芯片及其制作方法技术

本发明专利技术公开了一种芯片及其制作方法。其中该芯片包括：衬底；中间功能区，设置在衬底上，其上设有中间穿透硅通孔，中间穿透硅通孔的内壁上形成有阻挡层，且中间穿透硅通孔中设置有导电层；边缘功能区，设置在衬底上，其上设有边缘穿透硅通孔，边缘穿透硅通孔的内壁上形成有阻挡层，其中，该芯片还包括设置于边缘穿透硅通孔内的介质层。该介质层能避免边缘穿透硅通孔的内壁直接裸露，从而避免缘穿透硅通孔内壁上的阻挡层因外部应力等发生开裂，甚至剥落，进而避免了由于阻挡层剥落造成的颗粒状缺陷以及芯片良率的降低，使得芯片的稳定性得到提高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体集成电路制作领域，具体而言，涉及一种芯片及其制作方法。
技术介绍
随着半导体集成电路的不断发展，芯片的制作及封装等已经进入三维(3D)空间。目前，3D芯片的制作主要利用穿透硅通孔技术(TSV)将其他器件或芯片集成到一个主芯片上。一般来说，TSV是利用刻蚀工艺在主芯片上形成穿透硅通孔，并在该穿透硅通孔中填充导电材料以将其他器件或芯片集成到一个主芯片上。图1为现有3D芯片的结构示意图。如图1所示，该芯片包括设置于衬底100′上的多个功能区200′，各功能区200′中设置有介电层214′，以及设置在介电层214′中的各种器件，比如晶体管211′、浅沟槽隔离结构212′、互连层213′等。为了将其他器件或芯片集成到一个主芯片上，通常在各功能区中形成一个穿透硅通孔300′，以及在穿透硅通孔300′的内壁上形成阻挡层420′，并在穿透硅通孔中填充导电层410′。在这种3D芯片的制作过程中，在穿透硅通孔中填充导电层410′(例如Cu电镀)后，通常还包括洗边的过程，即将位于3D芯片边缘的功能区上的残留导电物质以及位于穿透硅通孔300′中的导电层410′去除。洗边的目的一方面在于去除芯片边缘的导电物质(比如Cu)，防止其成为后续制程的污染源，另一方面在于避免芯片边缘的刻号(对应于每个芯片的标示)被导电物质覆盖。如图2所示，根据这种洗边的位置，将芯片的多个功能区分为中间功能区210′和边缘功能区230′。其中，中间功能区210′中的穿透硅通孔为中间穿透硅通孔310′。边缘功能区230′中的穿透硅通孔为边缘穿透硅通孔330′。此时，中间穿透硅通孔310′中依然填充有导电层410′，而边缘穿透硅通孔330′中的导电层410′被洗除。上述洗边的过程会使得边缘穿透硅通孔的内壁直接裸露，并使得边缘穿透硅通孔内壁上的阻挡层因外部应力等发生开裂，甚至剥落，从而在芯片中产生颗粒状缺陷，进而降低芯片的稳定性。目前，现有技术中还没有解决这个技术问题的有效方法，使得该技术问题成为限制3D芯片的推广应用的重要因素之一。
技术实现思路
本申请旨在提供一种芯片及其制作方法，以提高芯片的稳定性。为了实现上述目的，根据本申请的一个方面，提供了一种芯片，包括：衬底；中间功能区，设置在衬底上，其上设有中间穿透硅通孔，中间穿透硅通孔的内壁上形成有阻挡层，且中间穿透硅通孔中设置有导电层；边缘功能区，设置在衬底上，其上设有边缘穿透硅通孔，
