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      一種半導(dǎo)體器件及其制作方法_3

      文檔序號(hào):9827160閱讀:來源:國知局
      。例如,可以通過交替沉積或者生長金屬層和介質(zhì)層并執(zhí)行刻蝕工藝來形成子組件,然后(例如通過沉積和刻蝕工藝)執(zhí)行金屬電性連接,使得第一通孔2021中的金屬與子組件203的第一金屬層2031電性連接,第二通孔2022中的金屬與子組件的第二金屬層2032電性連接。為了避免遮蔽本發(fā)明的構(gòu)思,沒有描述本領(lǐng)域所公知的一些細(xì)節(jié),這里所示出的體聲波組件(例如BAW或者FBAR)僅是示例性的,本發(fā)明的范圍并不僅限于此處所示出形成的子組件的結(jié)構(gòu)。本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)上面的描述,完全可以明白如何實(shí)施這里公開的技術(shù)方案。
      [0097]在該步驟中,在襯底上形成包圍子組件的金屬連接襯墊。如圖4B所示,在襯底201上形成包圍子組件203的金屬連接襯墊204。從子組件向下看,所述金屬連接襯墊的形狀可以為正方形、長方形、圓形等環(huán)狀形狀(圖4B未示出)。該金屬連接襯墊的作用是與帽蓋組件的金屬連接件對(duì)接,將所述子組件封裝。其中金屬連接件與金屬連接襯墊可以均為銅,即形成銅-銅對(duì)接。又例如,金屬連接件與金屬連接襯墊可以分別為鋁和鍺,即形成鋁-鍺對(duì)接。因此,本發(fā)明的范圍并不僅限于這里所述的金屬連接件和金屬連接襯墊的金屬材料。
      [0098]在本發(fā)明的一些實(shí)施例中,可以在形成金屬連接襯墊之前,在所述襯底上形成圖案化的絕緣層以在所述絕緣層上形成所述金屬連接襯墊。例如可以利用沉積和刻蝕等工藝在襯底上形成圖案化的氧化物(二氧化硅)或者氮化物(例如氮化硅)作為所述絕緣層,然后在所述絕緣層上形成所述金屬連接襯墊,使得所述絕緣層位于金屬連接襯墊與襯底之間。
      [0099]在步驟303,將帽蓋組件的金屬連接件與金屬連接襯墊對(duì)接。如圖4C所示,帽蓋組件205具有金屬連接件206,將金屬連接件206與金屬連接襯墊204對(duì)接,將子組件203封裝。其中,若金屬連接件與金屬連接襯墊均為銅,即形成銅-銅對(duì)接,則執(zhí)行銅-銅對(duì)接的工藝條件可以包括:溫度為400?410°C ;時(shí)間為I?2小時(shí);壓力為2000?3000牛。當(dāng)然,上述工藝條件僅是示例性的,本發(fā)明的范圍并不僅限于此。采用銅-銅對(duì)接能夠節(jié)約成本,并且也適合應(yīng)用于CMOS器件的制作。
      [0100]在步驟S304,減薄襯底背面且暴露第一通孔和第二通孔,使得第一通孔和第二通孔貫穿襯底。如圖2A所述,例如可以通過研磨和/或拋光工藝將襯底201背面減薄,并且可以通過背面刻蝕和CMP (Chemical-mechanical planarizat1n,化學(xué)機(jī)械平坦化)工藝暴露第一通孔2021和第二通孔2022,使得第一通孔2021和第二通孔2022貫穿所述襯底201,即第一通孔和第二通孔將所述襯底穿透。
      [0101]在該實(shí)施例中,通過上述制作方法,形成根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的半導(dǎo)體器件。通過形成貫穿襯底并且填充有金屬的第一通孔和第二通孔,并且使得第一通孔中的金屬與子組件的第一金屬層電性連接,第二通孔中的金屬與子組件的第二金屬層電性連接,其中子組件的第一金屬層與第二金屬層絕緣,即為子組件的兩個(gè)電極,所以子組件的兩個(gè)電極分別通過填充有金屬的第一通孔和第二通孔電性連接至半導(dǎo)體器件之外,而不通過金屬連接件與金屬連接襯墊對(duì)接的界面,因此避免了由于界面接合處存在電阻而導(dǎo)致器件性能較差的問題。本發(fā)明的制作方法可以應(yīng)用于CMOS器件的封裝工藝。
