硅通孔金屬柱背面互聯(lián)方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種硅通孔金屬柱背面互聯(lián)方法，包括：以延伸至硅基板背面的硅通孔金屬柱作為凸點(diǎn)，在凸點(diǎn)表面形成凸點(diǎn)下金屬層，該硅基板上包括至少一個(gè)硅通孔金屬柱；在相鄰的固定數(shù)目的凸點(diǎn)對(duì)應(yīng)的凸點(diǎn)下金屬層上形成錫球，該錫球環(huán)包所述固定數(shù)目的凸點(diǎn)下金屬層，以實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)的硅通孔金屬柱背面互聯(lián)。該方案簡(jiǎn)化了工藝，降低了生產(chǎn)和工藝風(fēng)險(xiǎn)。
【專利說(shuō)明】硅通孔金屬柱背面互聯(lián)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種硅通孔金屬柱背面互聯(lián)方法。

【背景技術(shù)】
[0002]在娃通孔(through silicon via, TSV)工藝的背面凸塊(bump)工藝中，常常使傳統(tǒng)bump的工藝,進(jìn)行背面bump的加工，即將圓片經(jīng)過(guò)物理氣相沉積(Physical VaporDeposit1n, PVD)、photo (包括涂膠、曝光、顯影等)，電鍍、剝離、腐蝕等工藝環(huán)節(jié)，其工藝復(fù)雜，出現(xiàn)問(wèn)題的幾率較大。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種硅通孔金屬柱背面互聯(lián)方法。
[0004]本發(fā)明提供一種硅通孔金屬柱背面互聯(lián)方法，包括:
[0005]以延伸至硅基板背面的硅通孔金屬柱作為凸點(diǎn)，在所述凸點(diǎn)表面形成凸點(diǎn)下金屬層，所述硅基板上包括至少一個(gè)硅通孔金屬柱；在相鄰的固定數(shù)目的所述凸點(diǎn)對(duì)應(yīng)的所述凸點(diǎn)下金屬層上形成錫球，所述錫球環(huán)包所述固定數(shù)目的所述凸點(diǎn)下金屬層，以實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)的所述硅通孔金屬柱背面互聯(lián)。
[0006]本發(fā)明提供的硅通孔金屬柱背面互聯(lián)方法，在硅通孔金屬柱本體上，以延伸至硅基板背面的硅通孔金屬柱作為凸點(diǎn)，在該凸點(diǎn)表面形成可焊接用的凸點(diǎn)下金屬層；然后再使用多個(gè)凸點(diǎn)對(duì)應(yīng)的凸點(diǎn)下金屬層作為底座在其之上形成錫球。簡(jiǎn)化了工藝，降低可生產(chǎn)和工藝風(fēng)險(xiǎn)。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0007]圖1為本發(fā)明提供的硅通孔金屬柱背面互聯(lián)方法一個(gè)實(shí)施例的流程圖；
[0008]圖2為本發(fā)明提供的硅通孔金屬柱背面互聯(lián)方法另一個(gè)實(shí)施例的流程圖；
[0009]圖3為本發(fā)明提供的硅基板背面薄化處理前的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0010]圖4為本發(fā)明提供的硅基板正面鍵合載體晶片后的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0011]圖5為本發(fā)明提供的硅基板背面薄化處理后的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖6為本發(fā)明提供的硅基板背面形成隔離層后的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖7為本發(fā)明提供的硅通孔金屬柱薄化處理后的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖8A為本發(fā)明提供的一種硅基板背面形成凸點(diǎn)下金屬層后的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖SB為本發(fā)明提供的另一種硅基板背面形成凸點(diǎn)下金屬層后的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖9為本發(fā)明提供的在凸點(diǎn)下金屬層上形成錫球后的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖10為本發(fā)明提供的去除載體晶片后的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0018]圖1為本發(fā)明提供的硅通孔金屬柱背面互聯(lián)方法一個(gè)實(shí)施例的流程圖，如圖1所示，該方法具體包括:
