[發(fā)明專利]TSV盲孔的制作方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410045878.7
• 申請(qǐng)日: 2014-02-08
• 公開（公告）號(hào): CN104835776B
• 公開（公告）日: 2018-09-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 丁敬秀
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中芯國(guó)際集成電路制造（上海）有限公司;中芯集成電路（寧波）有限公司
• 主分類號(hào): H01L21/768
• 分類號(hào): H01L21/768
• 代理公司: 上海光華專利事務(wù)所(普通合伙) 31219
• 代理人: 李儀萍

本發(fā)明提供一種TSV盲孔的制作方法，至少包括以下步驟：S1：提供一硅基板，在所述硅基板表面形成一掩膜層并圖形化，形成TSV盲孔掩模圖形；S2：以氟的等離子氣體干法刻蝕所述硅基板正面并持續(xù)第一預(yù)設(shè)時(shí)間，然后再用碳氟等離子氣體對(duì)刻蝕表面進(jìn)行鈍化并持續(xù)第二預(yù)設(shè)時(shí)間；S3：重復(fù)步驟S2若干次，循環(huán)地進(jìn)行刻蝕和鈍化交替加工，直至刻蝕深度到達(dá)預(yù)設(shè)深度，形成若干TSV盲孔；S4：將步驟S3獲得的結(jié)構(gòu)浸泡在各向異性堿性蝕刻液中進(jìn)行清洗。本發(fā)明可以有效改善TSV側(cè)壁的環(huán)形扇貝花紋（scallop）現(xiàn)象，最終TSV側(cè)壁的環(huán)形扇貝花紋高度小于10納米，改善程度大于80%，可以提高后續(xù)薄膜的工藝質(zhì)量，降低漏電流，提高產(chǎn)品的可靠性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，涉及一種TSV盲孔的制作方法。

背景技術(shù)

采用硅通孔（TSV）技術(shù)的3D集成方法能提高器件的數(shù)據(jù)交換速度、減少功耗以及提高輸入/輸出端密度等方面的性能。許多方法都可以實(shí)現(xiàn)硅通孔TSV集成工藝。最為簡(jiǎn)單的一種方法是采用一個(gè)硅中介層，在該中介層上先刻蝕出通孔并用金屬（通常是用金屬銅）進(jìn)行填充。這種中介層也可以具有鑲嵌工藝形成的多層互連結(jié)構(gòu)，用來(lái)對(duì)彼此相鄰放置的芯片形成電互連。采用中介層的方法使得終端產(chǎn)品設(shè)計(jì)者能迅速地把兩個(gè)芯片集成在一起，而無(wú)需在單個(gè)芯片上制作TSV。迄今為止，TSV的發(fā)展主要集中在了中通孔(via-middle)方式和后通孔(via-last)這兩種方式上，這兩種方式都是在有源芯片上制作形成TSV。在中通孔方案中，它是在金半接觸/晶體管形成以后，但是在后端工序（BEOL）之前，在晶圓上刻蝕制作出TSV。在后通孔方案中，它是在后端工藝（BEOL）之后，再在減薄晶圓的背面刻蝕制作出TSV。

在半導(dǎo)體三維集成電路技術(shù)中的TSV蝕刻技術(shù)是關(guān)鍵技術(shù)之一，目前業(yè)內(nèi)普遍使用Bosch蝕刻方法進(jìn)行TSV蝕刻。Bosch工藝，也被稱作“切換式刻蝕工藝”，以氟的等離子氣體化學(xué)方法刻蝕硅，在刻蝕過(guò)程中，加入刻蝕氣體刻蝕一段時(shí)間，然后再用碳氟等離子氣體對(duì)刻蝕基底側(cè)壁鈍化，鈍化一段時(shí)間，之后再進(jìn)行刻蝕，這樣循環(huán)地進(jìn)行刻蝕和鈍化交替加工；在實(shí)際刻蝕過(guò)程中，需要上百次的刻蝕與鈍化交替重復(fù)加工，來(lái)提高刻蝕的選擇性。

Bosch蝕刻方法的工藝特點(diǎn)通常會(huì)導(dǎo)致TSV盲孔側(cè)壁上部及底部存在環(huán)型扇貝花紋（scallop），扇貝花紋的尺寸在50nm～100nm左右，其會(huì)影響后續(xù)薄膜的沉積，形成缺陷，導(dǎo)致電流泄露，最終影響到產(chǎn)品性能及可靠性。

通常有兩種措施用以改善扇貝花紋現(xiàn)象：第一種是在完成TSV蝕刻之后增加額外干法蝕刻步驟，對(duì)扇貝花紋進(jìn)行處理；第二種是在TSV蝕刻之后，生長(zhǎng)一層熱氧化層，然后去除該熱氧化層。然而此兩種方法效果并不理想，且有以下問(wèn)題：對(duì)于增加額外干法蝕刻的方法，需要選擇合適的氣體和條件，且均勻性將變差，該方法對(duì)扇貝花紋現(xiàn)象的改善程度為20～30%；對(duì)于形成并去除熱氧化層的方法，需要額外的熱預(yù)算，特別是對(duì)主要是后端制程的3D-IC應(yīng)用范圍受到限制，且目前的結(jié)果并不理想，改善程度小于10%。

因此，提供一種新的TSV蝕刻方法以簡(jiǎn)單有效的改善TSV側(cè)壁扇貝花紋現(xiàn)象、提高后續(xù)薄膜工藝質(zhì)量實(shí)屬必要。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種TSV盲孔的制作方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中TSV盲孔側(cè)壁具有環(huán)形扇貝花紋影響最終的產(chǎn)品性能及可靠性的問(wèn)題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種TSV盲孔的制作方法，至少包括以下步驟：

S1：提供一硅基板，在所述硅基板表面形成一掩膜層并圖形化，形成TSV盲孔掩模圖形；

S2：以氟的等離子氣體干法刻蝕所述硅基板正面并持續(xù)第一預(yù)設(shè)時(shí)間，然后再用碳氟等離子氣體對(duì)刻蝕表面進(jìn)行鈍化并持續(xù)第二預(yù)設(shè)時(shí)間；

S3：重復(fù)步驟S2若干次，循環(huán)地進(jìn)行刻蝕和鈍化交替加工，直至刻蝕深度到達(dá)預(yù)設(shè)深度，形成若干TSV盲孔；