一種高度可控的導電柱背部露頭的形成方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種高度可控的導電柱背部露頭的形成方法，本發明屬于半導體封裝技術領域。
【背景技術】
[0002]隨著半導體技術的發展，集成電路的特征尺寸不斷縮小，器件互連密度不斷提高。傳統的二維封裝已經不能滿足業界的需求，因此基于TSV垂直互連的疊層封裝方式以其短距離互連和高密度集成的關鍵技術優勢，逐漸引領了封裝技術發展的趨勢。
[0003]前段TSV技術是把TSV做在晶圓里面的，在使用TSV進行三維集成封裝時，需要對TSV襯底進行減薄使得TSV背面露頭，實現TSV的背面導電引出。在前段TSV深孔刻蝕時，TSV孔的深度一般會有幾個um的差異，這樣在背部露頭工藝中露出來的銅柱高度就會不一致，當鍵合工藝要求較高時，這些高度不同的銅柱做出的凸點因為不在一個平面上，對鍵合的工藝要求就會提高，同時即使通過高壓把不同高度的凸點鍵合在載體上，那些高度較高的凸點會承受較大的壓力，而高度較低的凸點則會承受較大的拉力，這些應力的存在會縮短鍵合體的壽命，最終導致凸點開裂失效。因此當TSV工藝要求較高的時候，該背部露頭銅柱的端點應盡量在同一平面上面，且高度要有要求，不能太高或太低，以使鍵合后凸點接觸處承受的拉應力和壓應力最小。
[0004]而在背部凸點制作凸點時，如果銅柱高度差異較大，那么銅柱露出晶背的面積差異也會增大，那樣后續直接在銅柱上做凸點的話，不同高度的銅柱上面形成的凸點的形狀也會差異較大，對后續與其他帶凸點晶圓或PCB板的壓合對接工藝不利。
[0005]此外在背部減薄工藝中，由于晶圓厚度要從800um減薄到lOOum，因此減薄后的晶背不同區域的厚度會有差異，這樣在后續對TSV進行露頭工藝后，原本較高的露頭可能會因為此次的晶圓厚度較薄而使其露出的高度更高，同樣高度較低的露頭可能會因為此處的晶圓厚度較厚而使其露出的高度更低，這樣晶圓背部的露出的銅柱的高度差異會加劇，對后續與其他帶凸點晶圓或PCB板的壓合對接工藝的影響也大大增加。
【發明內容】
[0006]本發明的目的是克服現有技術中存在的不足，提供一種對后續與其他帶凸點晶圓或PCB板的壓合對接工藝非常有利的一種高度可控的導電柱背部露頭的形成方法。
[0007]按照本發明提供的技術方案，所述一種高度可控的導電柱背部露頭的形成方法包括以下步驟:
a、將已經安裝了導電柱的晶圓的背面進行減薄，并通過刻蝕或研磨工藝使導電柱露出來，該導電柱的外面包裹著絕緣層；
b、在晶圓的背部沉積上第一絕緣薄膜；
Cl、在第一絕緣薄膜上面沉積上第二絕緣薄膜，第一絕緣薄膜與第二絕緣薄膜的總高度低于導電柱的露頭高度； dl、將露出第二絕緣薄膜部分的導電柱通過研磨去除，使得導電柱與第二絕緣薄膜等尚;
el、去除第二絕緣薄膜，得到平整度和高度均一的導電柱。
[0008]按照本發明提供的技術方案，所述一種高度可控的導電柱背部露頭的形成方法還包括以下步驟:
a、將已經安裝了導電柱的晶圓的背面進行減薄，并通過刻蝕或研磨工藝使導電柱露出來，該導電柱的外面包裹著絕緣層；
b、在晶圓的背部沉積上第一絕緣薄膜，第一絕緣薄膜的高度低于導電柱的露頭高度； c2、將露出第一絕緣薄膜部分的導電柱通過研磨去除，使得導電柱與第一絕緣薄膜等尚;
d2、去除部分的第一絕緣薄膜，得到平整度和高度均一的導電柱。
[0009]步驟a中，導電柱的材質為銅，導電柱的露出高度為lum~20um。
[0010]所述晶圓的材質為娃，晶圓的厚度為100~500um。
[0011]所述絕緣層的材質為水溶性聚丙烯酸酯、氧化硅、氮化硅或者氮氧化硅，且絕緣層的厚度為50nm~100nm。
[0012]步驟b中，所述第一絕緣薄膜通過旋涂法、噴涂法、濺射法或者氣相沉積法形成，第一絕緣薄膜的厚度為50nm~10um，且第一絕緣薄膜的材質為氧化硅、氮化硅或者聚丙烯酸酯。
[0013]步驟Cl中，所述第二絕緣薄膜通過旋涂法、噴涂法、濺射法或者氣相沉積法形成，第二絕緣薄膜的厚度為50nm~10um，且第二絕緣薄膜的材質為氧化硅、氮化硅或者聚丙烯酸酯。
[0014]步驟dl中，研磨方式為CMP研磨或者機械刮平。
[0015]步驟el中，第二絕緣薄膜的去除方式為液相刻蝕或者氣相刻蝕。
