[發明專利]一種半導體襯底中的通孔結構及其制造方法

有效

• 申請號: 201810980479.8
• 申請日: 2018-08-27
• 公開（公告）號: CN109300877B
• 公開（公告）日: 2020-10-09
• 發明（設計）人: 劉歡;方孺牛;繆旻;金玉豐
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: H01L23/538
• 分類號: H01L23/538;H01L21/768
• 代理公司: 北京君尚知識產權代理有限公司 11200
• 代理人: 余長江

1.一種半導體襯底中的通孔結構，包括：

一襯底，具有相對的第一表面和第二表面；

一通孔，貫穿所述襯底，通孔的兩端孔口位于所述襯底的第一表面和第二表面上；

一富電荷層，位于所述襯底的第一表面上，并圍繞于所述通孔的一孔口周圍；若所述襯底為P型摻雜，則所述富電荷層中含有正電荷；若所述襯底為N型摻雜，則所述富電荷層中含有負電荷；所述富電荷層的電荷密度為1.0×10¹¹/cm²～1.0×10¹⁶/cm²；

一絕緣層，覆蓋于所述襯底的第一表面、通孔側壁以及富電荷層表面上；

一導電材料，填充于所述通孔中，并與所述通孔中的絕緣層鄰接。

2.如權利要求1所述的半導體襯底中的通孔結構，其特征在于，所述襯底為裸片，或者所述襯底的第一表面和/或第二表面上具有半導體器件、電學互連層、微傳感器結構、焊盤、鈍化層中的一種或多種。

3.如權利要求1所述的半導體襯底中的通孔結構，其特征在于，所述襯底的第一表面和/或第二表面上具有重新布線層和金屬凸點，所述金屬凸點位于重新布線層上與重新布線層電連接，所述重新布線層與所述通孔電連接。

4.如權利要求1所述的半導體襯底中的通孔結構，其特征在于，所述通孔中的導電材料和絕緣層之間具有一粘附層和一阻擋層，該粘附層和阻擋層的材料包括鈦、鎢、鉭、氮化鈦中一種或幾種。

5.如權利要求1所述的半導體襯底中的通孔結構，所述富電荷層的電荷密度通常為1.0×10¹²/cm²～1.0×10¹⁵/cm²。

6.如權利要求1所述的半導體襯底中的通孔結構，其特征在于，所述襯底的材料包括硅、鍺、硅鍺合金、硅碳合金、硅鍺碳合金、III-V族半導體材料、II-VI族半導體材料、有機半導體材料中的一種或幾種；所述導電材料包括銅、金、銀、鉑、鎳、鎢、鋁、多晶硅、碳納米管中的一種或幾種；所述富電荷層包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、高分子化合物中一種或幾種；所述絕緣層的材料包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、聚酰亞胺、聚對二甲苯、聚苯并環丁烯中的一種或幾種。

7.一種用于權利要求1至6任一項所述半導體襯底中的通孔結構的制造方法，包括以下步驟：

在一半導體材料制成的襯底的第一表面制作一富電荷層；

在所述襯底的第一表面制作非貫穿于所述襯底的一深孔；

在所述襯底的第一表面、深孔的內壁以及富電荷層表面上制作一絕緣層；

向所述深孔中填充一導電材料；

減薄所述襯底的第二表面，使所述深孔得以成為貫穿于所述襯底的通孔，露出所述導電材料。

8.如權利要求7所述的方法，其特征在于，制作所述富電荷層的方法為：通過熱氧化、氣相沉積、旋涂或噴膠的方法形成覆蓋所述襯底的第一表面的膜層，使用電子束、等離子體、X-射線處理該膜層，使其中產生高濃度的電荷，再通過刻蝕、激光燒蝕、超聲加工、剝離的方法圖形化富電荷層；制作所述深孔的方法為：腐蝕、刻蝕、激光燒蝕、噴砂中的一種或幾種；制作所述絕緣層的方法為熱氧化、氣相沉積、旋涂、噴膠中的一種或幾種；填充所述導電材料的方法為蒸發、濺射、電鍍、化學鍍、化學氣相沉積中一種或幾種。

9.如權利要求7所述的方法，其特征在于，在減薄所述襯底的第二表面前，將所述襯底鍵合到一輔助晶圓上。