专利名称：一种新型的芯片背面硅通孔结构的成形方法
技术领域：
本发明涉及芯片背面硅通孔结构的成形方法，属于半导体芯片封装技术领域。
背景技术：
随着半导体技术的发展，出现了硅通孔互联技术，即以填充金属的硅通孔在垂直方向(Z轴方向)重新分布电极或线路，实现互联从芯片一侧转移到另一侧，结合平面上(X，Y平面)的重新布线技术，使得互联可以在整个X，Y, Z方向进行；通过硅通孔互联技术，极大增加了封装的灵活性，同时为三维堆叠封装创造了条件。硅通孔互联通常包含硅通孔制作、绝缘层形成以及金属填充。对于行业内常用的直孔来说，形成过程主要采用“B0SCH”刻蚀方法，即交替的使用刻蚀及钝化的工艺。但直孔不利于后续孔内金属填充过程中溶液进入，容易导致填充不良。而且“B0SCH”刻蚀方法最 终会在孔壁上留下高低起伏的圈状纹路(scallop)即孔壁波纹，如图I所示，并且在硅与下层材料的界面留下侧向内凹(notch)，如图2所示。而这些孔壁波纹和侧向内凹都会导致后续绝缘层覆盖不足，影响绝缘层形成的质量。
发明内容
本发明的目的在于克服当前硅通孔成形方法的不足，提供一种不是直孔、孔壁光滑度好和工艺兼容性好的新型的芯片背面硅通孔结构的成形方法。本发明的目的是这样实现的本发明涉及一种新型的芯片背面硅通孔结构的成形方法，其工艺过程如下
步骤一取带有芯片电极的芯片本体和载体，通过健合工艺，将载体与芯片本体的正面粘接；
步骤二 将上述结构上下翻转180°，通过减薄工艺，将芯片本体的背面减薄到后续工艺需要的厚度；
步骤三在上述芯片本体的背面通过涂胶或贴膜的方法形成胶层，再通过曝光、显影或激光开孔的方法形成胶层开口；
步骤四通过干法刻蚀的方法，利用上述形成胶层开口的胶层作为掩模，在芯片本体背面刻蚀出直孔状的硅通孔；
步骤五通过腐蚀、灰化或刻蚀方法，将上述步骤中的胶层去除；
步骤六再次通过干法刻蚀的方法，使步骤四中的直孔状硅通孔形成喇叭形孔状的硅通孔。本发明所述胶层去除的前后均进行干法刻蚀。本发明步骤二中的减薄方法为磨片、药水腐蚀或干法刻蚀。本发明步骤六中的载体在后续工艺中保留或与芯片本体分离。本发明的有益效果是
(I)通过去胶后的干法刻蚀，由于越往孔内部干法刻蚀反应越弱，形成外大内小、光滑的喇叭形硅通孔，有利于后续孔内金属填充的进行。(2)通过去胶后的干法刻蚀，直孔状硅通孔的孔壁受到再次刻蚀，可以显著降低直孔刻蚀过程中导致的孔壁粗糙，形成光滑的表面，提高了孔壁的光滑度；同时，孔壁受到额外径向刻蚀，刻蚀直孔的过程形成的底部侧向内凹(notch)和孔壁波纹可以被消除，这有利用形成覆盖完整的绝缘层。
图I为采用“B0SCH”刻蚀方法成形的硅通孔的孔壁波纹缺陷的SEM图。图2为采用“B0SCH”刻蚀方法成形的硅通孔的内凹(notch)缺陷的SEM图。图3为本发明一种新型的芯片背面硅通孔结构的示意图。图4 图11为本发明一种新型的芯片背面硅通孔结构的成形方法的示意图。 图12为本发明成形方法的SEM图。图中
芯片本体I 硅通孔101 芯片电极2 载体3 胶层4
胶层开口 401。
具体实施例方式参见图3，本发明一种新型的芯片背面硅通孔结构，它包括芯片本体I和设置在芯片本体I正面的芯片电极2，所述芯片本体I的背面设置硅通孔101，所述硅通孔101为外大内小的喇叭形，硅通孔101的底部直达芯片电极2下表面。本发明一种新型的芯片背面硅通孔结构的成形方法，其工艺过程如下
