晶圆级芯片尺寸封装中通孔互连的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及晶圆级芯片尺寸封装，尤其涉及一种晶圆级芯片尺寸封装中通孔互连的制作方法。
【背景技术】
[0002]便携式消费类电子产品的普及以及消费者对此类产品的需求，使得IC芯片的功能与高度集成的需求越来越大。要想满足此需求，就要求封装尺寸轻薄短小及传输速度增加，因此，往往需要形成垂直的硅通孔互连结构。
[0003]现有封装方法，采用晶圆级芯片尺寸封装，晶圆的一般结构如图1所示，晶圆包括若干个芯片单元，每个芯片单元包括基底I和位于基底的正面的介质层3，基底的正面设置有元件区4，元件区周边设有若干焊垫2，且焊垫位于介质层内，元件区与其周边的焊垫电性相连；在此结构中，焊垫与基底之间有介质层相隔。目前，晶圆级芯片尺寸的TSV封装步骤包括，在晶圆基底的背面上做开口，该开口从晶圆的背面延伸到晶圆的正面，并暴露出正面的焊垫，在开口内壁铺设金属线路，将焊垫的电性引到晶圆的背面。
[0004]然而，晶圆基底背面的开口暴露出焊垫的步骤中，需要先去除焊垫上的介质层。而去除焊垫上的介质层通常采用刻蚀方法或激光打孔方法，使用刻蚀方法的步骤为:a、在晶圆的背面正对焊垫的位置形成开口，使开口底部暴露出介质层，b、刻蚀去除焊垫上的介质层，C、在晶圆背面和开口内铺设一层绝缘层，d、刻蚀去除焊垫上的绝缘层，e，在晶圆背面和开口内的绝缘层上铺设金属线路层，将焊垫的电性引导到晶圆的背面。上述刻蚀方法中在形成开口后，必须先刻蚀去除焊垫上的介质层，然后再铺设绝缘层，若进行“先铺设绝缘层，再去掉介质层”步骤，焊垫上方的绝缘层与介质层两层物质的厚度大于晶圆背面绝缘层厚度，会出现焊垫还未暴露，平面上的绝缘层却被先刻蚀掉的现象，如果平面上绝缘层过薄或者没有绝缘层，在后续封装过程中会造成线路短路。影响封装芯片的可靠性，且此工艺步骤较复杂。
【发明内容】
[0005]为了解决上述技术问题，本发明提出一种晶圆级芯片尺寸封装中通孔互连的制作方法，简化了工艺步骤，能够有效提高封装效率，特别适用于垂直的深通孔的互连。
[0006]本发明的技术方案是这样实现的:
[0007]一种晶圆级芯片尺寸封装中通孔互连的制作方法，包括以下步骤:
[0008]a、提供一具有若干个芯片单元的晶圆，所述芯片单元包括基底和位于所述基底的正面的介质层，所述基底的正面设置有元件区，所述元件区周边设有若干焊垫，且所述焊垫位于所述介质层内，所述元件区与其周边的焊垫电性相连；
[0009]b、在所述基底的背面形成与所述焊垫相对的第一开口，且所述第一开口由基底的背面延伸至对应焊垫的上方；
[0010]C、在步骤b形成的所述第一开口内和所述基底的背面上铺设光刻胶，且所述光刻胶将所述第一开口填满，形成光刻胶层，所述光刻胶层既作为掩膜层又作为绝缘层；
[0011]d、通过曝光、显影工艺，去除所述焊垫上方的光刻胶层，暴露出所述焊垫的表面；
[0012]e、在步骤d后的光刻胶层上和暴露出的焊垫表面上铺设金属布线层；
[0013]f、在步骤e形成的金属布线层上铺设保护层。
[0014]作为本发明的进一步改进，在步骤b中，所述第一开口由基底的背面延伸至对应焊垫的上方的结构为:暴露出焊垫表面或暴露出所述焊垫上的介质层。
[0015]作为本发明的进一步改进，步骤b中暴露出所述焊垫上的介质层时，步骤d中在去除所述焊垫上方的光刻胶层后，去除所述焊垫上方的介质层，暴露出所述焊垫的表面。
[0016]作为本发明的进一步改进，还包括如下步骤:
[0017]g、在步骤f形成的保护层上对应金属布线层预设焊盘的位置开设第二开口 ；
[0018]h、在步骤g形成的第二开口处形成焊球；
[0019]1、切割晶圆，形成单个芯片单元的封装结构。
