專利名稱：集成電路裝置及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種集成電路裝置及其制造方法，特別涉及一種集成電路裝置及其制造方法，其在形成穿硅導(dǎo)電插塞(through-Silicon via，TSV)之前接合(bonding)晶圓。
背景技術(shù)：
集成電路裝置的封裝技術(shù)一直朝輕薄化與更具安裝可靠性的方向研發(fā)。近年來(lái)， 隨著電子產(chǎn)品輕薄化與多功能性的要求，許多技術(shù)已經(jīng)逐漸為此領(lǐng)域的人所熟知。以內(nèi)存裝置為例，經(jīng)由使用至少兩芯片(chip)的堆疊方式，可通過(guò)半導(dǎo)體整合工藝，使生產(chǎn)具有比傳統(tǒng)內(nèi)存容量大兩倍的內(nèi)存變得可能。此外，堆疊封裝不只提供增加內(nèi)存容量的優(yōu)勢(shì)，亦增加安裝密度及增加安裝區(qū)域使用效率的優(yōu)勢(shì)。因此，關(guān)于堆疊封裝技術(shù)的研究與開(kāi)發(fā)已在逐漸加速。以堆疊封裝為例，TSV已經(jīng)在此領(lǐng)域中被揭露。利用TSV技術(shù)的堆疊封裝具有一 TSV設(shè)置于芯片的結(jié)構(gòu)，使得芯片可通過(guò)TSV與其它芯片以物理方式及電性方式彼此連接。 一般而言，TSV的制造方法經(jīng)由蝕刻技術(shù)而形成一貫穿基板的通孔，再以導(dǎo)電材料(例如銅)填滿通孔。為了增加傳輸速度及制造高密度元件，具有數(shù)個(gè)集成電路裝置(各具有TSV) 的半導(dǎo)體晶圓的厚度必須予以減少。US 7，683，459揭示一種混合式接合方法，用于具有TSV的晶圓堆疊，其中圖案化的黏著層黏合堆疊中的相鄰二片晶圓，而焊料則用以電氣連接上晶圓的TSV底端至下晶圓的TSV頂端的焊墊。然而，在下晶圓的TSV頂端形成焊墊(bump pad)需要種晶工藝、電鍍工藝、微影工藝以及蝕刻工藝，因此焊墊的制造相當(dāng)復(fù)雜且昂貴。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述背景技術(shù)的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種集成電路裝置及其制造方法，其在形成穿硅導(dǎo)電插塞之前接合晶圓，無(wú)需在下晶圓及堆疊晶圓之間形成焊墊，如此即可解決背景技術(shù)的焊墊制造相當(dāng)復(fù)雜且昂貴問(wèn)題。本發(fā)明的一實(shí)施例揭示一種集成電路裝置，包含一下晶圓、設(shè)置于該下晶圓上的至少一堆疊晶圓、以及至少一導(dǎo)電插塞，其貫穿該堆疊晶圓且深入該下晶圓，其中該下晶圓及該堆疊晶圓以一中間黏著層予以接合，且在該下晶圓及該堆疊晶圓之間沒(méi)有焊墊。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，該集成電路裝置的制造方法，包含形成一下晶圓、形成至少一堆疊晶圓、使用一中間黏著層接合該至少一堆疊晶圓至該下晶圓上、以及形成至少一導(dǎo)電插塞，其貫穿該堆疊晶圓且深入該下晶圓，其中沒(méi)有在該下晶圓及該堆疊晶圓之間形成焊墊。相較于US 7，683，459在每個(gè)晶圓上形成焊墊，本發(fā)明的實(shí)施例揭示的集成電路裝置及其制造方法是先接合堆疊晶圓及下晶圓，再形成貫穿該堆疊晶圓且深入該下晶圓的導(dǎo)電插塞。如此本發(fā)明的實(shí)施例揭示的集成電路裝置的制造方法無(wú)需在下晶圓及堆疊晶圓之間形成焊墊，解決背景技術(shù)的焊墊制造相當(dāng)復(fù)雜且昂貴問(wèn)題。
上文已相當(dāng)廣泛地概述本發(fā)明的技術(shù)特征及優(yōu)點(diǎn)，以使下文的本發(fā)明詳細(xì)描述得以獲得較佳了解。構(gòu)成本發(fā)明的權(quán)利要求標(biāo)的的其它技術(shù)特征及優(yōu)點(diǎn)將描述于下文。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域中普通技術(shù)人員應(yīng)了解，可相當(dāng)容易地利用下文揭示的概念與特定實(shí)施例可作為修改或設(shè)計(jì)其它結(jié)構(gòu)或工藝而實(shí)現(xiàn)與本發(fā)明相同的目的。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域中普通技術(shù)人員亦應(yīng)了解，這類等效建構(gòu)無(wú)法脫離所附的權(quán)利要求范圍所界定的本發(fā)明的精神和范圍。


