专利名称：硅通孔互连结构的形成方法
技术领域：
本发明涉及半导体封装技术，特别涉及一种硅通孔互连结构的形成方法。
背景技术：
随着半导体技术不断发展，目前半导体器件的特征尺寸已经变得非常小，希望在二维的封装结构中增加半导体器件的数量变得越来越困难，因此三维封装成为一种能有效提高芯片集成度的方法。目前的三维封装包括基于金线键合的芯片堆叠(Die Stacking), 封装堆叠(Package Stacking)和基于硅通孔(Through Silicon Via，TSV)的三维堆叠。其中，利用硅通孔的三维堆叠技术具有以下三个优点(1)高密度集成；( 大幅地缩短电互连的长度，从而可以很好地解决出现在二维系统级芯片(SOC)技术中的信号延迟等问题；利用硅通孔技术，可以把具有不同功能的芯片(如射频、内存、逻辑、MEMS等)集成在一起来实现封装芯片的多功能。因此，所述利用硅通孔互连结构的三维堆叠技术日益成为一种较为流行的芯片封装技术。目前，将半导体衬底背面的硅通孔表面与另一层芯片进行电学连接的技术是硅通孔互连技术的核心技术之一。现有技术形成硅通孔互连结构方法包括提供半导体衬底，所述半导体衬底具有第一表面和与第一表面相对的第二表面，所述半导体衬底内形成有硅通孔；在所述半导体衬底第一表面形成器件层和互连层；在所述互连层表面进行临时粘合形成支撑层；利用所述支撑层作支撑，对所述半导体衬底第二表面进行减薄直至暴露出硅通孔的底部；在所述半导体衬底第二表面形成绝缘介质层，在所述绝缘介质层表面形成再布线层和金属键合垫，利用所述金属键合垫与另一层芯片有效电学连接。其中，所述绝缘介质层用于将所述再布线层和金属键合垫和所述半导体衬底内的器件电学隔离。但由于形成所述绝缘介质层的工艺为化学气相沉积工艺，利用化学气相沉积工艺形成绝缘介质层如氧化硅层、氮化硅层的温度至少为600°C 700°C，所述高温操作容易使得临时粘合失效，使得支撑层不能有效支撑整个半导体衬底，导致半导体衬底损毁，严重影响工艺的成品率。更多关于硅通孔互连结构请参考申请公布号为CN101719484A的中国专利文献。
发明内容
本发明解决的问题是提供一种硅通孔互连结构的形成方法，利用所述形成方法形成的硅通孔互连结构不会使得临时粘合失效。为解决上述问题，本发明实施例提供了一种硅通孔互连结构的形成方法，包括提供半导体衬底，所述半导体衬底具有第一表面和与第一表面相对的第二表面， 所述半导体衬底内形成有硅通孔；在所述半导体衬底第一表面上形成互连层；在所述互连层表面通过临时粘合形成支撑层；利用所述支撑层作支撑，对所述半导体衬底第二表面进行减薄，直到暴露出所述硅通孔的底部；
在所述半导体衬底第二表面形成有机树脂材料，并利用光固化或热固化工艺使得所述有机树脂材料固化，形成有机绝缘层，所述有机绝缘层暴露出所述硅通孔的底部。可选的，所述有机树脂材料为光固化树脂或热固化树脂。可选的，所述光固化树脂为不饱和聚酯、环氧树脂、有机硅低聚物、环氧丙烯酸脂、 聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酯或纯丙烯酸树脂。可选的，所述热固化树脂为环氧树脂或酚醛树脂。可选的，所述光固化树脂的固化温度为50°C 200°C。可选的，所述热固化树脂的固化温度为100°C 200°C。可选的，形成所述有机树脂材料的工艺为刷涂工艺或旋转涂胶工艺。可选的，所述有机绝缘层的厚度范围为3μπι ΙΟΟμπι。可选的，对所述半导体衬底第二表面进行减薄的工艺包括利用机械研磨工艺对所述半导体衬底第二表面进行减薄，直至所述半导体衬底第二表面接近硅通孔的底部表面或暴露出所述硅通孔的底部表面；利用干法刻蚀工艺对所述半导体衬底第二表面进行回刻蚀，使得所述硅通孔的底部表面凸出于半导体衬底第二表面。