[发明专利]穿衬底通孔尖端的聚合物后显现

说明书

技术领域

所揭示的实施例涉及电子装置，且更特定来说涉及具有穿衬底通孔的半导体裸片，所述穿衬底通孔包含突出的穿衬底通孔尖端。

背景技术

如此项技术中已知，穿衬底通孔(本文称为TSV)在硅衬底的情况下通常称为穿硅通孔，其是从形成于半导体裸片的顶侧表面上的导电层级中的一者(例如，触点层级或生产线后端(BEOL)金属互连层级中的一者)到半导体裸片的底侧表面延伸半导体裸片的完整厚度的垂直电连接。此半导体裸片在本文称为“TSV裸片”。

垂直电路径在长度上相对于常规的线接合技术显著缩短，大体上导致显著更快的装置操作。在一个布置中，TSV在TSV裸片的底侧上作为突出的TSV尖端而终止，例如从底侧衬底(例如，硅)表面突出5μm到15μm的距离。为了形成突出的尖端，TSV裸片通常使用大体上包含背研磨的工艺以晶片形式薄化，同时接合到载体晶片以暴露TSV且形成尖端，例如达到25μm到100μm的裸片厚度。TSV裸片可面朝上或面朝下接合，且可从其两个侧面进行接合以实现堆叠裸片装置的形成。

用以形成具有突出的TSV尖端的TSV裸片的处理包含使TSV尖端的芯金属显现以允许对其的接合。在某些TSV尖端显现整合方案期间，衬底(例如，硅晶片)的底侧和TSV芯金属例如通过化学机械抛光/平面化(CMP)或研磨而同时暴露，这可导致晶片的底侧上的芯金属污染。如果例如在热压缩(TC)接合期间例如铜等芯金属扩散到裸片的顶侧上的结区域中，那么可导致装置泄漏。

发明内容

所揭示的实施例包含形成具有多个穿衬底通孔(TSV)裸片(“TSV裸片”)的半导体晶片的方法，所述TSV裸片包含从裸片的底侧突出的TSV尖端。此些方法在聚合物或聚合物前体的层形成于衬底(例如，晶片)的底侧上之后使TSV尖端的顶部上的芯金属(例如，Cu)显现。在此说明书中的下文中，术语“聚合物”将指代聚合物和聚合物前体两者。

所揭示的实施例认识到，在显现步骤期间在衬底(例如，硅)上具有聚合物或聚合物前体的层阻止了在显现期间从TSV尖端移除的芯金属直接接触衬底表面，且聚合物层有效地阻挡芯金属离子(例如，Cu离子)进入衬底的扩散。因此，即使组装处理可包含显著加热(例如，TC接合，例如约250℃到280℃历时短暂时期)，也阻止例如铜等芯金属扩散到裸片的顶侧上的结区域中，所述扩散原本可导致增加的结泄漏。

所揭示的实施例包含例如使用旋涂或层压过程在半导体裸片的底侧上形成聚合物层以涂覆在突出的TSV尖端上。随后执行湿式剥离或CMP以从TSV尖端移除聚合物。使用CMP来从TSV尖端的顶部上移除包括电介质衬料的TSV衬料以及任选的扩散势垒层以使芯金属显现。

附图说明

图1是展示根据所揭示实施例的形成具有多个TSV的TSV裸片的实例方法中的步骤的流程图。

图2A到2E展示根据实例实施例的连续横截面描绘，其对应于制造TSV裸片的实例方法中的步骤。

图3A和3B展示根据实例实施例的连续横截面描绘，其对应于制造TSV裸片的另一实例方法中的步骤。

图4是根据实例实施例的实例TSV裸片的简化横截面描绘，所述裸片具有从衬底的底侧突出的TSV尖端以及在TSV尖端之间的聚合物层，其中所述聚合物相对于TSV尖端的内部金属芯顶部大体上齐平。

具体实施方式

参考附图描述实例实施例，其中相同参考标号用以指定相似或等效元件。动作或事件的所说明排序不应视为限制性的，因为某些动作或事件可以与其它动作或事件不同的次序发生和/或与其它动作或事件同时发生。此外，可能不需要某些所说明动作或事件来实施根据本发明的方法。

图1是展示根据所揭示实施例的形成具有多个TSV的TSV裸片的实例方法100中的步骤的流程图，所述TSV例如为硅衬底情况下的穿硅通孔。步骤101包括在具有包含有源电路的顶侧以及多个TSV的衬底(例如，晶片)的底侧上形成聚合物层。所述聚合物可包括多种耐受相对高温度(例如，耐受至少250℃历时短暂时期)的聚合物，例如苯并环丁烯(BCB)、聚苯并噁唑(PBO)、聚对二甲苯或聚酰亚胺(PI)。形成步骤可包括旋涂过程。大体上也可使用层压。一些聚合物也可通过化学气相沉积(CVD)来沉积，例如聚对苯聚合物(聚对二甲苯)。