[发明专利]直通硅晶穿孔及其制作工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种直通硅晶穿孔及其制作工艺，且特别是涉及一种在形成一光致抗蚀剂之前先形成一导电填充材料于一孔洞中的直通硅晶穿孔及其制作工艺。

背景技术

直通硅晶穿孔技术主要在于解决芯片间互连的问题，属于一种新的三度空间立体封装技术。当红的直通硅晶穿孔技术通过三度空间的堆叠、经由硅穿孔创造出更符合轻、薄、短、小的市场需求产品，提供微机电系统（MEMS）、光电及电子元件等晶片级封装所需的封装制作工艺技术。

详细而言，直通硅晶穿孔技术在晶片上以蚀刻或激光的方式钻孔，再将导电材料如铜、多晶硅、钨等填入导孔（Via）形成导电的通道（即连接内、外部的接合线路）。最后将晶片或管芯（die）薄化再加以堆叠、结合（bonding），而成为三度空间的堆叠集成电路（3D IC）。如此一来，就可以取代打线连结（wire bonding）方式。改以蚀刻的方式钻孔（Via）并形成导通电极，不仅可以省去打线空间，也可以缩小了电路板的使用面积与封装件的体积。因为采用直通硅晶穿孔技术的构装内部接合距离，即为薄化后的晶片或管芯的厚度，相较于采取打线连结的传统堆叠封装，三度空间堆叠集成电路的内部连接路径更短，相对可使芯片间的传输电阻更小、速度更快、杂讯更小、效能更佳。尤其在中央处理器（CPU）与快取记忆体，以及记忆卡应用中的数据传输上，更能突显直通硅晶穿孔技术的短距离内部接合路径所带来的效能优势。此外，三度空间堆叠集成电路封装后的尺寸等同于管芯尺寸。在强调多功能、小尺寸的可携式电子产品领域，三度空间堆叠集成电路的小型化特性更是市场导入的首要因素。

然而，随着半导体元件的尺寸微缩，此些半导体元件中的直通硅晶穿孔则会因具有高深宽比，而在现今的半导体制作工艺中难以形成。

发明内容

本发明的目的在于提出一种直通硅晶穿孔及其制作工艺，其在形成一光致抗蚀剂之前，先填充一导电材料于一孔洞中，以形成此直通硅晶穿孔的一部分，因而可减少后续光致抗蚀剂填入此孔洞的深度。

为达上述目的，本发明提供一种直通硅晶穿孔，包含一基底以及一导电插塞。基底具有一孔洞，位于一面中。导电插塞设置于孔洞中，且导电插塞具有一上半部突出于此面，其中上半部具有一顶部以及一底部，且顶部较底部细。

本发明提供一种直通硅晶穿孔制作工艺，包含下述步骤。首先，提供一基底，具有一面。接着，自基底的此面，形成一孔洞。接续，形成一第一导电材料覆盖孔洞以及此面。续之，形成一图案化光致抗蚀剂覆盖面并暴露孔洞。继之，形成一第二导电材料于暴露出的第一导电材料上。而后，移除图案化光致抗蚀剂。其后，移除位于面上的第一导电材料以形成一导电插塞于孔洞中。

基于上述，本发明提出一种直通硅晶穿孔及其制作工艺，其在形成一图案化光致抗蚀剂之前，先填充一第一导电材料于一基底的一孔洞中。因此，可减少光致抗蚀剂填入孔洞的深度，以使光致抗蚀剂易于移除。再者，在形成图案化光致抗蚀剂之后，填入一第二导电材料于孔洞中的第一导电材料上，然后移除图案化光致抗蚀剂，接着再移除位于孔洞外的第一导电材料以形成一导电插塞。由于位于孔洞外的第一导电材料以例如蚀刻的方法移除，因而导电插塞突出于基底的一上半部，会具有一顶部较一底部细。

附图说明

图1是绘示本发明一实施例的直通硅晶穿孔制作工艺的剖面示意图；

图2-图4是绘示本发明一第一实施例的直通硅晶穿孔制作工艺的剖面示意图；

图5-图10是绘示本发明一第二实施例的直通硅晶穿孔制作工艺的剖面示意图；

图11是绘示本发明一实施例的直通硅晶穿孔制作工艺的剖面示意图；

图12是绘示本发明一实施例的直通硅晶穿孔制作工艺的剖面示意图。

主要元件符号说明

100、200：直通硅晶穿孔

110、310、410：基底

120、120’、220、220’：阻障层

130、130’、230、230’：晶种层

140：主导电材料

150、250：导电垫

242：第一导电材料

242a：孔洞部分

242b：表面部分

246：第二导电材料

320、420：层间介电层

340、440：多层的内连线结构

C1、C2：导电插塞

K1、K2：图案化光致抗蚀剂

M：MOS晶体管

S1：面

S2：正面