可选的，所述硅通孔的底部表面凸出于半导体衬底第二表面的高度差的范围为 0 40 μ m0可选的，形成所述有机树脂材料的工艺为在形成有机树脂材料层之前，在所述半导体衬底第二表面放置网板，所述网板的开口与硅通孔的位置相对应，其余区域被网板遮挡；在所述半导体衬底第二表面形成有机树脂材料层，由于有网板的阻挡作用，位于所述半导体衬底第二表面的有机树脂材料层的厚度较薄，所述硅通孔底部表面比位于所述半导体衬底第二表面的有机树脂材料层凸起。可选的，在形成有机绝缘层后，对所述有机绝缘层进行机械研磨或机械抛光，使得所述有机绝缘层暴露出所述硅通孔的底部。可选的，在形成有机绝缘层后，对所述有机绝缘层进行刻蚀，形成开口，所述开口暴露出硅通孔的底部表面。可选的，所属开口的尺寸等于或小于所述硅通孔的尺寸。可选的，还包括，在硅通孔暴露出的底部表面形成金属键合垫。可选的，还包括，在硅通孔暴露出的底部表面和部分有机绝缘层表面形成再布线层，在所述待形成金属键合垫的位置对应的再布线层表面形成金属键合垫。可选的，所述支撑层为聚酰亚胺薄膜或表面未形成有器件的晶圆。与现有技术相比，本发明具有以下优点在本发明实施例中，在所述半导体衬底的第二表面涂上有机树脂材料，并利用光固化或热固化工艺使得有机树脂材料凝固，形成有机绝缘层，所述有机绝缘层使得后续形成的再布线层和金属键合垫与所述半导体衬底内的器件电学隔离，且由于光固化或热固化工艺的温度不高于200°C，在形成有机绝缘层的过程中，不会使得临时粘合失效，从而避免支撑层不能有效支撑整个半导体衬底，导致半导体衬底损毁。进一步的，当对所述半导体衬底第二表面进行回刻蚀后，在所述半导体衬底第二表面放置网板，在所述半导体衬底第二表面形成有机树脂材料层，利用网板的阻挡作用，所述硅通孔底部表面比位于所述半导体衬底第二表面的有机树脂材料层凸起，使得在后续对硅通孔底部表面的有机绝缘层进行研磨后，所述暴露出的硅通孔底部表面仍凸起于所述半导体衬底第二表面的有机绝缘层有利于提高硅通孔与再布线底或金属键合垫的键合质量， 避免出现键合失效的情况。
图1为本发明实施例的硅通孔互连结构的形成方法的流程示意图；图2至图12为本实施例的硅通孔互连结构的形成过程的剖面结构示意图。
具体实施例方式由于现有技术形成的硅通孔互连结构都需要形成绝缘介质层，而形成所述绝缘介质层时需要的温度为至少为600°C 700°C，所述高温操作容易使得临时粘合失效，使得支撑层不能有效支撑整个半导体衬底，导致薄半导体衬底损毁，严重影响工艺的成品率。因此，发明人经过研究，提出了一种改进的硅通孔互连结构的形成方法，具体包括提供半导体衬底，所述半导体衬底具有第一表面和与第一表面相对的第二表面，所述半导体衬底内形成有硅通孔；在所述半导体衬底第一表面上形成互连层；在所述互连层表面通过临时粘合形成支撑层；利用所述支撑层作支撑，对所述半导体衬底第二表面进行减薄，直到暴露出所述硅通孔的底部；在所述半导体衬底第二表面形成有机树脂材料，并利用光固化或热固化工艺使得所述有机树脂材料固化，形成有机绝缘层，所述有机绝缘层暴露出所述硅通孔的底部。在所述半导体衬底的第二表面涂上有机树脂材料，并利用光固化或热固化工艺使得有机树脂材料凝固，形成有机绝缘层，所述有机绝缘层使得后续形成的再布线层和金属键合垫与所述半导体衬底内的器件电学隔离，且由于光固化或热固化工艺的温度不高，在形成有机绝缘层的过程中，不会使得临时粘合失效，从而避免支撑层不能有效支撑整个半导体衬底，不会导致薄半导体衬底损毁。下面结合附图对本发明的具体实施方式
