硅通孔结构、封装结构及其制造方法技术

本发明专利技术提供了一种硅通孔结构，包括硅衬底，所述硅衬底间隔设有若干通孔，相邻的所述通孔之间均开设有上下贯通的中空部；第一导电层，设于所述通孔内；第二导电层，设于所述中空部。本发明专利技术通过在所述硅衬底上形成若干通孔，每个所述通孔内均设有第一导电层，所述中空部内设有第二导电层，每个的所述通孔和所述中空部都能进行电信号传输，所以当部分第一导电层或第二导电层出现损坏时，仍可实现电连接，保障了电信号传输，从而增加了硅通孔结构的可靠性。另外，本发明专利技术还提供了封装结构及其制造方法。法。法。

【技术实现步骤摘要】
硅通孔结构、封装结构及其制造方法


[0001]本专利技术涉及集成电路封装领域，尤其涉及一种硅通孔结构、封装结构及其制造方法。

技术介绍

[0002]随着集成电路工艺技术的高速发展，微电子封装技术逐渐成为制约半导体技术发展的主要因素。为了实现电子封装的高密度化，获得更优越的性能和更低的总体成本，技术人员研究出一系列先进的封装技术。
[0003]其中三维封装技术具有良好的电学性能以及较高的可靠性，同时能实现较高的封装密度，被广泛应用于各种高速电路以及小型化系统中。硅通孔(Through Silicon Via，TSV)技术是三维集成电路中堆叠芯片实现互连的一种新技术，通过在硅圆片上制作出若干垂直互连TSV结构来实现不同芯片之间的电互连。TSV技术能够使芯片在三维方向堆叠的密度最大、芯片之间的互连线最短、外形尺寸最小，并且大大改善芯片速度和低功耗的性能，是目前电子封装技术中最引人注目的一种技术。
[0004]然而目前的TSV结构仍然存在着可靠性问题，比如当垂直互连上下两个芯片的TSV结构出现断裂或开路，从而导致上下两个芯片之间的通信出现中断。由于TSV结构嵌在硅衬底内部，无法进行检修，一旦出现开路问题，该TSV结构所经过的路径全部失效，将导致整个系统面临着全部失效的风险。
[0005]公开号为CN112234143A的专利申请公开了一种片上集成IPD硅通孔结构及其封装方法、三维硅通孔结构，片上集成IPD硅通孔结构包括硅基板层，设置在硅基板层上下表面并通过贯穿硅基板层的硅通孔连通的第一金属布线层，设置在位于硅基板层上表面的第一金属布线层表面的介质层，设置在第一介质层的表面并与介质层和第一金属布线层依次层叠构成片上集成IPD的第二金属布线层，及集成在硅基板层上的芯片。将硅基板作为集成封装基板，在基板上集成无源元器件，采用封装基板一体化制作的集成方式将元器件制作与系统集成在同一个工艺流程下完成，无需单独加工制作元器件，加工集成简单，易于实现3D集成，且具有精度高、一致性好的优点，节省了电路面积，设计更加灵活。但是仍然无法保障硅通孔结构的可靠性。
[0006]因此，有必要提供一种硅通孔结构、封装结构及其制造方法，用于解决现有技术中存在的上述问题。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于提供一种硅通孔结构、封装结构及其制造方法，增加了硅通孔结构的可靠性，保障了硅通孔结构的稳定性。
[0008]为实现上述目的，本专利技术提供的技术方案如下：
[0009]一种硅通孔结构，包括：
[0010]硅衬底，所述硅衬底间隔设有若干通孔，相邻的所述通孔之间均开设有上下贯通
的中空部；
[0011]第一导电层，设于所述通孔内；
[0012]第二导电层，设于所述中空部。
