[發明專利]硅導通孔的制造方法與硅導通孔結構無效

申請號：	200910002977.6	申請日：	2009-01-23
公開（公告）號：	CN101789390A	公開（公告）日：	2010-07-28
發明（設計）人：	王慶鈞;吳岱原;陳佑升;林哲歆	申請（專利權）人：	財團法人工業技術研究院
主分類號：	H01L21/768	分類號：	H01L21/768;H01L23/535
代理公司：	北京市柳沈律師事務所 11105	代理人：	彭久云
地址：	中國臺***	國省代碼：	中國臺灣;71
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摘要：
搜索關鍵詞：	硅導通孔制造方法結構
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【說明書】：

技術領域

本發明涉及一種硅導通孔(Through-Silicon-Via，TSV)結構及其制造方法。

背景技術

硅導通孔(TSV)技術是通過在芯片和芯片之間、芯片和芯片之間制作垂直導通，是目前三維集成電路工藝整合技術中，能實現芯片之間互連的嶄新技術，如A.W.Topol等人于2006年發表于IBM?J.RES.&?DEV.Vol.50No.4/5第491～506頁的技術。與以往的IC封裝鍵合和使用凸點的疊加技術不同，TSV能夠使芯片在三維方向堆疊的密度最大，外形尺寸最小，并且提升元件速度、減少信號延遲和功率消耗，因此TSV可被視為應用于3D?IC技術的新一代的連接導線(Interconnect)。

近來，也有提出環狀(annular)TSV結構的研究，如P.S.Andry等人于2006年發表于Electronic?Components?and?Technology?Conference會議中的“ACMOS-compatible?Process?for?Fabricating?Electrical?Through-vias?in?Silicon”。這種環狀TSV結構相對于傳統的圓柱狀(cylindrical)TSV，可減少導電層截面積、降低工藝成本，同時可減少熱應力。但是此處的環狀TSV結構仍只具傳遞信號的功能。

發明內容

本發明提出一種硅導通孔的制造方法，包括先于硅襯底中形成第一環狀溝槽，再于第一環狀溝槽內形成第一導電層、電容介電層與第二導電層。然后，在第一環狀溝槽所圍繞的硅襯底中形成一個開口，再于開口的內表面形成絕緣層，并于開口內填入導電材料。之后，從硅襯底的背面進行平坦化工藝，以去除部分硅襯底，同時去除開口底部的絕緣層而構成一個導電通孔，并去除第一環狀溝槽底部的第一導電層及電容介電層。接著，去除絕緣層與第二導電層之間的硅襯底與第一導電層及電容介電層，以形成第二環狀溝槽，然后于第二環狀溝槽內填入低介電常數(low-k)材料。隨后，形成與上述開口底部的導電材料接觸的凸塊(bump)。

本發明另提出一種硅導通孔結構，包括硅襯底、環狀電容(annularcapacitor)、導電通孔(through-via)、低介電常數(low-k)材料層以及凸塊。上述環狀電容位于硅襯底內，且環狀電容從內到外是由第一導電層、電容介電層與第二導電層所構成。導電通孔是位于環狀電容所圍繞的硅襯底中，而低介電常數(low-k)材料層則位于環狀電容與導電通孔之間。至于凸塊是與導電通孔相接觸，以利于與其他芯片做接合。

為讓本發明的上述特征和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，并配合附圖作詳細說明如下。

附圖說明

圖1A至圖1J是依照本發明的實施例的一種硅導通孔的制造流程剖面示意圖。

圖2是依照本發明的另一實施例的一種可具有電容功能的硅導通孔結構的俯視圖。

圖3是圖2的III-III線段的剖面示意圖。

附圖標記說明

100、200：硅襯底?????????????102：柵極

104：源極與漏極??????????????106：晶體管

108：內層介電層??????????????110：第一環狀溝槽

112：第一導電層??????????????114：電容介電層

116：第二導電層??????????????118：工藝接觸層

120a～120c：M1???????????????122：內層金屬介電層