一种通孔的形成方法、晶圆级封装结构、方法及通信器件与流程

1.本技术涉及半导体技术领域，尤其涉及一种通孔的形成方法、晶圆级封装结构、方法及通信器件。


背景技术：

2.晶圆级封装结构包括键合在一起的衬底和盖板。衬底表面设置有导电结构，盖板设置有导电硅通孔(through silicon via，tsv)，导电硅通孔用于将衬底表面的导电结构的电信号引出，导电硅通孔由硅通孔和硅通孔内的导电层构成。
3.图1-图4是现有技术提供的一种晶圆级封装方法各步骤对应的结构示意图。参见图1，提供衬底001和盖板002。其中，衬底001的表面设置有导电结构10、谐振单元11以及第一连接结构12。谐振单元11包括底电极、压电层和顶电极的叠层。导电结构10与谐振单元11的电极(例如是底电极或者顶电极)连接。盖板002的第一表面设置有盲孔20、第二连接结构21和第三连接结构22。参见图2，将盖板002的第一表面侧固定于衬底001之上，其中，衬底001的第一连接结构12和盖板002的第二连接结构21固定连接，盖板002的第三连接结构22和衬底001的导电结构10固定连接。参见图3，通过研磨工艺对盖板002的第二表面进行第一次减薄处理，尚未露出盲孔20的孔底。参见图4，通过刻蚀工艺对盖板002的第二表面进行第二次减薄处理，以露出盲孔20的孔底，使得盲孔20转换成通孔200。之后在通孔200内形成导电层，利用导电层将衬底001的导电结构10的电信号引出。
4.在上述晶圆级封装方法中，衬底001和盖板002均以硅晶圆为例来说明。盲孔20为硅晶圆上的盲孔，通孔200为硅通孔。通过研磨工艺对盖板002的第二表面进行第一次减薄处理时，如果直接露出盲孔20的孔底，研磨工艺所用的研磨液、盖板002的硅屑等杂物很容易进入孔内，且进入孔内的杂物并不容易被清洗，从而降低了通孔200的良率。
5.在上述晶圆级封装方法中，通常采用干法刻蚀工艺对盖板002的第二表面进行第二次减薄处理，参见图4，盲孔20的孔底被刻蚀掉转换成通孔200的过程中，通孔200靠近盖板002的第二表面侧很容易被刻蚀而扩大，一方面会增加刻蚀所用的掩膜版的边角材料、盖板002的硅屑杂物掉入不容易清洗的通孔200的概率，另一方面使得通孔200的形状与预设形状不符，从而降低了通孔200的良率。
6.综上，现有技术采用的晶圆级封装方法在制备盖板内的通孔的过程中，通孔的良率不高。


技术实现要素：

7.本技术提供了一种通孔的形成方法、晶圆级封装结构、方法及通信器件，以提高在盖板内形成通孔的良率。
8.根据本技术的一方面，提供了一种通孔的形成方法，包括：
9.提供盖板，其中，所述盖板包括第一表面以及与所述第一表面相对设置的第二表面；
10.在所述盖板的第一表面形成盲孔；
11.在所述盲孔内形成保护层；
12.对所述盖板的第二表面进行减薄处理，以露出所述盲孔孔底的保护层；
13.去除所述保护层，以使所述盲孔转换为通孔。
14.可选地，在所述盖板的第一表面形成盲孔包括：
15.在所述盖板的第一表面形成纵截面图形呈正梯形的盲孔。
16.所述盲孔的深度与所述盖板的厚度的比值大于或等于预设比值，且小于所述盖板的厚度。
17.可选地，对所述盖板的第二表面进行减薄处理后，位于所述盲孔孔底的保护层的厚度大于或等于预设厚度；
18.可选地，对所述盖板的第二表面进行减薄处理包括：
19.对所述盖板的第二表面的各个位置进行均匀减薄处理。
20.可选地，去除所述保护层，以使所述盲孔转换为通孔之后还包括：
21.在所述通孔内形成种子层，其中，所述种子层延伸至所述盖板的表面；
22.在所述种子层背离所述盖板的表面侧形成导电镀层，所述种子层和所述导电镀层的叠层构成导电层。
23.可选地，在所述通孔内形成所述种子层和所述导电镀层的叠层构成的导电层包括：
24.在所述通孔内形成厚度小于所述通孔半径的导电层。
25.根据本技术的另一方面，提供了一种晶圆级封装方法，包括：
26.提供衬底，其中，所述衬底的表面设置有导电结构；
27.提供盖板，其中，所述盖板包括第一表面以及与所述第一表面相对设置的第二表面；
