[发明专利]一种高深宽比TSV硅通孔的制备方法

说明书

本发明涉及一种高深宽比TSV硅通孔的制备方法，包括如下步骤：步骤1、在硅晶片上进行刻孔；步骤2、减薄硅晶片；步骤3、分别从通孔的正反两面进行沉积；步骤4、分别从通孔的正反两面进行金属填充。该高深宽比TSV硅通孔的制备方法，与现有技术将比，在硅晶片上制备通孔后，直接进行减薄处理，然后，从正反两面进行后续的工艺处理，在保证TSV通孔填充的金属均匀的前提下，不仅效率更高，而且能够提高TSV通孔的深宽比，提高线路集成密度，具有更好的填充质量，有利于提高电子器件的集成密度。

技术领域

本发明属于半导体封装技术领域，具体涉一种高深宽比TSV硅通孔的制备方法。

背景技术

随着系统集成芯片的规模越来越大，三维集成技术可有效的减小微系统产品的水平方向占据的电路板面积，同时减小了互连线长度，降低了信号延迟，使得系统具有小尺寸、高性能、低功耗的优点。

TSV(through silicon via)技术是穿透硅通孔技术的缩写，一般简称硅通孔技术，是三维集成电路中堆叠芯片实现互连的一种技术解决方案。TSV技术具有小体积、高密度、高集成度、互连延时小等优点，可以替代基于金属腔体或者低温共烧陶瓷LTCC (LowTemperature Cofired Ceramic)的传统混合集成模块，极大地缩小模块的体积，减少重量，是当前射频系统集成化、小型化发展的主流方向。

后通孔( Via last )技术是硅通孔技术中成本较低的方案。主要的工艺步骤包括芯片背面减薄，硅刻蚀，硅背面和侧壁绝缘层制备，焊垫介质层开口，金属填充，植球等工艺。但半导体工业发展一直在追求保证可靠性的前提下，降低成本。后通孔技术也需要进一步降低成本。

目前，主要通过降低3D纵向叠加的高度，并降低TSV所需的孔深，为TSV制造技术的应用减少障碍，降低成本。从降低成本角度看，后通孔( Via last )技术的深孔物理气相沉积，电镀，背面再布线是主要的成本构成。此外，后通孔( Via last )技术形成的硅通孔结构通常是部分填充方式，孔底和焊垫连接部分较薄，容易造成分层、断裂等问题，且无介质层填充保护会导致金属的氧化，腐蚀以及应力造成的失效。

制备通孔时,大的深宽比意味着可以提高电子器件的集成密度,但是,大的深宽比同样会使得填充铜时出现困难,难以填充到通孔的底部,并且填充的区域越深也越容易出现填充不均匀。

发明内容

本发明提供了一种高深宽比TSV硅通孔的制备方法，包括如下步骤：步骤1、在硅晶片上进行刻孔；

步骤2、减薄硅晶片；

步骤3、分别从通孔的正反两面进行沉积；

步骤4、分别从通孔的正反两面进行金属填充。

所述步骤1、在硅晶片上进行刻孔，采用激光刻蚀法或者深反粒子刻蚀法。

所述步骤2、减薄硅晶片是对晶片进行CMP研磨。

所述步骤3、分别从通孔的正反两面进行沉积，具体过程是，首先，分别从通孔的正反两面沉积绝缘层，然后再从通孔的正反两面沉积阻挡层，最后，再从通孔的正反两面沉积种子层。

所述分别从通孔的正反两面进行金属填充是采用电镀法进行。

所述绝缘层采用的材料为二氧化硅或氮化硅。

所述阻挡层为是二氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、有机聚合物。

所述种子层为金属铜。

本发明的有益效果：本发明提供的这种高深宽比TSV硅通孔的制备方法，与现有技术将比，在硅晶片上制备通孔后，直接进行减薄处理，然后，从正反两面进行后续的工艺处理，在保证TSV通孔填充的金属均匀的前提下，不仅效率更高，而且能够提高TSV通孔的深宽比，提高线路集成密度，具有更好的填充质量，有利于提高电子器件的集成密度。