仅仅是制造和应用本发明的特定方式的说明，且 不限制本发明的范围。

提供一种连接到穿透硅通孔(TSV)的新型背面连接结构及其形成方 法。说明了本发明的一个优选实施例的制造过程的中间步骤。讨论了该优 选实施例的变型。贯穿各个附图和本发明的说明性实施例，相同的附图标 记用于指代相同的元件。