[發明專利]應變緩減的TSV的結構和方法

有效

• 申請號: 201380010824.0
• 申請日: 2013-02-26
• 公開（公告）號: CN104137250B
• 公開（公告）日: 2017-02-22
• 發明（設計）人: V·拉馬錢德蘭;S·顧
• 申請（專利權）人: 高通股份有限公司
• 主分類號: H01L21/768
• 分類號: H01L21/768;H01L23/48
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司31100
• 代理人: 袁逸

技術領域

本公開一般涉及集成電路(IC)。更具體地，本公開涉及穿板通孔(TSV)的應變緩減。

背景技術

當TSV(穿板通孔)由具有相對于基板(例如，硅)不匹配熱膨脹系數(CTE)的材料填充時，TSV會承受高的壓應力。具體而言，壓應力可通過周圍的基板傳到相鄰的器件。所傳遞的壓應力可導致圍繞TSV的器件的參數的偏移。

用于解決壓應力的常規技術包括圍繞TSV的“禁用區域”。禁用區域界定圍繞TSV的其中不能放置敏感器件的區域。不幸的是，禁用區域導致電路布局面積的損失。例如，取決于具體的器件敏感性，禁用區域在半徑上可以有5至10微米(5-10um)大。

銅是具有與硅不匹配CTE的填充材料的一個示例。當由硅所限制的TSV被熱循環處理時，TSV內的銅填充材料會向上膨脹到TSV外。銅向上抽吸到TSV之外會損壞TSV附近的任何電路。盡管是結合銅來描述的，在被用于填充TSV時，具有與其基板相比不匹配CTE的任何填充材料的膨脹都會導致上述問題。

概述

根據本公開的一個方面，描述了包括針對穿板通孔(TSV)的應變緩解的半導體管芯。半導體管芯包括具有有源面的基板。半導體基板包括連接到有源面的導電層。半導體管芯還包括僅延伸穿過基板的穿板通孔。在一個配置中，穿板通孔包括在整個穿板通孔的長度上基本恒定的直徑。穿板通孔可由導電裝填材料來填充。半導體管芯還包括圍繞穿板通孔的隔離層。在這一配置中，隔離層包括兩部分：基板的有源面附近的能夠緩解來自導電裝填材料的壓應力的凹槽部分，以及介電部分。凹槽部分的組成可與介電部分不同。

在本公開的又一方面，描述了用于針對穿板通孔(TSV)的應變緩解的方法。方法包括在基板中界定穿板通孔腔。方法還包括在腔中沉積隔離層。方法還包括用導電材料填充腔。方法還包括移除隔離層的一部分以創建凹槽部分。

在本公開的另一方面，半導體管芯包括用于提供針對穿板通孔(TSV)的應變緩解的裝置。半導體管芯包括半導體基板。半導體管芯還包括僅延伸穿過基板的穿板通孔。在一個配置中，穿板通孔包括在整個穿板通孔的長度上基本恒定的直徑。穿板通孔可用導電裝填材料來填充。半導體管芯還包括用于緩解來自導電裝填材料的應力的裝置。

在本公開的又一方面，描述了針對穿板通孔(TSV)的應變緩解的方法。方法包括在基板中界定穿板通孔腔的步驟。方法還包括在腔中沉積隔離層的步驟。方法還包括用導電材料填充腔的步驟。方法還包括移除隔離層的一部分以創建凹槽部分的步驟。

本公開的其他特征和優點將在下文描述。本領域技術人員應該領會，本公開可容易地被用作改動或設計用于實施與本公開相同的目的的其他結構的基礎。本領域技術人員還應認識到，這樣的等效構造并不脫離所附權利要求中所闡述的本公開的教導。被認為是本公開的特性的新穎特征在其組織和操作方法兩方面連同進一步的目的和優點在結合附圖來考慮以下描述時將被更好地理解。然而要清楚理解的是，提供每一幅附圖均僅用于解說和描述目的，且無意作為對本公開的限定的定義。

附圖簡述

為了更全面地理解本公開，現在結合附圖參閱以下描述。

圖1示出了根據本公開的一個方面解說包括有源器件的集成電路(IC)器件的橫截面圖。

圖2示出了根據本公開的一個方面解說包括用于為穿板通孔(TSV)提供增加大小的開口的光阻層的圖1的IC器件的橫截面圖。

圖3示出了根據本公開的一個方面解說包括內襯隔離層的圖2的IC器件的橫截面圖。

圖4示出了根據本公開的一個方面解說穿板通孔(TSV)被內襯隔離層圍繞的圖3的IC器件的橫截面圖。

圖5示出了根據本公開的一個方面解說包括形成在內襯隔離層內的隔離凹槽的圖4的IC器件的橫截面圖。

圖6示出了根據本公開的一個方面解說包括形成在TSV腔的側壁上的隔離凹槽和內襯隔離層的圖5的IC器件的橫截面圖。

圖7示出了根據本公開的一個方面解說接著后端工藝(BEOL)疊層制造的圖6的IC器件的橫截面圖。

圖8示出了根據本公開的一個方面解說包括具有內襯隔離層以及在側壁隔離凹槽內的回填材料的穿板通孔的圖7的IC器件的橫截面圖其。

圖9示出了根據本公開的一個方面解說對第一和第二內襯隔離層進行解說的圖1的IC器件的截面圖。

圖10示出了根據本公開的一個方面解說對被第一和第二內襯隔離層圍繞的穿板通孔(TSV)進行解說的圖9的IC器件的橫截面圖。