形成連接至多個(gè)穿透硅通孔(tsv)的圖案化金屬焊盤的機(jī)制的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體領(lǐng)域，更具體地，涉及形成連接至多個(gè)穿透硅通孔(TSV)的圖案化金屬焊盤的機(jī)制。
【背景技術(shù)】
[0002]半導(dǎo)體器件用于各種電子產(chǎn)品中，諸如個(gè)人電腦、手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)和其他電子設(shè)備。通常在半導(dǎo)體襯底上方依次沉積絕緣層或介電層、導(dǎo)電層和半導(dǎo)體材料，然后使用光刻圖案化各種材料層以在其上形成電路組件和元件，從而典型地制造半導(dǎo)體器件。
[0003]半導(dǎo)體工業(yè)通過(guò)不斷地減小最小部件的尺寸不斷地提高各種電子部件(例如，晶體管、二極管、電阻器、電容器等)的集成密度，以允許更多的組件能夠集成到給定的區(qū)域內(nèi)。在一些產(chǎn)品中，這些較小的電子部件還需要比過(guò)去的封裝件使用更少面積的較小的封裝件。
[0004]已經(jīng)產(chǎn)生了三維集成電路(3DIC)以進(jìn)一步縮小集成電路管芯和封裝件。已經(jīng)開(kāi)始開(kāi)發(fā)新的封裝技術(shù)以使能3DIC。這些用于半導(dǎo)體的相對(duì)新型的封裝技術(shù)面臨著制造上的挑戰(zhàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種插入件結(jié)構(gòu)，包括:兩個(gè)或多個(gè)穿透硅通孔(TSV)；圖案化金屬焊盤，其中，兩個(gè)或多個(gè)TSV物理連接至圖案化金屬焊盤，其中，圖案化金屬焊盤具有嵌入式介電結(jié)構(gòu)，其中，嵌入式介電結(jié)構(gòu)不在兩個(gè)或多個(gè)TSV的上方；以及導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，物理連接至兩個(gè)或多個(gè)TSV的與圖案化金屬焊盤相對(duì)的端。
[0006]其中，圖案化金屬焊盤的嵌入式介電結(jié)構(gòu)具有位于圖案化金屬焊盤的中心的第一介電結(jié)構(gòu)，其中，第一介電結(jié)構(gòu)的寬度與圖案化金屬焊盤的寬度的比率在約1/4和約1/2的范圍內(nèi)。
[0007]其中，圖案化金屬焊盤包括多個(gè)沒(méi)有嵌入式介電結(jié)構(gòu)的區(qū)域，其中，多個(gè)沒(méi)有嵌入式介電結(jié)構(gòu)的區(qū)域位于各個(gè)TSV上方。
[0008]其中，多個(gè)沒(méi)有嵌入式介電結(jié)構(gòu)的區(qū)域位于圖案化金屬焊盤的各個(gè)角處。
[0009]其中，圖案化金屬焊盤被成形為正方形，且多個(gè)沒(méi)有嵌入式介電結(jié)構(gòu)的區(qū)域包括位于圖案化金屬焊盤的各個(gè)角處的四個(gè)區(qū)域。
[0010]其中，嵌入式介電結(jié)構(gòu)包括位于多個(gè)沒(méi)有嵌入式介電結(jié)構(gòu)的區(qū)域的兩個(gè)相鄰區(qū)域之間的第二介電結(jié)構(gòu)。
[0011]其中，嵌入式介電結(jié)構(gòu)包括位于多個(gè)沒(méi)有嵌入式介電結(jié)構(gòu)的區(qū)域的兩個(gè)相鄰區(qū)域之間的多于I個(gè)的介電結(jié)構(gòu)。
[0012]其中，圖案化金屬焊盤的嵌入式介電結(jié)構(gòu)包括位于圖案化金屬焊盤的中心的第一介電結(jié)構(gòu)，且包括位于多個(gè)沒(méi)有嵌入式介電結(jié)構(gòu)的區(qū)域的兩個(gè)相鄰區(qū)域之間的多于I個(gè)的介電結(jié)構(gòu)。
