本發明專利技術公開了在其中具有背側硅通孔(B/S?TSV)的集成電路結構及其形成方法。該方法包括的步驟為:接收包括襯底的晶圓,該襯底具有前側和背側,所述前側具有在其上的導體;從襯底的背側形成背側硅通孔(B/S?TSV)以穿透襯底;并且用導電材料填充背側硅通孔(B/S?TSV)以形成與導體的電連接。因此,背側硅通孔穿透襯底的背側并且形成至襯底的前側上的導體的電連接。
Integrated circuit structure and forming method thereof
The present invention discloses in which has a back side through silicon vias (B/S TSV) integrated circuit structure and forming method thereof. The method comprises the steps of: receiving the wafer comprises a substrate, the substrate having a front and a back side, the side with the conductor; from the back side of the substrate to form the dorsal silicon vias (B/S TSV) to penetrate the substrate; and fill the back side of silicon vias with conductive material (B/S TSV) to form a connection with the electrical conductor. Thus, the back silicon vias penetrate the back of the substrate and form an electrical connection to the conductor on the front side of the substrate.
【技術實現步驟摘要】
本專利技術的實施例總體涉及半導體領域,更具體地,涉及集成電路結構及其形成方法。
技術介紹
隨著對半導體制造微型化的需求增大,封裝技術已經從二維(2D)發展到三維(3D)晶圓級封裝,以進一步改進集成電路器件中的電路的密度和性能。在3D晶圓級封裝中,多個晶圓堆疊。通常使用硅通孔(TSV)將晶圓連接至另一晶圓。然而,形成TSV的常規方法會將缺陷引入晶圓,因此需要將其解決。
技術實現思路
根據本專利技術的一個方面,提供了一種形成集成電路結構的方法,所述方法包括:接收襯底,所述襯底具有前側和背側,所述前側包括位于其上的導體;從所述襯底的背側形成通孔;以及用導電材料填充所述通孔以電連接至所述導體。附圖說明當結合附圖進行閱讀時,從以下詳細描述可最佳理解本專利技術的各個方面。應該指出,根據工業中的標準實踐,各個部件未按比例繪制。實際上,為了清楚的討論,各個部件的尺寸可以任意地增大或減小。圖1示出了根據實施例的通過1-掩模工藝和2-掩模工藝的背側硅通孔的制造工藝的流程圖。圖2示出了根據實施例的其中具有接合界面的接合晶圓的結構的截面圖。圖3A至圖3F示出了根據實施例的處于1-掩模工藝的不同階段的集成電路器件的結構的各個截面圖。圖4A至圖4B示出了根據實施例的處于2-掩模工藝的不同階段的集成電路器件的結構的截面圖。圖5示出了根據實施例的集成電路器件的結構的截面圖。圖6示出了根據實施例的集成電路器件的結構的截面圖。具體實施方式以下公開內容提供了許多用于實現所提供主題的不同特征的不同實施例或實例。下面描述了組件和布置的具體實例以簡化本專利技術。當然,這些僅僅是實例,而不旨在限制本專利技術。例如,以下描述中,在第二部件上方或者上形成第一部件可以包括第一部件和第二部件直接接觸形成的實施例,并且也可以包括在第一部件和第二部件之間可以形成額外的部件,從而使得第一部件和第二部件可以不直接接觸的實例。此外,本專利技術可在各個實施例中重復參考標號和/或字符。該重復是為了簡單和清楚的目的,并且其本身不指示所討論的各個實施例和/或配置之間的關系。除非上下文另有明確規定,否則單數形式的“一”、“一個”和“這”包括復數形式。因此,除非上下文另有明確規定,否則,例如,提到的導電插塞包括具有兩個或多個這樣的插塞的方面。而且,為便于描述,在此可以使用諸如“在…之下”、“在…下方”、“下部”、“在…之上”、“上部”等空間相對術語,以描述如圖所示的一個元件或部件與另一個(或另一些)原件或部件的關系。在半導體的制造中,在多個晶圓的三維(3D)封裝中,對于集成電路器件,減薄其中的晶圓(即,硅襯底)是非常重要的。為了封裝多個晶圓,在半導體結構中形成硅通孔(TSV)以將晶圓連接至諸如接合焊盤、中介片、再分布層和晶圓的電子元件。眾所周知,傳統的前側TSV(F/STSV)提供了將晶圓接合或連接至電子元件的方式。