通過(guò)參照前述說(shuō)明及下列圖式，本發(fā)明的技術(shù)特征及優(yōu)點(diǎn)得以獲得完全了解。圖1至圖12是剖示圖，例示本發(fā)明一實(shí)施例的集成電路裝置的制造方法。其中，附圖標(biāo)記說(shuō)明如下IOA下晶圓IOB堆疊晶圓11晶圓13有源元件15介電層17淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)19凹部21介電區(qū)塊23凹槽25接觸洞27接觸插塞29內(nèi)連線30連接結(jié)構(gòu)31導(dǎo)電層33介電層35保護(hù)層37黏著層39載具41中間黏著層43通孔45種晶層47導(dǎo)電插塞49焊墊100集成電路結(jié)構(gòu)
具體實(shí)施例方式圖1至圖12是剖示圖，例示本發(fā)明一實(shí)施例的集成電路裝置100的制造方法。參考圖1，首先進(jìn)行工藝以在一硅晶圓11之中形成一有源元件13 (例如晶體管)、鄰近該有源元件13的淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)(STI ；shallow trench isolation) 17、以及覆蓋該有源元件13 的一介電層15。之后，進(jìn)行一蝕刻工藝以形成一凹部19于該淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)17之中，如圖 2所示。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，該凹部19貫穿該淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)17。參考圖3，經(jīng)由沉積工藝在該凹部19中填入介電材料以形成一介電區(qū)塊21，再進(jìn)行微影及蝕刻工藝以局部移除該介電區(qū)塊21及該介電層15，以便形成至少一凹槽23。參考圖4，進(jìn)行微影及蝕刻工藝以局部移除該介電層15，以便形成至少一接觸洞25，其曝露該有源元件13的至少一端點(diǎn)。參考圖5，經(jīng)由沉積工藝在該接觸洞25及該凹槽23之中填入相同的導(dǎo)電材料(例如鎢)，以形成一接觸插塞27于該接觸洞25之中及一內(nèi)連線四于該凹槽23之中。之后， 進(jìn)行一沉積工藝以形成一導(dǎo)電層31，其經(jīng)由該接觸插塞27電氣連接該有源元件13及該內(nèi)連線四，如圖6所示。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，該導(dǎo)電層31及該內(nèi)連線四形成一連接結(jié)構(gòu) 30。參考圖7，經(jīng)由沉積工藝形成一介電層33以覆蓋該導(dǎo)電層31，再經(jīng)由沉積工藝形成一保護(hù)層35以覆蓋該介電層33而形成一下晶圓10A。之后，重復(fù)圖1至圖6所示的工藝于另一晶圓11上，并將一載具39通過(guò)一黏著層37黏著于該晶圓11的上端，再進(jìn)行一薄化工藝(例如晶背研磨工藝或化學(xué)機(jī)械研磨工藝)以從該晶圓11的背面局部去除該晶圓11 而形成一堆疊晶圓10B，如圖8所示。參考圖9，通過(guò)一中間黏著層41將該堆疊晶圓IOB接合于該下晶圓10A，其中在該下晶圓IOA與該堆疊晶圓IOB之間沒(méi)有形成焊墊。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，該中間黏著層 41是該下晶圓IOA與該堆疊晶圓IOB之間的唯一膜層，亦即該堆疊晶圓IOB在沒(méi)有使用焊料情形下接合于該下晶圓10A。之后，將該載具39及該黏著層37從該堆疊晶圓IOB的上端移除，再使用含氟蝕刻氣體進(jìn)行一干蝕刻工藝以形成至少一通孔(via hole)43，其以實(shí)質(zhì)上直線方式貫穿該堆疊晶圓IOB并深入該下晶圓10A，如圖10所示。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，該通孔43并未貫穿該下晶圓10A。參考圖11，經(jīng)由物理氣相沉積技術(shù)在該通孔43內(nèi)形成阻障層及種晶層45，并進(jìn)一電鍍工藝以在該通孔43內(nèi)填入導(dǎo)電材料(例如銅)而形成一導(dǎo)電插塞47。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，該導(dǎo)電插塞47貫穿該堆疊晶圓IOB的介電區(qū)塊21，并深入該下晶圓IOA的介電區(qū)塊21。特別地，該導(dǎo)電插塞47并未貫穿該下晶圓IOA的介電區(qū)塊21。參考圖12，在該堆疊晶圓IOB之上形成一焊墊49而完成該集成電路結(jié)構(gòu)100。