[0013]本专利技术提供的硅通孔结构有益效果：所述硅衬底上间隔设有若干所述通孔，且相邻的所述通孔之间均开设有上下贯通的中空部。需要说明的是，由于在所述硅衬底上形成若干通孔，每个所述通孔内均设有第一导电层，所述中空部内设有第二导电层，每个的所述通孔和所述中空部都能进行电信号传输，所以当部分第一导电层或第二导电层出现损坏时，仍可实现电连接，保障了电信号传输，从而增加了硅通孔结构的可靠性。
[0014]优选地，还包括：隔离介质、第一扩散阻挡层和第一籽晶层，所述隔离介质设于所述硅衬底的上表面、所述硅衬底的下表面和若干所述通孔的内侧面，且所述第一扩散阻挡层和所述第一籽晶层设置在所述通孔内，部分所述隔离介质、所述第一扩散阻挡层、所述第一籽晶层和所述第一导电层依次层叠将所述通孔填充。其有益效果在于：所述隔离介质设于所述硅衬底的上表面、所述硅衬底的下表面和若干所述通孔的内侧面，且所述第一扩散阻挡层和所述第一籽晶层设置在所述通孔内，在所述通孔内的部分所述隔离介质、所述第一扩散阻挡层、所述第一籽晶层和所述第一导电层依次层叠将所述通孔填充，保证了硅通孔结构的完整性以及结构强度，且实现了第一导电层的设置。
[0015]优选地，还包括设于所述中空部的第二扩散阻挡层和第二籽晶层；
[0016]所述中空部的侧面为所述隔离介质，所述第二扩散阻挡层、所述第二籽晶层和所述第二导电层依次层叠将所述中空部填充。其有益效果在于：通过在中空部内将所述第二扩散阻挡层、所述第二籽晶层和所述第二导电层依次层叠设置，并将所述中空部填充。实现了所述第二导电层的设置，且保障了硅通孔结构的完整性，提高了硅通孔结构的强度。
[0017]优选地，还包括第一粘附层、第三籽晶层和第一金属凸部；
[0018]所述第一粘附层设于所述通孔的一端和所述中空部的一端，且覆盖所述通孔内的所述第一扩散阻挡层、所述第一籽晶层和所述第一导电层，覆盖所述中空部内的所述第二扩散阻挡层、所述第二籽晶层和所述第二导电层；
[0019]所述第三籽晶层设于所述第一粘附层；
[0020]所述第一金属凸部设于所述第三籽晶层，所述第一粘附层、所述第三籽晶层和所述第一金属凸部依次层叠形成若干间隔分布的上凸台。其有益效果在于：通过在所述通孔的一端和所述中空部的一端依次层叠设置所述第一粘附层、所述第三籽晶层和所述第一金属凸部，形成若干间隔分布的上凸台，相邻的所述上凸台之间具有间隙，可有效进行散热，提高硅通孔结构的使用寿命。
[0021]优选地，所述隔离介质包括第一隔离介质和第二隔离介质，所述第一隔离介质设于所述硅衬底的上表面和若干所述通孔的侧面，所述中空部的侧壁为所述第一隔离介质，所述第二隔离介质设于所述硅衬底的下表面。其有益效果在于：所述隔离介质包括所述第一隔离介质和第二隔离介质分别设置，将所述第一隔离介质设于所述硅衬底的上表面和若干所述通孔的侧面，使所述第二隔离介质设于所述硅衬底的下表面，便于实现硅通孔结构的制作。
[0022]优选地，还包括第二粘附层、第四籽晶层和第二金属凸部；
[0023]所述第二粘附层与所述第一粘附层分别位于所述硅衬底的两侧边，且所述第二粘
附层覆盖若干所述通孔另一端显露的所述第一扩散阻挡层、所述第一籽晶层和所述第一导电层，同时覆盖中空部另一端显露的所述第二扩散阻挡层、第二籽晶层和所述第二导电层；
[0024]所述第四籽晶层设于所述第二粘附层；
[0025]所述第二金属凸部设于所述第四籽晶层，所述第二粘附层、所述第四籽晶层和所述第二金属凸部依次层叠形成若干间隔分布的下凸台。其有益效果在于：通过所述第二粘附层、所述第四籽晶层和所述第二金属凸部依次层叠形成若干下凸台，且若干所述下凸台之间存在间隙，可有效进行散热，进一步提高硅通孔结构的使用寿命。
