专利名称：晶片通孔形成的制作方法
晶片通孔形成
相关申请的交叉引用这个申请在35 USC 119(e) (l)下，要求美国临时专利申请序列号60/829， 772 的优先权的利益，通过引用将其全部结合在这里。
背景技术：
当用半导体晶片工作时，希望操作厚的晶片以确保它们在处理的时候不破裂。 然而，通孔越深，越难以使用当前可用的沉积技术和设备使得籽晶层进入通孔之内，特别 是如果成本是需要考虑的事项。典型地，将籽晶层施加到窄的通孔中150um以上的深度通 常是困难的和成本效率低的。因而，如果将使用电镀的方法来充填狭窄宽度的通孔，而没 有首先使它们变薄，就难以在维持大部分市场上可买到的晶片通用的典型地大约500到 750um (或者更厚的)厚度的同时，在晶片上使用前面提到的专利申请的通孔。然而，使 这样的晶片变薄到适当的厚度可能使晶片柔韧，但是，因为它们是脆弱的，所以很有可能 在操作的时候破裂。虽然这对于成本最低的预处理的晶片可能是可接受的风险，但它对于 完全处理的晶片(也就是说，已经经受了至少它的前端处理、并且在很多情况下也经受了 它的后端处理的晶片)是不可接受的，因为成本被显著地增高。
发明内容
我们已经设计了用来允许以上提及的通孔被使用在完全处理的晶片上、而不 必使晶片变薄降至易碎的厚度的方式来克服以上问题的方法。此外，我们的方法不需要为 这样做而使用极端高精度或者高成本的技术。在我们的方法中，仅仅晶片的所选择部分的厚度将被减少。用这样的方式， 在减少的区域之内，厚度是这样的以使以上提及的通孔方法能被使用并且适当的籽晶层可 以被沉积。此外，因为仅仅所述区域的部分被减少，所以晶片的总的结构刚度可以被保持 到允许必要的操作所必需的程度。更进一步，其中厚度将被减少的区域可以被限制在其中通孔将被定位的区域，并且如果希望，可以使用粗糙的刻蚀技术以大式样被刻t虫r因为边 界不是重要的。事实上，有时候，柱通孔形成变薄将整体地移除边界。用于在完全处理的晶片中的导电通孔形成的方法的一个实施包含在所述完全 处理的晶片的后侧上限定至少一个沟道区域，在所述沟道区域之内形成至少一个沟道到总 深度，其将允许在所述沟道之内形成的通孔遍及其整个长度被引晶，在进入到所述完全处 理的晶片内的沟道之内形成所述通孔到预定深度，遍及所述通孔的所述整个长度，沉积籽 晶层，以及电镀所述籽晶层以用导电金属填充所述通孔。在这里描述的优点和特征是从代表实施例中可得到的许多的优点和特征的几 个并且仅仅为帮助理解本发明而被给出。应该理解，它们不将被认为是对本发明的限制或 者对等价物的限制。例如，这些优点的一些是相互矛盾的，因为它们不可同时地存在于单 个实施例。类似地， 一些优点适用于本发明的一个方面，并且不适用于其它的。另外的特 征和优点将在以下描述和图中变得显而易见。
图1A到1H以简化形式图解"沟道"技术的一个实例方法；图2以简化形式图解使用这里描述的一个实例方法的晶片；图3A到3L图解包含两个或更多"层叠的"沟道的前述方法的变化例；以及图4是使用在这里描述的一个方法生成的一部分晶片的照片。
具体实施例方式美国专利申请，序列号11/329,481， 11/329,506， 11/329,539, 11/329,540， 11/329,556，11/329,557,11/329,558,11/329,574，11/329,575, 11/329,576， 11/329,873，11/329,874,11/329,875,11/329,883,11/329,885, 11/329,886, 11/329,887, 11/329,952， 11/329,953， 11/329,955， 11/330,011以及11/422,55，描 述用于在半导体晶片中形成小的、深的通孔的各种的技术。那些申请的内容通过引用被结 合在这里，如同在这里被完全地阐述一样。在那些申请中描述的我们的技术允许先前不可实现的通孔密度和安置，并且 可以在芯片、模具或者晶片标度上被实行。有时候，希望在已经让它的器件形成、并且已 经让它的后端处理(即内部器件的形成，使金属化层互相连接)完成的晶片上，或者在还
