穿透硅通孔金屬互連結(jié)構(gòu)及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種穿透硅通孔金屬互連結(jié)構(gòu)，在保證器件的可靠性的同時(shí)，大大降低了制造成本，其包括TSV孔，所述TSV孔設(shè)置在硅基底上，所述TSV孔底、上下端以及內(nèi)側(cè)均有絕緣層，TSV孔下端為Al焊盤(pán)（Alpad），成型下端封閉的TSV孔，其特征在于：所述封閉的TSV孔內(nèi)和TSV孔上端兩側(cè)設(shè)置有銅鎳錫層，利用銅鎳錫層作為RDL（再布線）層，鎳錫層在回流過(guò)程中會(huì)形成鎳錫IMC（金屬間共化物）達(dá)到保護(hù)線路的作用。所述銅鎳錫層外側(cè)設(shè)置有鈍化層，TSV孔上端的所述銅鎳錫層層上成型焊球（Solderball），本發(fā)明同時(shí)還提供了一種穿透硅通孔金屬互連結(jié)構(gòu)的制造方法。
【專利說(shuō)明】穿透硅通孔金屬互連結(jié)構(gòu)及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及微電子行業(yè)TSV CIS (CMOS圖像傳感器)封裝【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及ー種穿透硅通孔金屬互連結(jié)構(gòu)及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在TSV (硅通孔)CIS (CMOS圖像傳感器)產(chǎn)品中使用Cu/Ni/Au電鍍層作為RDL層。Cu具有良好的導(dǎo)電性和良好的機(jī)械性能，銅容易活化，能夠與其他金屬鍍層形成良好的金屬-金屬間鍵合，從而獲得鍍層間的良好結(jié)合力。Ni作為金的襯底鍍層，可大大提高耐磨性，同樣可以作為阻擋層，有效的防止銅和金之間的擴(kuò)散。金作為ー種貴金屬，具有良好的可焊性，耐氧化性，抗蝕性，接觸電阻小，合金耐磨性好等優(yōu)點(diǎn)，作為整個(gè)RDL線路的保護(hù)作用。但同樣存在一定的缺點(diǎn)，金作為ー種貴金屬，成本較高，當(dāng)金電鍍層較薄時(shí)，會(huì)存在一定的針孔，影響器件的可靠性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種穿透硅通孔金屬互連結(jié)構(gòu)及其制造方法，在保證器件的可靠性的同時(shí)，大大降低了制造成本。
[0004]其技術(shù)方案是這樣的:一種穿透硅通孔金屬互連結(jié)構(gòu)，其包括TSV孔，所述TSV孔設(shè)置在硅基底上，所述TSV孔底、上下端以及內(nèi)側(cè)設(shè)置有絕緣層，TSV孔下端為Al焊盤(pán)(Alpad),成型下端封閉的TSV孔，其特征在于:所述封閉的TSV孔內(nèi)和TSV孔上端兩側(cè)設(shè)置有銅鎳錫層，所述銅鎳錫層外側(cè)設(shè)置有鈍化層，TSV孔上端的所述銅鎳錫層層上成型焊球(Solder ball)。
[0005]其進(jìn)ー步特征在于:所述絕緣層為ニ氧化硅或者聚合物。
[0006]一種穿透硅通孔金屬互連結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于:其包括以下步驟:
(1)在硅基底上刻蝕TSV孔；
(2)沉積絕緣層，并將底部絕緣層以及Al焊盤(pán)上的ニ氧化硅刻蝕掉；
(3)在封閉的TSV孔內(nèi)和TSV孔上端分別電鍍銅鎳錫層；
(4)在封閉的TSV孔內(nèi)和TSV孔上端兩側(cè)再進(jìn)行TSV孔鈍化層填充；
(5)焊球(Solderball)エ藝制程，由于Ni Sn層較薄，回流后Ni Sn形成(金屬間共化物)頂C。
[0007]其進(jìn)ー步特征在干，
通過(guò)硅通孔和金屬互連層把焊盤(pán)從正面互連到背面，金屬層由內(nèi)到外分別是銅、鎳、錫。金屬層和硅基底之間由絕緣層隔離。在背面金屬層上形成焊球。
[0008]更進(jìn)ー步特征在干，
步驟(2)中的絕緣層為ニ氧化硅或者聚合物；
步驟(3)中通過(guò)連續(xù)電鍍的方式形成銅鎳錫層；
步驟(4)中利用光刻膠進(jìn)行TSV孔填充； 步驟(5)中焊球(Solder ball)直接在Cu/Ni/Sn金屬層上制作；
更進(jìn)一步特征在于，
步驟(5)中在回流過(guò)程中形成鎳錫MC，形成Cu/Ni/鎳錫MC/Sn結(jié)構(gòu)。
[0009]本發(fā)明的上述穿透硅通孔金屬互連結(jié)構(gòu)中，由于封閉的TSV孔內(nèi)和TSV孔上端兩側(cè)電鍍銅鎳錫層，在保證器件的可靠性的同時(shí)，大大降低了制造成本。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1為本發(fā)明穿透硅通孔金屬互連結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為絕緣層結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為電鍍銅鎳錫層示意圖；
圖4為鈍化層填充示意圖；
