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具有圓齒狀側(cè)壁的穿透硅通孔

閱讀：1015發(fā)布：2020-09-02

專利匯可以提供具有圓齒狀側(cè)壁的穿透硅通孔專利檢索，專利查詢，專利分析的服務(wù)。并且本 發(fā)明 提供一種具有一個或多個穿透 硅 通孔(TSV)的 半導(dǎo)體 器件。該TSV被形成以使得該TSV的 側(cè)壁 具有圓齒狀表面。在一個 實(shí)施例 中，該TSV的側(cè)壁是傾斜的，其中該TSV的頂部和底部具有不同的尺寸。該TSV可以具有V形形狀，其中該TSV在該襯底的 電路 側(cè)上具有較寬的尺寸；或具有倒V形形狀，其中該TSV在該襯底的背面上具有較寬的尺寸。該側(cè)壁和/或傾斜側(cè)壁的圓齒狀表面允許該TSV能被更容易地填充諸如 銅 的導(dǎo)電材料。，下面是具有圓齒狀側(cè)壁的穿透硅通孔專利的具體信息內(nèi)容。

1.一種半導(dǎo)體器件，包括：
襯底；
覆蓋該襯底的一個或多個電介質(zhì)層；以及
延伸穿過該襯底的穿透硅通孔，該穿透硅通孔具有圓齒狀表面的側(cè)壁，沿著該側(cè)壁的圓齒具有大于0.01μm的深度，在所述具有圓齒狀表面的側(cè)壁上形成有阻擋層和/或種子層。
2.如權(quán)利要求1的半導(dǎo)體器件，其中從該襯底的器件側(cè)延伸到該襯底的背面的該穿透硅通孔是變窄的。
3.如權(quán)利要求1的半導(dǎo)體器件，其中從該襯底的背面延伸到該襯底的器件側(cè)的該穿透硅通孔是變窄的。
4.如權(quán)利要求3的半導(dǎo)體器件，其中該穿透硅通孔與形成在該襯底上的電子電路直接接觸。
5.如權(quán)利要求3的半導(dǎo)體器件，其中該穿透硅通孔與金屬層直接接觸。
6.如權(quán)利要求3的半導(dǎo)體器件，其中該穿透硅通孔終止在該襯底和該一個或多個電介質(zhì)層之間的界面處。
7.如權(quán)利要求1的半導(dǎo)體器件，其中該側(cè)壁相對于該襯底的垂直表面傾斜大于0.5度的角度。
8.一種形成半導(dǎo)體器件的方法，該方法包括：
提供襯底；
在該襯底上形成電子電路；
在該襯底上形成一個或多個電介質(zhì)層；
在該一個或多個電介質(zhì)層中形成一個或多個金屬線；以及
形成從該襯底的第一側(cè)延伸到該襯底的第二側(cè)的穿透硅通孔，該穿透硅通孔具有圓齒狀表面的側(cè)壁，該形成過程是通過重復(fù)地實(shí)施各向同性蝕刻以形成凹槽并沿著該凹槽的側(cè)壁形成保護(hù)襯里來至少部分地實(shí)施，該圓齒狀表面具有大于0.01μm的深度的圓齒，其中該穿透硅通孔的形成過程進(jìn)一步包括：
移除該保護(hù)襯里；
沿著該側(cè)壁形成阻擋層；以及
用導(dǎo)電材料填充該凹槽。
9.如權(quán)利要求8的方法，其中該保護(hù)襯里包括聚合物。
10.如權(quán)利要求8的方法，其中該第一側(cè)是該襯底的電路側(cè)。
11.如權(quán)利要求8的方法，其中通過蝕刻穿過該一個或多個電介質(zhì)層并隨后蝕刻部分地穿過該襯底而實(shí)施該穿透硅通孔的形成過程。
12.如權(quán)利要求8的方法，進(jìn)一步包括減薄該襯底的背面以使該穿透硅通孔從該襯底的該背面突出。
13.如權(quán)利要求8的方法，其中利用柵電極、金屬線或者硅化物區(qū)域作為蝕刻終止的至少一個蝕刻工藝實(shí)施該穿透硅通孔的形成過程。
14.一種半導(dǎo)體器件，包括：
襯底；
覆蓋該襯底的一個或多個電介質(zhì)層；以及