做详细的说明。本发明实施例提供了一种硅通孔互连结构的形成方法，请参考图1，为本发明实施例的硅通孔互连结构的形成方法的流程示意图，具体包括步骤S101，提供半导体衬底，所述半导体衬底具有第一表面和与第一表面相对的第二表面，所述半导体衬底内形成有硅通孔；步骤S102，在所述半导体衬底第一表面上形成互连层；步骤S103，在所述互连层表面通过临时粘合形成支撑层；步骤S104，利用所述支撑层作支撑，对所述半导体衬底第二表面进行减薄，直到暴露出所述硅通孔的底部；步骤S105，在所述半导体衬底第二表面形成有机树脂材料，并利用光固化或热固化工艺使得所述有机树脂材料固化，形成有机绝缘层，所述有机绝缘层暴露出所述硅通孔的底部；步骤S106，在所述有机绝缘层表面形成再布线层和金属键合垫，在所述金属键合垫表面形成焊球。图2至图12为本实施例的硅通孔互连结构的形成过程的剖面结构示意图。请参考图2，提供半导体衬底100，所述半导体衬底100具有第一表面101和与第一表面101相对的第二表面102。所述半导体衬底100为硅衬底、锗衬底、硅锗衬底、碳化硅衬底、氮化镓衬底、绝缘体上硅衬底其中的一种衬底。所述半导体衬底100还可以包括衬底和位于衬底表面的一层或若干层介质层。在本实施例中，所述半导体衬底100包括硅衬底110和位于硅衬底110表面的第一层间介质层120。所述硅衬底110表面形成有若干半导体器件(未图示)，如MOS 晶体管、电阻、电容、存储器等。在所述第一层间介质层120中，还形成有若干导电插塞(未图示)，用于将所述半导体器件与其它器件和电路电学连接。在本实施例中，所述半导体衬底100的第一表面101为所述第一层间介质层120的表面。请参考图3，在所述半导体衬底100内形成硅通孔200。所述硅通孔200包括位于半导体衬底内的通孔(未图示)，位于通孔侧壁和底部的绝缘层(未图示)，位于所述绝缘层表面的扩散阻挡层(未图示)，位于所述扩散阻挡层表面的填充满所述通孔的导电材料(未图示)。所述硅通孔200用于将位于半导体衬底第一表面101上的器件、互连结构与位于半导体衬底第二表面102的金属键合垫电学连接，并通过所述金属键合垫与另一层芯片有效电学连接，使得位于不同芯片上的器件能够电学连接。形成所述硅通孔200的具体工艺包括在所述半导体衬底100表面形成掩膜层 (未图示)，所述掩膜层的材料为光刻胶层或硬掩膜层，在所述掩膜层内形成开口(未图示)，所述开口的图形与硅通孔的位置、形状相对应；以所述形成有开口的掩膜层为掩膜， 依次对所述第一层间介质层120和硅衬底110进行刻蚀，形成通孔(未图示)，所述通孔贯穿整个第一层间介质层120和部分厚度的硅衬底110 ；在所述通孔侧壁和底部表面沉积形成绝缘层(未图示)，在所述绝缘层表面形成扩散阻挡层(未图示)，在所述扩散阻挡层表面的凹槽内填充满导电材料(未图示)，并利用化学机械研磨工艺对所述位于第一层间介质层120表面的绝缘层、扩散阻挡层、导电材料进行研磨，直到暴露出所述第一层间介质层 120表面，形成硅通孔200。所述绝缘层的材料为氧化硅或氮化硅，所述扩散阻挡层的材料为TaN、TiN, Ta、Ti、TiSiN和WN其中的一种或几种，所述导电材料为铜或铝。在本发明实施例中，所述硅通孔200的顶部为硅通孔200靠近半导体衬底第一表面101的部分，所述硅通孔200的底部为硅通孔200靠近半导体衬底第二表面102的部分。请参考图4，在所述半导体衬底第一表面101上形成互连层300。所述互连层300用于连接各个半导体器件，并将所述半导体器件通过位于互连层 300表面的焊盘、通过硅通孔和位于半导体衬底第二表面的金属键合垫与外电路相连。所述互连层300包括若干层金属互连线层310、位于金属互连线层310之间的层间介质层320和位于贯穿所述层间介质层320并将上下两层金属互连线层310电学连接的导电插塞330。在本发明实施例中，所述互连层300包括三层金属互连线层310、三层层间介质层320和将上下两层金属互连线层310电学连接的导电插塞330。由于互连层的形成工艺为本领域技术人员的公知技术，在此不作详述。在形成所述互连层后，还可以在所述互连层的表面形成钝化层和焊垫。