      [0102]進(jìn)一步地,由于利用銅、鋁或者鎢等來填充貫穿襯底的通孔,從而解決了在器件制作過程中的金污染問題,且成本也降低。
      [0103]在本發(fā)明的一些實(shí)施例中,在襯底上形成第一通孔和第二通孔之前,還包括:在襯底上形成空腔,并且用填充物填充所述空腔;以及在襯底上形成子組件之后,還包括:去除所述空腔中的填充物。
      [0104]在本發(fā)明的一些實(shí)施例中,在襯底背面形成第一重布線層以及與所述第一重布線層絕緣的第二重布線層,其中所述第一重布線層與所述第一通孔中的金屬電性連接,所述第二重布線層與所述第二通孔中的金屬電性連接。進(jìn)一步地,在所述第一重布線層的至少一部分上形成第一凸點(diǎn),以及在所述第二重布線層的至少一部分上形成第二凸點(diǎn),使得第一凸點(diǎn)與第一重布線層電性連接,第二凸點(diǎn)與第二重布線層電性連接,所述第一凸點(diǎn)和所述第二凸點(diǎn)絕緣,用于連接外接電路。
      [0105]在本發(fā)明的一些實(shí)施例中,減薄所述襯底背面且暴露所述第一通孔和所述第二通孔之后,還包括:在所述襯底背面形成第一絕緣層,以及在所述第一絕緣層上形成第二絕緣層,其中,所述第一絕緣層和所述第二絕緣層包圍所述第一重布線層和所述第二重布線層,使得第一重布線層與第二重布線層絕緣,并且也使得第一重布線層和第二重布線層與外界絕緣,從而防止外界干擾。
      [0106]下面結(jié)合圖5A至圖5F詳細(xì)描述重布線層和凸點(diǎn)等的制作方法的過程。
      [0107]首先,在襯底201背面形成第一絕緣層2091 (也可以稱為鈍化層),如圖5A所示??梢酝ㄟ^涂覆或者沉積工藝形成第一絕緣層2091。所述第一絕緣層例如為ΡΒ0,當(dāng)然也可以為其他絕緣材料。
      [0108]然后,刻蝕第一絕緣層2091以形成兩個(gè)開口,分別暴露第一通孔2021和第二通孔2022,如圖5B所示。例如,可以在第一絕緣層2091上涂覆光刻膠,經(jīng)過光刻形成圖案化的光刻膠,以所述圖案化的光刻膠為掩模,刻蝕第一絕緣層2091以形成兩個(gè)開口,分別暴露第一通孔2021和第二通孔2022。
      [0109]接下來,在具有開口的第一絕緣層2091上形成重布線材料層207,所述重布線材料層通過開口分別與第一通孔2021中的金屬和第二通孔2022中的金屬電性連接,如圖5C所示。例如,可以利用PVD (Physical Vapor Deposit1n,物理氣相沉積)等工藝形成所述重布線材料層。在一些實(shí)施例中,所述重布線材料層可以為銅等。
      [0110]接下來,圖案化重布線材料層207以形成第一重布線層2071和第二重布線層2072,其中第一重布線層2071和第二重布線層2072之間絕緣,如圖K)所示。例如,可以在重布線材料層207上形成圖案化的光刻膠,以所述光刻膠為掩模,刻蝕所述重布線材料層207以形成圖案化的重布線材料層,即形成第一重布線層2071和第二重布線層2072。
      [0111]接下來,在第一絕緣層2091,第一重布線層2071和第二重布線層2072上形成第二絕緣層2092,并且刻蝕第二絕緣層2092以暴露所述第一重布線層2071的至少一部分以及第二重布線層2072的至少一部分,如圖5E所示。可以通過涂覆或者沉積工藝形成第二絕緣層2092。所述第二絕緣層例如為ΡΒ0,當(dāng)然也可以為其他絕緣材料。接下來,在第一重布線層2071的至少一部分上形成第一凸點(diǎn)2081以及在第二重布線層2072的至少一部分上形成第二凸點(diǎn)2082,其中所述第一凸點(diǎn)與所述第二凸點(diǎn)絕緣,如圖5F所示。例如,所述凸點(diǎn)例如為球形觸點(diǎn),可以采用焊接凸點(diǎn)(solder bump)工藝或者球形觸點(diǎn)放置(ball drop)工藝形成。