延伸穿過該襯底的穿透硅通孔，該穿透硅通孔具有多個圓齒狀區(qū)域，使得當(dāng)該穿透硅通孔從該襯底的第一側(cè)延伸到該襯底的第二側(cè)時，各個圓齒狀區(qū)域中的穿透硅通孔的寬度小于前一圓齒狀區(qū)域中的穿透硅通孔的寬度，在所述圓齒狀區(qū)域上形成有阻擋層和/或種子層。

說明書全文

具有圓齒狀側(cè)壁的穿透硅通孔

技術(shù)領(lǐng)域

[0001] 本發(fā)明一般涉及半導(dǎo)體器件，且更具體地，涉及穿透硅通孔。

背景技術(shù)

[0002] 自從發(fā)明了集成電路(IC)，由于各種電子部件(例如晶體管、二極管、電阻、電容等)的集成密度的不斷改進(jìn)，所以半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)經(jīng)歷了持續(xù)的快速增長。在大多數(shù)情況下，這種集成密度的改進(jìn)來源于最小特征尺寸的一再削減，其允許更多的部件集成到一個給定的區(qū)域中。
[0003] 這些集成的改進(jìn)在本質(zhì)上基本是二維(2D)的，因?yàn)楸患刹考紦?jù)的體積基本上位于半導(dǎo)體晶片的表面上。雖然光刻技術(shù)的顯著改進(jìn)已經(jīng)致使2D集成電路構(gòu)造的重大改進(jìn)，但是有兩方面造成對密度的物理局限。這些局限的其中一個是制造這些部件所需的最小尺寸。而且，當(dāng)更多的器件集成到一個芯片中時，需要更復(fù)雜的設(shè)計。
[0004] 在進(jìn)一步增加電路密度的嘗試中，已經(jīng)研究了三維(3D)IC。在3D IC的典型制造工藝中，兩個管芯鍵合到一起，并在襯底上的每個管芯和接觸襯墊之間形成電氣連接。例如，一種嘗試包括將兩個管芯的頂部彼此鍵合。接著，該疊置的管芯鍵合到載體襯底且引線鍵合將位于各個管芯上的電耦合接觸襯墊鍵合到載體襯底上的接觸襯墊。然而，為了引線鍵合，這種嘗試需要載體襯底大于管芯。
[0005] 最近的嘗試集中到穿透硅通孔(TSV)。通常地，通過蝕刻一個穿過襯底的垂直通孔并用諸如銅的導(dǎo)電材料填充該通孔來形成TSV。TSV可以用于提供從半導(dǎo)體襯底的背面直至位于襯底的另一面上的半導(dǎo)體電路或另一管芯的電氣接觸。在這種方式下，管芯可以被疊置而又可以保持較小的封裝尺寸。
[0006] 但是，TSV的導(dǎo)電材料可能會出現(xiàn)從TSV的側(cè)壁剝離或在高-低溫循環(huán)或熱沖擊試驗(yàn)期間滑動的傾向，由此降低了TSV的可靠性。而且，用導(dǎo)電材料填充通孔需要在通孔的垂直側(cè)壁上形成阻擋層和/或種子層。然而，由于側(cè)壁的垂直性質(zhì)，所以難于形成具有良好粘合性質(zhì)的阻擋層和/或種子層，并因此難于填充TSV。
[0007] 因此，TSV需要降低或避免這些問題。

發(fā)明內(nèi)容

[0008] 通過本發(fā)明的提供了具有圓齒狀(scalloped)表面的穿透硅通孔的實(shí)施例通常可以減少、解決或規(guī)避這些和其他問題，且通常可以實(shí)現(xiàn)技術(shù)上的優(yōu)勢。
[0009] 根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，提供一種半導(dǎo)體器件。該半導(dǎo)體器件包括襯底，其具有覆蓋該襯底的一個或多個電介質(zhì)層。TSV延伸通過襯底，其中襯底的側(cè)壁具有圓齒狀表面，其中該圓齒具有大于約0.01μm的深度。