5没有被预先变薄的晶片上实行该技术。典型的半导体晶片的厚度典型为大约500um到750咖 或者更厚。然而，如上所述，以那个厚度的晶片，极难创建可以向下延伸到器件触点或 者一个或多个后端金属化层、并且可以被引晶以致它们可以被金属化的很多小的密集包装 的通孔。如果将使用晶片标度方法，则在以上引用的专利申请中描述的方法通常通过在通 孔形成之前预变薄晶片来避免所述问题。然而，如上所述，使全部晶片变薄超过某个量会 导致它变得过于脆弱，以致不能使用常规晶片处理方法被处理。我们的方法是"沟道"技术，其包含首先刻蚀完全地形成的晶片的后侧的区 域，以允许晶片在需要的那些区域中是薄的，以便用于深的通孔形成，同时允许适当的籽 晶沉积，而晶片的大部分被维持在全部的厚度，或者在仍然将晶片维持在将允许它以常规 方式被进一步地处理的厚度和总的刚性的某个预变薄的厚度。取决于特定的实施，变薄的区域可以i)覆盖等于或者超过如同一旦被切割 就将存在的单独芯片的区域的区域；ii)覆盖其中将形成通孔组的较小的区域；或者iii) 覆盖仅仅其中将形成单独通孔的那些单独区域。为了连贯性，这样减少的区域在这里将被称为"沟道"，条件是该术语不是 想要包括任何特定的形状，高宽比(即深度对宽度)关系或者其它的几何的结构。此外，可以生成这些沟道，以致它们可以辅助将在下面更详细地描述的某个 随后进行的步骤。不管使用以上三个方法的哪一个，相对的作为晶片的总的区域的一部分的沟 道的总区域应该典型地低于75%，并且典型地是50%以下，从而确保晶片的结构的整体性 并且维持以传统的方式被处理的能力。有利地，沟道形成可以以用于形成通孔的相同的刻蚀处理来做。替换地，可 以使用类似湿刻蚀处理的低精度的处理形成沟道。更进一步，取决于通孔直径和深度，沟道深度可以是更大的或者更少的。值 得注意地，需要的沟道深度是将允许被形成入沟道之内的晶片被引晶到其完全深度的一 个。例如，具有750um的总厚度的晶片，如果将生成50um直径的通孔，则将仅仅需要将 使晶片在需要的区域中为400um厚的沟道，或者如果将制做10um直径的通孔，则将仅仅 需要使晶片为150um厚的沟道。如上所述，虽然沟道之内的晶片越薄，必须被留下的晶片 的剩余区域就越大，但是更深的沟道(也就是说更薄的晶片部位)也可以被容纳。
有时候，那些典型地具有最窄的直径的通孔，多步骤的方法能被使用，其中 两个或更多"层叠的沟道"被使用，以使晶片降至必须减少的厚度，并同时维持总的结构 的整体性。最后，虽然关于通孔说明性地描述了方法，例如以上提及的，共同地转让的 专利申请中描述的，但相同的方法可以被用于具有相似的问题的其它的通孔形成技术。
现在转到图，图1A到1G以简化形式说明"沟道"技术的一个实例方法。
图1A以简化形式说明半导体晶片100的一部分。
如所示，该半导体是完整的厚度，并且准备好切割，前端和后端处理两者都是完全的。 然而，为了这个实例，我们假定该晶片也将被处理以从后侧下方到作为后端处理的一部分 放置的金属化层的一个层的某个部分，添加通孔。该处理如下继续下去。首先，如图1B中所示，沟道102被形成遍及将是深的充填金属的通孔的区域， 但是该晶片太厚，以致不能允许通孔刻蚀向下至需要的深度、籽晶沉积二者之一或者两者。 例如，使用惯用的干刻蚀或者湿刻蚀方法，限定并形成沟道区域104向下至深度106，其 足够限定自将被连接到的金属化点110起的充足距离的新的外表面108,并且足够满足对 于通孔形成和籽晶沉积向下至那个金属化点110必要的标准。注意沟道102的表面形状仅仅由限定它的能力限制。因而，取决于该特定的 应用，从简单的四边形的或者圆形的形状到高度复杂的几何形状的任何形状可以被使用。其次，以希望的方式形成通孔。如图1C到图1G所示，为了说明，使用例如 在以上引用的专利申请中描述的环形的通孔方法。为了说明和简化，显示沟道102之内的两个通孔110， 112。为了理解，在左 边的通孔110将延伸到金属化层中的中间点110，然而在右边的通孔112将仅仅延伸到第 一金属化层116。然而，应该被理解的是，因为通孔110， 112的深度不同，所以它们将不 会同时被形成，而是，如果它们具有相同的直径，则共同深度的通孔将被同时生成。另外， 应该被理解的是，环形的通孔110， 112无论如何不是按标度显示，并且事实上所有的比 例是被整体夸大和脱离标度。返回到图，如图1C所示，形成环形环状的通孔沟道118。如图1D所示，通孔 沟道118充满了绝缘体120。如图1E所示，绝缘体120之内的半导体材料122的内部的岛 状物被移除。如图1F所示，在这个实例中，使用电镀处理沉积籽晶层124，并且用金属126充填通孔。其后，进行任何另外希望的步骤处理，例如器件衬垫的形成或者其它与理 解该处理无关的行为。最后，如图1G和1H所示，取决于使用的沟道的程度(也就是说它是否是超 过芯片的边界的单个沟道)，该晶片将被简单地被锯开或者切割(对于前者情况)，或者 它现在可以被变薄以提供到由金属充填的通孔形成的接触128， 130的通道，然后被切割 或者锯开。但不论是哪种情况，取决于变薄的方法，在一些实施变化例中，新形成的通孔 可以用作接线柱132， 134，在其它的实施变化例中，通孔可以具有附着于它们的接触垫片 128， 130。注意，虽然该方法是对于一对通孔说明的，但该方法同样用于单个通孔或者 多个通孔(从两个到字面上百个或以上)，唯一的差别是将被使用的沟道的尺寸或者形状。