本發(fā)明涉及微電子制造，尤其涉及一種晶圓的互聯(lián)結(jié)構(gòu)及其制造方法。

背景技術(shù)：

1、摩爾定律一直是指導(dǎo)半導(dǎo)體行業(yè)發(fā)展的定律，在如今的時(shí)代摩爾定律卻被賦予了新的定義。國際半導(dǎo)體發(fā)展藍(lán)圖提出了3d?ic的技術(shù)方案，來推進(jìn)到后摩爾時(shí)代，通過晶圓之間的垂直互聯(lián)來提高芯片性能與集成度。

2、硅通孔(through?silicon?via,tsv)的異質(zhì)多芯片間三維互連技術(shù)可實(shí)現(xiàn)高速而靈活的芯片間信號傳輸，被視為先進(jìn)封裝的重要賦能技術(shù)，隨著三維集成技術(shù)的不斷演變，發(fā)展出許多垂直互聯(lián)技術(shù)，諸如tgv、tmv等，其核心思想是解決晶圓之間垂直互聯(lián)問題。

3、垂直互聯(lián)晶圓的制造，材料之間的熱匹配問題、熱應(yīng)力問題是當(dāng)今3d?ic亟待解決的問題。當(dāng)今的高校，研究機(jī)構(gòu)進(jìn)行了一系列的嘗試，諸如采取填充金屬鎢，但鎢的導(dǎo)電性較差，無法解決高密度互聯(lián)電路的功耗問題。也有填充導(dǎo)電多晶硅的方式制造垂直互聯(lián)電路，導(dǎo)電多晶硅的優(yōu)點(diǎn)是制造工藝簡單，不需要沉積側(cè)壁種子層，而且該方法制造的垂直互聯(lián)結(jié)構(gòu)與基體不存在熱匹配的問題，應(yīng)力較小，但面臨的重大問題是多晶硅導(dǎo)電性差，所以以上嘗試均不適合高密度、高性能垂直互聯(lián)電路的制造。

4、當(dāng)今技術(shù)需要解決的問題有兩方面：第一是提高導(dǎo)電性，降低寄生電容；第二是提高填充材料與基體材料的熱匹配度，降低應(yīng)力。如上所述，如果采取填充導(dǎo)電多晶硅的方式制造垂直互聯(lián)電路，導(dǎo)電多晶硅的優(yōu)點(diǎn)是制造工藝簡單，不需要沉積側(cè)壁種子層，而且該方法制造的垂直互聯(lián)結(jié)構(gòu)與基體不存在熱匹配的問題，應(yīng)力較小，但面臨的重大問題是多晶硅導(dǎo)電性差，所以以上嘗試均不適合高密度、高性能垂直互聯(lián)電路的制造。而填充金屬鎢同樣面臨著導(dǎo)電性差的問題，雖然填充金屬鎢要比填充導(dǎo)電多晶性能要提升很多，但依舊無法滿足現(xiàn)有3d?ic對高集成度，高性能的需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種晶圓的互聯(lián)結(jié)構(gòu)及其制造方法，本申請采用金屬作為互聯(lián)導(dǎo)線進(jìn)行垂直互聯(lián)，解決了導(dǎo)電性較差的問題，同時(shí)在互聯(lián)導(dǎo)線的兩個端部開設(shè)第一凹槽和第二凹槽，在第一凹槽和第二凹槽內(nèi)填充有機(jī)高分子材料，解決了熱匹配和熱應(yīng)力的問題。

2、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

3、本發(fā)明實(shí)施例的一方面提供了一種晶圓的互聯(lián)結(jié)構(gòu)，所述互聯(lián)結(jié)構(gòu)包括：襯底，所述襯底設(shè)置有連通所述襯底的第一側(cè)和第二側(cè)的互聯(lián)通孔，所述互聯(lián)通孔的兩端分別開設(shè)有直徑大于所述互聯(lián)通孔的第一凹槽和第二凹槽；互聯(lián)導(dǎo)線，所述互聯(lián)導(dǎo)線設(shè)置于所述互聯(lián)通孔內(nèi)；所述第一凹槽內(nèi)填充有第一有機(jī)高分子材料層，所述第二凹槽內(nèi)填充有第二有機(jī)高分子材料層。

