多孔状绝缘介质层的三维互连装置及其制备方法_2

文档序号:9472833阅读:来源:国知局
构示意图。
[0027]图4为根据本发明一个实施例的制造有环形深孔的芯片结构示意图;
[0028]图5为根据本发明一个实施例的环形深孔中填充高分子混合物并去除表面高分子混合物冗余后的芯片结构示意图;
[0029]图6为根据本发明一个实施例的刻蚀去除环形深孔包围的硅柱后的芯片结构示意图;
[0030]图7为根据本发明一个实施例的在圆形深孔内电镀铜填充圆形深孔形成导体铜柱后的芯片结构示意图;
[0031]图8为根据本发明一个实施例的在芯片表面制造绝缘介质层和平面互连后的芯片结构示意图;
[0032]图9为根据本发明一个实施例的采用临时键合技术在芯片正面键合辅助芯片后的芯片结构示意图;
[0033]图10为根据本发明一个实施例的从芯片背面减薄芯片,露出导体铜柱后的芯片结构示意图;
[0034]图11为根据本发明一个实施例的在芯片背面制造绝缘介质层和平面互连后的芯片结构示意图;
[0035]图12为根据本发明一个实施例的去除辅助芯片后的芯片结构示意图;
[0036]图13为根据本发明一个实施例的在真空条件下加热芯片,形成海绵状多孔状绝缘介质层的三维互连结构示意图;
[0037]图14为根据本发明一个实施例的制造有圆形深孔的芯片结构示意图;
[0038]图15为根据本发明一个实施例的在圆形深孔内壁涂覆高分子混合物薄膜后的芯片结构示意图;
[0039]图16为根据本发明一个实施例的在圆形深孔内电镀铜填充圆形深孔形成导体铜柱后的芯片结构示意图;
[0040]图17为根据本发明一个实施例的在芯片表面制造绝缘介质层和平面互连后的芯片结构示意图;以及
[0041]图18为根据本发明一个实施例的采用临时键合技术在芯片正面键合辅助芯片后的芯片结构示意图。
【具体实施方式】
[0042]下面详细描述本发明的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,旨在用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。
[0043]此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是两个或两个以上,除非另有明确具体的限定。
[0044]在本发明中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0045]在本发明中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触,也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0046]下面参照附图描述根据本发明实施例提出的多孔状绝缘介质层的三维互连装置及其制备方法,首先将参照附图描述根据本发明实施例提出的多孔状绝缘介质层的三维互连装置。参照图1所示,该三维互连装置10包括:芯片20、导电体30与多孔状绝缘介质层
40 ο
[0047]其中,芯片20具有环形深孔。导电体30通过环形深孔贯穿芯片20。多孔状绝缘介质层40设置于环形深孔内,并且设置于芯片20与导电体30之间,其中,多孔状绝缘介质层40为由可加热分解的第一高分子材料与不可加热分解的第二高分子材料根据预设比例混合得到的混合高分子材料在经过加热使第一高分子材料分解后由第二高分子材料生成的多孔结构,以降低三维互连的电容,并且缓解由导电体30热膨胀产生的热应力。本发明实施例的可以降低三维互连的电容,具有比实体高分子材料更低的介电常数和更大的变形能力,更好地保证三维互连的可靠性。
[0048]应理解,预设比例可以由设计人员根据实际情况进行设定。
[0049]优选地,在本发明的一个实施例中,第一高分子材料可以为聚降冰片烯(poIynorbornene)、聚碳酸酯(polycarbonate)与聚碳酸丙稀酯(Poly propylenecarbonate)中的一种,第二高分子材料可以为聚酰亚胺(Polyimide)、聚甲基丙稀酸甲酯(Poly methylmethacrylate)、苯并环丁稀(Benzocyclobutene)与聚对苯二甲酰对苯二胺(poly p-phenylene terephthamide)中的一种。
[0050]进一步地,在本发明的一个实施例中,导电体30可以为柱状导电体,多孔状绝缘介质层40可以为海绵状高分子材料。
[0051]另外,在本发明的一个实施例中,在真空条件下加热芯片20,以生成多孔状绝缘介质层40,即言多孔状绝缘介质层40由真空条件下加热芯片20生成,在加热之后,第一高分子材料分解,由第二高分子材料生成多孔状绝缘介质层40。
[0052]具体而言,本发明实施例的三维互连装置10可以由贯穿整个芯片厚度的柱状导电体和介于芯片与柱状导电体之间的环形海绵状高分子多孔状绝缘介质层组成。海绵状高分子多孔状绝缘介质层采用可加热分解的高分子材料与加热不可分解的高分子材料的混合物制造围绕柱状导电体的环形介质层,再对介质层加热使可加热分解的高分子材料分解,形成由不可加热的高分子材料构成海绵状高分子多孔状绝缘介质层。本发明实施例的多孔状绝缘介质层可以降低三维互连的电容,并通过多孔介质层缓解柱状导体热膨胀应力对三维互连可靠性的影响,同时固定并支撑柱状导电体以保证三维互连结构的强度和可靠性。
[0053]其中,为了实现介于芯片与柱状导电体之间的绝缘介质层呈环形海绵状,在环形深孔内填充或者在圆形深孔内涂覆的高分子混合物包含可加热分解的高分子材料和加热不可分解的高分子材料。可加热分解高分子材料可以为聚降冰片烯、聚碳酸酯、聚碳酸丙烯酯中的一种,并且加热不可分解高分子材料可以为聚酰亚胺、聚甲基丙烯酸甲酯、苯并环丁烯、聚对苯二甲酰对苯二胺中的一种。在本发明实施例中可加热分解高分子材料优选为聚碳酸丙烯酯,加热不可分解高分子材料优选为聚酰亚胺。
[0054]根据本发明实施例提出的多孔状绝缘介质层的三维互连装置,通过对可加热分解的第一高分子材料与不可加热分解的第二高分子材料的混合高分子材料进行加热,以使第一高分子材料分解,由第二高分子材料生成多孔状绝缘介质层,以降低三维互连的电容,并且通过多孔状绝缘介质层可以缓解由导电体热膨胀产生的热应力,更好地保证三维互连的可靠性,以及通过导电体可以保证三维互连结构的强度和可靠性,具有比实体高分子材料更低的介电常数和更大的变形能力,简单便捷,易于实现。
[0055]其次,参照附图描述根据本发明实施例提出的多孔状绝缘介质层的三维互连装置的制备方法。参照图2所示,本发明实施例的制备方法包括以下步骤:
[0056]S201,根据预设
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