一种硅通孔互连的制作工艺、由此形成的硅通孔互连结构及其应用.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108615704A(43)申请公布日2018.10.02(21)申请号201810261142.1(22)申请日2018.03.27(71)申请人中国科学院上海微系统与信息技术研究所地址200050上海市长宁区长宁路865号(72)发明人豆传国杨恒孙珂戈肖鸿吴燕红李昕欣(74)专利代理机构上海智信专利代理有限公司31002代理人邓琪(51)Int.Cl.H01L21/768(2006.01)H01L23/528(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图4页(54)发明名称一种硅通孔互连的制作工艺、由此形成的硅通孔互连结构及其应用(57)摘要本发明涉及一种硅通孔互连的制作工艺，包括以下步骤：S1，在硅圆片的盲孔中形成多晶硅填充结构，在多晶硅填充结构的第一表面形成阻挡层结构；S2，减薄该硅圆片，使得该盲孔形成为硅通孔结构；S3，在多晶硅填充结构的与第一表面相对的第二表面形成金属电极结构；S4，在金属电极结构上形成金凸点；S5，加热硅圆片，使得金与多晶硅填充结构在硅通孔结构中形成金硅合金结构。本发明还涉及一种由此形成的硅通孔互连结构。本发明又涉及一种硅通孔互连结构的应用。根据本发明的硅通孔互连的制作工艺、由此形成的硅通孔互连结构及其应用，结合了多晶硅TSV孔径小的优点，降低了硅通孔互连结构的寄生电阻。CN108615704ACN108615704A权利要求书1/1页1.一种硅通孔互连的制作工艺，其特征在于，该制作工艺包括以下步骤：S1，在硅圆片的盲孔中形成多晶硅填充结构，在多晶硅填充结构的第一表面形成阻挡层结构；S2，减薄该硅圆片，使得该盲孔形成为硅通孔结构；S3，在多晶硅填充结构的与第一表面相对的第二表面形成金属电极结构；S4，在金属电极结构上形成金凸点；S5，加热硅圆片，使得金与多晶硅填充结构在硅通孔结构中形成金硅合金结构。2.根据权利要求1所述的制作工艺，其特征在于，所述步骤S1包括：S11，提供一硅圆片，在该硅圆片上形成盲孔，在该盲孔区域形成第一绝缘层结构；S12，在盲孔中填充多晶硅形成多晶硅填充结构；S13，在多晶硅填充结构的第一表面形成阻挡层结构。3.根据权利要求1所述的制作工艺，其特征在于，所述步骤S11包括为：通过深反应离子刻蚀形成盲孔，通过高温氧化或低压化学气相沉积盲孔区域经过刻蚀形成第一绝缘层结构。4.根据权利要求1所述的制作工艺，其特征在于，阻挡层结构为铬、铂和金或钛、铂、金复合结构。5.根据权利要求1所述的制作工艺，其特征在于，所述步骤S3包括：在硅圆片的背面形成第二绝缘层结构，然后在该第二绝缘层结构上形成金属电极结构。6.根据权利要求1所述的制作工艺，其特征在于，金属电极结构为金钛复合结构。7.根据权利要求1所述的制作工艺，其特征在于，所述步骤S4包括：采用金丝球焊方式或电镀金方式在金属电极结构上形成金凸点。8.根据权利要求1所述的制作工艺，其特征在于，所述步骤S5的温度为不低于365℃。9.一种根据权利要求1-8中任一项所述的制作工艺形成的硅通孔互连结构。10.一种根据权利要求9所述的硅通孔互连结构的应用。11.根据权利要求10所述的应用，其特征在于，该硅通孔互连结构与集成电路相连。12.根据权利要求11所述的应用，其特征在于，在所述步骤S1中的硅圆片上引入集成电路，然后将其与阻挡层结构连接。13.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，该硅通孔互连结构与微机电系统相连。14.根据权利要求13所述的应用，其特征在于，在所述步骤S1中的硅圆片上引入微机电系统，然后将其与阻挡层结构连接。2CN108615704A说明书1/4页一种硅通孔互连的制作工艺、由此形成的硅通孔互连结构及其应用技术领域[0001]本发明涉及一种硅通孔互连的制作工艺与结构，可用于集成电路器件或微机械系统器件的三维封装，属集成电路、微机械系统器件封装领域。背景技术[0002]随着集成电路不断向小型化、高密度和三维堆叠技术的发展，利用硅通孔(ThroughSiliconVia,TSV)制作的互连技术已成为半导体行业先进的技术之一。所谓TSV技术是通过硅晶片的通孔建立了从硅晶片的正面到背面的垂直电连接，从而实现了芯片与芯片、晶圆与晶圆多层堆叠之间的垂直导通，极大提高了封装密度和自由度，为三维堆叠技术提供了一种方法。[0003]在集成电路制造过程中，TSV的制作方法根据制作工艺阶段的不同主要划分为两种。一种是在制作集成电路中器件之前，就完成通孔的制作，这种方法被称为Via-first，这种方法一般通过填充多晶硅作为通孔互连结构，与集成电路工艺兼容性好；多晶硅TSV的孔径深宽比由深反应离子刻蚀工艺决定，可达25：1；此外，通孔侧壁绝缘层可通过高温氧化等工艺制作，易于实