[0019]S101，以延伸至硅基板背面的硅通孔金屬柱作為凸點(diǎn)，在凸點(diǎn)表面形成凸點(diǎn)下金屬層，該硅基板上包括至少一個(gè)硅通孔金屬柱；
[0020]采用現(xiàn)有工藝制造硅通孔金屬柱，通常是將至少一個(gè)硅通孔金屬柱設(shè)置在硅基板內(nèi)，并且將硅通孔金屬柱的一端延伸至硅基板背面露出，以供后續(xù)焊接。本實(shí)施例是在已完成硅穿孔工藝形成硅通孔金屬柱之后，給出的一種如何進(jìn)一步將需要互聯(lián)的硅通孔金屬柱在硅基板背面進(jìn)行互聯(lián)的方法。具體的，本實(shí)施例以延伸至硅基板背面的硅通孔金屬柱作為凸點(diǎn)；然后在該凸點(diǎn)表面形成凸點(diǎn)下金屬層。形成該凸點(diǎn)下金屬層時(shí)，可采用化學(xué)鍍的方式，即先形成種子層，然后通過(guò)掩膜電鍍出凸點(diǎn)下金屬層。
[0021]S102，在相鄰的固定數(shù)目的凸點(diǎn)對(duì)應(yīng)的凸點(diǎn)下金屬層上形成錫球，該錫球環(huán)包所述固定數(shù)目的凸點(diǎn)下金屬層，以實(shí)現(xiàn)硅通孔金屬柱背面互聯(lián)；
[0022]在硅基板背面選取待互聯(lián)的固定數(shù)目的凸點(diǎn)，通常這些凸點(diǎn)會(huì)在設(shè)計(jì)硅通孔金屬柱的位置時(shí)設(shè)置為相鄰位置關(guān)系，以便后續(xù)完成互聯(lián)工藝。在被選取的凸點(diǎn)對(duì)應(yīng)的凸點(diǎn)下金屬層上形成錫球，該錫球環(huán)包了上述待互聯(lián)的所有固定數(shù)目的凸點(diǎn)下金屬層，以使這些固定數(shù)目的凸點(diǎn)下金屬層之間實(shí)現(xiàn)連通互聯(lián)。具體的，形成上述錫球的方式可采用錫球回流工藝實(shí)現(xiàn)其與凸點(diǎn)下金屬層的連接。
[0023]本發(fā)明提供的硅通孔金屬柱背面互聯(lián)方法，以延伸至硅基板背面的硅通孔金屬柱作為凸點(diǎn)，在凸點(diǎn)表面形成凸點(diǎn)下金屬層，所述硅基板上包括至少一個(gè)硅通孔金屬柱；在相鄰的固定數(shù)目的凸點(diǎn)對(duì)應(yīng)的凸點(diǎn)下金屬層上形成錫球，該錫球環(huán)包所述固定數(shù)目的凸點(diǎn)下金屬層，以實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)的硅通孔金屬柱在硅基板背面互聯(lián)。該方案簡(jiǎn)化了工藝，降低可生產(chǎn)和工藝風(fēng)險(xiǎn)。
[0024]圖2為本發(fā)明提供的硅通孔金屬柱背面互聯(lián)方法另一個(gè)實(shí)施例的流程圖，是圖1所示硅通孔金屬柱背面互聯(lián)方法的一種具體實(shí)現(xiàn)方式，如圖2所示，該方法具體包括:
[0025]S201，對(duì)設(shè)置有至少一個(gè)硅通孔金屬柱的硅基板背面進(jìn)行薄化處理，以使硅通孔金屬柱從硅基板背面露出，并與硅基板背面相距第一預(yù)設(shè)距離；
[0026]圖3為本發(fā)明提供的硅基板背面薄化處理前的結(jié)構(gòu)示意圖；如圖3所示，在已完成硅穿孔工藝形成硅通孔金屬柱31的硅基板3的原始結(jié)構(gòu)中，硅通孔金屬柱31是設(shè)置在硅基板3內(nèi)部的，且距離硅基板3背面是存在一定距離，硅基板3正面通常還設(shè)置有至少一個(gè)頂層凸塊32，可用于多層基板間的互聯(lián)。
[0027]可選的，由于通常在硅通孔工藝過(guò)程中，硅基板已經(jīng)減薄到100微米左右，不便于工藝操作。因此，如圖4所示，本實(shí)施例在執(zhí)行步驟201之前可先在硅基板3正面通過(guò)鍵合層33鍵合一層具有固定厚度的載體晶片34作為附加的承載來(lái)提高硅基板的整體厚度，以提高或許工藝的可操作性。本實(shí)施例后續(xù)方法步驟中，也將參照?qǐng)D3對(duì)硅通孔金屬柱背面互聯(lián)方法進(jìn)行說(shuō)明。