[0016]步驟d2中，第一絕緣薄膜的去除方式為液相刻蝕或者氣相刻蝕。
[0017]本發明中，晶背的導電柱露頭高度可以控制并且高度均勻，導電柱頂端平整度高，在這樣的導電柱上做出的凸點基本處于同一平面上面，非常有利于后續與其他帶凸點晶圓或PCB板的壓合對接工藝。
【附圖說明】
[0018]為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹。顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明中記載的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0019]圖1是實施例1、實施例2中原始晶圓的結構示意圖。
[0020]圖2是實施例1、實施例2中步驟a得到的封裝體的結構示意圖。
[0021]圖3是實施例1、實施例2中步驟b得到的封裝體的結構示意圖。
[0022]圖4是實施例1、實施例2中步驟Cl得到的封裝體的結構示意圖。
[0023]圖5是實施例1、實施例2中步驟dl得到的封裝體的結構示意圖。
[0024]圖6是實施例1、實施例2中步驟el得到的封裝體的結構示意圖。
[0025]圖1是實施例3、實施例4中原始晶圓的結構示意圖。
[0026]圖8是實施例3、實施例4中步驟a得到的封裝體的結構示意圖。
[0027]圖9是實施例3、實施例4中步驟b得到的封裝體的結構示意圖。
[0028]圖10是實施例3、實施例4中步驟c2得到的封裝體的結構示意圖。
[0029]圖11是實施例3、實施例4中步驟d2得到的封裝體的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0030]下面結合具體實施例對本發明作進一步說明。
[0031]以下將結合附圖所示的【具體實施方式】對本發明進行詳細描述。但這些實施方式并不限制本發明，本領域的普通技術人員根據這些實施方式所做出的結構、方法、或功能上的變換均包含在本發明的保護范圍內。
[0032]此外，在不同的實施例中可能使用重復的標號或標示。這些重復僅為了簡單清楚地敘述本發明，不代表所討論的不同實施例及/或結構之間具有任何關聯性。
[0033]本發明的各實施方式中提到的有關于步驟的標號，僅僅是為了描述的方便，而沒有實質上先后順序的聯系。各【具體實施方式】中的不同步驟，可以進行不同先后順序的組合，實現本發明的發明目的。
[0034]實施例1
本發明一種高度可控的導電柱背部露頭的形成方法包括以下步驟:
a、將已經安裝了導電柱I的晶圓2的背面進行減薄，并通過刻蝕或研磨工藝使銅質的導電柱I露出來，晶圓2是厚度為10um的硅片，導電柱I的露出高度為lum，該導電柱I的外面包裹著厚度為50nm的、材質為水溶性聚丙烯酸酯的絕緣層3，如圖2所示；
b、在晶圓2的背部沉積上材質為氧化硅的第一絕緣薄膜4，第一絕緣薄膜4薄膜涂布后具有平整的表面，第一絕緣薄膜4為通過常規的旋涂法形成的厚度為50nm的無機薄膜，如圖3所示；
Cl、在第一絕緣薄膜4上面沉積上材質為氮化硅的第二絕緣薄膜5，第一絕緣薄膜4與第二絕緣薄膜5的總高度低于導電柱I的露頭高度，第二絕緣薄膜5為通過常規的旋涂法形成的厚度為50nm的無機薄膜，如圖4所示；
dl、將露出第二絕緣薄膜5部分的導電柱I通過CMP研磨去除，使得導電柱I與第二絕緣薄膜5等高，如圖5所示；
el、通過常規的液相刻蝕去除第二絕緣薄膜5，得到平整度和高度均一的導電柱1，如圖6所示。
[0035]實施例2
本發明一種高度可控的導電柱背部露頭的形成方法包括以下步驟:
a、將已經安裝了導電柱I的晶圓2的背面進行減薄，并通過刻蝕或研磨工藝使銅質的導電柱I露出來，晶圓2是厚度為500um的硅片，導電柱I的露出高度為7um，該導電柱I的外面包裹著厚度為70nm的、材質為氧化硅的絕緣層3，如圖2所示；
b、在晶圓2的背部沉積上材質為氮化硅的第一絕緣薄膜4，第一絕緣薄膜4薄膜涂布后具有平整的表面，第一絕緣薄膜4為通過常規的噴涂法形成的厚度為1um的無機薄膜，如圖3所示； Cl、在第一絕緣薄膜4上面沉積上材質為聚丙烯酸酯的第二絕緣薄膜5，第一絕緣薄膜4與第二絕緣薄膜5的總高度低于導電柱I的露頭高度，第二絕緣薄膜5為通過常規的噴涂法形成的厚度為1um的無機薄膜，如圖4所示；