[0010] 根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，提供一種形成半導(dǎo)體器件的方法。該方法包括提供襯底并在該襯底上形成電子電路。在該襯底上形成一個或多個電介質(zhì)層，且在該一個或多個電介質(zhì)層中形成一個或多個金屬線。形成從該襯底的第一側(cè)延伸到該襯底的第二側(cè)的具有圓齒狀側(cè)壁的TSV。通過重復(fù)地實(shí)施各向同性蝕刻以形成凹槽并沿著該凹槽的側(cè)壁形成保護(hù)襯里來至少部分地形成該TSV，其中該圓齒具有大于約0.01μm的深度。
[0011] 根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施例，提供一種半導(dǎo)體器件。該半導(dǎo)體器件包括襯底，其具有覆蓋該襯底的一個或多個電介質(zhì)層。穿透硅通孔(TSV)延伸通過該襯底，其中該TSV具有多個圓齒狀區(qū)域，以致當(dāng)該TSV從襯底的第一側(cè)延伸到襯底的第二側(cè)時，各個圓齒狀區(qū)域中的TSV的寬度小于前一圓齒狀區(qū)域中的TSV的寬度。附圖說明
[0012] 為了更全面的理解本發(fā)明以及優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)在結(jié)合附圖參考以下描述，其中：
[0013] 圖1-4說明形成具有圓齒狀側(cè)壁的穿透硅通孔的中間步驟；
[0014] 圖5-8說明形成根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的具有穿透硅通孔的半導(dǎo)體器件的中間步驟；
[0015] 圖9-11說明形成根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的具有穿透硅通孔的半導(dǎo)體器件的中間步驟；
[0016] 圖12說明形成根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施例的具有穿透硅通孔的半導(dǎo)體器件的一個中間步驟；以及
[0017] 圖13說明形成根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施例的具有穿透硅通孔的半導(dǎo)體器件的一個中間步驟。

具體實(shí)施方式

[0018] 以下，將詳細(xì)討論當(dāng)前優(yōu)選實(shí)施例的制造和應(yīng)用。但是應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明所提供的多種適用的創(chuàng)造性概念可以在各種具體情況下實(shí)施。所討論的特定實(shí)施例僅僅是制造和應(yīng)用本發(fā)明的特定方式的說明，并不限定本發(fā)明的范圍。
[0019] 圖1-4說明形成根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的穿透硅通孔(TSV)的各個中間步驟。首先參考圖1，其示出具有覆蓋圖案掩模104的襯底102的一部分。襯底102可以僅包括半導(dǎo)體襯底、具有半導(dǎo)體器件(例如晶體管、電容、電阻等)的半導(dǎo)體襯底、具有半導(dǎo)體器件和一個或多個覆蓋電介質(zhì)層和/或金屬層等的半導(dǎo)體襯底。圖1-4旨在說明形成TSV的方法，且并不必然地限定位置或穿過其形成TSV的層。
[0020] 圖案掩模104定義了TSV的圖案(在所說明的實(shí)施例中)且可以包括一個圖案化的光致抗蝕劑層。在另一實(shí)施例中，圖案掩模104可以包括一個或多個電介質(zhì)層的硬掩模。例如，該硬掩?？梢允?a href='/zhuanli/list-20727-1.html' target='_blank'>二氧化硅或氮化硅的單層，其例如通過熱氧化、化學(xué)氣相沉積(CVD)等來形成?？商鎿Q地，硬掩模也可由其他介電材料形成，例如氮氧化硅。還可應(yīng)用諸如二氧化硅和氮化硅層構(gòu)成的多層硬掩模。而且，還可應(yīng)用諸如金屬、金屬氮化物、金屬氧化物等的其他材料。例如，硬掩?？梢杂涉u構(gòu)成。