28.在所述盖板的第一表面形成盲孔；
29.在所述盲孔内形成保护层；
30.将所述盖板的第一表面侧固定于所述衬底之上，其中，所述盲孔在所述衬底的正投影覆盖所述导电结构在所述衬底的正投影的至少一部分；
31.对所述盖板的第二表面进行减薄处理，以露出所述盲孔孔底的保护层；
32.去除所述保护层，以使所述盲孔转换为通孔；
33.在所述通孔内形成导电层，其中，所述导电层在所述衬底的正投影覆盖所述导电结构在所述衬底的正投影的至少一部分，且与所述导电结构连接。
34.根据本技术的另一方面，提供了一种晶圆级封装结构，采用本技术任一所述晶圆级封装方法制备而成。
35.根据本技术的另一方面，提供了一种通信器件，包括本技术任一所述的晶圆级封装结构，所述通信器件包括谐振器、滤波器以及多工器中的至少一种。
36.本技术提供的技术方案中，先在盖板的第一表面形成盲孔，随后在盲孔内以及盖板的第二表面形成保护层，且该保护层是在对盖板的第二表面进行减薄处理之后才去除，即使有杂物掉入保护层的表面，杂物也可以跟随保护层一起被去除，因此无论是仅通过研磨工艺对盖板的第二表面进行减薄处理，还是通过研磨工艺和刻蚀工艺分两次对盖板的第
二表面进行减薄处理，都可以避免杂物掉入通孔内，从而提高了盖板内通孔的良率。而且在通过研磨工艺和刻蚀工艺分两次对盖板的第二表面进行减薄处理时，由于盲孔内设置有保护层，还可以避免通过刻蚀工艺对盖板的第二表面进行减薄处理过程中，通孔被刻蚀而扩大的情况，从而使得通孔的形状与预设形状(比如：倒梯形)匹配，从而提高了通孔的良率。
37.应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本技术的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本技术的范围。本技术的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
附图说明
38.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
39.图1-图4是现有技术提供的一种晶圆级封装方法各步骤对应的结构示意图；
40.图5是根据本技术提供的一种晶圆级封装方法的流程图；
41.图6-图17是根据本技术提供的一种晶圆级封装方法各步骤对应的结构示意图；
42.图18是图5中s180包括的流程图；
43.图19-图21是图18的流程图中各步骤对应的结构示意图。
具体实施方式
44.为了使本技术领域的人员更好地理解本技术方案，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本技术保护的范围。
45.需要说明的是，本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本技术的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或器的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或器，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或器。
46.为了提高盖板内通孔的良率，本技术实施例提供了如下技术方案：
47.本技术提供了一种通孔的形成方法，该方法包括如下步骤：
48.提供盖板，其中，盖板包括第一表面以及与第一表面相对设置的第二表面；
49.在盖板的第一表面形成盲孔。
50.在盲孔内形成保护层。
51.对盖板的第二表面进行减薄处理，以露出盲孔孔底的保护层。
52.去除保护层，以使盲孔转换为通孔。
53.本实施例提供的技术方案中，先在盖板的第一表面形成盲孔，随后在盲孔内以及