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，該導(dǎo)電插塞47設(shè)置于該淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)17之中且連接于該焊墊49。 在本發(fā)明的一實(shí)施例中，該導(dǎo)電插塞47電氣連接于該連接結(jié)構(gòu)30的內(nèi)連線四，而該連接結(jié)構(gòu)30的導(dǎo)電層31則電氣連接該有源元件13至該內(nèi)連線四，如此該有源元件13即電氣連接于該導(dǎo)電插塞47。相較于US 7，683，459在每個(gè)晶圓上形成焊墊，本發(fā)明的實(shí)施例揭示的集成電路裝置100的制造方法是先接合堆疊晶圓IOB及下晶圓10A，再形成貫穿堆疊晶圓IOB且深入下晶圓IOA的導(dǎo)電插塞47。如此，本發(fā)明的實(shí)施例揭示的集成電路裝置的制造方法無(wú)需在下晶圓IOA及堆疊晶圓IOB之間形成焊墊，解決傳統(tǒng)技術(shù)的焊墊制造相當(dāng)復(fù)雜且昂貴問(wèn)題。本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容及技術(shù)特點(diǎn)已揭示如上，然而本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員應(yīng)了解，在不背離所附權(quán)利要求所界定的本發(fā)明精神和范圍內(nèi)，本發(fā)明的教示及揭示可作種種的替換及修飾。例如，上文揭示的許多工藝可以不同的方法實(shí)施或以其它工藝予以取代，或者采用上述二種方式的組合。 此外，本發(fā)明的權(quán)利要求范圍并不局限于上文揭示的特定實(shí)施例的工藝、機(jī)臺(tái)、制造、物質(zhì)的成份、裝置、方法或步驟。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員應(yīng)了解，基于本發(fā)明教示及揭示工藝、機(jī)臺(tái)、制造、物質(zhì)的成份、裝置、方法或步驟，無(wú)論現(xiàn)在已存在或日后開(kāi)發(fā)者，其與本發(fā)明實(shí)施例揭示的內(nèi)容以實(shí)質(zhì)相同的方式執(zhí)行實(shí)質(zhì)相同的功能，而達(dá)到實(shí)質(zhì)相同的結(jié)果，亦可使用于本發(fā)明。因此，以下的權(quán)利要求用以涵蓋用以此類工藝、機(jī)臺(tái)、制造、物質(zhì)的成份、裝置、方法或步驟。
權(quán)利要求
1.一種集成電路裝置，包含一下晶圓；至少一堆疊晶圓，設(shè)置于該下晶圓上，其中該下晶圓及該堆疊晶圓以一中間黏著層予以接合，且在該下晶圓及該堆疊晶圓之間沒(méi)有焊墊；以及至少一導(dǎo)電插塞，貫穿該堆疊晶圓且深入該下晶圓。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成電路裝置，其特征在于，該堆疊晶圓包含一介電區(qū)塊，且該導(dǎo)電插塞貫穿該介電區(qū)塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成電路裝置，其特征在于，該導(dǎo)電插塞沒(méi)有貫穿該下晶圓。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成電路裝置，其特征在于，該下晶圓包含一介電區(qū)塊，且該導(dǎo)電插塞沒(méi)有貫穿該介電區(qū)塊。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成電路裝置，其特征在于，該至少一堆疊晶圓包含一上晶圓，該上晶圓包含至少一焊墊，且該導(dǎo)電插塞連接于該焊墊。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成電路裝置，其特征在于，該堆疊晶圓包含至少一有源元件；以及一連接結(jié)構(gòu)，電氣連接該導(dǎo)電插塞及該有源元件。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的集成電路裝置，其特征在于，該連接結(jié)構(gòu)包含至少一內(nèi)連線；以及一導(dǎo)電層，電氣連接該有源元件及該內(nèi)連線。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的集成電路裝置，其特征在于，該堆疊晶圓包含一接觸插塞，且該內(nèi)連線及該接觸插塞由相同導(dǎo)電材料構(gòu)成。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的集成電路裝置，其特征在于，該堆疊晶圓還包含一淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)，鄰近該有源元件，且該導(dǎo)電插塞設(shè)于該淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)之中。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成電路裝置，其特征在于，該下晶圓及該堆疊晶圓之間沒(méi)有焊料。