[0021] 如圖1中說明的，隨后，例如利用本領(lǐng)域公知的光刻技術(shù)來圖案化圖案掩模104。通常，光刻技術(shù)包括沉積光刻膠材料并根據(jù)圖案來輻照光刻膠材料。此后，光刻膠材料被顯影以移除一部分光刻膠材料。剩余的光刻膠材料在諸如蝕刻的后續(xù)工藝步驟期間保護(hù)下層材料。在這種情況下，光刻膠材料用于生成圖案掩模104以定義第一凹槽106(其將成為以下討論中的TSV)。
[0022] 一旦形成圖案掩模104之后，重復(fù)進(jìn)行蝕刻和沉積保護(hù)襯里的交替工藝。該工藝優(yōu)選為各向同性干蝕刻工藝，例如Bosch工藝。由于使用了各向同性蝕刻工藝(而不是各向異性蝕刻工藝)，所以形成了橫向和縱向延伸的凹槽，由此形成一鉆蝕區(qū)域。通常，Bosch工藝包括引入第一氣體，其蝕刻襯底102直至達(dá)到凹槽的所需深度，當(dāng)達(dá)到這一所需深度時，停止第一氣體并引入第二氣體，該第二氣體形成一個沿著側(cè)壁表面的保護(hù)襯里。當(dāng)?shù)谝粴怏w再次引入時，該第一氣體移除了沿著凹槽底部的保護(hù)襯里(留下沿著側(cè)壁的保護(hù)襯里)并繼續(xù)沿著凹槽的底部蝕刻襯底。重復(fù)引入第一氣體和第二氣體的工藝步驟，直至獲得所需深度。Bosch工藝已經(jīng)用于形成垂直側(cè)壁。在本發(fā)明的實(shí)施例中，利用Bosch工藝的一種變型來生成具有圓齒狀側(cè)壁的TSV。
[0023] 例如，以約50sccm至約250sccm的流速，約10mTorr至約100mTorr的壓力以及約100瓦至約3500瓦的功率且在約25℃至約100℃的溫度下，在約1秒至約7秒的時間周期下引入諸如SF6的蝕刻氣體，以形成如圖1所述的凹槽。這一過程導(dǎo)致橫向和縱向蝕刻的各向同性蝕刻，形成了如圖1中所述的鉆蝕區(qū)域。
[0024] 此后，如圖2中所述，諸如聚合物的保護(hù)襯里208可以通過以約100sccm至約300sccm的流速，約10mTorr至約50mTorr的壓力以及約1000瓦至約3500瓦的功率且在約
25℃至約100℃的溫度下，在約1秒至約10秒的時間周期下引入C4F8氣體而形成。
[0025] 接著，在圖3中，利用與參照圖1的上述討論相近似的工藝參數(shù)再引入蝕刻氣體。在這種情況下，蝕刻氣體移除了沿著底部表面的保護(hù)襯里208并執(zhí)行另一各向同性蝕刻過程。如在第一蝕刻過程的情況下，各向同性蝕刻工藝造成了橫向和縱向延伸的第二凹槽
302，由此形成另一鉆蝕區(qū)域。因此，第一凹槽106和第二凹槽302的組合生成了一個不平坦或圓齒狀的表面。優(yōu)選地，圓齒特征具有約0.01μm和約5μm之間的寬度w。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)這種尺寸的圓齒產(chǎn)生更大的摩擦力并降低或消除了金屬填充后的TSV的空隙。