所述钝化层用以保护半导体衬底和互连层，避免半导体衬底和互连层的器件受到潮气和杂质的扩散，所述焊垫与导电插塞或金属互连层相连，通过层间介质层内的导电插塞与硅通孔、半导体衬底表面的器件电学连接，使得外部电路可以通过所述焊垫与硅衬底上的器件电学连接。请参考图5，在所述互连层300表面通过临时粘合形成支撑层400。所述支撑层400用于支撑半导体衬底，具体地，在后续工艺中需要对半导体衬底 100第二表面进行减薄，然后在所述半导体衬底第二表面形成再布线层、金属键合垫、焊球， 由于半导体衬底100减薄之后变得很薄，直接在很薄的半导体衬底100上形成上述工艺很容易导致半导体衬底损毁，严重影响工艺的成品率，因此，需要在半导体衬底的第一表面形成一层支撑层400。利用所述支撑层作支撑，减薄后的所述半导体衬底才不容易损毁。所述支撑层400的材料为表面未形成有器件的晶圆或有机材料薄膜，例如具有较高机械强度的塑料硬膜。在本实施例中，所述支撑层400为聚酰亚胺(Polyimide，PI)薄膜。由于聚酰亚胺薄膜具有优良的机械性能，抗张强度高，热膨胀系数好，比较耐高温，分解温度一般都在500°C左右，不会在后续工艺中因为温度变化导致薄膜变形，从而使得半导体衬底变形，导致半导体衬底损毁。通过临时粘合的方式，所述支撑层400利用粘结层410固定在所述互连层300表面。所述粘合层410包括热熔胶膜、紫外线照射胶带(UV Tape)、蓝膜胶带(Blue Tape)等。 在本实施例中，通过紫外线照射胶带将支撑层400与互连层300相粘结。在后续工艺中只需要利用紫外线照射所述紫外线照射胶带，就能使得所述紫外线照射胶带粘性降低并使得所述互连层300与支撑层400分离，工艺简单方便。请参考图6，利用所述支撑层400作支撑，对所述半导体衬底第二表面102进行减薄，直到暴露出所述硅通孔200的底部。由于所述支撑层400为具有较高机械强度的塑料硬膜，利用所述支撑层400作支撑，在对所述半导体衬底第二表面102进行研磨、刻蚀时，减薄后的半导体衬底不容易损毁。对所述半导体衬底第二表面102进行减薄的具体工艺包括机械研磨、化学机械研磨、干法刻蚀、湿法刻蚀一种或几种的组合。在本实施例中，对所述半导体衬底第二表面102 进行减薄的具体工艺包括利用机械研磨工艺对所述半导体衬底第二表面102进行研磨， 使得所述半导体衬底100变薄，所述半导体衬底第二表面102接近硅通孔200的底部表面或暴露出所述硅通孔200的底部表面；利用干法刻蚀工艺对所述半导体衬底第二表面102 进行回刻蚀，使得所述硅通孔200的底部表面凸出于半导体衬底第二表面102，有利于后续形成再布线层或金属键合垫时，提高硅通孔与再布线层或金属键合垫的键合质量，避免出现键合失效，导致芯片报废的情况。所述硅通孔200的底部表面凸出于半导体衬底第二表面102的高度差的范围为0 40 μ m。在其他实施例中，也可以不进行回刻蚀工艺，只需要利用研磨工艺将硅通孔底部表面暴露在半导体衬底第二表面即可，使得所述硅通孔的底部表面与半导体衬底第二表面位于同一平面上。请参考图7，在所述半导体衬底第二表面102形成有机树脂材料，并利用光固化或热固化工艺使得所述有机树脂材料固化，形成有机绝缘层500。由于现有工艺中在半导体衬底第二表面需要形成一层绝缘层以防止后续形成的再布线层、金属键合垫与半导体衬底内的电学器件发生电学连接。现有的绝缘层的材料为氧化硅或氮化硅，利用化学气相沉积工艺形成介质层如氧化硅层、氮化硅层的温度至少为 600°C 700°C，而在600°C 700°C的高温下，用于临时粘合支撑层410和互连层320的粘结层410容易失效，使得所述互连层320与支撑层100分离，而且在600°C 700°C的高温下，利用塑料硬膜形成的支撑层400还可能会发生分解，使得支撑层400不能有效支撑整个半导体衬底，导致减薄后的半导体衬底损毁，严重影响工艺的成品率。