[發(fā)明專利]半導體元件與制作方法

有效

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• 申請日: 2012-06-29
• 公開（公告）號: CN103515302B
• 公開（公告）日: 2018-02-13
• 發(fā)明（設計）人: 郭建利;林永昌
• 申請（專利權）人: 聯(lián)華電子股份有限公司
• 主分類號: H01L21/768
• 分類號: H01L21/768
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所11105
• 代理人: 陳小雯

技術領域

本發(fā)明涉及一種半導體元件，特別是涉及一種具有硅穿孔與接觸環(huán)的半導體元件。

背景技術

在現(xiàn)代的資訊社會中，由集成電路所構成的微處理機系統(tǒng)早已被普遍運用于生活的各個層面，例如自動控制的家電用品、移動通訊設備、個人電腦等，都有集成電路的蹤跡。而隨著科技的日益精進，以及人類社會對于電子產(chǎn)品的各種想象，使得集成電路也往更多元、更精密、更小型的方向發(fā)展。

一般所謂集成電路，是通過現(xiàn)有半導體制作工藝中所生產(chǎn)的管芯(die)而形成。制造管芯的過程，由生產(chǎn)一晶片(wafer)開始：首先，在一片晶片上區(qū)分出多個區(qū)域，并在每個區(qū)域上，通過各種半導體制作工藝如沉積、光刻、蝕刻或平坦化步驟，以形成各種所需的電路路線，接著，再對晶片上的各個區(qū)域進行切割而成各個管芯，并加以封裝成芯片(chip)，最后再將芯片電連至一電路板，如一印刷電路板(printed circuit board,PCB)，使芯片與印刷電路板的接腳(pin)電性連結(jié)后，便可執(zhí)行各種程式化的處理。

為了提高芯片功能與效能，增加集成度以便在有限空間下能容納更多半導體元件，相關廠商開發(fā)出許多半導體芯片的堆疊技術，包括了倒裝封裝(Flip-Chip)技術、多芯片封裝(Multi-chip Package,MCP)技術、封裝堆疊(Package on Package,PoP)技術、封裝內(nèi)藏封裝體(Package in Package,PiP)技術等，都可以通過管芯或封裝體之間彼此的堆疊來增加單位體積內(nèi)半導體元件的積成度。而在上述各種封裝架構下，近年來又發(fā)展一種稱為硅穿孔(Through silicon via,TSV)的技術，可促進在封裝體中各管芯彼此之間的內(nèi)部連結(jié)(interconnect)，以將堆疊效率進一步往上提升。

硅穿孔原理是在晶片中以蝕刻或激光的方式形成貫穿晶片的通孔(Via)，再將導電材料如銅、多晶硅、鎢等填入通孔，最后則將晶片或管芯薄化并加以堆疊、結(jié)合(Bonding)，而成為3D立體的管芯堆疊結(jié)構。由于應用硅穿孔技術的各芯片內(nèi)部線路的連結(jié)路徑最短，相比較于其他堆疊技術，可使芯片間的傳輸速度更快、雜訊更小、效能更佳，是目前遠景看好的技術之一。

然而，目前硅穿孔與其他元件整合上，仍有許多技術問題待克服，其中之一為制作硅穿孔的過程中，以激光或其他方式形成的通口可能會直接曝露金屬連接墊，而對位于硅穿孔周圍其他元件造成金屬污染的問題。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述問題，根據(jù)本發(fā)明的一較佳實施例，本發(fā)明提供一種半導體元件，包含有一基底，一層間介電層，設置于該基底上，一硅穿孔電極，貫穿該基底以及部分該層間介電層，以及一接觸環(huán)，設置于該層間介電層中的該硅穿孔周圍。

根據(jù)本發(fā)明的另一較佳實施例，本發(fā)明提供一種半導體元件，其包含有一基底，一層間介電層，設置于該基底上，一硅穿孔電極，貫穿該基底以及部分該層間介電層，以及一襯墊層位于該硅穿孔電極內(nèi)，且僅位于該基底中。

根據(jù)本發(fā)明的另一較佳實施例，本發(fā)明還提供一種制作半導體元件的方法，包含以下步驟：提供一基底，基底有一正面與一背面，接著形成一層間介電層于該基底的正面上，以及形成一金屬線路于該層間介電層表面，然后于該基底的該背面上，形成一開口貫穿該基底并曝露該層間介電層，接著形成一襯墊層于該開口內(nèi)部，經(jīng)由該開口蝕刻該襯墊層以及該層間介電層，以形成一硅穿孔，并曝露該金屬線路，而后形成一阻障層，覆蓋該硅穿孔內(nèi)部，最后形成一導電層于該硅穿孔內(nèi)。

本發(fā)明的半導體元件在硅穿孔電極周圍具有接觸環(huán)以及襯墊層，故能有效保護硅穿孔周圍電路在硅穿孔形成過程中受到金屬污染的問題。

附圖說明

圖1~圖5為本發(fā)明第一較佳實施例的半導體元件的制作工藝示意圖；

圖6為本發(fā)明第二較佳實施例的半導體元件結(jié)構示意圖。

主要元件符號說明

1半導體元件

2半導體元件

3半導體元件

10基底

12正面

14背面

16淺溝槽隔離

18柵極結(jié)構

20源/漏極區(qū)域

22層間介電層

24金屬線路

26接觸環(huán)

28接觸

30開口

32襯墊層

34硅穿孔

36阻障層

38導電層

40硅穿孔電極

42接觸環(huán)

44虛置柵極