[發(fā)明專(zhuān)利]通孔填充結(jié)構(gòu)以及通孔填充方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310524371.5
• 申請(qǐng)日: 2013-10-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104576607A
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-04-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 康曉春
• 申請(qǐng)（專(zhuān)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): H01L23/532
• 分類(lèi)號(hào): H01L23/532;H01L21/768
• 代理公司: 上海思微知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31237
• 代理人: 屈蘅;李時(shí)云

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種通孔填充結(jié)構(gòu)以及通孔填充方法。

背景技術(shù)

隨著人們對(duì)電子產(chǎn)品的要求向小型化、多功能、環(huán)保型等方向的發(fā)展，人們努力尋求將電子系統(tǒng)越做越小，集成度越來(lái)越高，功能越做越多。由此產(chǎn)生了許多新技術(shù)、新材料和新設(shè)計(jì)，例如，疊層芯片封裝技術(shù)以及系統(tǒng)級(jí)封裝等技術(shù)就是這些技術(shù)的典型代表。前者簡(jiǎn)稱(chēng)3D封裝技術(shù)，是指在不改變封裝體尺寸的前提下，在同一個(gè)封裝體內(nèi)于垂直方向疊放兩個(gè)以上芯片的封裝技術(shù)。

在眾多的3D封裝技術(shù)中，硅通孔(Through-Silicon?Via，簡(jiǎn)稱(chēng)TSV)技術(shù)為現(xiàn)在研究的熱點(diǎn)，TSV技術(shù)具有如下優(yōu)勢(shì)：互連長(zhǎng)度可以縮短到與芯片厚度相等，采用垂直堆疊的邏輯模塊取代水平分布的邏輯模塊；顯著減小RC延遲和電感效應(yīng)，提高數(shù)字信號(hào)傳輸速度和微波的傳輸；實(shí)現(xiàn)高密度、高深寬比的連接。

由于TSV的深寬比較大，金屬在其中的填充能力較差，如圖1所示，為現(xiàn)有技術(shù)中通孔填充結(jié)構(gòu)的示意圖。在圖1中，所述半導(dǎo)體基底110上具有硅通孔111，其中，所述半導(dǎo)體基底110的材料為硅。在所述半導(dǎo)體基底110上制備一阻擋層120，所述阻擋層120覆蓋所述硅通孔111，其中，所述阻擋層120的材料為氮化鉭/鉭。在所述阻擋層120上制備金屬銅層130，所述金屬銅層130填充所述硅通孔111。由于所述硅通孔111的深寬比較大，所以，所述阻擋層120在所述硅通孔111中的填充能力較差，所述阻擋層120在所述硅通孔111開(kāi)口的地方沉積的較厚，在所述硅通孔111底部沉積的較薄，因此，需要沉積較厚的所述阻擋層120才能完全覆蓋所述硅通孔111。但是，當(dāng)所述阻擋層120在所述硅通孔111開(kāi)口的地方沉積過(guò)厚時(shí)，影響所述金屬銅層130在所述硅通孔111內(nèi)的填充，容易在所述硅通孔111內(nèi)形成金屬銅的空洞。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于，提供一種通孔填充結(jié)構(gòu)以及通孔填充方法，能夠提高金屬在硅通孔內(nèi)的填充能力。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種通孔填充結(jié)構(gòu)，包括：

半導(dǎo)體基底，所述半導(dǎo)體基底中具有通孔；

鎢層，所述鎢層位于所述半導(dǎo)體基底上，并覆蓋所述通孔；

阻擋層，所述阻擋層位于所述鎢層上，并覆蓋所述通孔；

籽晶層，所述籽晶層位于所述阻擋層上，并覆蓋所述通孔；

金屬層，所述金屬層位于所述籽晶層上，并填充所述通孔。

進(jìn)一步的，在所述通孔填充結(jié)構(gòu)中，所述半導(dǎo)體基底的材料為硅，所述通孔為硅通孔。

進(jìn)一步的，在所述通孔填充結(jié)構(gòu)中，所述半導(dǎo)體基底和鎢層之間，還具有一膠合層。

進(jìn)一步的，在所述通孔填充結(jié)構(gòu)中，所述膠合層的材料為氮化鈦。

進(jìn)一步的，在所述通孔填充結(jié)構(gòu)中，所述半導(dǎo)體基底和膠合層之間，還具有一基底層。

進(jìn)一步的，在所述通孔填充結(jié)構(gòu)中，所述基底層的材料為氧化硅或氮化硅的一種或組合。

進(jìn)一步的，在所述通孔填充結(jié)構(gòu)中，所述鎢層的厚度為

進(jìn)一步的，在所述通孔填充結(jié)構(gòu)中，所述阻擋層的材料為鉭。

進(jìn)一步的，在所述通孔填充結(jié)構(gòu)中，所述阻擋層的厚度為

進(jìn)一步的，在所述通孔填充結(jié)構(gòu)中，所述金屬層的材料為銅。

根據(jù)本發(fā)明的另一面，本發(fā)明還提供一種通孔填充方法，包括：

提供半導(dǎo)體基底，所述半導(dǎo)體基底中具有通孔；

在所述半導(dǎo)體基底上制備一鎢層，所述鎢層覆蓋所述通孔；

在所述鎢層上制備一阻擋層，所述阻擋層覆蓋所述通孔；

在所述阻擋層上制備一籽晶層，所述籽晶層覆蓋所述通孔；

在所述籽晶層上制備一金屬層，所述金屬層填充所述通孔。

進(jìn)一步的，在所述通孔填充方法中，所述通孔填充方法還包括：在所述半導(dǎo)體基底和所述鎢層之間制備一膠合層。

進(jìn)一步的，在所述通孔填充方法中，所述膠合層的材料為氮化鈦，其中，以四甲基氨基鈦為前驅(qū)物，采用金屬有機(jī)化合物化學(xué)氣相沉淀工藝制備所述膠合層。

進(jìn)一步的，在所述通孔填充方法中，所述通孔填充方法還包括：在所述半導(dǎo)體基底和所述膠合層之間制備一基底層。

進(jìn)一步的，在所述通孔填充方法中，采用化學(xué)氣相沉積工藝在所述半導(dǎo)體基底上制備一鎢層。

進(jìn)一步的，在所述通孔填充方法中，所述采用化學(xué)氣相沉積工藝在所述半導(dǎo)體基底上制備一鎢層的步驟包括：

以硅烷為反應(yīng)物，在所述半導(dǎo)體基底上制備一浸潤(rùn)層；