[0020]作为本发明的进一步改进，采用真空喷涂工艺铺设所述光刻胶。
[0021]作为本发明的进一步改进，在步骤a和步骤b之间，对基底的背面进行晶圆减薄。
[0022]作为本发明的进一步改进，在进行晶圆减薄之前，将所述晶圆的正面连接于一用于保护所述元件区的基板上。
[0023]作为本发明的进一步改进，所述第一开口的侧壁与所述晶圆的底面之间的夹角在±2°之间。
[0024]作为本发明的进一步改进，所述金属布线层为单层金属或多层金属，所述金属布线层为单层金属时，金属的材质为铝或铜；所述金属布线层为为多层金属时，其中，第一层金属的材质为钛、铝和铜中的一种或至少两种的合金，覆盖于第一层金属之上的第二层金属的材质为镍、金、银、钛、钴和铜中的一种或至少两种的合金。
[0025]本发明的有益效果是:本发明提供一种晶圆级芯片尺寸封装中通孔互连的制作方法，在形成开口后，可不必先刻蚀去除焊垫上的介质层，只需要在开口内和基底的背面上铺设光刻胶，并使光刻胶填满开口，形成光刻胶层，通过曝光、显影工艺去除焊垫上方的光刻胶层，然后再利用干法刻蚀去除焊垫上方的介质层。该方法简单、易行；且在通过干法刻蚀去除焊垫上的介质层时，可避免焊垫上介质层尚未刻蚀去除干净，而晶圆背面的绝缘层被刻蚀到很薄或者已经用尽而造成的线路短路问题。因此，本发明能够简化刻蚀方法形成硅通孔的工艺步骤，使晶圆级芯片尺寸封装步骤更加简单，提高封装效率，同时提高封装的可靠性。
【附图说明】
[0026]图1为本发明实施例1步骤a中的晶圆结构示意图；
[0027]图2为本发明实施例1中步骤a后进行晶圆减薄后的晶圆结构示意图；
[0028]图3为本发明实施例1中步骤b后的晶圆结构示意图；
[0029]图4为本发明实施例1中步骤c后的晶圆结构示意图；
[0030]图5为本发明实施例1中步骤d中去除光刻胶层的晶圆结构示意图；
[0031]图6为本发明实施例1中步骤d后的晶圆结构示意图；
[0032]图7为本发明实施例1中步骤e后的晶圆结构示意图；
[0033]图8为本发明实施例1中步骤f、g、i后的晶圆结构示意图；
[0034]图9为本发明实施例1中步骤h后的单个芯片单元结构示意图；
[0035]图10为本发明实施例2中步骤b后的晶圆结构示意图；
[0036]图11为本发明实施例2中步骤c后的晶圆结构示意图。
[0037]结合附图，作以下说明:
[0038]I——基底2——焊垫
[0039]3--介质层 4--元件区
[0040]5——光刻胶层6——金属布线层
[0041]7——保护层 8——焊球
[0042]9——第一开口
【具体实施方式】
[0043]实施例1
[0044]如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8和图9所示，一种晶圆级芯片尺寸封装中通孔互连的制作方法，包括以下步骤:
[0045]a、参见图1，提供一具有若干个芯片单元的晶圆，所述芯片单元包括基底I和位于所述基底I的正面的介质层3，所述基底I的正面设置有元件区4，所述元件区4周边设有若干焊垫2，且所述焊垫2位于所述介质层3内，所述元件区4与其周边的焊垫2电性相连；
[0046]b、参见图3，在所述基底I的背面形成与所述焊垫2相对的第一开口 9，且所述第一开口 9由基底I的背面延伸至对应焊垫2的上方，并暴露出所述焊垫2上的介质层3，即第一开口 9与焊垫2之间有一层介质层3相隔，可选的，第一开口 9与焊垫2相对的位置部分或全部重合。
[0047]C、参见图4，在步骤b形成的所述第一开口 9内和所述基底I的背面上铺设光刻胶，且所述光刻胶将所述第一开口 9填满，形成光刻胶层5，所述光刻胶层5既作为掩膜层又作为绝缘层；在暴露出所述焊垫2的表面时，需要去除的阻挡材料为介质层3