边缘穿透硅通孔的内壁上形成有阻挡层，其中，该芯片还包括设置于边缘穿透硅通孔内的介质层。进一步地，在本申请上的芯片中，介质层的高度为边缘穿透硅通孔深度的1/5～1。进一步地，在本申请上的芯片中，介质层选自SiO2、无定型碳、Ge、Si和Ga中的一种或多种。进一步地，在本申请上的芯片中，导电层选自Cu、W和多晶硅中的任一种。进一步地，在本申请上的芯片中，阻挡层的材料选自Ta、Si3N4、SiON、TiN中的任一种或多种。根据本申请的另一方面，提供了一种芯片的制作方法，包括以下步骤：在衬底上形成多个功能区，并在各功能区中分别形成贯穿相应功能区的穿透硅通孔，并在各穿透硅通孔的侧壁上形成阻挡层；将多个功能区分为中间功能区和边缘功能区，位于中间功能区中的穿透硅通孔为中间穿透硅通孔，位于边缘功能区中的穿透硅通孔为边缘穿透硅通孔；在中间穿透硅通孔中形成导电层，在边缘穿透硅通孔中形成介质层。进一步地，在本申请上述的芯片的制作方法中，在中间穿透硅通孔中形成导电层，在边缘穿透硅通孔中形成介质层的步骤包括：在中间穿透硅通孔和边缘穿透硅通孔中同时形成导电层；刻蚀去除边缘穿透硅通孔中的导电层；在边缘穿透硅通孔中形成介质层。进一步地，在本申请上述的芯片的制作方法中，在中间穿透硅通孔中形成导电层，在边缘穿透硅通孔中形成介质层的步骤包括：在衬底上各功能区的表面上，以及各穿透硅通孔中形成连续设置的预备导电层；刻蚀去除位于各边缘功能区表面上，以及各边缘穿透硅通孔中的预备导电层，形成覆盖在中间功能区表面并填充中间穿透硅通孔的过渡导电层；在过渡导电层的表面上，边缘功能区表面上，以及边缘穿透硅通孔中形成预备介质层；处理预备介质层，形成覆盖边缘功能区表面并填充在边缘穿透硅通孔的过渡介质层，过渡介质层的上表面低于或等于过渡导电层的上表面；去除位于中间功能区表面上的过渡导电层和位于边缘功能区表面上的过渡介质层，在中间穿透硅通孔中形成导电层，在边缘穿透硅通孔中形成介质层。进一步地，在本申请上述的芯片的制作方法中，形成过渡介质层的步骤包括：根据预备介质层的材料和过渡导电层的材料之间的刻蚀选择比，设置位于边缘区表面上的过渡介质层的厚度，进而在刻蚀去除位于中间功能区表面上的过渡导电层的同时刻蚀去除位于边缘功能区表面上的过渡介质层。进一步地，在本申请上述的芯片的制作方法中，形成过渡介质层的步骤包括：通过平坦化工艺处理预备介质层，形成上表面与过渡导电层上表面齐平的过渡介质层；或者通过刻蚀工艺处理预备介质层，形成上表面低于过渡导电层上表面的过渡介质层；或者通过平坦化工艺处理预备介质层，形成上表面与过渡导电层齐平的初步过渡介质层，进一步刻蚀初步过渡介质层形成上表面低于过渡导电层上表面的过渡介质层。进一步地，在本申请上述的芯片的制作方法中，在形成介质层的步骤中，形成高度为边
缘穿透硅通孔深度的1/5～1倍的介质层。进一步地，在本申请上述的芯片的制作方法中，导电层的材料选自Cu、W和多晶硅中的任一种，形成导电层的工艺为化学气相沉积、电镀、溅射中的任一种；介质层的材料选自SiO2、无定型碳、Ge、Si和Ga中的一种或多种，形成介质层的工艺为化学气相沉积、蒸发、溅射中的任一种。应用本申请的技术方案，通过在芯片的边缘穿透硅通孔内形成介质层，以避免边缘穿透硅通孔的内壁直接裸露，从而避免缘穿透硅通孔内壁上的阻挡层因外部应力等发生开裂，甚至剥落，进而避免了由于阻挡层剥落造成的颗粒状缺陷以及芯片良率的降低，使得芯片的稳定性得到提高。