背面穿硅通孔與金屬連線制法、和背面用的光掩模制法
【專利摘要】本發(fā)明涉及背面穿硅通孔與金屬連線制法、和背面用的光掩模制法。背面穿硅通孔與金屬連線制法包括：將具有穿孔中間制作技術(shù)制得的穿硅通孔的半導(dǎo)體基板的正面形成一凸塊并與載板結(jié)合、將半導(dǎo)體基板的背面薄化以露出穿硅通孔、于半導(dǎo)體基板的背面涂布光敏性介電層、將光敏性介電層圖案化而具有開口露出穿硅通孔、形成凸塊下金屬層、于凸塊下金屬層上形成金屬層、形成背面金屬連線層圖案、移除多余的凸塊下金屬層、以及將半導(dǎo)體基板與載板分開。將光敏性介電層圖案化以具有開口露出穿硅通孔的方式，可經(jīng)由利用背面用的光掩模達(dá)成。背面用的光掩模的穿硅通孔位置相關(guān)圖案可經(jīng)由利用半導(dǎo)體基板正面圖案的鏡像來獲得。工藝處理溫度低，整體工藝便利。
【專利說明】背面穿硅通孔與金屬連線制法、和背面用的光掩模制法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種集成電路的制法，特別涉及一種背面(backside)穿硅通孔(through silicon via, TSV)與金屬連線(metal link)的制法、和背面(backside)用的光掩模(photomask)的制法。
【背景技術(shù)】
[0002]穿硅通孔是一種貫穿硅基材的導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，縮短芯片電極間的互連。采用這種方式可以大幅縮小芯片尺寸，提高芯片的晶體管密度，改善層間電氣互聯(lián)性能，提升芯片運行速度，降低芯片的功耗?，F(xiàn)有技術(shù)的制造穿硅通孔結(jié)構(gòu)的方法有穿孔優(yōu)先制作(Via-First)、穿孔中間制作(Via-Middle)、或穿孔最后制作(Via-Last)技術(shù)。而形成背面連接的背面工藝仍需要較低的處理溫度、較低的成本、以及與后段兼容的制造程序。
[0003]在一現(xiàn)有技術(shù)中，請參閱圖1，在形成穿硅通孔結(jié)構(gòu)2及進(jìn)行晶片4薄化工藝后，于晶片4背面6沉積介電層8，進(jìn)行微影與蝕刻工藝后，將介電層8蝕刻而圖案化，由圖案化介電層8的開口露出穿硅通孔結(jié)構(gòu)2，進(jìn)行金屬鍍層而于開口中填入金屬層，并使金屬層繼續(xù)形成于介電層8上，及對介電層8上方的金屬層進(jìn)行蝕刻，形成晶片4的背面金屬連線(backside metal link)10。對于沉積介電層所使用的溫度有所限制，以避免損害已經(jīng)在晶片4上形成的元件。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明于是提供一種制造背面穿硅通孔與金屬連線的方法，以解決先前工藝不夠的方法。
[0005]根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例，本發(fā)明披露一種制造背面(backside)穿娃通孔與金屬連線的方法。包括下述步驟。首先，進(jìn)行穿孔中間制作工藝以于半導(dǎo)體基板中形成穿硅通孔結(jié)構(gòu)。其次，于半導(dǎo)體基板的正面形成凸塊(bump)。然后，將半導(dǎo)體基板與載板(carrier)結(jié)合。將半導(dǎo)體基板的背面薄化(thinning)以露出穿娃通孔結(jié)構(gòu)。然后,于半導(dǎo)體基板的背面涂布光敏性(photosensitive)介電層。將光敏性介電層圖案化而使它具有開口而露出穿娃通孔結(jié)構(gòu)。然后，形成凸塊下金屬層(under bump metal)。然后，于凸塊下金屬層上形成一金屬層，填滿開口并覆蓋于光敏性介電層上方。將金屬層圖案化形成背面金屬連線。移除凸塊下金屬層。將半導(dǎo)體基板與載板分開。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的另一個優(yōu)選實施例，本發(fā)明披露一種制作背面用的光掩模的方法。包括下述步驟。首先，以上視圖的視角獲得半導(dǎo)體基板正面的穿硅通孔結(jié)構(gòu)形狀與位置及金屬連線形狀與位置的第一圖案。然后，將第一圖案取一鏡像，產(chǎn)生以半導(dǎo)體基板背面的視角來看，穿硅通孔結(jié)構(gòu)形狀與位置和金屬連線形狀與位置的第二圖案。然后，依據(jù)第二圖案制作背面用的光掩模。
