[发明专利]多层堆叠模组层间互联工艺

说明书

本发明提供一种多层堆叠模组层间互联工艺，包括以下步骤：步骤S1，提供硅片，在硅片的第一表面制作TSV金属柱，并通过钝化层覆盖所述硅片的第一表面和TSV金属柱顶端；步骤S2，在硅片第一表面刻蚀硅凹槽，使TSV金属柱侧壁露出，清洗去除TSV金属柱侧壁的钝化层；步骤S3，采用步骤S1～S2同样方式加工另一块硅片；步骤S4，在两块硅片的第一表面涂布胶或者金属焊料，加热使两层硅片焊接在一起；步骤S5，在两层硅片硅凹槽的TSV金属柱侧面涂布焊锡或者植焊锡球，回流焊使得焊锡融化使两层硅片的TSV金属柱互联；步骤S6，对通过以上工艺堆叠后形成的模组侧面进行抛光和打磨，使得模组侧面焊锡光滑。本发明能够简化工艺难度。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，尤其是一种多层堆叠模组层间互联工艺。

背景技术

多层堆叠模组是未来三维封装的主要组成形式，目前对于三维堆叠模组的垂直互联一般是采用晶圆级微凸点熔融键合，BGA焊球微互联等，金属跟金属的键合应力较大，往往会出现晶圆间金属键合强度较大，键合效果较好，但是金属微凸点或者BGA焊球跟氧化硅基座脱落的问题；

而对于互联密度要求较高的CIS晶圆BSI工艺，则需要用到氧化硅和氧化硅工艺的氧氧键合外加铜金属柱的铜铜键合，这种键合方式不仅对氧化硅表面的抛光和清洗工艺要求严格，同时还对铜金属柱的抛光凹陷程度有严格的规定，铜柱凹陷太少，会导致后面退火后铜柱之间相互顶压，造成后面整张晶圆之间应力较大，导致晶圆键合效果不佳。如果铜柱凹陷太多，则会造成晶圆氧氧键合后，铜柱膨胀太少，不能形成接触，造成断路。同时现有技术还要求抛光的均匀性要好，避免出现局部区域键合不上的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供一种多层堆叠模组层间互联工艺，能够简化混合键合工艺的难度，降低工艺成本。为实现以上技术目的，本发明采用的技术方案是：

本发明的实施例提出的一种多层堆叠模组层间互联工艺，包括以下步骤：

步骤S1，提供硅片，在硅片的第一表面制作TSV金属柱，并通过钝化层覆盖所述硅片的第一表面和TSV金属柱顶端；

步骤S2，在硅片第一表面刻蚀硅凹槽，使TSV金属柱侧壁露出，清洗去除TSV金属柱侧壁的钝化层；

步骤S3，采用步骤S1～S2同样方式加工另一块硅片；

步骤S4，在两块硅片的第一表面涂布胶或者金属焊料，加热使两层硅片焊接在一起；

步骤S5，在两层硅片硅凹槽的TSV金属柱侧面涂布焊锡或者植焊锡球，回流焊使得焊锡融化使两层硅片的TSV金属柱互联；

步骤S6，对通过以上工艺堆叠后形成的模组侧面进行抛光和打磨，使得模组侧面焊锡光滑。

进一步地，步骤S1具体包括：

先在硅片的第一表面通过光刻、刻蚀工艺制作TSV盲孔；

在硅片第一表面和TSV盲孔内表面第一次制备钝化层，然后在第一次制备的钝化层上制作种子层；

电镀铜，使铜金属充满TSV盲孔；形成TSV金属柱；

铜CMP工艺使得硅片第一表面的铜去除，留下TSV盲孔中的填铜；

在硅片的第一表面第二次制备钝化层，覆盖所述硅片的第一表面和TSV金属柱顶端。

进一步地，所述电镀铜，使铜金属充满TSV盲孔之后，200到500度温度下密化使铜更致密。

进一步地，步骤S1中，

TSV盲孔的直径范围在1μm～1000μm，深度在10μm～1000μm；

第一次制备的钝化层厚度范围在10nm～100μm，种子层厚度范围在1nm～100μm；