因此，需要一种能在低温条件下形成的绝缘层材料来代替氧化硅或氮化硅。发明人经过研究，提出了用有机树脂材料形成有机绝缘层来代替氧化硅或氮化硅，所述有机树脂材料包括光固化树脂或热固化树脂，并利用热固化或光固化工艺将所述有机树脂材料固化形成有机绝缘层500。所述光固化树脂为不饱和聚酯、环氧树脂、有机硅低聚物、环氧丙烯酸脂、聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酯、纯丙烯酸树脂等，所述光固化树脂的固化温度为50°C 200°C。所述热固化树脂为环氧树脂、酚醛树脂等，利用热固化树脂的固化温度为100°C 200°C。由于利用有机树脂材料形成有机绝缘层的固化温度远远低于利用氧化硅、氮化硅形成的绝缘层的反应温度，不会使得临时粘合的支撑层失效，从而不会导致半导体衬底没有支撑，容易破碎或损毁。在本实施例中，形成所述有机绝缘层500的工艺包括利用刷涂工艺在所述半导体衬底第二表面102形成一层环氧树脂层，在90°C 100°C的温度下，利用光固化工艺对所述环氧树脂层进行固化，形成有机绝缘层500。所述有机绝缘层500的厚度范围为3μπι 100 μ m。在本实施例中，形成的有机绝缘层500的厚度大致均勻，使得位于硅通孔底部表面对应的有机绝缘层凸起于位于半导体衬底第二表面对应的有机绝缘层500。在其他实施例中，利用旋转涂胶工艺在所述半导体衬底第二表面形成有机树脂材料，最终形成的有机绝缘层的表面平整，且所述有机绝缘层覆盖所述硅通孔底部表面。另一实施例中，请参考图8，在形成有机树脂材料层之前，在所述半导体衬底第二表面102放置网板(未图示)，所述网板的开口与硅通孔的位置相对应，其余区域被网板遮挡，且所述网板与半导体衬底第二表面102之间存在一定距离的间隙，使得后续形成的有机树脂材料能通过所述间隙在所述半导体衬底第二表面形成有机树脂材料层，所述间隙的间距小于硅通孔底部表面凸起于半导体衬底第二表面的高度差；然后在所述半导体衬底第二表面102形成有机树脂材料，由于有网板的阻挡作用，位于所述半导体衬底第二表面 102的有机树脂材料层的厚度较薄，形成的有机绝缘层500表面与硅通孔200底部表面相比具有高度差，所述硅通孔200底部表面凸起于所述半导体衬底第二表面102的有机绝缘层500，使得在后续对硅通孔底部表面的有机绝缘层500进行研磨后，所述暴露出的硅通孔 200底部表面仍比位于所述半导体衬底第二表面102的有机绝缘层500凸起，有利于提高硅通孔与再布线层或金属键合垫的键合质量，避免出现键合失效，导致芯片报废的情况。请参考图9，除去部分有机绝缘层500，使得所述有机绝缘层500暴露出所述硅通孔200的底部。在本实施例中，对所述有机绝缘层500进行机械研磨或机械抛光，使得所述有机绝缘层500暴露出所述硅通孔200的底部，所述硅通孔200的底部表面与有机绝缘层500的表面处于同一平面上。所述暴露出的硅通孔200的底部可以与后续工艺形成的再布线层、 金属键合垫电学连接，并利用所述硅通孔可以将位于半导体衬底第一表面上的器件与另一层芯片进行电学连接。在另一实施例中，请参考图10，在所述有机绝缘层500表面形成光刻胶层(未图示)，通过曝光显影工艺在所述光刻胶层上形成图形，所述图形与硅通孔的形状、位置相对应，所述图形的尺寸与硅通孔的尺寸相等或小于硅通孔的尺寸；利用所述具有图形的光刻胶层为掩膜对所述有机绝缘层500进行干法刻蚀，形成开口(未标示)，所述开口的尺寸等于或小于硅通孔的尺寸，所述开口暴露出全部硅通孔200底部表面或部分硅通孔200底部表面。所述暴露出的硅通孔的底部可以与后续形成的再布线层、金属键合垫电学连接，并利用所述硅通孔可以将位于半导体衬底第一表面上的器件与另一层芯片进行电学连接。