[0026] 如圖4中所述，以上描述的工藝可以重復(fù)任意次，以生成所需深度的開口。形成所需深度的開口之后，移除保護(hù)襯里208(參見圖3)且開口可以用導(dǎo)電材料填充以形成TSV410。優(yōu)選地，沿著開口的側(cè)壁沉積阻擋層412，以生成一擴(kuò)散阻擋來防止諸如銅的導(dǎo)電材料擴(kuò)散進(jìn)襯底102和/或一個或多個電介質(zhì)層。阻擋層412可以包括介電和/或?qū)щ娮钃鯇樱绾獙?、?a href='/zhuanli/list-16761-1.html' target='_blank'>碳層、含氫層、含硅層、金屬或摻雜了雜質(zhì)(例如硼)的含金屬層，例如鉭、氮化鉭、鈦、氮化鈦、鈦鋯、鈦鋯氮化物、鎢、氮化鎢、鈷硼、鈷鎢、合金、其組合等。阻擋層412可以例如通過物理氣相沉積(PVD)、原子層沉積(ALD)、旋涂沉積或其他合適的方法來形成。阻擋層412可以具有約 至約 之間的厚度。
[0027] 形成阻擋層412之后，利用導(dǎo)電材料414形成TSV410。導(dǎo)電材料可以例如是銅、鎢、鋁、銀、其組合等。在一個實(shí)施例中，種子層(未示出)形成在阻擋層412上，且利用電鍍沉積工藝來填充開口，而也可以使用其他合適的方法，例如無電鍍沉積積、電鍍或CVD。這些工藝可以包括過填充開口并利用例如化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)、蝕刻、其組合等的工藝將位于TSV開口外部的多余導(dǎo)電材料移除。
[0028] 已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，具有光滑側(cè)壁的垂直或近似垂直的TSV提供一個不適宜形成種子層和/或填充TSV的表面。為了克服這些缺點(diǎn)并提供一個能在其上形成種子層的更好的表面，本發(fā)明的實(shí)施例利用如上文描述的具有圓齒狀表面的側(cè)壁。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，該圓齒狀側(cè)壁通過增加摩擦力和粘附力而提供了一個能在其上形成種子層(或其他層)的更好的表面，因此提高了連接的可靠性。
[0029] 此后，可以實(shí)施用于特定應(yīng)用的其他后段制程(BEOL)處理技術(shù)。例如，可以實(shí)施附加和/或移除承載襯底，可以實(shí)施減薄晶片的背面以暴露TSV410，可以實(shí)施劃片工藝來分割分立的管芯等。還應(yīng)當(dāng)注意到的是，本發(fā)明的實(shí)施例可用于許多不同的情況中，例如管芯與管芯的鍵合設(shè)置、管芯與晶片的鍵合設(shè)置或晶片與晶片的鍵合設(shè)置。
[0030] 圖5-8說明了形成TSV中的各種中間步驟，例如根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的參考圖1-4在上文討論的TSV。首先參考圖5，示出晶片500的一部分，該部分包括半導(dǎo)體襯底510，電子電路512形成在半導(dǎo)體襯底510之上。半導(dǎo)體襯底510例如可以包括摻雜或非摻雜的體硅、絕緣體上半導(dǎo)體(SOI)襯底的有源層。通常，SOI襯底包括一個形成在絕緣體層上的諸如硅的半導(dǎo)體材料層。絕緣體層可以例如是掩埋氧化物(BOX)層或氧化硅層。絕緣體層配備在襯底上，該襯底典型地為硅或玻璃襯底。還可以使用例如多層或梯度襯底的其他襯底。
[0031] 形成在半導(dǎo)體襯底510上的電子電路512可以是適用于特定應(yīng)用的任何類型的電路。在一個實(shí)施例中，該電路包括形成在具有一個或多個電介質(zhì)層的襯底上的電氣器件，用例如一個或多個電介質(zhì)層514，覆蓋在該電氣器件上。金屬層(圖5中未示出)可以形成在電介質(zhì)層之間，以在電氣器件之間傳送電氣信號。電氣器件還可以形成在一個或多個電介質(zhì)層514中。一個或多個電介質(zhì)層514可以包括一個或多個層間電介質(zhì)(ILD)層和/或金屬間電介質(zhì)(IMD)層。
