[實用新型]半導體結構以及半導體器件

有效

• 申請號: 201821863910.2
• 申請日: 2018-11-13
• 公開（公告）號: CN208835055U
• 公開（公告）日: 2019-05-07
• 發明（設計）人: 林鼎佑;其他發明人請求不公開姓名
• 申請（專利權）人: 長鑫存儲技術有限公司
• 主分類號: H01L23/538
• 分類號: H01L23/538;H01L21/768
• 代理公司: 北京律智知識產權代理有限公司 11438
• 代理人: 袁禮君;闞梓瑄

本公開提出一種半導體結構以及半導體器件。半導體結構包括硅基層、第一氧化物層和第二氧化物層、阻擋層、硅穿孔以及電極。第一氧化物層和第二氧化物層由下至上依序設于硅基層上，第二氧化物層的上表面開設有容納槽。阻擋層設于第二氧化物層之上，阻擋層的材質硬度大于第二氧化物層的材質硬度。硅穿孔開設于硅基層、第一氧化物層和第二氧化物層并填充有導電材料，硅穿孔的上端顯露于容納槽的槽底。電極設于容納槽內。

技術領域

本公開涉及半導體器件的硅穿孔設計技術領域，尤其涉及一種半導體結構以及半導體器件。

背景技術

現有硅穿孔(Through Silicon Via，縮寫TSV，亦稱硅通孔)的背面通孔顯露裝置，在其制造流程中容易發生背面機械化學拋光工藝(即部分去除用于形成電極的金屬導電材料的工藝)的控制穩定性問題，導致半導體結構在混合鍵合(Hybrid bonding)時產生金屬導電材料斷路問題。

實用新型內容

本公開的一個主要目的在于克服上述現有技術的至少一種缺陷，提供一種背面拋光工藝控制穩定性較佳的半導體結構。

本公開的另一個主要目的在于克服上述現有技術的至少一種缺陷，提供一種具有上述半導體結構的半導體器件。

為實現上述目的，本公開采用如下技術方案：

根據本公開的一個方面，提供一種半導體結構。其中，所述半導體結構包括硅基層、第一氧化物層和第二氧化物層、阻擋層、硅穿孔以及電極。所述第一氧化物層和所述第二氧化物層由下至上依序設于所述硅基層上，所述第二氧化物層的上表面開設有容納槽。所述阻擋層設于所述第二氧化物層之上，所述阻擋層的材質硬度大于所述第二氧化物層的材質硬度。所述硅穿孔開設于所述硅基層、所述第一氧化物層和所述第二氧化物層并填充有導電材料，所述硅穿孔的上端顯露于所述容納槽的槽底。所述電極設于所述容納槽內。

根據本公開的其中一個實施方式，所述第二氧化物層的材質為氧化硅，所述阻擋層的材質為硅碳氮。

根據本公開的其中一個實施方式，所述導電材料包括銅或鎢。

根據本公開的其中一個實施方式，所述硅穿孔的上端伸出于所述容納槽的槽底且低于所述容納槽的槽口。

根據本公開的其中一個實施方式，所述硅穿孔孔壁設有絕緣層，以將所述硅穿孔與所述硅基層、所述第一氧化物層和所述第二氧化物層絕緣分隔。

根據本公開的其中一個實施方式，所述絕緣層的材質為氧化硅或氮化硅。

根據本公開的其中一個實施方式，所述第一氧化物層的材質為氧化硅。和/或，所述第二氧化物層的材質為氧化硅。

根據本公開的其中一個實施方式，所述電極的上表面較所述阻擋層的上表面靠近所述硅基層。

根據本公開的其中一個實施方式，所述電極的上表面與所述阻擋層的上表面之間的高差為1納米至5納米。

根據本公開的其中一個實施方式，所述電極的材質包括銅。

根據本公開的其中一個實施方式，所述半導體結構還包括保護層，所述保護層設于所述第一氧化物層與所述第二氧化物層之間，所述保護層的材質硬度大于所述第二氧化物層的材質硬度。

根據本公開的其中一個實施方式，所述保護層的材質包括氮氧化硅、碳化硅硅碳氮。

根據本公開的其中一個實施方式，所述保護層具有彎折部，所述彎折部環繞于所述硅穿孔的位于所述第二氧化物層中的部分的外壁，所述彎折部將所述硅穿孔的該部分與所述第二氧化物層分隔。

根據本公開的另一個方面，提供一種半導體器件。其中，所述半導體器件包括本公開提出的并在上述實施方式中所述的半導體結構。