本揭示內(nèi)容大體而言關(guān)于半導(dǎo)體裝置制造及組裝，且更特定言之，是關(guān)于使用基板穿孔(through-substrate?via；tsv)形成的電子裝置組裝件及形成這些裝置組裝件的方法。

背景技術(shù)：

1、基板穿孔(tsv)為完全穿過(guò)基板(諸如自硅晶圓的裝置側(cè)或「作用」表面至非裝置側(cè)或「背面」表面)安置的導(dǎo)電特征，亦即，可用于提供個(gè)別裝置之間的電連接的「硅穿孔」。與例如導(dǎo)線接合或覆晶連接的習(xí)知連接相比，tsv允許實(shí)質(zhì)上增加裝置間連接的密度且實(shí)質(zhì)上減小裝置間連接的長(zhǎng)度。因此，在多裝置整合方案中愈來(lái)愈依賴(lài)于tsv以滿(mǎn)足用于減少的電力消耗及較小電子裝置封裝的看起來(lái)無(wú)休止的需求，諸如用于三維集成電路(three-dimensional?integrated?circuit；3d-ic)裝置組裝方案中的電力遞送或裝置間通信的tsv。

2、tsv通常使用通孔第一、通孔中間或通孔最后制造方案形成于晶粒的邊界內(nèi)。通常，在通孔第一及通孔中間制造方案中，將變?yōu)閠sv的導(dǎo)電特征首先形成于基板的裝置側(cè)表面中以在厚度方向上延伸至基板中而非一直延伸穿過(guò)，亦即「盲孔」。在通孔第一方案中，盲孔在例如晶體管、電阻器及電容器的個(gè)別裝置元件的前段制程(front-end-of-line；feol)制造之前形成。在通孔中間方案中，盲孔在feol制程之后且在金屬互連件的后段制程(back-end-of-line；beol)制造之前形成。通常，在任一方案情況下，一旦裝置的制造實(shí)質(zhì)上完成，例如在制造后裝置組裝及測(cè)試操作期間，盲孔的基底表面就曝露。曝露盲孔的基底表面包括使用一系列基板變薄操作自基板的非裝置側(cè)表面移除材料，集體地被稱(chēng)作tsv顯露。

3、令人遺憾的是，處理在盲孔形成時(shí)的非均勻性及在tsv顯露時(shí)的相對(duì)較窄處理窗常常組合以在裝置組裝及測(cè)試操作時(shí)引起顯著的連接缺陷。此類(lèi)非均勻性可包括在裝置內(nèi)形成的盲孔的變化(晶粒內(nèi)非均勻性)、跨越基板形成的盲孔的變化(基板內(nèi)非均勻性)及/或形成于不同基板上的裝置之間形成的盲孔的變化(基板間非均勻性)。與盲孔非均勻性相關(guān)聯(lián)的問(wèn)題在接收并組裝來(lái)自不同裝置制造商的裝置的委外組裝及測(cè)試(outsourcedassembly?and?test；osat)設(shè)施處進(jìn)一步復(fù)雜化。處理非均勻性及所得連接缺陷的復(fù)合效應(yīng)頻繁地導(dǎo)致封裝裝置組裝件的故障，因此降低了產(chǎn)率且增加了總體制造成本。因此，使用tsv互連的先進(jìn)整合技術(shù)，例如三維集成電路(three-dimensional?integrated?circuit；3d-ic)，尚未達(dá)到廣泛的商業(yè)可行性。因此，需要具有較寬處理窗的改良且更穩(wěn)固的tsv顯露及顯露后方法，其解決在通孔第一或通孔中間tsv制造方案中形成的盲孔中的傳入變化。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本文中的具體實(shí)例包括tsv后顯露處理方法及使用這些方法形成的裝置。在一些具體實(shí)例中，這些方法包括在這些裝置上形成一導(dǎo)電且導(dǎo)熱層，該導(dǎo)電且導(dǎo)熱層可用作包括數(shù)個(gè)互連堆疊裝置的一裝置組裝件中的一電源/接地連接路徑或一熱散布平面。

2、在一個(gè)具體實(shí)例中，提供一種用于在自一基板的一表面突出的一通孔柱周?chē)纬梢粚?dǎo)電平面的方法。該方法包括形成一支撐層堆疊，該支撐層堆疊包含一金屬平面層及安置于該金屬平面層上的一第一介電層。此處，該金屬平面層包圍該通孔柱的至少一基底部分，且該第一介電層覆蓋該通孔柱的一面朝上表面。該方法進(jìn)一步包括使用一拋光制程以移除該第一介電層的一第一部分及該通孔柱的一部分，以曝露金屬通孔的一表面。此處，該金屬通孔的該表面由該第一介電層的一第二部分包圍，該第二部分在該拋光制程的后保留。在一些具體實(shí)例中，一或多個(gè)第二介電層可安置于該金屬平面層與該基板的非作用表面之間以及該金屬平面層與該通孔柱的該基底部分之間。在一些具體實(shí)例中，該基板包含一半導(dǎo)體部分，該金屬通孔延伸穿過(guò)該半導(dǎo)體部分，且一介電襯里安置于該金屬通孔與該半導(dǎo)體部分之間以及該金屬通孔與該一或多個(gè)第二介電層之間。

3、在一些具體實(shí)例中，形成該金屬平面層包括沉積一金屬支撐層并使該金屬支撐層的一表面凹陷在該通孔柱的該面朝上表面下方。使該金屬層的該表面凹陷可包括借由使用一拋光制程、一蝕刻制程或其一組合移除該金屬層的一部分。在一些具體實(shí)例中，該金屬平面層形成至兩個(gè)或多于兩個(gè)互連裝置的一配電網(wǎng)絡(luò)的一接地或電源平面。

