一种硅穿孔的制备方法技术

本发明专利技术涉及半导体技术领域，尤其涉及一种硅穿孔的制备方法，包括：于经过图形化工艺的复合结构的上表面制备包括一通孔的具有低介电系数的一介质层；采用一第一温度电镀形成具有一第一厚度的一金属层以填充通孔并且覆盖介质层的上表面；部分去除金属层，使得金属层具有小于第一厚度的一第二厚度；采用高于第一温度的第二温度对金属层进行热退火工艺，使得金属层中的晶粒受热稳定；部分去除热退火后的金属层，以将介质层的上表面以及通孔内的金属层的上表面暴露；采用第二温度于暴露出的介质层以及金属层的上表面沉积一保护层，所形成的硅穿孔能够在介质层的通孔中形成稳定的金属层，从而避免在保护层表面形成凸起，以形成性能更为优良的硅穿孔。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体
，尤其涉及一种硅穿孔的制备方法。
技术介绍
在现有的半导体微电子领域，常常会采用硅通孔技术在三维集成电路中对堆叠芯片进行互连。由于硅通孔技术能够使芯片在三维方向堆叠的密度最大、芯片之间的互连线最短、外形尺寸最小，可以有效地实现这种3D芯片层叠，制造出结构更复杂、性能更强大、更具成本效率的芯片，成为了目前电子封装技术中最引人注目的一种技术。但是，现有的硅通孔技术形成的硅通孔往往会在金属层表面形成一保护层(比如在铜表面)，如果金属层退火不彻底，金属层很容易在后段工艺中受高温影响导致晶粒变大，从而在保护层表面形成凸起，严重时还可能使得保护层在研磨过程中产生破裂。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提出了一种硅穿孔的制备方法，包括：步骤S1，提供一经过图形化工艺的半导体复合结构；步骤S2，于所述半导体复合结构的上表面制备包括一通孔的具有低介电系数的一介质层；步骤S3，采用一第一温度电镀形成具有一第一厚度的一金属层以填充所述通孔并且覆盖所述介质层的上表面；步骤S4，部分去除所述金属层，使得所述金属层具有小于所述第一厚度的一第二厚度；步骤S5，采用高于所述第一温度的所述第二温度对所述金属层进行热退火工艺，使得所述金属层金属层中的晶粒受热稳定；步骤S6，部分去除热退火后的所述金属层，以将所述介质层的上表面以及所述通孔内的所述金属层的上表面暴露；步骤S7，采用所述第二温度于暴露出的所述介质层以及所述金属层的上表面沉积一保护层。上述的制备方法，其中，所述第一温度的范围在180℃～220℃之间。上述的制备方法，其中，所述第二温度的范围在380℃～420℃之间。上述的制备方法，其中，所述第二温度为400℃。上述的制备方法，其中，所述步骤S3中，采用化学机械研磨部分去除所述金属层。上述的制备方法，其中，所述步骤S5中，采用化学机械研磨部分去除所述金属层。上述的制备方法，其中，采用铜金属制备形成所述金属层。上述的制备方法，其中，所述电镀的持续时间在100s～140s之间。上述的制备方法，其中，所述保护层为氮化硅层。上述的制备方法，其中，采用化学气相沉积工艺形成所述保护层。有益效果：本专利技术提出的一种硅穿孔的制备方法能够在介质层的通孔中形成稳定的金属层，从而避免在保护层表面形成凸起，以形成性能更为优良的硅穿孔。附图说明图1为本专利技术一实施例中硅穿孔的制备方法的流程示意图；图2～5为本专利技术一实施例中形成硅穿孔的各步骤中形成的结构示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术进行进一步说明。在一个较佳的实施例中，如图1所示，提出了一种硅穿孔的制备方法，所形成的硅穿孔的结构可以如图2～图5所示，可以包括：步骤S1，提供一经过图形化工艺的半导体复合结构(附图中未显示)；步骤S2，于半导体复合结构的上表面制备包括一通孔11的具有低介电系数的一介质层10；步骤S3，采用一第一温度电镀形成具有一第一厚度的一金属层20以填充通孔11并且覆盖介质层10的上表面；步骤S4，部分去除金属层20，使得金属层20具有小于第一厚度的一第二厚度；步骤S5，采用高于第一温度的第二温度对金属层20进行热退火工艺，使得金属层20中的晶粒受热稳定；步骤S6，部分去除热退火后的金属层30，以将介质层10的上表面以及通孔内的金属层30的上表面暴露；步骤S7，采用第二温度于暴露出的介质层10以及金属层30的上表面沉积一保护层40。