[發明專利]靜電放電保護結構及其形成方法

有效

• 申請號: 201310224057.5
• 申請日: 2013-06-05
• 公開（公告）號: CN104218028B
• 公開（公告）日: 2018-03-30
• 發明（設計）人: 甘正浩
• 申請（專利權）人: 中芯國際集成電路制造（上海）有限公司
• 主分類號: H01L23/60
• 分類號: H01L23/60
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司11227
• 代理人: 駱蘇華

1.一種靜電放電保護結構，其特征在于，包括：

半導體基片，貫穿所述半導體基片的硅通孔結構，所述硅通孔結構具有第一表面和第二表面；

位于所述硅通孔結構的第一表面的隧穿介質層，所述隧穿介質層的面積大于所述硅通孔結構的俯視面積，使得所述隧穿介質層還覆蓋硅通孔結構周圍的部分半導體基片表面，利用退火工藝使得硅通孔結構中的金屬材料擴散到所述隧穿介質層內，使所述隧穿介質層內離散分布有金屬材料；

位于所述隧穿介質層表面的第一電極；

位于所述硅通孔結構第二表面的第二電極。

2.如權利要求1所述的靜電放電保護結構，其特征在于，所述隧穿介質層的材料為氧化硅或氮氧化硅。

3.如權利要求1所述的靜電放電保護結構，其特征在于，所述隧穿介質層的厚度范圍為10納米～100納米。

4.如權利要求1所述的靜電放電保護結構，其特征在于，所述硅通孔結構包括：位于貫穿所述半導體基片的通孔內壁的絕緣層，位于所述絕緣層表面的擴散阻擋層，位于所述擴散阻擋層表面且填充滿所述通孔的金屬材料。

5.如權利要求4所述的靜電放電保護結構，其特征在于，所述金屬材料為銅。

6.如權利要求1所述的靜電放電保護結構，其特征在于，所述第一電極和第二電極的材料為鎢、鋁、銅或多晶硅。

7.如權利要求1所述的靜電放電保護結構，其特征在于，所述硅通孔結構的第一表面與半導體基片的形成有半導體器件的第一表面相對應，硅通孔結構的第二表面與半導體基片未形成半導體器件的第二表面相對應。

8.如權利要求1所述的靜電放電保護結構，其特征在于，所述硅通孔結構的第一表面與半導體基片未形成有半導體器件的第二表面相對應，硅通孔結構的第二表面與半導體基片形成有半導體器件的第一表面相對應。

9.如權利要求1所述的靜電放電保護結構，其特征在于，所述第一電極與靜電放電輸入端相連接，所述第二電極與接地端或電源端相連接。

10.如權利要求1所述的靜電放電保護結構，其特征在于，所述第二電極與靜電放電輸入端相連接，所述第一電極與接地端或電源端相連接。

11.一種靜電放電保護結構的形成方法，其特征在于，包括：

提供半導體基片，形成貫穿半導體基片的硅通孔結構，所述硅通孔結構具有第一表面和第二表面；

在所述硅通孔結構的第一表面形成隧穿介質層，所述隧穿介質層的面積大于所述硅通孔結構的俯視面積，使得所述隧穿介質層還覆蓋部分硅通孔結構周圍的半導體基片表面；

利用退火工藝使得硅通孔結構中的金屬材料擴散到所述隧穿介質層內；

在所述隧穿介質層表面形成第一電極；

在所述硅通孔結構第二表面形成第二電極。

12.如權利要求11所述的靜電放電保護結構的形成方法，其特征在于，所述隧穿介質層的材料為氧化硅或氮氧化硅。

13.如權利要求12所述的靜電放電保護結構的形成方法，其特征在于，形成所述隧穿介質層的工藝為化學氣相沉積工藝或正硅酸乙酯工藝。

14.如權利要求11所述的靜電放電保護結構的形成方法，其特征在于，所述退火工藝為低溫退火工藝，退火溫度范圍為50攝氏度～400攝氏度，退火時間為30秒～600秒。

15.如權利要求11所述的靜電放電保護結構的形成方法，其特征在于，當所述硅通孔結構的第一表面與半導體基片的形成有半導體器件的第一表面相對應，硅通孔結構的第二表面與半導體基片未形成半導體器件的第二表面相對應時，形成所述第一電極和第二電極的具體步驟包括：在形成有半導體器件的所述第一表面的半導體基片內形成硅通孔結構，在所述硅通孔結構的第一表面形成隧穿介質層，在所述隧穿介質層表面形成第一電極，對所述半導體基片第二表面進行減薄處理，直到暴露出所述硅通孔結構的第二表面，在所述硅通孔結構第二表面形成第二電極。

16.如權利要求11所述的靜電放電保護結構的形成方法，其特征在于，當所述硅通孔結構的第一表面與半導體基片未形成有半導體器件的第二表面相對應，硅通孔結構的第二表面與半導體基片形成有半導體器件的第一表面相對應時，形成所述第一電極和第二電極的具體步驟包括：在形成有半導體器件的所述第一表面的半導體基片內形成硅通孔結構，在所述硅通孔結構的第二表面形成第二電極，對所述半導體基片第二表面進行減薄處理，直到暴露出所述硅通孔結構的第一表面，在所述硅通孔結構的第一表面形成隧穿介質層，在所述隧穿介質層表面形成第一電極。