[0013]其中，圖案化金屬焊盤的寬度對(duì)導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的寬度的比率在約1/3和約1/2的范圍內(nèi)。
[0014]其中，導(dǎo)電結(jié)構(gòu)式凸塊下金屬(UBM)結(jié)構(gòu)。
[0015]此外，還提供了一種封裝件結(jié)構(gòu)，包括:半導(dǎo)體管芯；插入件結(jié)構(gòu)，連接至半導(dǎo)體管芯，插入件結(jié)構(gòu)還包括:兩個(gè)或多個(gè)穿透硅通孔(TSV);圖案化金屬焊盤，其中，兩個(gè)或多個(gè)TSV物理連接至圖案化金屬焊盤，其中，圖案化金屬焊盤具有嵌入式介電結(jié)構(gòu)，其中，嵌入式介電結(jié)構(gòu)沒(méi)有超過(guò)兩個(gè)或多個(gè)TSV，以及導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，物理連接至兩個(gè)或多個(gè)TSV的與圖案化金屬焊盤相對(duì)的端；以及襯底，連接至插入件。
[0016]其中，圖案化金屬焊盤包括多個(gè)沒(méi)有嵌入式介電結(jié)構(gòu)的區(qū)域，其中，多個(gè)沒(méi)有嵌入式介電結(jié)構(gòu)的區(qū)域位于各個(gè)TSV上方。
[0017]其中，多個(gè)沒(méi)有嵌入式介電結(jié)構(gòu)的區(qū)域位于圖案化金屬焊盤的各個(gè)角處。
[0018]其中，圖案化金屬焊盤的嵌入式介電結(jié)構(gòu)包括位于圖案化金屬焊盤的中心的第一介電結(jié)構(gòu)，以及位于多個(gè)沒(méi)有嵌入式介電結(jié)構(gòu)的區(qū)域的兩個(gè)相鄰區(qū)域之間的多于I個(gè)的介電結(jié)構(gòu)。
[0019]此外，還提供了一種形成插入件結(jié)構(gòu)的方法，包括:在襯底中形成兩個(gè)或多個(gè)穿透硅通孔(TSV);形成圖案化金屬焊盤，其中，兩個(gè)或多個(gè)TSV物理連接至圖案化金屬焊盤，其中，圖案化金屬焊盤具有嵌入式介電結(jié)構(gòu)，其中，嵌入式介電結(jié)構(gòu)不在兩個(gè)或多個(gè)TSV上方；研磨襯底的背側(cè)以暴露兩個(gè)或多個(gè)TSV;以及在結(jié)構(gòu)的背側(cè)上形成導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，其中，導(dǎo)電結(jié)構(gòu)物理連接至兩個(gè)或多個(gè)TSV。
[0020]其中，形成圖案化金屬焊盤還包括:在兩個(gè)或多個(gè)TSV上方形成介電層；圖案化介電層以在介電層中形成開(kāi)口 ；使用勢(shì)壘晶種層覆蓋開(kāi)口 ；沉積導(dǎo)電層以填充開(kāi)口 ；以及去除開(kāi)口外側(cè)的導(dǎo)電層和勢(shì)壘晶種層，其中，在去除之后形成圖案化金屬焊盤。
[0021 ] 其中，位于開(kāi)口之間的介電層形成嵌入式介電結(jié)構(gòu)。
[0022]其中，圖案化金屬焊盤包括多個(gè)沒(méi)有嵌入式介電結(jié)構(gòu)的區(qū)域，其中，多個(gè)沒(méi)有嵌入式介電結(jié)構(gòu)的區(qū)域位于各個(gè)TSV上方。
[0023]其中，多個(gè)沒(méi)有嵌入式介電結(jié)構(gòu)的區(qū)域位于圖案化金屬焊盤的各個(gè)角處。
[0024]其中，圖案化金屬焊盤的嵌入式介電結(jié)構(gòu)包括位于圖案化金屬焊盤的中心的第一介電結(jié)構(gòu)，以及位于多個(gè)沒(méi)有嵌入式介電結(jié)構(gòu)的區(qū)域的兩個(gè)相鄰區(qū)域之間的多于I個(gè)的介電結(jié)構(gòu)。
【附圖說(shuō)明】
