[發明專利]硅通孔填充方法

無效

• 申請號: 201110226264.5
• 申請日: 2011-08-08
• 公開（公告）號: CN102412195A
• 公開（公告）日: 2012-04-11
• 發明（設計）人: 彭虎;程曉華;郁新舉
• 申請（專利權）人: 上海華虹NEC電子有限公司
• 主分類號: H01L21/768
• 分類號: H01L21/768
• 代理公司: 上海浦一知識產權代理有限公司 31211
• 代理人: 丁紀鐵

技術領域

本發明涉及一種半導體集成電路制造工藝方法，特別是涉及一種硅通孔填充方法。

背景技術

硅通孔工藝是一種新興的集成電路制作工藝，適合用作多方面性能提升，用于無線局域網與手機中功率放大器，將極大的提高電路的頻率特性和功率特性。硅通孔工藝將制作在硅片上表面的電路通過硅通孔中填充的金屬連接至硅片背面，結合三維封裝工藝，使得IC布局從傳統二維并排排列發展到更先進三維堆疊，這樣元件封裝更為緊湊，芯片引線距離更短，從而可以極大的提高電路的頻率特性和功率特性。

現有第一種硅通孔工藝制作方法中，需要通過先進的刻蝕工藝在硅片基體中制作出具有極大深寬比的孔或溝槽，孔或溝槽深度大致為100微米；在該孔或溝槽中填充金屬，將硅片背面減薄后將電極通過背面引出。該現有工藝的難度在于100微米溝槽刻蝕和金屬填充。

現有第二種硅通孔工藝制作方法是在硅片減薄后在硅片背面制作通孔和金屬填充，該方法需要特殊的通孔刻蝕設備進行減薄后硅片加工。

現有第二種硅通孔工藝制作方法是通過在前段工藝中制作溝槽并采用二氧化硅填充溝槽，然后硅片減薄后將二氧化硅填充的溝槽露出來，濕法刻蝕去除溝槽內二氧化硅后進行金屬填充，該方法可以避免減薄后進行通孔刻蝕，但工藝較復雜，且成本較高。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種硅通孔填充方法，能實現高深寬比的硅通孔的填充，便于與現有集成電路工藝集成、并能利用現有生產設備進行加工，能降低工藝難度和成本。

為解決上述技術問題，本發明提供的硅通孔填充方法包括如下步驟：

步驟一、在硅片上淀積一層金屬前介質層，利用光刻定義出硅通孔區域，依次刻蝕所述硅通孔區域的所述金屬前介質層和所述硅片并形成深溝槽或孔。

步驟二、在所述深溝槽或孔側壁和底部淀積一層氧化層，該氧化層的淀積工藝采用LPCVD?TEOS或SACVD?TEOS。

步驟三、在形成有所述氧化層的所述深溝槽或孔側壁和底部中淀積一層鈦和氮化鈦；所述鈦和氮化鈦同時也淀積到所述深溝槽或孔外部的表面區域。

步驟四、在所述鈦和氮化鈦上淀積第一層鎢，所述第一層鎢不將所述深溝槽或孔填滿。

步驟五、對所述第一層鎢進行回刻，將形成于所述深溝槽或孔外部的表面區域的所述第一層鎢去除。

步驟六、淀積一層氮化鈦，所述氮化鈦形成于所述深溝槽或孔側壁和底部的所述第一層鎢上、以及所述深溝槽或孔外部的表面區域。

步驟七、在所述氮化鈦上淀積第二層鎢，所述第二層鎢將所述深溝槽或孔填滿或不填滿。

步驟八、對所述第二層鎢進行回刻或化學機械研磨，將形成于所述深溝槽或孔外部的表面區域的所述第二層鎢去除。

步驟九、當所述第二層鎢未將所述深溝槽或孔填滿時，重復步驟七和步驟八，直至所述深溝槽或孔被填滿。

步驟十、制作所述硅片的正面金屬互連線及正面后段工藝。

步驟十一、對所述硅片的背面進行減薄，從所述深溝槽或孔的底部將填充于所述深溝槽或孔中的所述鈦和氮化鈦、所述第一層鎢、所述氮化鈦和所述第二層鎢露出。

步驟十二、從所述硅片的背面進行金屬淀積并制作背面金屬圖形。

進一步的改進是，步驟一中的所述金屬前介質層為硼磷硅玻璃或磷硅玻璃。

進一步的改進是，步驟一中所述深溝槽或孔的深度為50微米～250微米、寬度為1.5微米～5微米；

進一步的改進是，步驟二中所述氧化層的厚度為500～3000

進一步的改進是，步驟二中所述氧化層的厚度為1000～2000

進一步的改進是，步驟二中采用SACVD?TEOS淀積所述氧化層時，溫度為400度～500度、壓強為30托～100托。

進一步的改進是，步驟四中所淀積的所述第一層鎢的厚度為所述深溝槽或孔的寬度的1/5～1/2、且所述第一層鎢的厚度小于15000步驟七中所淀積的所述第二層鎢的厚度為所述深溝槽或孔的寬度的1/5～1/2、且所述第一層鎢的厚度小于15000

進一步的改進是，所述第一層鎢的厚度為所述深溝槽或孔的寬度的1/4～1/3；所述第二層鎢的厚度為所述深溝槽或孔的寬度的1/4～1/3。

進一步的改進是，步驟五中的對所述第一層鎢進行回刻、以及步驟八中的對所述第二層鎢進行回刻都是采用終點刻蝕方式，且過刻蝕10％～50％。