步骤一取带有芯片电极2的芯片本体I和载体3，通过健合工艺，将载体3与芯片本体I的正面粘接，由于实际应用的不同，这种粘接可以是永久性的，即粘接后成为不可分割的一部分；也可以是临时的，即载体与晶圆或芯片本体I粘接只是为了工艺暂时需要，最终与晶圆芯片本体I分离开来；粘接方法可以是胶体粘接、共晶健合、金属健健合或者共价键健合。参见图4和图5。步骤二 将上述结构上下翻转180°，通过减薄工艺，将芯片本体I的背面减薄到后续工艺需要的厚度；减薄方法为磨片、药水腐蚀或干法刻蚀。参见图6。步骤三在上述芯片本体I的背面通过涂胶或贴膜的方法形成胶层4，再通过曝光、显影或激光开孔的方法形成胶层开口 401。参见图7。步骤四通过干法刻蚀的方法，利用上述形成胶层开口 401的胶层4作为掩模，在芯片本体I背面刻蚀出直孔状的硅通孔101 ;参见图8。步骤五通过腐蚀、灰化或刻蚀方法，将上述步骤中的胶层4去除。参见图9。步骤六再次通过干法刻蚀的方法，使步骤四中的直孔状硅通孔101形成喇叭形孔状的硅通孔101，并且降低了硅通孔101的孔壁粗糙度，消除了侧向内凹。载体3在后续工艺中保留或与芯片本体I分离。参见图10和图11。本发明一种新型的芯片背面硅通孔结构的成形方法的SEM图参见图12，硅通孔101呈外大内小、孔壁光滑度好的喇叭形孔，喇叭形硅通孔101的工艺过程有效地避免了孔 壁波纹缺陷和内凹(notch)缺陷的发生，有利于覆盖完整的绝缘层和后续孔内金属填充。
权利要求
1.本发明涉及一种新型的芯片背面硅通孔结构的成形方法，其工艺过程如下 步骤一取带有芯片电极(2)的芯片本体(I)和载体(3)，通过健合工艺，将载体(3)与芯片本体(I)的正面粘接； 步骤二 将上述结构上下翻转180°，通过减薄工艺，将芯片本体(I)的背面减薄到后续工艺需要的厚度； 步骤三在上述芯片本体(I)的背面通过涂胶或贴膜的方法形成胶层(4)，再通过曝光、显影或激光开孔的方法形成胶层开口(401)； 步骤四通过干法刻蚀的方法，利用上述形成胶层开口(401)的胶层(4)作为掩模，在芯片本体(I)背面刻蚀出直孔状的硅通孔(101)； 步骤五通过腐蚀、灰化或刻蚀方法，将上述步骤中的胶层(4)去除； 步骤六再次通过干法刻蚀的方法，使步骤四中的直孔状硅通孔(101)形成喇叭形孔状的硅通孔(101)。
2.根据权利要求I所述的芯片背面硅通孔结构的成形方法，其特征在于所述胶层(4)去除的前后均进行干法刻蚀。
3.根据权利要求I所述的芯片背面硅通孔结构的成形方法，其特征在于在步骤二中，减薄方法为磨片、药水腐蚀或干法刻蚀。
4.根据权利要求I所述的芯片背面硅通孔结构的成形方法，其特征在于在步骤六中，载体(3)在后续工艺中保留或与芯片本体(I)分离。
5.根据权利要求I所述的芯片背面硅通孔结构的成形方法，其特征在于在步骤六中，载体(3)在后续工艺中与芯片本体(I)分离。
全文摘要
本发明涉及芯片背面硅通孔结构的成形方法，属于半导体芯片封装技术领域。本发明一种新型的芯片背面硅通孔结构，它包括芯片本体(1)和设置在芯片本体(1)正面的芯片电极(2)，所述芯片本体(1)的背面设置二次干法刻蚀形成的硅通孔(101)，所述硅通孔(101)为外大内小的喇叭形，硅通孔(101)的底部直达芯片电极(2)下表面。本发明的工艺方法形成的喇叭形的硅通孔(101)，孔壁光滑度好，消除了孔壁波纹和侧向内凹缺陷；工艺兼容性好，有利于后续覆盖完整的绝缘层和孔内金属填充。
文档编号H01L21/768GK102903671SQ201210385959
公开日2013年1月30日 申请日期2012年10月12日 优先权日2012年10月12日
发明者陈栋, 张黎, 胡正勋, 陈锦辉, 赖志明 申请人:江阴长电先进封装有限公司