[0026]优选地，所述第二粘附层设有第一凹部，所述第四籽晶层一侧面设有与所述第一凹部适配的第一凸部，所述第四籽晶层另一侧面设有第二凹部，所述第二金属凸部设有与所述第二凹部适配的第二凸部。其有益效果在于：通过设置的所述第一凹部、所述第一凸部、所述第二凹部和所述第二凸部从而使得所述第二粘附层、所述第四籽晶层和所述第二金属凸部的组合结构更加牢固可靠。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种硅通孔结构，其特征在于，包括：硅衬底，所述硅衬底间隔设有若干通孔，相邻的所述通孔之间均开设有上下贯通的中空部；第一导电层，设于所述通孔内；第二导电层，设于所述中空部。2.根据权利要求1所述的硅通孔结构，其特征在于，还包括：隔离介质、第一扩散阻挡层和第一籽晶层，所述隔离介质设于所述硅衬底的上表面、所述硅衬底的下表面和若干所述通孔的内侧面，且所述第一扩散阻挡层和所述第一籽晶层设置在所述通孔内，部分所述隔离介质、所述第一扩散阻挡层、所述第一籽晶层和所述第一导电层依次层叠将所述通孔填充。3.根据权利要求2所述的硅通孔结构，其特征在于：还包括设于所述中空部的第二扩散阻挡层和第二籽晶层；所述中空部的侧面为所述隔离介质，所述第二扩散阻挡层、所述第二籽晶层和所述第二导电层依次层叠将所述中空部填充。4.根据权利要求3所述的硅通孔结构，其特征在于：还包括第一粘附层、第三籽晶层和第一金属凸部；所述第一粘附层设于所述通孔的一端和所述中空部的一端，且覆盖所述通孔内的所述第一扩散阻挡层、所述第一籽晶层和所述第一导电层，覆盖所述中空部内的所述第二扩散阻挡层、所述第二籽晶层和所述第二导电层；所述第三籽晶层设于所述第一粘附层；所述第一金属凸部设于所述第三籽晶层，所述第一粘附层、所述第三籽晶层和所述第一金属凸部依次层叠形成若干间隔分布的上凸台。5.根据权利要求4所述的硅通孔结构，其特征在于：所述隔离介质包括第一隔离介质和第二隔离介质，所述第一隔离介质设于所述硅衬底的上表面和若干所述通孔的侧面，所述中空部的侧壁为所述第一隔离介质，所述第二隔离介质设于所述硅衬底的下表面。6.根据权利要求5所述的硅通孔结构，其特征在于：还包括第二粘附层、第四籽晶层和第二金属凸部；所述第二粘附层与所述第一粘附层分别位于所述硅衬底的两侧边，且所述第二粘附层覆盖若干所述通孔另一端显露的所述第一扩散阻挡层、所述第一籽晶层和所述第一导电层，同时覆盖中空部另一端显露的所述第二扩散阻挡层、第二籽晶层和所述第二导电层；所述第四籽晶层设于所述第二粘附层；所述第二金属凸部设于所述第四籽晶层，所述第二粘附层、所述第四籽晶层和所述第二金属凸部依次层叠形成若干间隔分布的下凸台。7.根据权利要求6所述的硅通孔结构，其特征在于：所述第二粘附层设有第一凹部，所述第四籽晶层一侧面设有与所述第一凹部适配的第一凸部，所述第四籽晶层另一侧面设有第二凹部，所述第二金属凸部设有与所述第二凹部适配的第二凸部。8.一种包括权利要求1
‑
7中任一项所述的硅通孔结构的封装结构，其特征在于：包括第
一芯片和第二芯片，所述第一芯片设于若干所述上凸台，与若干所述上凸台均电连接，所述第二芯片设于若干所述下凸台，与若干所述下凸台均电连接。9.一种如权利要求8所述的封装结构的制造方法，其特征在于：S0...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈琳，朱宝，孙清清，张卫，
申请(专利权)人：上海集成电路制造创新中心有限公司，
类型：发明
国别省市：