[0007]于根據(jù)本發(fā)明的制造背面穿硅通孔與金屬連線的方法中，因為使用光敏性介電層取代以化學(xué)氣相沉積(chemical vapor deposition, CVD)藝形成的介電層,所以處理溫度可較低，可與后段工藝相容且便利。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1例示一現(xiàn)有技術(shù)背面穿硅通孔與背面金屬連線的結(jié)構(gòu)的示意剖視圖。
[0009]圖2到圖9例示根據(jù)本發(fā)明的制造背面穿硅通孔與金屬連線的方法的實施例的示意剖視圖。
[0010]圖10例示于本發(fā)明中使用的背面用的光掩模的實施例的示意上視圖。
[0011]其中，附圖標(biāo)記說明如下:
[0012]2 穿硅通孔結(jié)構(gòu)4晶片
[0013]6 背面8介電層
[0014]10 背面金屬連線20半導(dǎo)體基板
[0015]22 元件24 穿硅通孔結(jié)構(gòu)
[0016]26 絕緣襯層 28導(dǎo)電層
[0017]30 正面 32凸塊
[0018]34 載板 36黏著層
[0019]38 背面 40光敏性介電層
[0020]42 光掩模 43光線
[0021]44 開口 46凸塊下金屬層
[0022]48 金屬層 48a金屬連線層圖案
[0023]50 光掩模 52穿硅通孔圖案
[0024]54 金屬連線圖案
【具體實施方式】
[0025]圖2至圖9例示本發(fā)明于制造背面穿硅通孔與金屬連線的方法的優(yōu)選實施例。首先，請參考圖2，提供半導(dǎo)體基板20。半導(dǎo)體基板20包括例如一硅層，但不限于此。有一些元件22,例如金氧半導(dǎo)體(metal-oxide-semiconductor, M0S)元件，已經(jīng)形成于半導(dǎo)體基板20中或上。進(jìn)行穿中間制作工藝，以于半導(dǎo)體基板20中形成穿硅通孔結(jié)構(gòu)24。穿硅通孔結(jié)構(gòu)24可包括絕緣襯層(insulation liner)26及導(dǎo)電層28。可于絕緣襯層26及導(dǎo)電層28間另包括阻障層?？衫美绗F(xiàn)有技術(shù)形成穿硅通孔結(jié)構(gòu)24。然后，請參考圖3，于半導(dǎo)體基板20的正面30形成凸塊32。將半導(dǎo)體基板20與載板34結(jié)合?？衫美绗F(xiàn)有技術(shù)的黏著層36使二者黏合。
[0026]然后，請參考圖4，將半導(dǎo)體基板20的背面薄化以露出穿硅通孔結(jié)構(gòu)24?？衫美绗F(xiàn)有技術(shù)如化學(xué)機(jī)械研磨(chemical mechanical polishing, CMP)工藝進(jìn)行薄化。
[0027]然后，請參考圖5，于半導(dǎo)體基板20的背面38涂布光敏性介電層40。將光敏性介電層40圖案化(patterning),而使它具有開口(opening)而露出穿娃通孔結(jié)構(gòu)24。光敏性介電層40可包括例如聚酰亞胺(p0lyimide，PI)。涂布的方法可為旋涂布，形成旋涂式介電質(zhì)(spin on dielectric, SOD)。
[0028]將光敏性介電層40圖案化而使它具有一開口而露出穿硅通孔結(jié)構(gòu)24的步驟可包括例如下列步驟。 對半導(dǎo)體基板20的背面38進(jìn)行背面對準(zhǔn)，以獲取穿硅通孔結(jié)構(gòu)24的位置。使用一背面用的光掩模42，位置與穿硅通孔結(jié)構(gòu)24位置互相對準(zhǔn)，通過背面用的光掩模42對光敏性介電層40照射光線43，以進(jìn)行曝光。將光敏性介電層40顯影，例如照射到光線處可被移除，形成開口(請參考圖6的開口 44)，露出穿硅通孔結(jié)構(gòu)24。可視情況，對半導(dǎo)體基板20進(jìn)行濕式清洗。
[0029]然后,請參考圖6,進(jìn)行金屬派射(sputtering)工藝,于光敏性介電層40及穿娃通孔結(jié)構(gòu)24上形成凸塊下金屬層46?？墒褂玫慕饘侔ɡ玢~。
[0030]然后，請參考圖7，進(jìn)行金屬鍍層，例如電鍍或濺射，于凸塊下金屬層46上形成金屬層48,使金屬層48不僅填滿如圖6所不的開口 44,還覆蓋在光敏性介電層40上方。金屬層48材料可包括銅。
[0031]然后，請參考圖8，對金屬層48進(jìn)行圖案化，例如覆蓋圖案化的掩模(mask)，例如圖案化光致抗蝕刻層，進(jìn)行蝕刻，以形成背面金屬連線層圖案48a。移除光致抗蝕刻層。金屬連線層圖案48a即包括背面金屬連線和填入如圖6所示的開口 44的背面穿硅通孔二個部分。
