[發明專利]一種半導體器件及其制造方法

有效

• 申請號: 201310335576.9
• 申請日: 2013-08-02
• 公開（公告）號: CN104347482B
• 公開（公告）日: 2018-02-06
• 發明（設計）人: 李廣寧;沈哲敏
• 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: H01L21/768
• 分類號: H01L21/768;H01L23/48
• 代理公司: 北京市磐華律師事務所11336
• 代理人: 董巍,高偉

1.一種半導體器件的制造方法，包括：

提供半導體襯底，在所述半導體襯底中形成硅通孔；

在所述硅通孔的側壁和底部形成銅導電層，部分填充所述硅通孔；

形成應力吸收層，覆蓋所述銅導電層的同時，位于所述硅通孔底部的銅導電層上的應力吸收層的頂部低于所述硅通孔的頂部；

形成銅帽層，覆蓋所述應力吸收層的同時完全填充所述硅通孔，其中，形成所述銅帽層和所述銅導電層的工藝不同，所述應力吸收層作為所述銅帽層和所述銅導電層之間的粘合劑。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，采用電鍍工藝形成所述銅導電層，所述電鍍工藝采用的電鍍液中的加速劑的含量為1-2mL/L，抑制劑的含量為4-5mL/L。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述應力吸收層包括BCB層。

4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，采用等離子化學氣相沉積工藝形成所述BCB層。

5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，所述等離子化學氣相沉積工藝的工藝條件為：采用苯丙環丁烯單體為沉積原料，分子量為350-420g/mol，在130-170℃下氣化后通入沉積操作腔，選用He作為載氣，BCB的流量為0.01-0.03g/min，He的流量為300-600sccm，襯底溫度為300-500℃，射頻頻率為13-14MHz，功率為40-60W，壓力為3-3.5Torr。

6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，采用化學氣相沉積工藝形成所述銅帽層，其工藝條件為：采用(hfac)Cu(tmvs)與tmvs的混合物為前驅物，沉積速率為950-1050埃/分。

7.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，形成所述硅通孔的步驟包括：在所述半導體襯底上形成光刻膠層；通過曝光、顯影在所述光刻膠層中形成所述硅通孔的頂部開口的圖案；以所述圖案化的光刻膠層為掩膜，蝕刻所述半導體襯底以在其中形成所述硅通孔；通過灰化去除所述光刻膠層。

8.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，在所述銅導電層與所述硅通孔之間還依次形成有襯墊層、阻擋層和銅種子層。

9.根據權利要求8所述的方法，其特征在于，所述襯墊層為絕緣層，其構成材料為氧化物。

10.根據權利要求8所述的方法，其特征在于，所述阻擋層的構成材料為金屬、金屬氮化物或者其組合。

11.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，形成所述銅帽層之后，還包括執行化學機械研磨直至露出所述硅通孔的頂部的步驟。

12.一種采用如權利要求1-11中任一方法形成的半導體器件，包括：

半導體襯底；

形成于所述半導體襯底中的硅通孔，所述硅通孔包括銅導電層，嵌入所述銅導電層中、具有凹形頂部且所述凹形頂部的最高處與所述銅導電層的頂部平齊的應力吸收層，嵌入所述應力吸收層中且頂部與所述銅導電層的頂部平齊的銅帽層。

13.根據權利要求12所述的半導體器件，其特征在于，所述應力吸收層包括BCB層。

14.根據權利要求12所述的半導體器件，其特征在于，在所述銅導電層與所述硅通孔之間還依次形成有襯墊層、阻擋層和銅種子層。