專利名稱：一種制作硅通孔的方法及硅通孔互連的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于微電子封裝技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種制作硅通孔的方法及硅通孔互連的制作方法。
背景技術(shù)：
隨著人們對電子產(chǎn)品的要求向小型化、多功能、環(huán)保型等方向的發(fā)展，人們努力尋求將電子系統(tǒng)越做越小，集成度越來越高，功能越做越多、越來越強(qiáng)。三維封裝技術(shù)，是指在不改變封裝體尺寸的前提下，在同一個封裝體內(nèi)于垂直方向疊放兩個以上芯片的封裝技術(shù)。而娃穿孔(Through Silicon Via簡稱TSV,娃通孔)是實(shí)現(xiàn)三維封裝中的關(guān)鍵技術(shù)之一。這歸因于硅通孔相對于傳統(tǒng)的互連方式可實(shí)現(xiàn)全硅封裝，與半導(dǎo)體CMOS工藝相兼容，且可等比例增大元器件密度，減小互連延時問題，實(shí)現(xiàn)高速互連。硅基片通孔比較于普通基板的優(yōu)點(diǎn)在于:1)硅基片通孔孔徑遠(yuǎn)小于印刷電路板通孔孔徑；2)硅基片通孔的深寬比遠(yuǎn)大于印刷電路板通孔的深寬比；3)硅基片通孔的密度遠(yuǎn)大于印刷電路板通孔的密度。基于以上特點(diǎn)，因此其研究對MEMS和半導(dǎo)體工藝的發(fā)展起著極其重要的作用。傳統(tǒng)單片硅基片TSV成孔的制作工藝包括:1)超聲波鉆孔；2)噴砂法；3)濕法刻蝕；4)干法刻蝕；5)激光刻蝕；6)機(jī)械鉆孔。但是，由于采用的工藝都是基于單片硅基片，對最終產(chǎn)品的價格也存在影響，甚至很多工藝仍然存在諸多問題，其中高、深、寬比的通孔制作是一個關(guān)鍵難題。對通孔的可靠性研究仍在繼續(xù)。對于單片硅基片 制作通孔來說，其制作成本高、效率低。由于這些單片硅基片傳統(tǒng)制作工藝的方法存在多種不利因素，對產(chǎn)品的成品率和可靠性以及最終出貨價格都造成極大的影響。各種新的工藝方法也逐步被提出和討論，但是這些方法均是在單片制作工藝基礎(chǔ)上進(jìn)行的，存在制作效率低、成本高等缺點(diǎn)。因此，鑒于以上問題，有必要提出一種可通過對多層硅基片同時進(jìn)行成型通孔與進(jìn)行通孔互連，滿足硅通孔高、深、寬比的要求，提高加工生產(chǎn)效率，降低制作成本。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提供了一種可通過對多層硅基片同時進(jìn)行成型通孔與進(jìn)行通孔互連，滿足硅通孔高、深、寬比的要求，提高加工生產(chǎn)效率，降低制作成本。根據(jù)本發(fā)明的目的提出的一種制作硅通孔的方法，具體步驟如下:(—)、通過熱壓方法將多個娃基片疊層鍵合在一起，形成多層娃基片的疊層鍵合結(jié)構(gòu)即置層娃基片；(二)、在疊層硅基片一側(cè)的表面上制作成型通孔所需的圖形；(三)、在圖形的基礎(chǔ)上垂直所述疊層硅基片表面成型通孔結(jié)構(gòu)；(四)、對疊層硅基片進(jìn)行拆鍵合處理，使得疊層的各硅基片分離；
(五)、對各加工完成的硅基片進(jìn)行清洗處理，去除硅基片表面的鍵合物質(zhì)，得到最終帶有通孔的硅基片。優(yōu)選的，所述多層硅基片通過聚合物聚酰亞胺、SU8光刻膠、苯并環(huán)丁烯或鍵合膠鍵合實(shí)現(xiàn)。優(yōu)選的，所述通孔的成型方式采用機(jī)械加工、激光加工、噴砂鉆孔或刻蝕中的一種。優(yōu)選的，步驟四中疊層硅基片拆鍵合的方式采用化學(xué)溶液溶解聚合物，或采用電火花、線切割、刀片切割方式進(jìn)行拆分。