[發(fā)明專利]硅通孔互連結(jié)構(gòu)及其制作方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310253184.8
• 申請日: 2013-06-21
• 公開（公告）號: CN104241249B
• 公開（公告）日: 2017-03-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 卜偉海;吳漢明
• 申請（專利權(quán)）人: 中芯國際集成電路制造（上海）有限公司
• 主分類號: H01L23/538
• 分類號: H01L23/538;H01L21/768
• 代理公司: 北京康信知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司11240
• 代理人: 吳貴明,張永明

1.一種硅通孔互連結(jié)構(gòu)的制作方法，包括制作硅通孔和制作絕緣層的步驟，其特征在于，所述制作絕緣層的步驟包括：

在襯底上刻蝕形成環(huán)狀溝槽，所述環(huán)狀溝槽的深寬比為5:1～20:1；

采用等離子體沉積法將介電材料填充到所述環(huán)狀溝槽中，形成具有空氣隙的密封部，所述空氣隙的體積為所述環(huán)狀溝槽總體積的50%～90%，

其中，等離子體的濺射方向與所述環(huán)狀溝槽上表面所在平面形成夾角α，且0°＜α＜20°或45°＜α＜90°。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述夾角α的范圍為：0°＜α＜10°或50°＜α＜90°。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制作方法，其特征在于，在完成所述制作絕緣層的步驟之后，進(jìn)一步包括制作所述硅通孔的步驟，所述制作硅通孔的步驟包括：

在所述環(huán)狀溝槽圍繞的襯底區(qū)域內(nèi)刻蝕形成硅孔；

在所述硅孔內(nèi)沉積導(dǎo)電材料形成所述硅通孔。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制作方法，其特征在于，所述制作硅通孔的步驟包括：

在所述環(huán)狀溝槽圍繞的襯底區(qū)域內(nèi)刻蝕形成硅孔；

沿所述硅孔內(nèi)壁沉積擴散阻擋層，所述擴散阻擋層的厚度小于所述硅孔寬度的1/2；

以及

在所述擴散阻擋層上沉積導(dǎo)電材料形成所述硅通孔。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制作方法，其特征在于，在實施所述制作絕緣層的步驟之前，進(jìn)一步包括制作所述硅通孔的步驟，所述制作硅通孔的步驟包括：

在所述襯底上述刻蝕形成硅孔；

在所述硅孔內(nèi)沉積導(dǎo)電材料形成所述硅通孔。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制作方法，其特征在于，所述制作硅通孔的步驟包括：

在所述襯底上刻蝕形成硅孔；

沿所述硅孔內(nèi)壁沉積擴散阻擋層，所述擴散阻擋層的厚度小于所述硅孔寬度的1/2；

在所述擴散阻擋層上沉積導(dǎo)電材料形成所述硅通孔。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制作方法，其特征在于，所述制作硅通孔的步驟包括：

在所述襯底上刻蝕形成硅孔；

沿所述硅孔內(nèi)壁沉積介電層；

在所述介電層上沉積擴散阻擋層，所述擴散阻擋層的厚度小于所述硅孔寬度的1/2；

在所述擴散阻擋層上沉積導(dǎo)電材料形成所述硅通孔。

8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的制作方法，其特征在于，所述制作絕緣層的步驟包括：

刻蝕至少部分所述擴散阻擋層形成所述環(huán)狀溝槽；

采用等離子體沉積法將所述介電材料填充到所述環(huán)狀溝槽中，形成具有空氣隙的密封部。

9.根據(jù)權(quán)利要求3至7中任一項所述的制作方法，其特征在于，所述導(dǎo)電材料選自金屬、導(dǎo)電硅膠、導(dǎo)電性聚合物、碳納米管、具有金屬和有機粘合劑的混合物中的一種或多種。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述介電材料為氮化物、氧化物、氧化物與有機物的混合物、或氮化物與有機物的混合物。

11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述等離子體沉積法為等離子體化學(xué)氣相沉積法、等離子體增強原子層沉積法或高密度等離子體化學(xué)氣相沉積法。

12.一種硅通孔互連結(jié)構(gòu)，包括

襯底；

穿過所述襯底延伸的硅通孔；

圍繞所述硅通孔設(shè)置的環(huán)狀溝槽；以及

使硅通孔與襯底絕緣的密封部，所述密封部具有空氣隙，其特征在于，所述空氣隙的體積為所述環(huán)狀溝槽的總體積的50%～90%。

13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的硅通孔互連結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述硅通孔與所述環(huán)狀溝槽之間具有襯底材料。

14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的硅通孔互連結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述硅通孔與所述環(huán)狀溝槽之間具有刻蝕阻擋材料。

15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的硅通孔互連結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述硅通孔與所述環(huán)狀溝槽直接接觸。

16.根據(jù)權(quán)利要求12至15中任一項所述的硅通孔互連結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述硅通孔互連結(jié)構(gòu)還包括介電層，所述介電層位于所述環(huán)狀溝槽遠(yuǎn)離所述硅通孔的側(cè)壁與所述襯底之間。