4、在一些實(shí)施例中，所述互聯(lián)結(jié)構(gòu)還包括設(shè)置于所述襯底第一側(cè)的第三有機(jī)高分子材料層和/或設(shè)置于所述襯底第二側(cè)的第四有機(jī)高分子材料層，所述互聯(lián)導(dǎo)線的兩端貫穿所述第三有機(jī)高分子材料層和/或所述第四有機(jī)高分子材料層。

5、在一些實(shí)施例中，所述第一有機(jī)高分子材料層、所述第二有機(jī)高分子材料層、所述第三有機(jī)高分子材料層和所述第四有機(jī)高分子材料層均采用苯并環(huán)丁烯。

6、在一些實(shí)施例中，所述第一凹槽與所述第二凹槽的直徑相同，所述第一凹槽或所述第二凹槽的直徑與所述互聯(lián)通孔的直徑比值為第一范圍值。

7、在一些實(shí)施例中，所述第一范圍值為3～5。

8、在一些實(shí)施例中，所述互聯(lián)通孔的深度與寬度的比值為第二范圍值。

9、在一些實(shí)施例中，所述第二范圍值為5～15。

10、本發(fā)明實(shí)施例的一方面提供了一種晶圓的互聯(lián)結(jié)構(gòu)的制造方法，所述制造方法應(yīng)用于如上所述的互聯(lián)結(jié)構(gòu)，所述制造方法包括：在襯底的第一側(cè)刻蝕第一凹槽；旋涂有機(jī)高分子材料至所述第一凹槽內(nèi)以及所述襯底的第一側(cè)，并進(jìn)行固化處理；在所述第一凹槽的中部刻蝕互聯(lián)孔槽，電鍍互聯(lián)導(dǎo)線至所述互聯(lián)孔槽內(nèi)，并對所述襯底的第二側(cè)研磨減薄至露出所述互聯(lián)導(dǎo)線的端部；在所述襯底第二側(cè)的互聯(lián)導(dǎo)線端部的周圍刻蝕第二凹槽；旋涂有機(jī)高分子材料至所述第二凹槽內(nèi)以及所述襯底的第二側(cè)，并進(jìn)行固化處理；對所述襯底的第二側(cè)進(jìn)行研磨減薄至露出所述互聯(lián)導(dǎo)線的端部。

11、在一些實(shí)施例中，在所述第一凹槽的中部刻蝕互聯(lián)孔槽中，所述方法還包括：在襯底第一側(cè)的有機(jī)高分子材料上涂覆光刻膠，并根據(jù)所述互聯(lián)通孔的位置及形狀進(jìn)行圖案化處理；刻蝕所述第一凹槽中部的有機(jī)高分子材料，去除光刻膠，以得到襯底預(yù)刻槽；通過所述襯底預(yù)刻槽刻蝕襯底，以得到互聯(lián)孔槽。

12、在一些實(shí)施例中，在所述電鍍互聯(lián)導(dǎo)線至所述互聯(lián)孔槽內(nèi)，并對所述襯底的第二側(cè)研磨減薄至露出所述互聯(lián)導(dǎo)線的端部中，所述方法還包括：通過pecvd工藝在所述互聯(lián)孔槽內(nèi)沉積介質(zhì)層；通過ald工藝在所述介質(zhì)層上依次沉積阻擋層和金屬種子層；在所述互聯(lián)孔槽內(nèi)電鍍填充金屬，并平坦化處理，以得到互聯(lián)導(dǎo)線；對所述襯底的第二側(cè)研磨減薄，當(dāng)所述襯底的第二側(cè)露出所述互聯(lián)導(dǎo)線的端部時(shí)，則繼續(xù)研磨預(yù)設(shè)深度。