[0025]為了更全面地理解本發(fā)明及其優(yōu)勢(shì)，現(xiàn)將結(jié)合附圖所進(jìn)行的以下描述作為參考，其中:
[0026]圖1A是根據(jù)一些實(shí)施例的封裝結(jié)構(gòu)的立體圖。
[0027]圖1B根據(jù)一些實(shí)施例示出了三維集成電路(3DIC)結(jié)構(gòu)的截面圖。
[0028]圖1C根據(jù)一些實(shí)施例示出了管芯和插入件之間的連接件(或接合結(jié)構(gòu))。
[0029]圖2A至圖2D根據(jù)一些實(shí)施例示出了在穿透硅通孔(TSV)上方形成金屬焊盤的連續(xù)工藝的截面圖。
[0030]圖3A根據(jù)一些實(shí)施例示出了金屬焊盤的頂視圖。
[0031]圖3B根據(jù)一些其他實(shí)施例示出了金屬焊盤的頂視圖。
[0032]圖4A根據(jù)一些實(shí)施例示出了導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的立體圖。
[0033]圖4B根據(jù)一些實(shí)施例示出了導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的頂視圖。
[0034]圖5根據(jù)一些實(shí)施例示出了形成3DIC結(jié)構(gòu)的工藝流程。
【具體實(shí)施方式】
[0035]下面，詳細(xì)討論本發(fā)明各實(shí)施例的制造和使用。然而，應(yīng)該理解，本發(fā)明提供了許多可以在各種具體環(huán)境中實(shí)現(xiàn)的可應(yīng)用的發(fā)明構(gòu)思。所討論的具體實(shí)施例僅僅示出了制造和使用本發(fā)明的具體方式，而不用于限制本發(fā)明的范圍。
[0036]隨著集成電路的發(fā)明，由于各種電子部件(即，晶體管、二極管、電阻器、電容器等)集成密度的不斷提高，半導(dǎo)體工業(yè)已經(jīng)經(jīng)歷了持續(xù)快速地發(fā)展。在極大程度上，這種集成密度的提高來(lái)自于最小部件尺寸的不斷減小，以允許更多的部件集成到給定區(qū)域中。
[0037]這種集成的改進(jìn)基本上是二維(2D)的性質(zhì)，這是因?yàn)橛杉刹考紦?jù)的體積基本上位于半導(dǎo)體晶圓的表面上。盡管在光刻中的引人注目的提高已經(jīng)引起2D集成電路形成中的相當(dāng)大的提高，但是二維中能夠達(dá)到的密度存在物理限制。其中一個(gè)限制就是制造這些部件所需要的最小尺寸。并且，當(dāng)將更多的器件放在一個(gè)芯片中，就需要更復(fù)雜的設(shè)計(jì)。
[0038]因此產(chǎn)生了三維集成電路(3DIC)以解決上述限制。在3DIC的形成工藝中，形成了兩個(gè)或多個(gè)晶圓，其中，每一個(gè)晶圓都包括集成電路。鋸切這些晶圓以形成管芯。封裝具有不同器件的管芯，然后使器件對(duì)準(zhǔn)以接合晶圓。將穿透硅通孔(TSV)和穿透封裝件通孔(TPV)，也稱作穿透模塑通孔(TMV)，越來(lái)越多地用作實(shí)現(xiàn)3DIC的方式。TSV和TPV經(jīng)常用于3DIC和堆疊的管芯中，以提供電連接和/或有助于散熱。
[0039]圖1A是根據(jù)一些實(shí)施例的包括接合到插入件120且還接合到另一襯底130的管芯I1的封裝件結(jié)構(gòu)100。在將管芯110接合到插入件120之后，可以將封裝件結(jié)構(gòu)鋸切成單獨(dú)的塊，且插入件120將看起來(lái)是半導(dǎo)體管芯。每個(gè)管芯110和插入件120都包括應(yīng)用于半導(dǎo)體集成電路制造中的半導(dǎo)體襯底，且集成電路可以形成在半導(dǎo)體襯底中和/或半導(dǎo)體襯底上。半導(dǎo)體襯底指的是包括半導(dǎo)體材料的任何結(jié)構(gòu)，半導(dǎo)體材料包括但不限于體硅、半導(dǎo)體晶圓、絕緣體上硅