在另一实施例中，请一并参考图8和图11，当形成有机绝缘层500后，所述硅通孔 200底部表面凸起于所述半导体衬底第二表面102的有机绝缘层500，对所述有机绝缘层 500进行机械研磨，暴露出所述硅通孔200底部表面，由于所述暴露出的硅通孔200底部表面仍比位于所述半导体衬底第二表面102的有机绝缘层500凸起，有利于提高硅通孔与再布线底或金属键合垫的键合质量，避免出现键合失效，导致芯片报废的情况。请参考图12，在所述有机绝缘层500表面形成再布线层610和金属键合垫620，在所述金属键合垫620表面形成焊球630。由于硅通孔200的分布位置不一定满足两芯片之间键合的要求，因此硅通孔200 的分布位置与金属键合垫620的分布位置不一定相对应，往往需要重新布线，所述硅通孔 200的底部与金属键合垫620之间需要靠再布线层610来实现电学连接。所述再布线层610的材料为铝或铜，所述金属键合垫620的材料为铜、金、锡、铝等。形成所述再布线层610的工艺为利用物理气相沉积或化学气相沉积形成金属层(未图示)，然后采用干法刻蚀工艺刻蚀所述金属层形成再布线层610，所述再布线层610位于硅通孔200底部暴露出的表面和部分有机绝缘层500表面。所述再布线层形成所述再布线层 610后，在所述待形成金属键合垫的位置对应的再布线层表面形成金属键合垫620，形成所述金属键合垫620的工艺为利用物理气相沉积或化学气相沉积形成金属层(未图示)，然后采用干法刻蚀工艺刻蚀所述金属层形成金属键合垫620。在其他实施例中，也可以在硅通孔暴露出的表面形成金属键合垫，不需要形成再布线层。在形成金属键合垫620和再布线层610后，在所述再布线层610、有机绝缘层500 表面形成一层保护层(未标示)，用来保护再布线层610和硅通孔200底部不受外界的潮气和杂质的影响。在形成保护层后，在所述金属键合垫620表面形成焊球630，所述焊球的材料为锡、金或铜。由于形成所述焊球的方法为本领域技术人员的公知技术，在此不作详述。综上，在本发明实施例中，在所述半导体衬底的第二表面涂上有机树脂材料，并利用光固化或热固化工艺使得有机树脂材料凝固，形成有机绝缘层，所述有机绝缘层使得后续形成的再布线层和金属键合垫与所述半导体衬底内的器件电学隔离，且由于光固化或热固化工艺的温度不高，在形成有机绝缘层的过程中，不会使得临时粘合失效，从而避免支撑层不能有效支撑整个半导体衬底，导致半导体衬底损毁。进一步的，当对所述半导体衬底第二表面进行回刻蚀后，在所述半导体衬底第二表面放置网板，利用网板的阻挡作用，在所述半导体衬底第二表面形成有机树脂材料层，使得所述硅通孔底部表面比位于所述半导体衬底第二表面的有机树脂材料层凸起，使得在后续对硅通孔底部表面的有机绝缘层进行研磨后，所述暴露出的硅通孔底部表面仍凸起于所述半导体衬底第二表面的有机绝缘层有利于提高硅通孔与再布线层或金属键合垫的键合质量，避免出现键合失效的情况。 本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。
权利要求
1.一种硅通孔互连结构的形成方法，其特征在于，包括提供半导体衬底，所述半导体衬底具有第一表面和与第一表面相对的第二表面，所述半导体衬底内形成有硅通孔；在所述半导体衬底第一表面上形成互连层；在所述互连层表面通过临时粘合形成支撑层；利用所述支撑层作支撑，对所述半导体衬底第二表面进行减薄，直到暴露出所述硅通孔的底部；在所述半导体衬底第二表面形成有机树脂材料，并利用光固化或热固化工艺使得所述有机树脂材料固化，形成有机绝缘层，所述有机绝缘层暴露出所述硅通孔的底部。
2.如权利要求1所述的硅通孔互连结构的形成方法，其特征在于，所述有机树脂材料为光固化树脂或热固化树脂。