[0032] 例如，電子電路512可以包括例如晶體管、電容、電阻、二極管、光二極管、熔絲等的各種互連的N型金屬氧化物半導(dǎo)體(NMOS)和/或P型金屬氧化物半導(dǎo)體(PMOS)器件來實(shí)現(xiàn)一個或多個功能。這些功能可以包括存儲結(jié)構(gòu)、處理結(jié)構(gòu)、傳感器、放大器、配電、輸入/輸出電路等。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識到提供上述實(shí)例僅僅是用于說明的目的，以便進(jìn)一步解釋本發(fā)明的應(yīng)用，且并不旨在以任何方式限制本發(fā)明。其他電路可適當(dāng)?shù)挠糜诮o定的應(yīng)用。通孔、接觸和/或金屬線(未示出)可用于互連電子電路512。
[0033] 圖6說明了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例形成開口610。開口610可以利用上述參照圖1-4所討論的技術(shù)形成，即，利用光刻技術(shù)和重復(fù)地在凹槽中實(shí)施各向同性蝕刻和沉積保護(hù)層(例如聚合物)來生成具有圓齒狀側(cè)壁的開口610。
[0034] 然而，在圖6中所述的實(shí)施例中，開口610具有向內(nèi)傾斜的側(cè)壁，由此形成了一個V形開口。開口610的斜率優(yōu)選相對于垂直一個或多個電介質(zhì)層514和半導(dǎo)體襯底510的表面的線呈約0度至約30度的角度，圖6中以角度θ表示，但更優(yōu)選地，角度θ大于約0.5度。傾斜的側(cè)壁可以通過改變蝕刻和聚合物沉積的時間間隔來形成。例如，通過逐步減少蝕刻的時間間隔的約5％至40％，并增加聚合物沉積的時間間隔的約5％至40％。
[0035] 如上所述，圓齒狀側(cè)壁提供了一個能在其上形成種子層的更好的表面。還發(fā)現(xiàn)，使側(cè)壁傾斜可以進(jìn)一步增強(qiáng)沿著側(cè)壁形成種子(或其他)層的能力。因此，如上文所討論的，形成具有圓齒狀和傾斜的側(cè)壁的開口610可以進(jìn)一步促進(jìn)后續(xù)工藝步驟中的種子層的形成。
[0036] 接著參考圖7，其說明了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，通過用導(dǎo)電材料填充開口610(參見圖6)來形成TSV710的工藝。優(yōu)選地，在填充開口610之前，沿著開口610的側(cè)壁沉積阻擋層712，以便形成一擴(kuò)散阻擋來防止諸如銅的導(dǎo)電材料擴(kuò)散進(jìn)半導(dǎo)體襯底510或一個或多個電介質(zhì)層514。阻擋層712可以包括電介質(zhì)或?qū)щ娮钃鯇樱绾獙?、含碳層、含氫層、含硅層、摻雜了雜質(zhì)(例如硼)的金屬或含金屬層，例如鉭、氮化鉭、鈦、氮化鈦、鈦鋯、鈦鋯氮化物、鎢、氮化鎢、鈷硼、鈷鎢、合金、其組合等。阻擋層712可以例如通過PVD、ALD、旋涂沉積或其他合適的方法來形成。阻擋層712可以具有約 至約 之間
的厚度。
[0037] 用于形成TSV710的導(dǎo)電材料優(yōu)選包括銅，而也可替換地使用諸如鎢、鋁、銀和其組合的其他導(dǎo)電材料。優(yōu)選地，種子層(未示出)形成在阻擋層712上，且利用電鍍沉積工藝來填充開口610，而也可使用諸如無電鍍沉積、電鍍或CVD的其他合適的方法。該工藝可以包括過填充開口610并利用例如CMP、蝕刻、其組合等的工藝將位于TSV開口外部的多余導(dǎo)電材料移除。
[0038] 圖8說明了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，在TSV710之上形成了附加層。為了說明的目的，示出了為TSV710提供電氣接觸的一個金屬層810，但應(yīng)當(dāng)理解的是，可以使用多金屬層和金屬間電介質(zhì)層。
