[發(fā)明專利]3D集成電路結(jié)構(gòu)及其形成方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010502039.5
• 申請日: 2010-09-30
• 公開（公告）號: CN102446886A
• 公開（公告）日: 2012-05-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 朱慧瓏
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學院微電子研究所
• 主分類號: H01L23/52
• 分類號: H01L23/52;H01L23/528;H01L21/768
• 代理公司: 北京市立方律師事務(wù)所 11330
• 代理人: 馬佑平

1.一種3D集成電路結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述集成電路結(jié)構(gòu)包括第一晶片，其中第一晶片包括：

襯底；

形成在所述襯底上的半導(dǎo)體器件，以及形成在所述襯底及所述器件上的介質(zhì)層；

貫穿所述襯底、所述介質(zhì)層形成的通孔，所述通孔內(nèi)形成有導(dǎo)電材料層；

包圍所述通孔的應(yīng)力釋放層；以及

連接所述器件與所述通孔的第一互連結(jié)構(gòu)。

2.如權(quán)利要求1所述的集成電路結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述應(yīng)力釋放層包括應(yīng)力釋放通道。

3.如權(quán)利要求2所述的集成電路結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述應(yīng)力釋放層中包括至少覆蓋所述應(yīng)力釋放通道一部分的空氣、聚合物、橡膠、塑料中的任一種或多種的組合。

4.如權(quán)利要求2或3所述的集成電路結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述應(yīng)力釋放層中包括至少覆蓋所述應(yīng)力釋放通道一部分的介質(zhì)材料。

5.如權(quán)利要求1所述的集成電路結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述導(dǎo)電材料層包括內(nèi)層導(dǎo)電塞和外層阻擋層。

6.如權(quán)利要求5所述的集成電路結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述阻擋層的材料包括Ru、Ta、TaN、Ti、TiN、TaSiN、TiSiN、TiW以及WN中的任一種或多種的組合。

7.如權(quán)利要求1所述的集成電路結(jié)構(gòu)，其特征在于，還包括形成于所述通孔與應(yīng)力釋放層之間的應(yīng)力通道隔離層。

8.如權(quán)利要求1所述的集成電路結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述通孔的側(cè)壁上有絕緣層，所述絕緣層將所述通孔與導(dǎo)電材料層之間隔離。

9.如權(quán)利要求1-3、5-8中任一項所述的集成電路結(jié)構(gòu)，其特征在于，還包括第二晶片，所述第二晶片包括：襯底；形成在所述襯底上的半導(dǎo)體器件，以及形成在所述襯底及所述器件上的介質(zhì)層；形成在所述介質(zhì)層中、連接所述器件的第二互連結(jié)構(gòu)；其中，所述第一晶片通過其所述第一互連結(jié)構(gòu)連接到所述第二晶片的所述第二互連結(jié)構(gòu)上。

10.一種形成3D集成電路的方法，其特征在于，包括以下步驟：

A、提供第一晶片，其中所述第一晶片包括：襯底、半導(dǎo)體器件以及介質(zhì)層，其中，所述器件形成在所述襯底上，所述介質(zhì)層形成在所述襯底及器件上；

B、形成貫穿所述襯底以及所述介質(zhì)層的通孔和應(yīng)力釋放層，其中所述應(yīng)力釋放層將所述通孔包圍；

C、填充所述通孔以形成導(dǎo)電材料層；

D、形成連接所述器件與所述通孔的第一互連結(jié)構(gòu)。

11.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述步驟B包括：

根據(jù)需要形成的通孔和應(yīng)力釋放層的圖形形成光刻膠圖案；

根據(jù)所述光刻膠圖案對所述襯底和介質(zhì)層進行刻蝕，以形成通孔和應(yīng)力釋放通道；

其中，所述應(yīng)力釋放通道形成應(yīng)力釋放層，所述通孔和應(yīng)力釋放層之間為應(yīng)力通道隔離層。

12.如權(quán)利要求11所述的方法，所述步驟B與步驟C之間還包括：采用空氣、聚合物、橡膠、塑料中的任一種或多種的組合填充所述應(yīng)力釋放通道。

13.如權(quán)利要求11或12所述的方法，所述步驟B與步驟C之間還包括：采用介質(zhì)材料至少填充所述應(yīng)力釋放通道的上部。

14.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述步驟B與步驟C之間，進一步包括：在所述通孔內(nèi)壁形成絕緣層。

15.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述步驟D包括：

在所述通孔內(nèi)壁形成外層阻擋層；

在所述外層阻擋層內(nèi)形成內(nèi)層導(dǎo)電塞。

16.如權(quán)利要去15所述的方法，其特征在于，所述阻擋層的材料包括Ru、Ta、TaN、Ti、TiN、TaSiN、TiSiN、TiW以及WN中的任一種或多種的組合。

17.如權(quán)利要求10-12、14-16中任一項所述的方法，其特征在于，還包括：

提供第二晶片，其中所述第二晶片包括：襯底、半導(dǎo)體器件、介質(zhì)層以及第二互連結(jié)構(gòu)，其中，所述器件形成在所述襯底上，所述介質(zhì)層形成在所述襯底及器件上，所述第二互連結(jié)構(gòu)形成在所述介質(zhì)層中且連接所述器件；

將所述第一晶片的所述第一互連結(jié)構(gòu)連接到所述第二晶片的所述第二互連結(jié)構(gòu)上。