4、在另一具體實(shí)例中，提供一種用于一在微電子裝置中形成均勻基板穿孔的方法。該方法可包括：沉積一支撐層以包圍自一基板的一表面突出的數(shù)個(gè)通孔柱；及借由移除該支撐層及該數(shù)個(gè)通孔柱曝露這些基板穿孔中的各者的一面朝上表面。在一些具體實(shí)例中，該支撐層經(jīng)沉積至大于該數(shù)個(gè)通孔柱的高度的一厚度。在一些具體實(shí)例中，使用一拋光制程來(lái)移除該支撐層。在一些具體實(shí)例中，該支撐層由一金屬或金屬合金形成。在一些具體實(shí)例中，該金屬可包括銅、鎢、鎳、其混合物及/或其合金。在一些具體實(shí)例中，曝露的通孔表面可由與用于形成支撐層的金屬相同的金屬中的一或多種形成。

5、在另一具體實(shí)例中，提供一種微電子結(jié)構(gòu)。該微電子結(jié)構(gòu)可包括：一半導(dǎo)體基板，其具有一第一表面及與該第一表面相對(duì)的一第二表面；一第一介電層，其安置于該第一表面上；及一通孔結(jié)構(gòu)，其安置成穿過(guò)該第一介電層。此處，該通孔結(jié)構(gòu)至少部分地安置成穿過(guò)該半導(dǎo)體基板，其中該通孔結(jié)構(gòu)的至少一部分突出在該第一介電層上方以界定一通孔柱。該微電子結(jié)構(gòu)可進(jìn)一步包括安置于該第一介電層上的一金屬平面層及安置于該金屬平面層上的一第二介電層。在一些具體實(shí)例中，該通孔結(jié)構(gòu)由一導(dǎo)電材料形成，該導(dǎo)電材料借由安置在該導(dǎo)電材料與該金屬平面層之間的一介電襯里(liner)的一部分與該金屬平面層電隔離。在一些具體實(shí)例中，該金屬平面層由選自由銅、鎢、鎳、其混合物及/或其合金組成的群組的一材料形成。

6、在一些具體實(shí)例中，金屬平面層耦接至外部電源供應(yīng)器。在一些具體實(shí)例中，金屬平面層耦接至接地連接路徑。在一些具體實(shí)例中，該金屬平面層形成一封裝電子裝置的一偏置平面。

技術(shù)特征：

1.一種用于在自基板的表面突出的通孔柱周?chē)纬蓪?dǎo)電平面的方法，其包含：

2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中一或多個(gè)第二介電層安置于該金屬平面層與該基板的非作用表面之間以及該金屬平面層與該通孔柱的該基底部分之間。

3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中該基板包含半導(dǎo)體部分，該金屬通孔延伸穿過(guò)該半導(dǎo)體部分，且介電襯里安置于該金屬通孔與該半導(dǎo)體部分之間以及該金屬通孔與該一或多個(gè)第二介電層之間。

4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中該金屬支撐層包含銅、鎢鎳或其組合。

5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中形成該金屬平面層包含沉積金屬支撐層并使該金屬支撐層的表面凹陷在該通孔柱的該面朝上表面下方。

6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中使該金屬層的該表面凹陷包含借由使用拋光制程、蝕刻制程或其組合移除該金屬層的一部分。

7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中該金屬平面層形成至兩個(gè)或多于兩個(gè)互連裝置的配電網(wǎng)絡(luò)的接地或電源平面。

8.一種在微電子裝置中形成均勻基板穿孔所述的方法，其包含：

9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中該支撐層由金屬形成。

10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中該金屬為銅、鎢、鎳或其組合。

11.如權(quán)利要求10所述的方法，其中該曝露表面包含該金屬。

12.如權(quán)利要求9所述的方法，其中使用拋光制程移除該支撐層。

13.如權(quán)利要求12所述的方法，其中該拋光制程針對(duì)形成該支撐層及這些通孔柱的各別材料具有在約2:1與1:2之間的移除率選擇性。

14.一種微電子結(jié)構(gòu)，其包含：

15.如權(quán)利要求14所述的微電子結(jié)構(gòu)，其中該通孔結(jié)構(gòu)包含導(dǎo)電材料。

16.如權(quán)利要求14所述的微電子結(jié)構(gòu)，其中該通孔結(jié)構(gòu)的該導(dǎo)電材料借由安置在該通孔結(jié)構(gòu)的該導(dǎo)電材料與該金屬平面層之間的介電襯里的一部分與該金屬平面層電隔離。

17.如權(quán)利要求15所述的微電子結(jié)構(gòu)，其中該金屬平面層包含銅、鎢、鎳或其組合。

18.如權(quán)利要求14所述的微電子結(jié)構(gòu)，其中該金屬平面層耦接至外部電源供應(yīng)器。

19.如權(quán)利要求14所述的微電子結(jié)構(gòu)，其中該金屬平面層耦接至接地連接路徑。

20.如權(quán)利要求14所述的微電子結(jié)構(gòu)，其中該金屬平面層形成封裝電子裝置的偏置平面。

技術(shù)總結(jié)
本文中的具體實(shí)例包括TSV后顯露處理方法及使用這些方法形成的裝置。在一些具體實(shí)例中，這些方法包括在這些裝置上形成導(dǎo)電且導(dǎo)熱層，該導(dǎo)電且導(dǎo)熱層可用作包括數(shù)個(gè)互連堆疊裝置的裝置組裝件中的電源/接地連接路徑或熱散布平面。

技術(shù)研發(fā)人員：蓋烏斯·吉爾曼·方騰二世,喬治·卡爾頓·哈德遜
受保護(hù)的技術(shù)使用者：艾德亞半導(dǎo)體接合科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9