附图说明构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1示出了现有芯片洗边处理前的结构示意图；图2示出了现有芯片洗边处理后的结构示意图；图3示出了根据本申请实施方式所提供的芯片的结构示意图；图4示出了根据本申请实施方式所提供的芯片的制作方法的流程示意图；图5示出了根据本申请实施方式所提供的芯片的制作方法中，在衬底上形成多个功能区，并在各功能区中分别形成贯穿相应功能区的穿透硅通孔，并在各穿透硅通孔的侧壁上形成阻挡层后基体的剖面结构示意图；图6示出了将图5所示的多个功能区分为中间功能区和边缘功能区后的基体剖面结构示意图；图7示出了在图6所示的中间穿透硅通孔中形成导电层，在边缘穿透硅通孔中形成介质层后的基体剖面结构示意图；图8-1示出了在图5所示的衬底上各功能区中的表面上，以及各穿透硅通孔中形成连续设置的预备导电层后的基体剖面结构示意图；图8-2示出了刻蚀去除图8-1所示的位于各边缘功能区表面上，以及各边缘穿透硅通孔中的预备导电层，形成过渡导电层后的基体剖面结构示意图；图8-3示出了在图8-2所示的过渡导电层的表面上，边缘功能区表面上，以及本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种芯片，包括：衬底；中间功能区，设置在所述衬底上，其上设有中间穿透硅通孔，所述中间穿透硅通孔的内壁上形成有阻挡层，且所述中间穿透硅通孔中设置有导电层；边缘功能区，设置在所述衬底上，其上设有边缘穿透硅通孔，所述边缘穿透硅通孔的内壁上形成有阻挡层，其特征在于，所述芯片还包括设置于所述边缘穿透硅通孔内的介质层。

【技术特征摘要】
1.一种芯片，包括：衬底；中间功能区，设置在所述衬底上，其上设有中间穿透硅通孔，所述中间穿透硅通孔的内壁上形成有阻挡层，且所述中间穿透硅通孔中设置有导电层；边缘功能区，设置在所述衬底上，其上设有边缘穿透硅通孔，所述边缘穿透硅通孔的内壁上形成有阻挡层，其特征在于，所述芯片还包括设置于所述边缘穿透硅通孔内的介质层。2.根据权利要求1所述的芯片，其特征在于，所述介质层的高度为所述边缘穿透硅通孔深度的1/5～1。3.根据权利要求1或2所述的芯片，其特征在于，所述介质层选自SiO2、无定型碳、Ge、Si和Ga中的一种或多种。4.根据权利要求1或2所述的芯片，其特征在于，所述导电层选自Cu、W和多晶硅中的任一种。5.根据权利要求1或2所述的芯片，其特征在于，所述阻挡层的材料选自Ta、Si3N4、SiON、TiN中的任一种或多种。6.一种芯片的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：在衬底上形成多个功能区，并在各所述功能区中分别形成贯穿相应功能区的穿透硅通孔，并在各所述穿透硅通孔的侧壁上形成阻挡层；将所述多个功能区分为中间功能区和边缘功能区，位于所述中间功能区中的所述穿透硅通孔为中间穿透硅通孔，位于所述边缘功能区中的所述穿透硅通孔为边缘穿透硅通孔；在所述中间穿透硅通孔中形成导电层，在所述边缘穿透硅通孔中形成介质层。7.根据权利要求6所述的制作方法，其特征在于，在所述中间穿透硅通孔中形成导电层，在所述边缘穿透硅通孔中形成介质层的步骤包括：在所述中间穿透硅通孔和所述边缘穿透硅通孔中同时形成所述导电层；刻蚀去除所述边缘穿透硅通孔中的所述导电层；在所述边缘穿透硅通孔中形成所述介质层。8.根据权利要求6所述的制作方法，其特征在于，在所述中间穿透硅通孔中形成导电层，在所述边缘穿透硅通孔中形成介质层的步骤包括：在所述衬底上各所述功能区的表面上，以及各所述穿透硅通孔中形成连续设置的预备导电层；刻蚀去除位于各所述边缘功能区表面上，以...

【专利技术属性】
技术研发人员：方三军，陈思安，朱瑜杰，徐萍，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31