[发明专利]穿透硅通孔的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种穿透硅通孔(TSV)的制造方法，更具体地，涉 及一种能够采用现有的沟槽型元件隔离工艺来简单制造穿透硅通孔， 且完成穿透硅通孔与硅基板之间的有效的电隔离的穿透硅通孔的制 造方法。

背景技术

半导体集成电路的封装技术中的三维堆叠封装是将多个相同存 储量的芯片堆叠的封装，通常称之为堆栈芯片封装(StackChip Package)。

堆栈芯片封装技术具有能够以简单的工艺将芯片堆叠来提高封 装性能、降低生产成本、易于量产的优点，与此相反，也具有随着堆 叠的芯片的数量和大小的增加，导致用于封装内部电连接的布线空间 不足的缺点。

即，现有的堆栈芯片封装是在基板的芯片粘贴区域堆叠粘贴有多 个芯片的条件下，为了各芯片的焊垫与基板的导电电路图案之间的电 信号连接而制造成通过导线连接的结构，因此封装内需具备引线键合 的空间，而且还需具备更大的连接导线的基板的导电电路图案的面 积，最终存在半导体封装大小变大的缺点。

考虑到上述问题，作为堆栈封装的一个例子，曾经提出过一种利 用穿透硅通孔(Throughsiliconvia，TSV)的结构，且最近在使用在 半导体芯片内形成由导电性物质形成的通孔电极并通过所述通孔电 极来电连接各半导体芯片的方法。

穿透硅通孔是根据通孔的形成时间，并通过首次穿孔(viafirst)、 中间穿孔(viamiddle)以及最后穿孔(vialast)工艺等来形成。

图1是简略说明现有的穿透硅通孔形成过程的剖视图。

参照图1，首先利用反应离子刻蚀(reactiveionetching)工艺或 者激光打孔(laserdrilling)工艺等在硅片110上形成沟槽(a)。

然后，在硅片表面生长绝缘层、防扩散层以及籽晶层等隔离膜 120(b)，并且在沟槽内部利用电镀工艺来填充导电性物质130，并 执行晶背研磨(backgrinding)、化学机械研磨(CMP)工艺、薄膜工 艺、堆叠工艺等来形成TSV(c)。

此时导电性物质使用钨(W)、铜(Cu)、多聚体(Poly)、铝(Al) 等。

在所述的TSV形成工艺中，与硅(Si)基板的电隔离(isolation) 是重要因素(factor)。此时，在硅基板上形成较深的沟槽并隔离后填 充导电性物质是难度高的工艺中的一种工艺。

即，当在硅表面以垂直或者规定角度进行蚀刻时，氧化穿透孔的 侧面难度比较高。

此时，若氧化部分的厚度不均匀或薄，则有可能会出现裂缝 (leak)。而且，当穿透硅通孔以包括导电性物质、氧化膜以及硅的结 构且作为金属-氧化物-半导体(MOS)进行操作时，由于电容增加， 可能会发生功率损失(insertionloss)增加等的负面影响。

特别是，当纵横比(aspectratio)大时，对穿透硅通孔的侧面进 行隔离变得更难。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明所要解决的技术问题是提供一种穿透硅通孔的制造方法， 其为能够采用现有的沟槽型元件隔离工艺来形成穿透硅通孔，且完成 穿透硅通孔与硅之间的有效的电隔离的方法。

(二)技术方案

用于实现上述技术问题的本发明的一个实施例的穿透硅通孔的 制造方法，其特征在于，包括以下步骤：利用沟槽型元件隔离工艺来 在第一晶圆上形成沟槽型元件隔离膜；翻转所述第一晶圆并薄化 (thinning)所述第一晶圆的背面，直到露出所述沟槽型元件隔离膜； 在所述第一晶圆背面上通过图案化和蚀刻来去除所述沟槽型元件隔 离膜内部的半导体物质；以及通过填充在已去除所述半导体物质的沟 槽型元件隔离膜内部来形成穿透硅通孔。

用于实现上述技术问题的本发明的另一个实施例的穿透硅通孔 的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：利用沟槽型元件隔离工艺 来在第一晶圆上形成沟槽型元件隔离膜；通过图案化和蚀刻来去除所 述沟槽型元件隔离膜内部的半导体物质；通过填充在已去除所述半导 体物质的沟槽型元件隔离膜内部来形成穿透硅通孔；以及翻转所述第 一晶圆并薄化所述第一晶圆的背面，直到露出所述穿透硅通孔。