盖板的第二表面形成保护层，且该保护层是在对盖板的第二表面进行减薄处理之后才去除，即使有杂物掉入保护层的表面，杂物也可以跟随保护层一起被去除，因此无论是仅通过研磨工艺对盖板的第二表面进行减薄处理，还是通过研磨工艺和刻蚀工艺分两次对盖板的第二表面进行减薄处理，都可以避免杂物掉入通孔内，从而提高了盖板内通孔的良率。而且在通过研磨工艺和刻蚀工艺分两次对盖板的第二表面进行减薄处理时，由于盲孔内设置有保护层，还可以避免通过刻蚀工艺对盖板的第二表面进行减薄处理过程中，通孔被刻蚀而扩大的情况，从而使得通孔的形状与预设形状(比如：倒梯形)匹配，从而提高了通孔的良率。
54.需要说明的是，晶圆级封装结构包括通孔，在本技术中，在采用晶圆级封装方法形成晶圆级封装结构的过程中，通孔的形成是采用本技术任一所述的通孔的形成方法制备而成的。因此，在本技术中，在晶圆级封装方法中，来具体介绍通孔的形成方法。
55.图5是根据本技术提供的一种晶圆级封装方法的流程图。参见图5，该晶圆级封装方法包括如下步骤：
56.s110、提供衬底，其中，衬底的表面设置有导电结构。
57.参见图6，提供衬底001，衬底001的表面设置有导电结构10。当本技术提供的晶圆级封装方法用于制备包括谐振器、滤波器以及多工器中的至少一种的晶圆级封装结构时，衬底001的表面还设置有谐振单元11，谐振单元11包括底电极、压电层和顶电极的叠层。导电结构10与谐振单元11的电极(例如是底电极或者顶电极)连接。
58.s120、提供盖板，其中，盖板包括第一表面以及与第一表面相对设置的第二表面。
59.参见图7，提供盖板002，盖板002包括第一表面2a以及与第一表面2a相对设置的第二表面2b。
60.s130、在盖板的第一表面形成盲孔。
61.参见图8，在盖板002的第一表面2a形成第一光刻胶003，并对其进行光刻后形成预设图形的掩膜版。参见图8和图9，以第一光刻胶003作为掩模版对盖板002进行刻蚀，在盖板002的第一表面2a形成盲孔20。示例性的，图9中形成了两个盲孔20。
62.s140、在盲孔内形成保护层。
63.参见图10，通过高密度等离子体化学气相沉积(high density plasma chemical vapor deposition，hpd cvd)工艺在盲孔20内以及盖板002的第二表面2b形成整层的保护层004。示例性的，保护层004可以是氧化硅或氮化硅等膜层。参见图11，通过化学机械抛光工艺(chemical mechanical polishing，cmp)去除盖板002的第二表面2b的保护层004，仅保留位于盲孔20内的保护层004。需要说明的是，由于本技术的盲孔20的深宽比比较大，因此本技术采用高密度等离子体化学气相沉积工艺，其包括淀积-刻蚀-淀积的循环工艺步骤，可以减少保护层004内部的夹断和空洞，从而提高保护层004的良率，增强保护层004对于盲孔20的保护作用，进而提高通孔200的良率。
64.s150、将盖板的第一表面侧固定于衬底之上，其中，盲孔在衬底的正投影覆盖导电结构在衬底的正投影的至少一部分。
65.参见图12，可以通过键合工艺将盖板002的第一表面2a侧固定于衬底001之上，其中，盲孔20在衬底001的正投影覆盖导电结构10在衬底001的正投影的部分或者全部。进一步地，参见图13，将盖板002的第一表面2a侧固定于衬底001之上之前，可以在盖板002的第
一表面2a形成用于实现键合的第二连接结构21和第三连接结构22。参见图12，第二连接结构21和第一连接结构12键合在一起；第三连接结构22与导电结构10键合在一起；其中，第二连接结构21和第一连接结构12位于导电结构10的外侧且键合在一起，可以实现衬底001和盖板002的密封连接，有助于降低谐振器、滤波器以及多工器中的至少一种的能量损耗，从而提升产品性能。
66.s160、对盖板的第二表面进行减薄处理，以露出盲孔孔底的保护层。
67.参见图14，可以通过研磨工艺对盖板002的第二表面2b进行减薄处理，以提升减薄处理的效率。参见图15，通过刻蚀工艺对盖板002的第二表面2b继续进行减薄处理，可以精准控制减薄厚度，以露出盲孔20孔底的保护层004。优选地，可以直接通过对盖板002的第二表面2b进行减薄处理，以全部露出保护层004为减薄的终点。