图2以简化形式说明使用这里，即从沟道侧(图2A)、和以在A—A取的横断 面(图2B)两者描述的一个实例方法的晶片200。用这个方法，沟道202被依尺寸制造并 且定形，以致与形成在晶片200上的单独芯片204对准，并且稍微大于芯片204。图3A到3L说明前面提到的方法的变化例，包含两个或更多"层叠"的沟道 以容纳，例如在厚的晶片中极窄的通孔或者特殊的触点的形成要求。如同用以上方法，这个方法以全部形成的晶片300开始，其简化的部分在图 3A中被显示。如图3B所示，例如再次使用，湿或者干刻蚀方法，沟道302被形成在晶片300 的后侧304中向下至指定深度306。其次，如图3C所示， 一对较小的沟道308， 310以与第一沟道302被形成的 同样的方式，被形成在第一沟道302的底表面312中。为避免混淆，注意，"同样的方式" 仅仅意味着第一沟道302的下表面312被视为开始表面(即，如同在第一沟道302被形成 之前那样的晶片300的原表面314)。并不暗示用来形成第一沟道的完全相同的方法必须 被使用——可以使用相同的或者不同的方法。在第二深度沟道308， 310形成之后，第二沟道308， 310的底表面316和希 望的连接点318, 320之间的距离将在必要的范围内以允许具有想要的通孔尺寸的籽晶沉 积。现在，实际的通孔形成处理可以开始，并且，为了实例和简单性，使用基本 的环形的通孔方法(记住，如上，尺寸不是按标度的)。因而，如图3D所示，生成环形的通孔322， 324，其从第二沟道308， 310的底316分别延伸到各个希望的连接点318， 320，这里又是金属化层中的各个的点。在这一点上，应该注意，即使两个不同的沟道302, 308被用以建立适当的深 度，但在晶片基础上，晶片的很大部分的厚度保持在原表面314到连接点318的厚度N。 此外，晶片300的甚至更大的部分保持在N-Z的厚度并且仅仅晶片的小部分是在N- (Y+Z) 的厚度。更进一步，使用这个多深度(或者多个步骤的)方法，可得到选择深度Y和Z的 灵活性，而没有削弱晶片的很大危险性。图3E说明从沟道侧取的晶片300的部分的视图。因此，图3E提供表面"a"， "b"，和"c"和环形的沟道"d"的交替的视图。图3F显示在环形的通孔322， 324已经用绝缘体326填充之后的晶片300。图 3G显示环形的绝缘体326之内的半导体材料的岛状物328己经被移除向下至希望的金属化 连接点318， 320之后的晶片300。图3H显示空隙已经被引晶322并且填充金属324之后 的晶片300。在这一点上，用这个方法，两个新的选择变为可用的。用一个选择，如图31 所示，晶片300可以被切割，并且芯片可以被变薄以暴露新形成的触点326， 328，或者晶 片300可以在切割之前被变薄——例如，在任一种情况下随后生成接触垫片330， 332，如 果希望或者必要(图3J)。用另一个选择，例如，如果非常窄的通孔的所需的理由涉及如 与整个通孔节距相对的，将要连接到的点，并且第二沟道被适当地定尺寸和间隔，则晶片 或者芯片(如果被切割)可以被简单地变薄向下到第二通孔(图3K)。其后，在接触垫片 形成处理之前，或者作为其一部分，第二通孔本身可以被填充导体334，例如图3L所示。 用这样的方式，可以维持较大的晶片或者芯片厚度。图4是使用以上的一个方法生成的晶片的一部分的照片。如可以看见的，在 图4的方法中，在单个芯片的边界之内使用多个沟道，在这种情况下基于单独通孔。最后，值得注意，在一些变化例中，也可以为适合其它的目的形成沟道。例 如，在不同的实施中，沟道可以被设计为辅助通道绝缘体变成环形的沟道，或者封闭金属， 该金属将变为或者否则形成变更的轨迹。因而，取决于特定的实施和配置，在仅仅解决以 上指出的通孔深度问题以外，沟道可以有利地适合多个用途。因而应该被理解的是，这个说明书(包括附图)仅仅代表一些说明性的实施 例。为了便于读者，以上说明书已经集中了全部可能的实施例的代表性例子，教导本发明 的原理的例子上。本说明书没有试图无遗漏地例举全部可能的变化例。对于本发明的具体
9的部分，可能还未给出替换的实施例，或者进一步未描述的替换的实施例可能对于部分是 适用的，这些不将被认为是对那些替换的实施例的放弃。 一个普通的技术人员将理解那些 未描述的实施例中许多包括本发明的同样的原理并且其它的是等效的。
权利要求
1.一种在完全处理的晶片中的导电通孔形成的方法，其特征在于，包括在所述完全处理的晶片的后侧上限定至少一个沟道区域；向所述完全处理的晶片的后侧内，在所述沟道区域之内形成至少一个沟道到总深度，其将允许在所述沟道之内形成的通孔遍及其整个长度被引晶；在进入到所述完全处理的晶片内的沟道之内形成所述通孔到预定深度，在所述沟道在所述通孔的边缘的底部的表面与所述预定深度之间的距离限定所述整个长度；遍及所述通孔的所述整个长度，沉积籽晶层；以及电镀所述籽晶层以用导电金属填充所述通孔。