[0039] 圖8中還說明了半導(dǎo)體襯底510背面上的TSV710的暴露。在一個優(yōu)選實(shí)施例中，利用平坦化和蝕刻步驟的組合來暴露TSV710。首先，可以實(shí)施例如研磨或CMP的平坦化工藝來初始暴露TSV710。此后，可以實(shí)施蝕刻工藝來使半導(dǎo)體襯底510凹陷，由此如圖8中所示，使得TSV710從半導(dǎo)體襯底510的背面突出。在一個實(shí)施例中，TSV710由銅形成，可以通過實(shí)施使用了HBr/O2、HBr/Cl2/O2、SF6/Cl2、SF6等離子體等的濕蝕刻或干蝕刻工藝來使半導(dǎo)體襯底510凹陷。
[0040] 此后，可以實(shí)施用于特定應(yīng)用的其他BEOL處理技術(shù)。例如，可以使用晶片到晶片、晶片到管芯或管芯到管芯鍵合技術(shù)、可以形成再分配線、可以形成鈍化層、可以形成密封劑、可以實(shí)施劃片工藝等。
[0041] 圖9-10說明了形成TSV的另一實(shí)施例，其中TSV具有倒V形狀。圖9-10采用參照圖5在上文中討論的晶片，其中相同的附圖標(biāo)記表示相同的元件。
[0042] 如將在下文更詳細(xì)討論的那樣，本實(shí)施例從半導(dǎo)體襯底510的背面(與電子電路相反的襯底面)形成TSV。與參照圖1-8在上文所討論的實(shí)施例中應(yīng)用的時控蝕刻工藝相反，本實(shí)施例中用于形成TSV的蝕刻工藝將利用諸如柵電極、電容板等的電子電路的特征作為蝕刻終止。但是應(yīng)當(dāng)注意到，電子電路的這些特征優(yōu)選地具有比周圍的材料高的蝕刻選擇性。
[0043] 現(xiàn)在參考圖9，其示出從半導(dǎo)體襯底510的背面形成具有倒V形的開口910。開口910可以與形成參照圖7在上文所討論的開口610相類似的方式形成，例如利用相似的光刻技術(shù)、蝕刻工藝等，除了上文描述的蝕刻工藝?yán)秒娮与娐?12作為蝕刻終止之外。在一個優(yōu)選實(shí)施例中，電子電路是由對于半導(dǎo)體襯底510和/或一個或多個電介質(zhì)層514具有高蝕刻選擇性的材料形成的柵電極、電容板等。
[0044] 還應(yīng)當(dāng)注意到的是，闡述為形成在一個或多個電介質(zhì)層514中的電子電路512僅僅用于說明的目的。在其他實(shí)施例中，電子電路可以形成在半導(dǎo)體襯底510中或半導(dǎo)體襯底510中的凹槽中。
[0045] 圖10說明了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，通過用導(dǎo)電材料填充開口910(參見圖9)來形成TSV1010。在填充開口910之前，可以沿著開口910的側(cè)壁形成阻擋層1012。TSV1010和阻擋層1012可以使用與上文中所討論的參考附圖7的TSV710和阻擋層712相似的工藝來形成。
[0046] 圖11說明了TSV1010的一個可選的暴露，以便TSV1010可從半導(dǎo)體襯底510的背面突出?？蓪?shí)施一蝕刻過程以使半導(dǎo)體襯底510凹陷，由此使得TSV1010從半導(dǎo)體襯底510的背面突出，如圖11中所述。在一個實(shí)施例中，TSV1010由銅形成，可以通過實(shí)施如上文所述的干蝕刻工藝而使半導(dǎo)體襯底510凹陷。
[0047] 此后，可以實(shí)施用于特定應(yīng)用的其他BEOL處理技術(shù)。例如，可以使用晶片到晶片、晶片到管芯或管芯到管芯的鍵合技術(shù)、可以形成再分配線、可以形成鈍化層、可以形成密封劑、可以實(shí)施劃片工藝等。