68.s170、去除保护层，以使盲孔转换为通孔。
69.参见图16，可以通过湿法腐蚀工艺去除保护层004，以使得盲孔20转换为通孔200。在上述晶圆级封装方法中，衬底001和盖板002均以硅晶圆为例来说明，盲孔20为硅晶圆上的盲孔，通孔200为硅通孔。
70.s180、在通孔内形成导电层，其中，导电层与导电结构连接。
71.参见图17，在通孔200内形成导电层005，导电层005在衬底001的正投影部分覆盖导电结构10在衬底的正投影，且导电层005与导电结构10连接，导电层005用于将衬底001的导电结构10的电信号引出。可以理解地，在其他实施方式中，导电层005在衬底001的正投影还可完全覆盖导电结构10在衬底的正投影。
72.本实施例提供的技术方案中，先在盖板002的第一表面2a形成盲孔20，随后在盲孔20内以及盖板002的第二表面2b形成保护层004，且该保护层004是在对盖板002的第二表面2b进行减薄处理之后才去除，即使有杂物掉入保护层004的表面，杂物也可以跟随保护层004一起被去除，因此无论是仅通过研磨工艺对盖板002的第二表面2b进行减薄处理，还是通过研磨工艺和刻蚀工艺分两次对盖板002的第二表面2b进行减薄处理，都可以避免杂物掉入通孔200内，从而提高了盖板002内通孔200的良率。而且在通过研磨工艺和刻蚀工艺分两次对盖板002的第二表面2b进行减薄处理时，由于盲孔20内设置有保护层004，还可以避免通过刻蚀工艺对盖板002的第二表面2b进行减薄处理过程中，通孔200被刻蚀而扩大的情况，从而使得通孔200的形状与预设形状(比如：倒梯形)匹配，从而提高了通孔200的良率。
73.可选地，s130中在盖板的第一表面形成盲孔的步骤包括：在盖板的第一表面形成纵截面图形呈正梯形的盲孔。具体地，参见图9，在盖板002的第一表面2a形成纵截面图形呈正梯形的盲孔20，即盲孔20靠近第一表面2a的孔径小于其远离第一表面2a的孔径。可选地，参见图9，盲孔20的深度与盖板002的厚度的比值大于或等于预设比值，且盲孔20的深度小于盖板002的厚度。
74.由于图9中，盲孔20的纵截面图形呈正梯形，参见图12，当通过键合工艺将盖板002的第一表面2a侧固定于衬底001之上后，盲孔20的纵截面图形呈倒梯形，即盲孔20靠近衬底001的孔径小于其远离衬底001的孔径。参见图16和图17，可以通过湿法腐蚀工艺去除保护层004，以使得盲孔20转换为通孔200，通孔200的纵截面图形呈倒梯形，即通孔200靠近衬底001的孔径小于其远离衬底001的孔径，降低了在通孔200内形成导电层005的难度。如果通孔200的纵截面图形呈正梯形或者矩形，即通孔200靠近衬底001的孔径大于其远离衬底001
的孔径，那么在通孔200内形成导电层005时，导电层005的材料不容易进入通孔200内，从而使得在通孔200内形成导电层005的难度增加。可以理解地，盖板002上的盲孔20(即通孔200)的大小和深度均与产品设计相关；通孔200的深度决定了盖板002减薄后剩余的厚度，盖板002太薄容易开裂，盖板002的具体厚度可以设置在100微米左右，优选地，盖板002的具体厚度大于或等于10微米。
75.可选地，参见图15，对盖板002的第二表面2b进行减薄处理后，位于盲孔20孔底的保护层004的厚度大于或等于预设厚度。
76.进一步地，预设厚度可以为1微米，即对盖板002的第二表面2b进行减薄处理后，位于盲孔20孔底的保护层004的厚度大于或等于1微米。可以理解地，盲孔20孔底的保护层004的厚度较大，以至于大于或等于预设厚度，可以保证对盖板002的第二表面2b进行减薄处理时，不会去除全部保护层004，一方面可以避免杂物掉入通孔200内，从而提高了盖板002内通孔200的良率；另一方面还可以避免通过刻蚀工艺对盖板002的第二表面2b进行减薄处理过程中，通孔200被刻蚀而扩大的情况，从而使得通孔200的形状与预设形状匹配，从而提高了盖板002内通孔200的良率。