13、根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一種晶圓的互聯(lián)結(jié)構(gòu)及其制造方法，至少具有如下有益效果：本申請采用金屬作為互聯(lián)導(dǎo)線進(jìn)行垂直互聯(lián)，解決了導(dǎo)電性較差的問題。同時(shí)在互聯(lián)導(dǎo)線的兩個端部開設(shè)第一凹槽和第二凹槽，在第一凹槽和第二凹槽內(nèi)填充苯并環(huán)丁烯(bcb)，苯并環(huán)丁烯(bcb)既可以用作散熱，也可以為熱應(yīng)力提供緩沖，解決了熱匹配和熱應(yīng)力的問題。采用本申請實(shí)現(xiàn)的垂直互聯(lián)的晶圓具有生產(chǎn)工藝簡單、應(yīng)力小、電性能優(yōu)異以及互聯(lián)延遲時(shí)間短等特點(diǎn)。

14、應(yīng)當(dāng)理解的是，以上的一般描述和后文的細(xì)節(jié)描述僅是示例性的，并不能限制本公開。

技術(shù)特征：

1.一種晶圓的互聯(lián)結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述互聯(lián)結(jié)構(gòu)包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的互聯(lián)結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述互聯(lián)結(jié)構(gòu)還包括設(shè)置于所述襯底第一側(cè)的第三有機(jī)高分子材料層和/或設(shè)置于所述襯底第二側(cè)的第四有機(jī)高分子材料層，所述互聯(lián)導(dǎo)線的兩端貫穿所述第三有機(jī)高分子材料層和/或所述第四有機(jī)高分子材料層。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的互聯(lián)結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一有機(jī)高分子材料層、所述第二有機(jī)高分子材料層、所述第三有機(jī)高分子材料層和所述第四有機(jī)高分子材料層均采用苯并環(huán)丁烯。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的互聯(lián)結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一凹槽與所述第二凹槽的直徑相同，所述第一凹槽或所述第二凹槽的直徑與所述互聯(lián)通孔的直徑比值為第一范圍值。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的互聯(lián)結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一范圍值為3～5。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的互聯(lián)結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述互聯(lián)通孔的深度與寬度的比值為第二范圍值。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的互聯(lián)結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第二范圍值為5～15。

8.一種晶圓的互聯(lián)結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于，所述制造方法應(yīng)用于如權(quán)利要求1至7任一項(xiàng)所述的互聯(lián)結(jié)構(gòu)，所述制造方法包括：

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制造方法，其特征在于，在所述第一凹槽的中部刻蝕互聯(lián)孔槽中，所述方法還包括：

10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制造方法，其特征在于，在所述電鍍互聯(lián)導(dǎo)線至所述互聯(lián)孔槽內(nèi)，并對所述襯底的第二側(cè)研磨減薄至露出所述互聯(lián)導(dǎo)線的端部中，所述方法還包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種晶圓的互聯(lián)結(jié)構(gòu)及其制造方法，涉及微電子制造技術(shù)領(lǐng)域，互聯(lián)結(jié)構(gòu)包括：襯底，襯底設(shè)置有連通襯底的第一側(cè)和第二側(cè)的互聯(lián)通孔，互聯(lián)通孔的兩端分別開設(shè)有直徑大于互聯(lián)通孔的第一凹槽和第二凹槽；互聯(lián)導(dǎo)線，互聯(lián)導(dǎo)線設(shè)置于互聯(lián)通孔內(nèi)；第一凹槽內(nèi)填充有第一有機(jī)高分子材料層，第二凹槽內(nèi)填充有第二有機(jī)高分子材料層。本申請采用金屬作為互聯(lián)導(dǎo)線進(jìn)行垂直互聯(lián)，解決了導(dǎo)電性較差的問題，同時(shí)在互聯(lián)導(dǎo)線的兩個端部開設(shè)第一凹槽和第二凹槽，在第一凹槽和第二凹槽內(nèi)填充苯并環(huán)丁烯(BCB)，解決了熱匹配和熱應(yīng)力的問題。

技術(shù)研發(fā)人員：王晨星,陸原,楊云春,張拴
受保護(hù)的技術(shù)使用者：北京賽萊克斯國際科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19