一種硅通孔互連的制作方法 ，具體步驟如下:(一)、通過熱壓方法將多個硅基片疊層鍵合在一起，形成多層硅基片的疊層鍵合結(jié)構(gòu)即置層娃基片；(二)、在疊層硅基片一側(cè)的表面上制作成型通孔所需的圖形；(三)、在圖形的基礎(chǔ)上垂直所述疊層硅基片表面成型通孔結(jié)構(gòu)；(四)、在通孔的內(nèi)側(cè)壁上淀積介質(zhì)層；(五)、在介質(zhì)層的基礎(chǔ)上采用物理沉淀或化學(xué)沉淀的方式制作粘附層；(六)、對疊層硅基片的通孔內(nèi)進(jìn)行金屬化填充；(七)、對疊層硅基片進(jìn)行拆鍵合處理，使得疊層的各硅基片分離；(八)、對各加工完成的硅基片進(jìn)行清洗，去除硅基片表面的鍵合物質(zhì)，并采用表面平整化拋光的方式將硅基片減薄至所需厚度，得到最終的硅基片。優(yōu)選的，所述粘附層材料為N1、Ta、T1、Pt、Pd、AIN、TiN中的一種或多種。優(yōu)選的，所述疊層硅基片通孔的金屬化填充通過電鍍、化學(xué)鍍、物理沉積或液態(tài)金屬填充的方式實(shí)現(xiàn)。優(yōu)選的，在步驟四之前還包括對具有通孔結(jié)構(gòu)的疊層硅基片的表面進(jìn)行清洗的步驟，去除疊層硅基片表面的雜質(zhì)。優(yōu)選的，所述步驟六中金屬化填充采用電鍍方式進(jìn)行，在步驟六之前還包括在粘附層的表面淀積種子層的步驟，為電鍍方式進(jìn)行金屬化填充做準(zhǔn)備。優(yōu)選的，在步驟七之前還包括采用化學(xué)、機(jī)械拋光的方式去除金屬化填充后疊層硅基片表面金屬的步驟。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明公開的制作硅通孔的方法及硅通孔互連的制作方法的優(yōu)點(diǎn)是:通過將多層硅基片疊層后同時對其進(jìn)行通孔加工，一次可對多層硅基片成型通孔，通過向疊層硅基片的通孔內(nèi)進(jìn)行金屬化填充，實(shí)現(xiàn)同時進(jìn)行多個硅基片的金屬填充的目的，極大的縮短了硅通孔及硅通孔互連的制作時間，提高工作效率，同時很大程度的降低了加工生產(chǎn)成本。


為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
圖1為本發(fā)明公開的制作硅通孔的方法及硅通孔互連的制作方法中的鍵合步驟。圖2為本發(fā)明公開的制作硅通孔的方法及硅通孔互連的制作方法中的成型通孔步驟。圖3為本發(fā)明公開的制作硅通孔的方法中的拆鍵合步驟。圖4為本發(fā)明公開的制作有硅通孔的硅基片成品。圖5為本發(fā)明公開的硅通孔互連的制作方法中制作粘附層的步驟。圖6為本發(fā)明公開的硅通孔互連的制作方法中金屬化填充的步驟。圖7為本發(fā)明公開的硅通孔互連的制作方法中拆鍵合的步驟。圖8為本發(fā)明公開硅基片互連成品。圖中的數(shù)字或字母所代表的相應(yīng)部件的名稱:1、硅基片2、鍵合層3、通孔4、切割道5、粘附層6、填充金屬
具體實(shí)施例方式傳統(tǒng)的硅基片通孔采用的加工工藝都是基于單片硅基片，其制作成本高、效率低；且由于這些單片硅基片傳統(tǒng)制作工藝的方法存在多種不利因素，對產(chǎn)品的成品率和可靠性以及最終出貨價格都造成極大的影響。本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供了一種可通過同時對多層硅基片進(jìn)行成型通孔，滿足硅通孔高、深、寬比的要求，提高加工生產(chǎn)效率，降低制作成本。

下面將通過具體實(shí)施方式
對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。請一并參見圖1-圖4，圖1為本發(fā)明公開的制作硅通孔的方法及硅通孔互連的制作方法中的鍵合步驟。圖2為本發(fā)明公開的制作硅通孔的方法及硅通孔互連的制作方法中的成型通孔步驟。圖3為本發(fā)明公開的制作硅通孔的方法中的拆鍵合步驟。圖4為本發(fā)明公開的制作有硅通孔的硅基片成品。如圖所示，一種制作硅通孔的方法，具體步驟如下:(—)、通過熱壓方法將多個娃基片I疊層鍵合在一起，形成多層娃基片的疊層鍵合結(jié)構(gòu)即疊層硅基片；多層硅基片通過聚合物聚酰亞胺形成的鍵合層2鍵合實(shí)現(xiàn)。其中硅基片為200um的硅。