77.可选地，s160中对盖板的第二表面进行减薄处理的步骤包括：对盖板的第二表面的各个位置进行均匀减薄处理。
78.参见图15，对盖板002的第二表面2b的各个位置进行均匀减薄处理，提高了盖板002的第二表面2b减薄之后的表面平整度。
79.可选地，s160中对盖板的第二表面进行减薄处理的步骤包括：参见图15，多次对盖板002的第二表面2b进行减薄处理。
80.可以理解地，随着对盖板002的第二表面2b进行减薄处理的次数的增多，单次对盖板002的第二表面2b进行减薄处理的厚度可以不必太厚，从而可以提高单次对盖板002的第二表面2b进行减薄处理的精准度，进而提高了整个减薄处理工艺对盖板002的第二表面2b进行减薄的精准度。
81.可选地，参见图17，导电层005包括种子层50和导电镀层51的叠层，参见图18，s180中在通孔内形成导电层的步骤包括：
82.s1801、在通孔内形成种子层，其中，种子层延伸至盖板的表面。
83.参见图19，通过溅射工艺在通孔200内形成种子层50，其中，种子层50延伸至盖板002的表面。通孔200的纵截面图形呈倒梯形，降低了在通孔200内形成种子层50的难度。示例性的，种子层50的厚度大于或等于500埃。示例性的，种子层50的材料包括铜或者钛铜。
84.s1802、在种子层背离盖板的表面侧形成导电镀层。
85.参见图20，在种子层50背离盖板002的表面侧形成由第二光刻胶006构成的掩膜版。然后，参见图21，通过电镀工艺形成覆盖掩膜版和种子层50的导电镀层51。然后，参见图17，通过剥离工艺去除第二光刻胶006以及其上的导电镀层51，并对种子层50进行图形化工艺，以形成预设图形的导电层005。示例性的，导电镀层51包括铜导电镀层。
86.可选地，s180中在通孔内形成导电层的步骤包括：在通孔内形成厚度小于通孔半径的导电层，其中，导电层的厚度为在垂直于通孔的深度方向上的厚度。
87.参见图17，在通孔200内形成厚度小于通孔200半径的导电层005，其中，导电层005的厚度为在垂直于通孔200的深度方向上导电层005的厚度，由于通孔200的内径小且深度
大，如果导电层005的厚度过厚，以至于等于通孔200的半径，导致导电层005填满通孔200，当环境温度发生变化时，由于导电层005和盖板002的热膨胀系数的不同，两者的形变量存在差异，进而导致通孔200和导电层005之间的贴合度变差，从而降低了通孔200和导电层005构成的导电通孔的良率，因此对导电层005的厚度进行限制，防止出现产品不良的状况。
88.可选地，在本技术中，参考图21，还可以在盖板002的第一表面2a形成凹槽23，凹槽23在衬底001的正投影覆盖谐振单元11在衬底001的正投影，可以降低包括谐振器、滤波器以及多工器中的至少一种的通信器件的能量损耗，从而提升产品性能。
89.本技术还提供了一种晶圆级封装结构，采用本技术任一所述的晶圆级封装方法制备而成。因此，本技术提供的晶圆级封装结构也具备上述任一一种晶圆级封装方法所描述的有益效果，此处不再赘述。
90.本技术还提供了一种通信器件，该通信器件包括本技术任一所述的晶圆级封装结构，通信器件包括谐振器、滤波器以及多工器中的至少一种。因此，本技术提供的通信器件也具备上述晶圆级封装结构所描述的有益效果，此处不再赘述。
91.应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本技术中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本技术的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。
92.上述具体实施方式，并不构成对本技术保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本技术的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本技术保护范围之内。