      [0112]至此,詳細(xì)描述了形成第一重布線層2071、第二重布線層2072、第一凸點(diǎn)2081、第二凸點(diǎn)2082、第一絕緣層2091以及第二絕緣層2092的過程。
      [0113]下面結(jié)合圖6A至圖6C以及圖4A詳細(xì)描述形成填充有金屬的第一通孔和第二通孔的制作方法的過程。
      [0114]首先,在襯底201上形成第一通孔2021和第二通孔2022,如圖6A所示。例如可以利用DRIE(Deep Reactive 1n Etching,深反應(yīng)離子刻蝕)工藝形成第一通孔2021和第二通孔2022。
      [0115]然后,在第一通孔2021和第二通孔2022的底部和側(cè)面上形成種子層213,如圖6B所示。例如,可以利用PVD工藝形成所述種子層。所述種子層的材料例如為Ta/Cu合金(即鉭銅合金)。當(dāng)然也可以形成其他的種子層以填充鋁或者鎢等。
      [0116]接下來,通過金屬電鍍填充第一通孔2021和第二通孔2022,在該步驟中,可以形成金屬層202,如圖6C所示。例如在種子層為Ta/Cu合金的情況下,可以進(jìn)行銅電鍍以在所述第一通孔和所述第二通孔中填充銅。
      [0117]接下來,平坦化襯底201,如圖4A所示。例如,可以通過CMP工藝去除襯底表面的金屬層202并且平坦化所述襯底。
      [0118]至此,詳細(xì)描述了在襯底上形成填充有金屬的第一通孔和第二通孔的過程。
      [0119]在本發(fā)明的另一些實(shí)施例中,在平坦化所述襯底,形成填充有金屬的第一通孔和第二通孔之后,還可以執(zhí)行退火工藝,這可以降低應(yīng)力并且使得銅等所填充金屬的電阻更低。例如,退火工藝的溫度可以為350?450°C。
      [0120]在本發(fā)明的一些實(shí)施例中,可以在將帽蓋組件的金屬連接件與金屬連接襯墊對(duì)接之前,所述半導(dǎo)體器件的制作方法還包括:形成具有金屬連接件的帽蓋組件。下面結(jié)合圖7A至圖7F詳細(xì)描述帽蓋組件的制作方法的過程。
      [0121]首先,在半導(dǎo)體襯底205上形成種子層214,如圖7A所示。例如,半導(dǎo)體襯底可以為硅襯底,種子層可以為Ti/Cu合金(即鈦銅合金)。例如可以利用沉積工藝在半導(dǎo)體襯底形成所述種子層。
      [0122]然后,在種子層214上形成圖案化的第一阻擋層215,如圖7B所示。例如,第一阻擋層215可以為光刻膠。
      [0123]接下來,執(zhí)行金屬電鍍和剝離工藝以形成金屬連接件206,如圖7C所示。例如,在種子層為Ti/Cu合金的情況下,可以電鍍銅,然后利用剝離工藝去除第一阻擋層215及其上面的銅層,從而形成金屬連接件206,在該示例中,金屬連接件為銅連接件。當(dāng)然,金屬連接件206還可以為其他金屬材料的連接件。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解,所述金屬連接件的形狀可以為正方形、長方形、圓形等環(huán)狀形狀,以能夠與金屬連接襯墊對(duì)接為準(zhǔn)。
      [0124]接下來,以金屬連接件206為掩模,刻蝕暴露的種子層214,形成如圖7D所示的結(jié)構(gòu)。
      [0125]接下來,在半導(dǎo)體襯底205上形成圖案化
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