[0032]然后，請參考圖9，移除凸塊下金屬層46多余的部分。將半導(dǎo)體基板20與載板34分開?？蛇M(jìn)一步移除黏著層36及凸塊32。
[0033]再者，制作背面用的光掩模的方法，可包括下述步驟。以一上視圖的視角，畫出半導(dǎo)體基板正面的穿硅通孔形狀與位置及預(yù)定的金屬連線形狀與位置的第一圖案。將第一圖案取鏡像，產(chǎn)生對半導(dǎo)體基板背面的視角來看的穿硅通孔形狀與位置和預(yù)定的金屬連線形狀與位置的第二圖案。根據(jù)第二圖案，以例如公知的技術(shù)來制作背面用的光掩模，使它具有對應(yīng)于第二圖案的圖案，以便使光線通過它投射到標(biāo)的物后，可以形成第二圖案。圖10例示使用依據(jù)本發(fā)明的制造背面用的光掩模的方法制得的背面用的光掩模50，具有穿硅通孔圖案52及金屬連線圖案54。
[0034]以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種制造背面穿硅通孔與金屬連線的方法，其特征在于: 進(jìn)行一穿孔中間制作工藝以于一半導(dǎo)體基板中形成一穿硅通孔結(jié)構(gòu)； 于該半導(dǎo)體基板的正面形成一凸塊； 將該半導(dǎo)體基板與一載板結(jié)合； 將該半導(dǎo)體基板的背面薄化以露出該穿硅通孔結(jié)構(gòu)； 于該半導(dǎo)體基板的背面涂布一光敏性介電層； 將該光敏性介電層圖案化而形成一開口而露出該穿硅通孔結(jié)構(gòu)； 形成一凸塊下金屬層； 于該凸塊下金屬層上形成一金屬層，填滿該開口并覆蓋于該光敏性介電層上方； 將該金屬層圖案化形成一背面金屬連線； 移除多余的該凸塊下金屬層；以及 將該半導(dǎo)體基板與該載板分開。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的制造背面穿硅通孔與金屬連線的方法，其特征在于: 將該光敏性介電層圖案化而形成該開口而露出該穿硅通孔結(jié)構(gòu)的步驟包括下列步驟: 進(jìn)行背面對準(zhǔn)以取得穿硅通孔結(jié)構(gòu)位置， 通過一與該穿硅通孔結(jié)構(gòu)位置對準(zhǔn)的光掩模對該光敏性介電層曝光，及 將該光敏性介電層顯影，形成該開口以露出該穿硅通孔結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的制造背面穿硅通孔與金屬連線的方法，其特征在于: 于將該半導(dǎo)體基板的背面薄化以露出該穿硅通孔結(jié)構(gòu)的步驟后，還包括: 對該半導(dǎo)體基板進(jìn)行濕式清洗。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的制造背面穿硅通孔與金屬連線的方法，其特征在于: 以下述步驟制作該光掩模: 以一上視圖的視角畫出該半導(dǎo)體基板的穿硅通孔結(jié)構(gòu)形狀與位置及預(yù)定該背面金屬連線形狀與位置的第一圖案； 將該第一圖案取一鏡像，以產(chǎn)生對該半導(dǎo)體基板背面的視角來看，該穿硅通孔結(jié)構(gòu)形狀與位置和預(yù)定該背面金屬連線形狀與位置的第二圖案；以及根據(jù)該第二圖案制作該光掩模。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的制造背面穿硅通孔與金屬連線的方法，其特征在于: 該金屬層包括銅。
6.一種制作背面用的光掩模的方法，其特征在于: 以一上視圖的視角獲得一半導(dǎo)體基板正面的穿硅通孔結(jié)構(gòu)形狀與位置及一預(yù)定的背面金屬連線形狀與位置的第一圖案； 將該第一圖案取一鏡像，產(chǎn)生由該半導(dǎo)體基板背面的視角來看，該穿硅通孔結(jié)構(gòu)形狀與位置和該預(yù)定的背面金屬連線形狀與位置的第二圖案；以及根據(jù)該第二圖案制作該背面用的光掩模。
【文檔編號】G03F1/38GK103779266SQ201210404030
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2012年10月22日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月22日
【發(fā)明者】陳逸男, 徐文吉, 葉紹文, 劉獻(xiàn)文 申請人:南亞科技股份有限公司