一種深孔底部氧化矽絕緣層的刻蝕方法
2023-04-30 20:17:36 2
一種深孔底部氧化矽絕緣層的刻蝕方法
【專利摘要】本發明提供了一種深孔底部絕緣層的刻蝕方法，防止TSV的側壁和拐角處的絕緣層被刻蝕，有效保護了TSV的側壁和拐角位置的絕緣層，提高了電的可靠性，其包括以下步驟：（1）對擁有IC器件晶圓進行背面減薄；（2）在擁有IC器件晶圓的背面對應金屬焊盤的位置製作TSV孔；（3）在TSV孔內製作絕緣層；（4）去除TSV孔底部的絕緣層以及氧化物絕緣層，使金屬焊盤裸露；（5）採用金屬連接線製作RDL，使RDL與TSV底部的金屬焊盤連接，並進一步製作表面金屬焊盤和微凸點，使表面金屬焊盤和微凸點與RDL連接，其特徵在於：其中在第（4）步去除TSV孔底部的絕緣層前，在擁有IC器件晶圓表面和TSV側壁上部及拐角處製作金屬保護層，在其中在第（4）步去除TSV孔底部的絕緣層以及TSV孔底部的氧化物絕緣層，使金屬焊盤暴露出來後剝離所述金屬保護層。
【專利說明】一種深孔底部氧化矽絕緣層的刻蝕方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及微電子【技術領域】一種製造或處理半導體或固體器件的方法，具體涉及一種深孔底部氧化矽絕緣層的刻蝕方法。
【背景技術】
[0002]隨著微電子技術的不斷進步，集成電路的特徵尺寸不斷縮小，互連密度不斷提高。同時用戶對高性能低耗電的要求不斷提高。在這種情況下，靠進一步縮小互連線的線寬來提高性能的方式受到材料物理特性和設備工藝的限制，二維互連線的電阻電容(RC)延遲逐漸成為限制半導體晶片性能提高的瓶頸。矽穿孔(Through Silicon Via，簡稱TSV)工藝通過在晶圓中形成金屬立柱，並配以金屬凸點，可以實現晶圓(晶片)之間或晶片與基板間直接的三維互連，這樣可以彌補傳統半導體晶片二維布線的局限性。這種互連方式與傳統的堆疊技術如鍵合技術相比具有三維方向堆疊密度大、封裝後外形尺寸小等優點，從而大大提高晶片的速度並降低功耗。因此，TSV技術已經被廣泛認為是繼鍵合、載帶焊和倒裝晶片之後的第四代封裝技術，將逐漸成為高密度封裝領域的主流技術。
[0003]對於採用via-last技術對CIS (CMOS Image Sensor)產品進行封裝時，多採用從晶片背面制孔，目的是與晶片正面的金屬焊盤進行互連。但是要與金屬焊盤進行互連，就必須穿透覆蓋在金屬焊盤上方的介質層(一般為Si02)，對於Si02的刻蝕，一般採用幹法刻蝕技術。當採用幹法刻蝕TSV底部氧化層絕緣層時，TSV的側壁和拐角處的氧化矽絕緣層也會被刻蝕，這就會出現電的可靠性問題。因此，在進行幹法刻蝕時，需要對側壁和拐角位置進行保護。
【發明內容】
[0004]針對上述問題，本發明提供了一種深孔底部氧化矽絕緣層的刻蝕方法，防止TSV的側壁和拐角處的氧化矽絕緣層被刻蝕，有效保護了 TSV的側壁和拐角位置的氧化矽絕緣層，提高了電的可靠性。
[0005]本發明的其技術方案是這樣的:一種深孔底部氧化矽絕緣層的刻蝕方法，其包括以下步驟:
(1)、對擁有IC器件晶圓進行背面減薄；
(2)、在擁有IC器件晶圓的背面對應金屬焊盤的位置製作TSV孔；
(3)、在TSV孔內製作絕緣層；
(4)、去除TSV孔底部的絕緣層以及氧化物絕緣層，使金屬焊盤裸露；；
(5)採用金屬連接線製作RDL，使RDL與TSV底部的金屬焊盤連接，並進一步製作表面金屬焊盤和微凸點，使表面金屬焊盤和微凸點與RDL連接，其特徵在於:
其中在第(4)步去除TSV孔底部的絕緣層前，在擁有IC器件晶圓表面和TSV孔側壁上部及拐角處製作金屬保護層，在其中在第(4)步去除TSV孔底部的絕緣層以及TSV孔底部的氧化物絕緣層，使金屬焊盤暴露出來後，剝離所述金屬保護層。[0006]其進一步特徵在於:第(3)步中的絕緣層為聚合物或者二氧化矽；
其中第(5)步，通過電鍍填充金屬，製作RDL和表面金屬焊盤，以完成晶圓正面到背面的互連工藝；
其中第(5)步完成後，在TSV孔內填充聚合物材料以增加其可靠性。
[0007]上述深孔底部氧化矽絕緣層的刻蝕方法中，由於在擁有IC器件晶圓表面和TSV側壁上部及拐角處製作金屬保護層，在去除TSV孔底部的絕緣層和氧化物絕緣層，使金屬焊盤裸露時，有效地保護了 TSV的側壁和拐角位置的絕緣層，提高了電的可靠性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0008]圖1為IC器件晶圓不意圖；
