[發明專利]一種具有通孔的半導體結構及其制造方法

有效

• 申請號: 201110128047.2
• 申請日: 2011-05-17
• 公開（公告）號: CN102214624A
• 公開（公告）日: 2011-10-12
• 發明（設計）人: 孫新;馬盛林;朱韞暉;金玉豐;繆旻;陳兢
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: H01L23/48
• 分類號: H01L23/48;H01L21/768
• 代理公司: 北京君尚知識產權代理事務所(普通合伙) 11200
• 代理人: 余長江

1.一種具有通孔的半導體結構，其特征在于，該半導體結構包括襯底、多個環形通孔和多個實心通孔，其中：

所述襯底具有相對的第一表面和第二表面；

所述環形通孔和實心通孔嵌于所述襯底中，并沿垂直于所述第一表面和第二表面的方向貫穿所述襯底；

所述實心通孔，是由金屬填充的通孔；

所述環形通孔，是由實心介質塞和環繞實心介質塞的金屬環填充的通孔。

2.根據權利要求1所述的半導體結構，其特征在于，所述實心通孔的金屬和襯底之間，以及所述環形通孔的金屬環和襯底之間具有絕緣層和阻擋層，阻擋層位于絕緣層外側。

3.根據權利要求1或2所述的半導體結構，其特征在于，所述半導體結構包括重新布線層和金屬凸點，重新布線層位于襯底第一表面上，與實心通孔或環形通孔電連接，金屬凸點位于重新布線層上，與重新布線層電連接。

4.根據權利要求1所述的半導體結構，其特征在于，所述半導體結構包括輔助晶圓，輔助晶圓鍵合在襯底第一表面。

5.根據權利要求1所述的半導體結構，其特征在于，所述襯底為裸片或襯底的第一表面和/或第二表面上具有下列結構中的一種或多種：半導體器件、電學互連層、微傳感器結構、焊盤和鈍化層。

6.根據權利要求1所述的半導體結構，其特征在于，所述襯底材料選自下列集合中的一種或幾種：硅、鍺、砷化鎵、磷化銦、氮化鎵、碳化硅、鈦、鉬、鎳、鉻、玻璃和石英。

7.根據權利要求1所述的半導體結構，其特征在于，所述金屬材料為銅、金、銀、鉑、鎳、鎢、鋁或其合金。

8.根據權利要求1所述的半導體結構，其特征在于，所述實心介質塞的材料選自下列集合中的一種或幾種：氧化硅、氮化硅、聚酰亞胺、聚對二甲苯、聚苯并環丁烯和SU8膠。

9.根據權利要求2所述的半導體結構，其特征在于，所述絕緣層的材料選自下列集合中的一種或幾種：氧化硅、氮化硅、聚酰亞胺、聚對二甲苯、聚苯并環丁烯和SU8膠；阻擋層的材料選自下列集合中的一種或幾種：Ti、W、Ta、TiN和TaN。

10.一種具有硅通孔的半導體結構的制造方法，該方法包括以下步驟：

1)在所述襯底的第一表面上刻蝕出多個深孔；

2)在所述襯底的第一表面和所述深孔中形成金屬層；

3)在所述襯底第一表面上粘附一干膜層，圖形化所述干膜層，使干膜層在一部分深孔上形成開口；

4)向干膜層上有開口的的深孔填充金屬，形成實心金屬塞，去掉所述干膜；

5)向剩余深孔中填充介質，形成實心介質塞；

6)減薄所述襯底的第二表面，露出深孔的底部。

11.根據權利要求10所述的半導體結構的制造方法，其特征在于，所述刻蝕深孔的方法為：

A、在所述襯底第一表面上形成一層掩膜層，對所述掩膜層進行圖形化，形成多個開口。

B、按照掩膜層上的開口對襯底進行刻蝕，刻蝕出多個深孔。

12.根據權利要求11或12所述的半導體結構的制造方法，其特征在于，在所述刻蝕出深孔后在襯底第一表面和深孔中形成絕緣層；隨后在絕緣層上形成阻擋層。

13.根據權利要求10所述的半導體結構的制造方法，其特征在于，在形成實心介質塞后在所述襯底第一表面形成重新布線層和金屬凸點。

14.根據權利要求10所述的半導體結構的制造方法，其特征在于，在所述襯底減薄前，將所述襯底鍵合到輔助晶圓上。

15.根據權利要求10所述的半導體結構的制造方法，其特征在于，刻蝕深孔的方法為深反應離子刻蝕、激光燒蝕、噴砂和濕法腐蝕中的一種或幾種的組合。

16.根據權利要求10所述的半導體結構的制造方法，其特征在于，形成金屬層的方法包括蒸發、濺射、電鍍、化學鍍和化學氣相沉積中的一種或幾種的組合。

17.根據權利要求10所述的半導體結構的制造方法，其特征在于，填充金屬的方法包括蒸發、濺射、電鍍、化學鍍和化學氣相沉積中一種或幾種的組合；填充介質的方法為旋涂、噴膠或氣相沉積。