[0048] 圖12說明了另一實(shí)施例，其中形成了倒V形TSV1210和阻擋層1212。該實(shí)施例與上文討論的參照圖9-11的實(shí)施例類似，除了使用金屬線1214而不是電子電路512(參見圖11)作為蝕刻終止。金屬線1214可以是形成在任意金屬層(M1、M2、M3等)上的一金屬線。相似的工藝和/或材料可用于形成TSV1210和阻擋層1212，包括上文討論的參考附圖9-11的使得TSV1210從襯底510的表面突出的深蝕刻工藝。
[0049] 此后，可以實(shí)施用于特定應(yīng)用的其他BEOL處理技術(shù)。例如，可以使用晶片到晶片、晶片到管芯或管芯到管芯的鍵合技術(shù)，可以形成再分配線、可以形成鈍化層、可以形成密封劑、可以實(shí)施劃片工藝等。
[0050] 圖13說明了又一實(shí)施例，其中形成了倒V形TSV1310。該實(shí)施例與上文討論的參照圖9-12的實(shí)施例類似，除了使用半導(dǎo)體襯底510和一個或多個電介質(zhì)層514之間的界面而不是電子電路512(參見圖11)或金屬線(參見圖12)作為蝕刻終止。為了提高蝕刻選擇性，希望使用形成在半導(dǎo)體襯底510和一個或多個電介質(zhì)層514之間的界面處的一硅化物區(qū)域或其他結(jié)構(gòu)。例如，在一個實(shí)施例中，形成在例如晶體管電子電路512的源/漏區(qū)域中的硅化物區(qū)域用作蝕刻終止。在這個實(shí)例中，TSV1310可用于直接接觸晶體管的源/漏區(qū)域。也可形成阻擋層1312。相似的工藝和材料可用于形成TSV1310和阻擋層1312，包括上文討論的參考附圖9-11的使得TSV1310從襯底510的表面突出的深蝕刻工藝。
[0051] 此后，可以實(shí)施用于特定應(yīng)用的其他BEOL處理技術(shù)。例如，可以使用晶片到晶片、晶片到管芯或管芯到管芯的鍵合技術(shù)，可以形成再分配線、可以形成鈍化層、可以形成密封劑、可以實(shí)施劃片工藝等。
[0052] 本領(lǐng)域技術(shù)人員將可以認(rèn)識到，上文討論的V形和倒V形的TSV可用于許多不同的配置中。例如，上文討論的TSV可用于為同一芯片上的電子電路提供電氣接觸，或用于在其他管芯和/或載板之間傳遞電氣信號。因此，上文討論的具有TSV的管芯可安裝到另一管芯和/或載板上。
[0053] 雖然已經(jīng)詳細(xì)描述了本發(fā)明及其優(yōu)點(diǎn)，但應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，在不脫離由附加的權(quán)利要求所定義的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，在此可以作出不同的變化、替換和改造。而且，本申請的范圍不限定在說明書中所描述的工藝、機(jī)械、制造和問題、手段、方法和步驟的組成的特定實(shí)施例中。作為本領(lǐng)域技術(shù)人員，將從本發(fā)明的公開內(nèi)容中容易地理解到，根據(jù)本發(fā)明，可以使用與這里描述的相應(yīng)實(shí)施例執(zhí)行基本相同的功能或?qū)崿F(xiàn)基本相同的結(jié)果的現(xiàn)有的或?qū)砜梢员贿M(jìn)一步完善的工藝、機(jī)械、制造和問題、手段、方法和步驟的組成。因此，附加的權(quán)利要求涵蓋了這些工藝、機(jī)械、制造和問題、手段、方法和步驟的組成的范圍。
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