[發(fā)明專利]硅通孔結(jié)構(gòu)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210115869.1
• 申請(qǐng)日: 2012-04-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103378030A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-10-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐依協(xié)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中芯國(guó)際集成電路制造（上海）有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H01L23/48
• 分類(lèi)號(hào): H01L23/48
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 駱蘇華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，特別涉及一種硅通孔結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

在過(guò)去的四十年中，微電子芯片的研究、開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)一直沿著摩爾定律所預(yù)測(cè)來(lái)進(jìn)行；直至2008年，英特爾等公司在內(nèi)存芯片的大規(guī)模生產(chǎn)中已經(jīng)開(kāi)始使用45納米至50納米線寬的加工技術(shù)。

按照摩爾定律的預(yù)測(cè)，最晚到2012年，為了進(jìn)一步提高芯片的集成度，就需要用到32納米甚至22納米線寬的加工技術(shù)。但是，32納米或者22納米的加工技術(shù)不僅遇到光刻設(shè)備和工藝技術(shù)的局限性，而且單元穩(wěn)定性、信號(hào)延遲、CMOS電路可行性等都是懸而未決的難題。

為此，超越摩爾定律的概念于近年提了出來(lái)。目前，超越摩爾定律的各種技術(shù)可以分為兩大類(lèi)：一是基于基板的集成技術(shù)，一是基于芯片/晶圓的三維集成技術(shù)。而基于芯片/晶圓的三維集成技術(shù)又可以分為基于金線鍵合的芯片堆疊(Die?Stacking)、封裝堆疊(Package?Stacking)和基于硅通孔(TSV，Through-Silicon-Via)的三維堆疊。而基于硅通孔(TSV，Through-Silicon-Via)的三維堆疊正成為超越摩爾定律的最主要方法。

現(xiàn)有的硅通孔結(jié)構(gòu)的形成方法可以參考公開(kāi)號(hào)為CN101483150A的中國(guó)專利，具體參考圖1所示，包括如下步驟：

步驟S101，參考圖2，提供晶圓100，所述晶圓100是單晶硅，可以為n型或者P型硅；采用光刻工藝在所述晶圓的表面形成光刻膠圖形(未圖示)，以所述光刻膠圖形為掩膜，采用等離子體刻蝕工藝在晶圓100的表面刻蝕通孔101；需要說(shuō)明的是，所述通孔101深度可以貫穿晶圓100或者小于晶圓的厚度，需要說(shuō)明的是，由于晶圓厚度通常為微米級(jí)，直接采用等離子體刻蝕工藝形成貫穿晶圓厚度的通孔工藝難度較大，在本步驟中，所述通孔101深度小于晶圓的厚度。

步驟S102，參考圖3，在通孔101表面形成絕緣層102，所述絕緣層102用于電學(xué)隔離后續(xù)填充的導(dǎo)電物質(zhì)，所述絕緣層102的形成工藝為化學(xué)氣相沉積，具體為采用化學(xué)氣相沉積工藝在所述晶圓100表面和通孔101表面形成絕緣薄膜，采用平坦化工藝去除所述晶圓100表面的絕緣薄膜，保留通孔101表面的絕緣薄膜，形成絕緣層102；

步驟S103，參考圖4，采用導(dǎo)電物質(zhì)103填充所述通孔101，采用物理沉積工藝或電鍍工藝在所述通孔101內(nèi)填入導(dǎo)電物質(zhì)103，所述導(dǎo)電物質(zhì)103為金屬，比如為鎢、鋁、銅；形成硅通孔；

步驟S104，參考圖5，從晶圓100的背面減薄晶圓100，減薄工藝為化學(xué)機(jī)械拋光工藝，直至暴露出導(dǎo)電物質(zhì)103。

但是，現(xiàn)有技術(shù)形成的硅通孔質(zhì)量低，漏電現(xiàn)象嚴(yán)重。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的問(wèn)題是提供一種質(zhì)量高、應(yīng)力小、漏電小的硅通孔結(jié)構(gòu)。

為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種硅通孔結(jié)構(gòu)，包括：襯底；至少一個(gè)的硅通孔陣列，所述硅通孔陣列包括多個(gè)貫穿襯底的硅通孔；連接多個(gè)硅通孔的第一導(dǎo)電線和第二導(dǎo)電線，且第一導(dǎo)電線和第二導(dǎo)電線互相連接，其中，所述第一導(dǎo)電線沿第一方向連接多個(gè)硅通孔，所述第二導(dǎo)電線沿第二方向連接多個(gè)硅通孔，且第一方向不同于第二方向。

可選的，所述第一方向垂直于第二方向。

可選的，所述第一導(dǎo)電線與第二導(dǎo)電線互相連接呈“L”狀、“T”狀或“H”狀。

可選的，所述第一方向與第二方向具有45度至135度的夾角。

可選的，所述第一方向不同于第二方向至少包括：所述第一方向不同于第二方向至少包括：第一方向和第二方向垂直、第一方向與第二方向具有45度至90度、第一方向與第二方向具有90度至135度的夾角。

可選的，位于所述硅通孔陣列中間位置的硅通孔密度大于位于所述硅通孔陣列邊緣位置的硅通孔密度。

可選的，所述硅通孔陣列的邊角為圓弧化。

可選的，所述硅通孔包括實(shí)用的硅通孔和偽硅通孔。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：

本發(fā)明的實(shí)施例采用不同方向的第一導(dǎo)電線和第二導(dǎo)電線互相連接，從而能夠?qū)⒕哂休^大密度的硅通孔陣列沿第一方向的應(yīng)力和第二方向的應(yīng)力互相抵消而減小，降低整個(gè)硅通孔陣列的應(yīng)力。

進(jìn)一步地，本發(fā)明的實(shí)施例采用不同方向的第一導(dǎo)電線和第二導(dǎo)電線互相連接，且第一方向和第二方向垂直或所述第一方向與第二方向具有45度至135度的夾角，且第一導(dǎo)電線和第二導(dǎo)電線互相連接，使得沿第一方向的應(yīng)力和第二方向的應(yīng)力互相抵消一部分，降低了硅通孔陣列的應(yīng)力，提高硅通孔陣列的質(zhì)量。