圖2為製作刻蝕TSV孔示意圖；
圖3為TSV側壁絕緣層製作示意圖；
圖4為金屬保護層製作示意圖；
圖5為TSV底部絕緣層和氧化物絕緣層刻蝕示意圖；
圖6為剝離金屬保護層示意圖；
圖7為金屬連接線製作RDL示意圖；
圖8為製作表面金屬焊盤和微凸點和TSV孔內填充聚合物材料示意圖。
【具體實施方式】
[0009]根據附圖對本發明作進一步說明。:
見圖1，步驟(I)、對擁有IC器件晶圓I進行背面減薄；
A:在IC器件晶圓I內部擁有金屬焊盤3，在金屬焊盤與IC器件晶圓襯底Ia之間擁有一層氧化物絕緣層2 ；
B:利用晶圓減薄機對IC器件晶圓I進行背面減薄；
見圖2，步驟(2)、在擁有IC器件晶圓I的背面對應金屬焊盤的位置製作TSV孔4;從晶圓背面，在正對金屬焊盤3位置通過深反應離子刻蝕的方法製作TSV孔4，在刻蝕TSV孔時，直到金屬焊盤上面的氧化物絕緣層2全部暴露出為止；
見圖3，步驟(3)、在TSV孔4內製作絕緣層5 ;此絕緣層材料可以為聚合物材料或者二氧化矽；如果絕緣層為聚合物材料，可以採用旋塗或噴塗的方式，如果聚合物材料為二氧化矽，則採用PECVD的方式。
[0010]見圖4，步驟(4)、在晶圓表面和TSV側壁上部及拐角處製作金屬保護層6 ；
見圖5，步驟(5)、通過等離子刻蝕等幹法刻蝕，去除TSV孔底部的絕緣層5a以及氧化物絕緣層2 ；
見圖6，步驟(6)剝離金屬保護層6 ;
見圖7、圖8，步驟(7)、採用金屬連接線7製作RDL，使RDL與TSV底部的金屬焊盤3連接，通過電鍍填充金屬製作表面金屬焊盤3a和微凸點9,使表面金屬焊盤3a和微凸點9與RDL連接，以完成晶圓正面到背面的Bump互連工藝；
見圖8，步驟(8)、最後在TSV孔4內填充聚合物材料8以增加其可靠性並形成表面鈍化層10。[0011]說明書中的RDL為:金屬再布線層。
[0012]以上所述僅為說明發明的實施方式，並不用於限制本發明，對於本領域的技術人員來說，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種深孔底部氧化矽絕緣層的刻蝕方法，其包括以下步驟: (1)、對擁有IC器件的晶圓進行背面減薄； (2)、在擁有IC器件晶圓的背面對應金屬焊盤的位置製作TSV孔； (3)、在TSV孔內製作絕緣層； (4)、去除TSV孔底部的絕緣層以及氧化物絕緣層，使金屬焊盤裸露； (5)採用金屬連接線製作RDL，使RDL與TSV底部的金屬焊盤連接，並進一步製作表面金屬焊盤和微凸點，使表面金屬焊盤和微凸點與RDL連接； 其特徵在於:其中在第(4)步去除TSV孔底部的絕緣層前，在擁有IC器件晶圓表面和TSV側壁上部及拐角處製作金屬保護層，在其中在第(4)步去除TSV孔底部的絕緣層以及TSV孔底部的氧化物絕緣層，使金屬焊盤暴露出來後剝離所述金屬保護層。
2.根據權利要求1所述的一種深孔底部氧化矽絕緣層的刻蝕方法，其特徵在於:其中 步驟(I)中: A:在IC器件晶圓內部擁有金屬焊盤，在金屬焊盤與IC器件晶圓襯底之間擁有氧化物絕緣層； B:利用晶圓減薄機對IC器件晶圓進行背面減薄。
3.根據權利要求1所述的一種深孔底部氧化矽絕緣層的刻蝕方法，其特徵在於:其中 步驟(3)中:絕緣層可以是聚合物或者二氧化矽。
4.根據權利要求1所述的一種深孔底部氧化矽絕緣層的刻蝕方法，其特徵在於:其中 步驟(4)中:採用幹法去除TSV孔底部的絕緣層和TSV孔底部的氧化物絕緣層，使金屬焊盤裸露。
5.根據權利要求1所述的一種深孔底部氧化矽絕緣層的刻蝕方法，其特徵在於:其中 第(5)步，通過電鍍填充金屬，製作RDL和表面金屬焊盤，以完成晶圓正面到背面的互連工藝。
6.根據權利要求1-5任何所述的一種深孔底部氧化矽絕緣層的刻蝕方法，其特徵在於:最後在TSV孔內填充聚合物材料以增加其可靠性並形成表面鈍化層。
【文檔編號】H01L21/311GK103441097SQ201310379664
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年8月28日 優先權日:2013年8月28日
【發明者】於大全, 戴風偉, 徐成, 李昭強 申請人:華進半導體封裝先導技術研發中心有限公司