3.如权利要求2所述的硅通孔互连结构的形成方法，其特征在于，所述光固化树脂为不饱和聚酯、环氧树脂、有机硅低聚物、环氧丙烯酸脂、聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酯或纯丙烯酸树脂。
4.如权利要求2所述的硅通孔互连结构的形成方法，其特征在于，所述热固化树脂为环氧树脂或酚醛树脂。
5.如权利要求2所述的硅通孔互连结构的形成方法，其特征在于，所述光固化树脂的固化温度为50°C 200°C。
6.如权利要求2所述的硅通孔互连结构的形成方法，其特征在于，所述热固化树脂的固化温度为100°C 200°C。
7.如权利要求1所述的硅通孔互连结构的形成方法，其特征在于，形成所述有机树脂材料的工艺为刷涂工艺或旋转涂胶工艺。
8.如权利要求1所述的硅通孔互连结构的形成方法，其特征在于，所述有机绝缘层的厚度范围为3 μ m 100 μ m。
9.如权利要求1所述的硅通孔互连结构的形成方法，其特征在于，对所述半导体衬底第二表面进行减薄的工艺包括利用机械研磨工艺对所述半导体衬底第二表面进行减薄， 直至所述半导体衬底第二表面接近硅通孔的底部表面或暴露出所述硅通孔的底部表面；利用干法刻蚀工艺对所述半导体衬底第二表面进行回刻蚀，使得所述硅通孔的底部表面凸出于半导体衬底第二表面。
10.如权利要求9所述的硅通孔互连结构的形成方法，其特征在于，所述硅通孔的底部表面凸出于半导体衬底第二表面的高度差的范围为0 40 μ m。
11.如权利要求9所述的硅通孔互连结构的形成方法，其特征在于，形成所述有机树脂材料的工艺为在形成有机树脂材料层之前，在所述半导体衬底第二表面放置网板，所述网板的开口与硅通孔的位置相对应，其余区域被网板遮挡；在所述半导体衬底第二表面形成有机树脂材料层，由于有网板的阻挡作用，位于所述半导体衬底第二表面的有机树脂材料层的厚度较薄，所述硅通孔底部表面比位于所述半导体衬底第二表面的有机树脂材料层凸起。
12.如权利要求1所述的硅通孔互连结构的形成方法，其特征在于，在形成有机绝缘层后，对所述有机绝缘层进行机械研磨或机械抛光，使得所述有机绝缘层暴露出所述硅通孔的底部。
13.如权利要求1所述的硅通孔互连结构的形成方法，其特征在于，在形成有机绝缘层后，对所述有机绝缘层进行刻蚀，形成开口，所述开口暴露出硅通孔的底部表面。
14.如权利要求13所述的硅通孔互连结构的形成方法，其特征在于，所属开口的尺寸等于或小于所述硅通孔的尺寸。
15.如权利要求1所述的硅通孔互连结构的形成方法，其特征在于，还包括，在硅通孔暴露出的底部表面形成金属键合垫。
16.如权利要求1所述的硅通孔互连结构的形成方法，其特征在于，还包括，在硅通孔暴露出的底部表面和部分有机绝缘层表面形成再布线层，在所述待形成金属键合垫的位置对应的再布线层表面形成金属键合垫。
17.如权利要求1所述的硅通孔互连结构的形成方法，其特征在于，所述支撑层为聚酰亚胺薄膜或表面未形成有器件的晶圆。
全文摘要
一种硅通孔互连结构的形成方法，包括提供半导体衬底，所述半导体衬底具有第一表面和与第一表面相对的第二表面，所述半导体衬底内形成有硅通孔；在所述半导体衬底第一表面上形成互连层；在所述互连层表面通过临时粘合形成支撑层；利用所述支撑层作支撑，对所述半导体衬底第二表面进行减薄，直到暴露出所述硅通孔的底部；在所述半导体衬底第二表面形成一层有机树脂材料，并利用光固化或热固化工艺使得所述有机树脂材料固化，形成有机绝缘层，所述有机绝缘层暴露出所述硅通孔的底部。由于光固化或热固化工艺的温度不高，在形成有机绝缘层的过程中，不会使得临时粘合失效，从而避免支撑层不能有效支撑整个半导体衬底，不会导致半导体衬底损毁。
文档编号H01L21/768GK102403270SQ20111040385
公开日2012年4月4日 申请日期2011年12月7日 优先权日2011年12月7日
发明者丁万春 申请人:南通富士通微电子股份有限公司