(二)、在疊層硅基片一側(cè)的表面上制作成型通孔所需的圖形，具體采用光刻等方式實(shí)現(xiàn)。(三)、在圖形的基礎(chǔ)上垂直疊層硅基片表面成型通孔3結(jié)構(gòu)；通孔3的成型方式采用機(jī)械加工、激光加工、噴砂鉆孔或刻蝕中的一種。(四)、對疊層硅基片進(jìn)行拆鍵合處理，使得疊層的各硅基片分離；拆鍵合的方式采用化學(xué)溶液溶解聚酰亞胺，或采用電火花、線切割、刀片切割方式等進(jìn)行拆分，形成切割道4，沿切割道4拆分各硅基片。(五)、對各加工完成的硅基片進(jìn)行清洗處理，去除硅基片表面的鍵合物質(zhì)，得到最終帶有通孔的硅基片，以便后續(xù)制作互連的工藝。
通孔3的孔徑范圍為5um_500um，孔徑較小。一種硅通孔互連的制作方法，具體步驟如下:(—)、通過熱壓方法將多個硅基片疊層鍵合在一起，形成多層硅基片的疊層鍵合結(jié)構(gòu)即疊層硅基片；多層硅基片通過聚合物聚酰亞胺形成的鍵合層2鍵合實(shí)現(xiàn)。其中硅基片為200um的硅。(二)、在疊層硅基片一側(cè)的表面上制作成型通孔所需的圖形，具體采用光刻等方式實(shí)現(xiàn)。(三)、在圖形的基礎(chǔ)上垂直疊層硅基片表面成型通孔結(jié)構(gòu)；通孔3的成型方式采用機(jī)械加工、激光加工、噴砂鉆孔或刻蝕中的一種。之后，還包括對具有通孔結(jié)構(gòu)的疊層硅基片的表面進(jìn)行清洗的步驟，使用SCl(ΝΗ4+Η202+Η20)去除疊層硅基片表面的雜質(zhì)，使得通孔3表面潔凈度更適合金屬淀積。(四)、在通孔的內(nèi)側(cè)壁上淀積介質(zhì)層(未示出)；介質(zhì)層主要為Si02。(五)、在介質(zhì)層的基礎(chǔ)上采用物理沉淀或化學(xué)沉淀的方式制作粘附層；粘附層材料為N1、Ta、T1、Pt、Pd、AIN、TiN中的一種或多種。如采用200nm的Ti。另外可在粘附層的表面淀積一層Ium的Cu作為種子層。淀積種子層的目的是為后續(xù)采用電鍍方式進(jìn)行金屬化填充做準(zhǔn)備。(六)、對疊層硅基片的通孔內(nèi)進(jìn)行金屬化填充；金屬化填充的填充材料為Cu、Sn、W、T1、Pt、Pd、Ni或Au。疊層硅基片通孔的金屬化填充通過電鍍、化學(xué)鍍、物理沉積或液態(tài)金屬填充的方式實(shí)現(xiàn)。后將疊層硅基片上表面多余的金屬采用化學(xué)或機(jī)械拋光方式去除。(七)、對疊層硅基片進(jìn)行拆鍵合處理，使得疊層的各硅基片分離；拆鍵合的方式采用化學(xué)溶液溶解聚酰亞胺，或采用電火花、線切割、刀片切割方式等進(jìn)行拆分，形成切割道4，沿切割道4進(jìn)行拆分。(八)、對各加工完成的硅基片進(jìn)行清洗，去除硅基片表面的鍵合物質(zhì)，并采用表面平整化拋光的方式將硅基片減薄至所需厚度。多層硅基片還可通過SU8光刻膠、苯并環(huán)丁烯，臨時鍵合膠或者類似的聚合物鍵合實(shí)現(xiàn)，具體不做限制。此外，疊層娃基片最多可為10層。本發(fā)明公開了一種制作硅通孔的方法及硅通孔互連的制作方法，通過將多層硅基片疊層后對其進(jìn)行通孔加工，一次可同時成型多層硅基片，通過向疊層硅基片的通孔內(nèi)進(jìn)行金屬化填充，實(shí)現(xiàn)同時進(jìn)行多個硅基片的金屬填充的目的，極大的縮短了硅通孔及硅通孔互連的制作時間，提高工作效率，同時很大程度的降低了加工生產(chǎn)成本。對所公開的實(shí)施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對這些實(shí)施例的多種修 改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。
權(quán)利要求