圖5為焊球(Solder ball)成型工藝不意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0011]見(jiàn)圖1、其技術(shù)方案是這樣的:一種穿透硅通孔金屬互連結(jié)構(gòu)，其包括TSV孔8，TSV孔8設(shè)置在硅基底I上，TSV孔8底、上下端以及內(nèi)側(cè)設(shè)置有二氧化硅或者聚合物絕緣層2，TSV孔下端為Al焊盤(pán)3 (Al pad)，成型下端封閉的TSV孔8，封閉的TSV孔內(nèi)和TSV孔上端兩側(cè)設(shè)置有銅鎳錫層5，銅鎳錫層5外側(cè)設(shè)置有鈍化層6，TSV孔上端的銅鎳錫層上成型焊球 7 (Solder ball)。
[0012]一種穿透硅通孔金屬互連結(jié)構(gòu)的制造方法，其包括以下步驟:
(1)見(jiàn)圖2，在硅基底I上刻蝕TSV孔8;
(2)見(jiàn)圖2，沉積二氧化硅或聚合物絕緣層2，并將底部二氧化硅或聚合物絕緣層2以及Al焊盤(pán)3上的二氧化硅4刻蝕掉；
(3)見(jiàn)圖3，在封閉的TSV孔內(nèi)和TSV孔上端分別電鍍銅鎳錫層5；
(4)見(jiàn)圖4，在封閉的TSV孔內(nèi)和TSV孔上端兩側(cè)再進(jìn)行TSV孔鈍化，6填充；
(5)見(jiàn)圖5，焊球7(Solder ball)工藝制程，由于Ni Sn層較薄，回流后Ni Sn形成IMC (金屬間共化物)。
[0013]焊球(Solder ball)可以直接在Cu/Ni/Sn金屬層上制作，回流過(guò)程中形成鎳錫IMC (金屬間共化物)，形成Cu/Ni/鎳錫MC/Sn結(jié)構(gòu)。
[0014]通過(guò)硅通孔和金屬互連層把焊盤(pán)從正面互連到背面，金屬層由內(nèi)到外分別是銅、鎳、錫。金屬層和硅基底之間由絕緣層隔離。在背面金屬層上形成焊球。
【權(quán)利要求】
1.一種穿透硅通孔金屬互連結(jié)構(gòu)，其包括TSV孔，所述TSV孔設(shè)置在硅基底上，所述TSV孔底、上下端以及內(nèi)側(cè)設(shè)置有絕緣層，TSV孔下端為Al焊盤(pán)(Al pad)，成型下端封閉的TSV孔，其特征在于:所述封閉的TSV孔內(nèi)和TSV孔上端兩側(cè)設(shè)置有銅鎳錫層，所述銅鎳錫層外側(cè)設(shè)置有鈍化層，TSV孔上端的所述銅鎳錫層層上成型焊球(Solder ball)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的穿透硅通孔金屬互連結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述絕緣層為二氧化硅或者聚合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的穿透硅通孔金屬互連結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于:其包括以下步驟: (1)在硅基底上刻蝕TSV孔； (2)沉積絕緣層，并將底部絕緣層以及Al焊盤(pán)上的二氧化硅刻蝕掉； (3)在封閉的TSV孔內(nèi)和TSV孔上端分別電鍍銅鎳錫層； (4)在封閉的TSV孔內(nèi)和TSV孔上端兩側(cè)再進(jìn)行TSV孔鈍化層填充； (5)焊球(Solderball)工藝制程，由于Ni Sn層較薄，回流后Ni Sn形成IMC (金屬間共化物)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的穿透硅通孔金屬互連結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于:步驟(4)中通過(guò)連續(xù)電鍍的方式形成銅鎳錫層。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的穿透硅通孔金屬互連結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于:步驟(5)中利用光刻膠進(jìn)行TSV孔填充。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的穿透硅通孔金屬互連結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于:步驟(6)中焊球(Solder ball)直接在Cu/Ni/Sn金屬層上制作。
7.根據(jù)權(quán)利要求3-6任何一項(xiàng)所述的穿透硅通孔金屬互連結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于:步驟(6)中在回流過(guò)程中形成鎳錫MC，形成Cu/Ni/鎳錫MC/Sn結(jié)構(gòu)。
【文檔編號(hào)】H01L21/768GK103606542SQ201310621461
【公開(kāi)日】2014年2月26日 申請(qǐng)日期:2013年11月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月30日
【發(fā)明者】李昭強(qiáng), 于大全, 戴風(fēng)偉, 徐成 申請(qǐng)人:華進(jìn)半導(dǎo)體封裝先導(dǎo)技術(shù)研發(fā)中心有限公司