然而,傳統的前側TSV(F/STSV)的尺寸和厚度過大而不能減薄晶圓的厚度。在制造前側硅通孔(F/STSV)結構的典型的方法中,前側硅通孔(F/STSV)從其上具有半導體元件的晶圓的前側延伸并且終止在晶圓的襯底內。之后,通過去除襯底的一部分來減薄晶圓以暴露前側硅通孔(F/STSV),使得前側硅通孔(F/STSV)隨后連接至諸如接合焊盤、中介片、再分布層、第二襯底等的電子元件。然而,在晶圓的減薄工藝期間,可能在其中形成裂縫或缺陷。這些缺陷對于不在相同高度處的前側硅通孔(F/STSV)更易產生。這樣的缺陷導致了對晶圓通過減薄所能達到的厚度的限制。因此,對晶圓的厚度的限制引起了三維(3D)封裝件中的半導體器件中的電路的密度的限制。在這方面,根據各個實施例,公開了背側TSV(B/STSV)及其制造方法。在圖1中總結了背側硅通孔(B/STSV)電極的制造工藝,其中,包括1-掩模工藝80和2-掩模工藝90的兩個不同的步驟。在1-掩模工藝80中,在蝕刻工藝期間,僅在襯底的背側上形成光刻膠掩模以形成背側硅通孔(B/STSV)。之后,隨后通過側壁膜的沉積工藝和毯式蝕刻工藝在背側硅通孔(B/STSV)下方形成第二通孔,其中,第二通孔的側壁與背側硅通孔(B/STSV)的側壁相連續。與1-掩模工藝80相比,2-掩模工藝90還包括在上述毯式蝕刻工藝之前,在背側硅通孔(B/STSV)中形成第二光刻膠掩模。因此,根據第二光刻膠掩模中的開口的尺寸,通過2-掩模工藝90形成的第二通孔的尺寸可以小于背側硅通孔(B/STSV)的尺寸。在隨后的實施例中,1-掩模工藝80用于制造如圖3D、圖5和圖6所示的集成電路結構中的背側硅通孔(B/STSV),而2-掩模工藝90僅用于圖4。參照圖3A至圖3F,示出了根據本專利技術的實施例的在形成背側硅通孔(B/STSV)電極的1-掩模工藝80的不同階段的集成電路器件的結構的不同截面圖。現在參照圖2,示出了具有以相反方向接合在一起的兩個晶圓110以及介于其中的接合中介層120的結構的截面圖。在一些實施例中,晶圓110可以通過合適的工藝(諸如直接接合工藝、等離子體激活接合工藝、陽極接合工藝、共晶接合工藝、玻璃熔塊接合工藝、粘合接合工藝、熱壓縮(thermoscompression)接合工藝、反應接合工藝和瞬時液相擴散接合工藝)彼此接合。此外,兩個晶圓也可以通過傳統前側硅通孔(F/STSV)工藝的前端制程(frontend)接合在一起,其中,前側硅通孔(F/STSV)電極終止在襯底中而沒有突出于晶圓的背側。即,兩個晶圓通過前側硅通孔(F/STSV)電極來接合而沒有蝕刻襯底以暴露前側硅通孔(F/STSV)。應該注意,在接合晶圓110之后,根據實施例執行在晶圓中制造背側硅通孔(B/STSV)電極的方法。下一步,參照圖3A,其示出了圖2中所示的接合晶圓的晶圓的結構的截面圖。為簡單起見,僅在隨后的圖中示出相同元件的一個或兩個物體內的一個晶圓,但其代表可以在現實中以連續結構重復的多個元件。涉及制造背側硅通孔(B/STSV)電極的制造工藝從晶圓110開始。晶圓110包括襯底140和鄰近于襯底140的介電層130。此外,在工藝10中,襯底140具有兩側,背側141和前側143,其中,背側141被限定為構成襯底140的外側的表面,而前側143被限定為襯底140以及鄰近的介電層130之間的界面。襯底140包括任何合適的材料,諸如,具體為但不限于硅(Si)。對襯底140實施包括硅的熱氧化工藝、光刻工藝、光刻膠層的涂布工藝、蝕刻工藝、化學機械工藝(CMP)以及P離子和B離子的離子注入工藝的多個制造工藝。因此,該晶圓包括氧化物溝槽(例如,淺溝槽隔離)144并且有源區148其中可以包括柵電極、源極/漏極區域、輕摻雜漏極(LDD)區域、N-阱、P-阱和雙阱。為簡單起見,在隨后的圖中未示出有源區148中的多個結構。通過諸如化學汽相沉積(CVD)、大氣壓CVD(APCVD)、低壓CVD(LPCVD)、等離子體增強CVD(PECVD)、金屬有機CVD(MOCVD)、物理汽相沉積(PVD)、原子層沉積(ALD)、化學溶液沉積、濺射以及它們的組合的合適的工藝來形成或沉積鄰近于襯底140的介電層130。介電層130是低k層并且起間隔件和介質濾波器(dielectricfilter本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種形成集成電路結構的方法,所述方法包括:接收襯底,所述襯底具有前側和背側,所述前側包括位于其上的導體;從所述襯底的背側形成通孔;以及用導電材料填充所述通孔以電連接至所述導體。
【技術特征摘要】
2015.10.30 US 14/929,0401.一種形成集成電路結構的方法,所述方法包...
【專利技術屬性】
技術研發人員:林政賢,楊敦年,林杏芝,劉人誠,高敏峰,黃薰瑩,
申請(專利權)人:臺灣積體電路制造股份有限公司,
類型:發明
國別省市:中國臺灣;71
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