2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，形成所述至少一个沟道包括 在所述沟道区域之内刻蚀所述完全处理的晶片的后侧。
3. 如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述刻蚀包括湿刻蚀处理。
4. 如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述刻蚀包括干刻蚀处理。
5. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述至少一个沟道区域是多个沟道区域中 的一个，并且所述多个沟道区域的总和小于所述完全处理的晶片的后侧的原始区域的全部 区域的75%。
6. 如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述多个沟道区域的总和小于所述完全处 理的晶片的后侧的原始区域的全部区域的50%。
7. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述沟道区域之内形成所述至少一个沟 道包括形成分级的沟道。
8. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步地包括 在所述沟道之内形成至少一个另外的通孔。
9. 如权利要求8所述的方法，其特征在于，在所述沟道之内形成所述至少一个另外的通孔包括形成所述通孔的同时，生成所述至少一个另外的通孔。
10. 如权利要求8所述的方法，其特征在于，在所述沟道之内形成所述至少一个另外的通孔包括在不同于所述形成所述通孔期间的时间并且到不同的预定深度，生成所述至少一个另 外的通孔。
11. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述完全处理的晶片包括多个芯片，并 且限定所述至少一个沟道区域包括对超过一个或多个所述芯片的完全的外边界的至少一个沟道区域限定周边。
12. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步地包括使所述完全处理的晶片的后侧变薄，以提供在所述通孔中到所述导电金属的通道。
13. 如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述方法进一步地包括 在变薄之后，从所述完全处理的晶片锯成芯片。
14. 如权利要求12所述的方法，其特征在于，在变薄之后，所述方法进一步地包括-在变薄之后，从所述完全处理的晶片切割成芯片。
15. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述完全处理的晶片包括多个芯片，并 且所述限定所述至少一个沟道区域包括对至少部分地在一个芯片的外边界之内的至少一个沟道区域限定周边。
16. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，限定所述至少一个沟道包括 限定与形成在所述晶片上的单独芯片对准并且稍微大于单独芯片的沟道尺寸和形状。
17. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步地包括 从所述完全处理的晶片锯成芯片。
18. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步地包括 从所述完全处理的晶片切割成芯片。
19. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述沟道区域之内形成至少一个沟道 包括形成具有限定第一沟道区域的周边的边界的第一沟道；以及以与所述形成所述第一沟道同样的方式在所述第一沟道区域之内形成第二沟道。
20. 如权利要求19所述的方法，其特征在于，在所述沟道之内形成所述通孔包括在所述第二沟道的周边的边界之内形成所述通孔。
全文摘要
在完全处理的晶片中的导电通孔形成的方法包括在所述完全处理的晶片的后侧上限定至少一个沟道区域，在所述沟道区域之内形成至少一个沟道到总深度，其将允许在所述沟道之内形成的通孔遍及它的整体长度被引晶，在进入所述完全处理的晶片之内的沟道之内形成所述通孔到预定深度，沉积籽晶层遍及所述通孔的整体长度，以及电镀所述籽晶层以用导电金属填充所述通孔。
文档编号H01L21/30GK101553903SQ200780037549
公开日2009年10月7日 申请日期2007年10月15日 优先权日2006年10月17日
发明者约翰·特雷扎 申请人:丘费尔资产股份有限公司