[0028]如圖5所示，為實(shí)現(xiàn)硅通孔金屬柱背面互聯(lián)，先要對(duì)圖4所示硅基板3進(jìn)行薄化處理，包括如化學(xué)機(jī)械研磨、蝕刻等方法使得硅通孔金屬柱31露出。具體的，在本實(shí)施例中，硅通孔金屬柱31與薄化處理后的硅基板3背面相距第一預(yù)設(shè)距離。
[0029]S202，在露出硅通孔金屬柱的硅基板背面形成隔離層，該隔離層的厚度小于第一預(yù)設(shè)距離；
[0030]如圖6所示，為本發(fā)明提供的硅基板背面形成隔離層后的結(jié)構(gòu)示意圖。其中，該隔離層35為介電材料，如SiN、氧化物等，可通過(guò)旋涂法，直接印刷，或是化學(xué)氣相沉積(Chemical vapor deposit1n,CVD))等方法形成。該隔離層35的厚度小于上述第一預(yù)設(shè)距離，即硅通孔金屬柱31露出隔離層35表面一段距離。
[0031]S203,對(duì)露出于隔離層表面的娃通孔金屬柱進(jìn)行薄化處理，以使娃通孔金屬柱表面與隔離層表面在同一平面上；
[0032]圖7為本發(fā)明提供的硅通孔金屬柱薄化處理后的結(jié)構(gòu)示意圖；其中，本步驟中對(duì)硅通孔金屬柱31進(jìn)行薄化處理的工藝步驟可參見步驟201中的薄化工藝步驟。
[0033]S204，以延伸至硅基板背面的硅通孔金屬柱作為凸點(diǎn)，在該凸點(diǎn)表面形成凸點(diǎn)下金屬層；該步驟具體執(zhí)行過(guò)程可參見步驟101的相應(yīng)內(nèi)容。
[0034]圖8A和圖SB分別為本發(fā)明提供的兩種硅基板3背面形成凸點(diǎn)下金屬層36后的結(jié)構(gòu)示意圖。具體的，如圖8A所示，在每個(gè)凸點(diǎn)表面分別形成凸點(diǎn)下金屬層36，且各凸點(diǎn)對(duì)應(yīng)的凸點(diǎn)下金屬層36間隔設(shè)置，是相互分離的?；蛘?，如圖8B所示，在每個(gè)凸點(diǎn)表面分別形成凸點(diǎn)下金屬層36，且各凸點(diǎn)對(duì)應(yīng)的凸點(diǎn)下金屬層36間連通，特殊的，例如SB所示是一個(gè)整體閉合的層結(jié)構(gòu)。
[0035]具體的，該凸點(diǎn)下金屬層36可以為單一金屬也可以為復(fù)合金屬材料；本實(shí)施例給出了在凸點(diǎn)表面形成該凸點(diǎn)下金屬層36的幾種方式，包括:
[0036]在凸點(diǎn)表面依次使用化學(xué)鍍方式形成鎳層和錫層，以形成凸點(diǎn)下金屬層36 ；
[0037]在凸點(diǎn)表面使用化學(xué)鍍方式形成鎳層，然后將形成的鎳層的凸點(diǎn)表面浸潰到熔融錫液中，以形成凸點(diǎn)下金屬層36 ；
[0038]將凸點(diǎn)表面直接浸潰到熔融錫液中，以形成凸點(diǎn)下金屬層36。
[0039]S205，在相鄰的固定數(shù)目的凸點(diǎn)對(duì)應(yīng)的凸點(diǎn)下金屬層上形成錫球，該錫球環(huán)包上述固定數(shù)目的凸點(diǎn)下金屬層，以實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)的硅通孔金屬柱背面互聯(lián)；該步驟具體執(zhí)行過(guò)程可參見步驟102的相應(yīng)內(nèi)容。
[0040]圖9為本發(fā)明提供的在凸點(diǎn)下金屬層上形成錫球后的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0041]進(jìn)一步的，如圖10所示，如果在步驟201之前硅基板3正面鍵合了載體晶片34，則在凸點(diǎn)下金屬層36上形成錫球37后，還要將硅基板31正面通過(guò)鍵合層33鍵合的載體晶片34去除掉，方法是可根據(jù)鍵合層33具體采用的粘結(jié)材料適應(yīng)性采用熱分解或化學(xué)分解等方法去除鍵合層33,進(jìn)而去除載體晶片34。