1.一種制作硅通孔的方法，其特征在于，具體步驟如下: (一)、通過熱壓方法將多個娃基片疊層鍵合在一起，形成多層娃基片的疊層鍵合結(jié)構(gòu)即置層娃基片； (二 )、在疊層硅基片一側(cè)的表面上制作成型通孔所需的圖形； (三)、在圖形的基礎(chǔ)上垂直所述疊層硅基片表面成型通孔結(jié)構(gòu)； (四)、對疊層硅基片進(jìn)行拆鍵合處理，使得疊層的各硅基片分離； (五)、對各加工完成的硅基片進(jìn)行清洗處理，去除硅基片表面的鍵合物質(zhì)，得到最終帶有通孔的娃基片。
2.如權(quán)利要求1所述的制作硅通孔的方法，其特征在于，所述多層硅基片通過聚合物聚酰亞胺、SU8光刻膠、苯并環(huán)丁烯或鍵合膠鍵合實(shí)現(xiàn)。
3.如權(quán)利要求1所述的制作硅通孔的方法，其特征在于，所述通孔的成型方式采用機(jī)械加工、激光加工、噴砂鉆孔或刻蝕中的一種。
4.如權(quán)利要求1所述的制作硅通孔的方法，其特征在于，步驟四中疊層硅基片拆鍵合的方式采用化學(xué)溶液溶解聚合物，或采用電火花、線切割、刀片切割方式進(jìn)行拆分。
5.一種硅通孔互連的制作方法，其特征在于，具體步驟如下: (一)、通過熱壓方法將多個娃基片疊層鍵合在一起，形成多層娃基片的疊層鍵合結(jié)構(gòu)即置層娃基片； (二)、在疊層硅基片一 側(cè)的表面上制作成型通孔所需的圖形； (三)、在圖形的基礎(chǔ)上垂直所述疊層硅基片表面成型通孔結(jié)構(gòu)； (四)、在通孔的內(nèi)側(cè)壁上淀積介質(zhì)層； (五)、在介質(zhì)層的基礎(chǔ)上采用物理沉淀或化學(xué)沉淀的方式制作粘附層； (六)、對疊層硅基片的通孔內(nèi)進(jìn)行金屬化填充； (七)、對疊層硅基片進(jìn)行拆鍵合處理，使得疊層的各硅基片分離； (八)、對各加工完成的硅基片進(jìn)行清洗，去除硅基片表面的鍵合物質(zhì)，并采用表面平整化拋光的方式將硅基片減薄至所需厚度，得到最終的硅基片。
6.如權(quán)利要求5所述的硅通孔互連的制作方法，其特征在于，所述粘附層材料為N1、Ta、T1、Pt、Pd、AlN、TiN 中的一種或多種。
7.如權(quán)利要求5所述的硅通孔互連的制作方法，其特征在于，所述疊層硅基片通孔的金屬化填充通過電鍍、化學(xué)鍍、物理沉積或液態(tài)金屬填充的方式實(shí)現(xiàn)。
8.如權(quán)利要求5所述的硅通孔互連的制作方法，其特征在于，在步驟四之前還包括對具有通孔結(jié)構(gòu)的疊層硅基片的表面進(jìn)行清洗的步驟，去除疊層硅基片表面的雜質(zhì)。
9.如權(quán)利要求5所述的硅通孔互連的制作方法，其特征在于，所述步驟六中金屬化填充采用電鍍方式進(jìn)行，在步驟六之前還包括在粘附層的表面淀積種子層的步驟，為電鍍方式進(jìn)行金屬化填充做準(zhǔn)備。
10.如權(quán)利要求5所述的硅通孔互連的制作方法，其特征在于，在步驟七之前還包括采用化學(xué)、機(jī)械拋光的方式去除金屬化填充后疊層硅基片表面金屬的步驟。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種制作硅通孔的方法及硅通孔互連的制作方法，首先通過熱壓方法將多個硅基片疊層鍵合在一起，在疊層硅基片一側(cè)的表面上制作成型通孔所需的圖形并加工成型通孔，之后向通孔內(nèi)進(jìn)行金屬化填充，金屬化填充完成后將多個硅基片進(jìn)行拆鍵合處理，完成硅基片的拆分。本發(fā)明通過將多層硅基片疊層后同時對其進(jìn)行通孔加工，一次性可對多層硅基片進(jìn)行成型通孔，工作效率較高；通過向疊層硅基片的通孔內(nèi)進(jìn)行金屬化填充，實(shí)現(xiàn)多個硅基片同時進(jìn)行金屬化填充的目的，極大的縮短了硅通孔及硅通孔互連的制作時間，同時很大程度的降低了加工生產(chǎn)成本。
文檔編號H01L21/768GK103247570SQ201310174819
公開日2013年8月14日 申請日期2013年5月10日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月10日
發(fā)明者姜峰 申請人:華進(jìn)半導(dǎo)體封裝先導(dǎo)技術(shù)研發(fā)中心有限公司