11.一種集成電路裝置的制造方法，包含下列步驟形成一下晶圓；形成至少一堆疊晶圓；使用一中間黏著層接合該至少一堆疊晶圓至該下晶圓上，其中沒(méi)有在該下晶圓及該堆疊晶圓之間形成焊墊；以及形成至少一導(dǎo)電插塞，貫穿該堆疊晶圓且深入該下晶圓。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的集成電路裝置的制造方法，其特征在于，形成至少一堆疊晶圓的步驟包含形成一介電區(qū)塊，且該導(dǎo)電插塞貫穿該介電區(qū)塊。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的集成電路裝置的制造方法，其特征在于，形成至少一導(dǎo)電插塞的步驟沒(méi)有貫穿該下晶圓。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的集成電路裝置的制造方法，其特征在于，形成一下晶圓的步驟包含形成一介電區(qū)塊，且該導(dǎo)電插塞沒(méi)有貫穿該介電區(qū)塊。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的集成電路裝置的制造方法，其特征在于，還包含形成至少一焊墊于該堆疊晶圓上，其中該導(dǎo)電插塞連接于該焊墊。
16.根據(jù)權(quán)利要求11所述的集成電路裝置的制造方法，其特征在于，形成至少一堆疊晶圓的步驟包含形成至少一有源元件；以及形成一連接結(jié)構(gòu)，電氣連接該導(dǎo)電插塞及該有源元件。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的集成電路裝置的制造方法，其特征在于，形成一連接結(jié)構(gòu)的步驟包含形成至少一內(nèi)連線；以及形成一導(dǎo)電層，電氣連接該有源元件及該內(nèi)連線。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的集成電路裝置的制造方法，其特征在于，形成至少一堆疊晶圓的步驟包含形成一接觸插塞，該接觸插塞連接于該有源元件，且該內(nèi)連線及該接觸插塞是由相同導(dǎo)電材料構(gòu)成。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的集成電路裝置的制造方法，其特征在于，形成至少一堆疊晶圓的步驟包含形成一淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)，鄰近該有源元件，且該導(dǎo)電插塞設(shè)于該淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)之中。
20.根據(jù)權(quán)利要求11所述的集成電路裝置的制造方法，其特征在于，使用一中間黏著層接合該至少一堆疊晶圓至該下晶圓上的步驟沒(méi)有使用焊料。
全文摘要
本發(fā)明揭示一種集成電路裝置及其制造方法，該集成電路裝置包含一下晶圓、設(shè)置于該下晶圓上的至少一堆疊晶圓、以及至少一導(dǎo)電插塞，其貫穿該堆疊晶圓且深入該下晶圓，其中該下晶圓及該堆疊晶圓以一中間黏著層予以接合，且在該下晶圓及該堆疊晶圓之間沒(méi)有焊墊。該集成電路裝置的制造方法，包含形成一下晶圓、形成至少一堆疊晶圓、使用一中間黏著層接合該至少一堆疊晶圓至該下晶圓上、以及形成至少一導(dǎo)電插塞，其貫穿該堆疊晶圓且深入該下晶圓，其中沒(méi)有在該下晶圓及該堆疊晶圓之間形成焊墊。本發(fā)明揭示的集成電路裝置的制造方法無(wú)需在下晶圓及堆疊晶圓之間形成焊墊，解決傳統(tǒng)技術(shù)的焊墊制造相當(dāng)復(fù)雜且昂貴問(wèn)題。
文檔編號(hào)H01L21/60GK102468279SQ20111000408
公開(kāi)日2012年5月23日 申請(qǐng)日期2011年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月18日
發(fā)明者黃財(cái)煜 申請(qǐng)人:南亞科技股份有限公司