[0042]本發(fā)明提供的硅通孔金屬柱背面凸塊制造方法，對(duì)設(shè)置有至少一個(gè)硅通孔金屬柱的硅基板背面進(jìn)行薄化處理，以使硅通孔金屬柱從硅基板背面露出，并與硅基板背面相距第一預(yù)設(shè)距離；在露出硅通孔金屬柱的硅基板背面形成隔離層，該隔離層的厚度小于第一預(yù)設(shè)距離；對(duì)露出于隔離層表面的硅通孔金屬柱進(jìn)行薄化處理，以使硅通孔金屬柱表面與隔離層表面在同一平面上；以延伸至硅基板背面的硅通孔金屬柱作為凸點(diǎn)，在該凸點(diǎn)表面形成凸點(diǎn)下金屬層；在相鄰的固定數(shù)目的凸點(diǎn)對(duì)應(yīng)的凸點(diǎn)下金屬層上形成錫球，該錫球環(huán)包上述固定數(shù)目的凸點(diǎn)下金屬層，以實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)的硅通孔金屬柱背面互聯(lián)。該方案簡(jiǎn)化了工藝，降低了生產(chǎn)和工藝風(fēng)險(xiǎn)。
[0043]最后應(yīng)說(shuō)明的是:以上各實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述各實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種硅通孔金屬柱背面互聯(lián)方法，其特征在于，包括: 以延伸至硅基板背面的硅通孔金屬柱作為凸點(diǎn)，在所述凸點(diǎn)表面形成凸點(diǎn)下金屬層，所述硅基板上包括至少一個(gè)硅通孔金屬柱； 在相鄰的固定數(shù)目的所述凸點(diǎn)對(duì)應(yīng)的所述凸點(diǎn)下金屬層上形成錫球，所述錫球環(huán)包所述固定數(shù)目的所述凸點(diǎn)下金屬層，以實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)的所述硅通孔金屬柱背面互聯(lián)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述以延伸至硅基板背面的硅通孔金屬柱作為凸點(diǎn)，在所述凸點(diǎn)表面形成凸點(diǎn)下金屬層之前，還包括: 對(duì)設(shè)置有至少一個(gè)硅通孔金屬柱的硅基板背面進(jìn)行薄化處理，以使所述硅通孔金屬柱從所述硅基板背面露出，并與所述硅基板背面相距第一預(yù)設(shè)距離； 在露出所述硅通孔金屬柱的所述硅基板背面形成隔離層，所述隔離層的厚度小于所述第一預(yù)設(shè)距離； 對(duì)露出于所述隔離層表面的所述硅通孔金屬柱進(jìn)行薄化處理，以使所述硅通孔金屬柱表面與所述隔離層表面在同一平面上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述對(duì)設(shè)置有至少一個(gè)硅通孔金屬柱的硅基板背面進(jìn)行薄化處理之前，還包括: 在所述硅基板正面鍵合一層具有固定厚度的載體晶片。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述在相鄰的固定數(shù)目的所述凸點(diǎn)對(duì)應(yīng)的所述凸點(diǎn)下金屬層上形成錫球之后，還包括: 對(duì)鍵合的所述載體晶片進(jìn)行脫膠處理，以去除所述載體晶片。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述以延伸至硅基板背面的硅通孔金屬柱作為凸點(diǎn)，在所述凸點(diǎn)表面形成凸點(diǎn)下金屬層，包括: 在每個(gè)所述凸點(diǎn)表面分別形成凸點(diǎn)下金屬層，且各所述凸點(diǎn)對(duì)應(yīng)的所述凸點(diǎn)下金屬層間隔設(shè)置。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述以延伸至硅基板背面的硅通孔金屬柱作為凸點(diǎn)，在所述凸點(diǎn)表面形成凸點(diǎn)下金屬層，包括: 在每個(gè)所述凸點(diǎn)表面分別形成凸點(diǎn)下金屬層，且各所述凸點(diǎn)對(duì)應(yīng)的所述凸點(diǎn)下金屬層間連通。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述在相鄰的固定數(shù)目的所述凸點(diǎn)對(duì)應(yīng)的所述凸點(diǎn)下金屬層上形成錫球，包括: 在所述凸點(diǎn)下金屬層表面采用回流焊接工藝形成所述錫球。
【文檔編號(hào)】H01L21/60GK104347494SQ201410459812
【公開日】2015年2月11日 申請(qǐng)日期:2014年9月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月10日
【發(fā)明者】丁萬(wàn)春 申請(qǐng)人:南通富士通微電子股份有限公司