具体地，半导体复合结构可以是最上层经过图形化工艺的晶圆，从而使得该晶圆的最上层，比如晶圆顶部的介电层中填埋的金属连线能够通过本专利技术形成的硅通孔与其他结构导电连接；步骤S3中，部分去除金属层20以后，金属层20应仍然覆盖介质层10，从而能够保证后续步骤对金属层20进行热退火工艺后，形成的金属层30能够覆盖介质层10；形成的金属层30的晶粒由于受到充分热退火而变大并且稳定，使得通孔11内的金属层30不会受后段工艺的温度影响。在一个较佳的实施例中，第一温度的范围可以在180℃～220℃之间；更为优选地，可以为200℃。在一个较佳的实施例中，第二温度的范围可以在380℃～420℃之间。上述实施例中，优选地，第二温度为400℃。在一个较佳的实施例中，步骤S3中，可以采用化学机械研磨部分去除金属层20。在一个较佳的实施例中，步骤S5中，可以采用化学机械研磨部分去除金属层30。在一个较佳的实施例中，可以采用铜金属制备形成金属层20。在一个较佳的实施例中，电镀的持续时间可以在100s～140s之间；更为优选地，可以为120s。在一个较佳的实施例中，保护层40可以为氮化硅层。在一个较佳的实施例中，可以采用化学气相沉积工艺形成保护层40。综上所述，本专利技术提出的一种硅穿孔的制备方法能够在介质层的通孔中形成稳定的金属层，从而避免在保护层表面形成凸起，以形成性能更为优良的硅穿孔。通过说明和附图，给出了具体实施方式的特定结构的典型实施例，基于本专利技术精神，还可作其他的转换。尽管上述专利技术提出了现有的较佳实施例，然而，这些内容并不作为局限。对于本领域的技术人员而言，阅读上述说明后，各种变化和修正无疑将显而易见。因此，所附的权利要求书应看作是涵盖本专利技术的真实意图和范围的全部变化和修正。在权利要求书范围内任何和所有等价的范围与内容，都应认为仍属本专利技术的意图和范围内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种硅穿孔的制备方法，其特征在于，包括：步骤S1，提供一半导体复合结构；步骤S2，于所述半导体复合结构的上表面制备包括一通孔的具有低介电系数的一介质层；步骤S3，采用一第一温度电镀形成具有一第一厚度的一金属层以填充所述通孔并且覆盖所述介质层的上表面；步骤S4，部分去除所述金属层，使得所述金属层具有小于所述第一厚度的一第二厚度；步骤S5，采用高于所述第一温度的所述第二温度对所述金属层进行热退火工艺，使得所述金属层中的晶粒受热稳定；步骤S6，部分去除热退火后的所述金属层，以将所述介质层的上表面以及所述通孔内的所述金属层的上表面暴露；步骤S7，采用所述第二温度于暴露出的所述介质层以及所述金属层的上表面沉积一保护层。

【技术特征摘要】
1.一种硅穿孔的制备方法，其特征在于，包括：步骤S1，提供一半导体复合结构；步骤S2，于所述半导体复合结构的上表面制备包括一通孔的具有低介电系数的一介质层；步骤S3，采用一第一温度电镀形成具有一第一厚度的一金属层以填充所述通孔并且覆盖所述介质层的上表面；步骤S4，部分去除所述金属层，使得所述金属层具有小于所述第一厚度的一第二厚度；步骤S5，采用高于所述第一温度的所述第二温度对所述金属层进行热退火工艺，使得所述金属层中的晶粒受热稳定；步骤S6，部分去除热退火后的所述金属层，以将所述介质层的上表面以及所述通孔内的所述金属层的上表面暴露；步骤S7，采用所述第二温度于暴露出的所述介质层以及所述金属层的上表面沉积一保护层。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一温度的范围在180℃...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄攀，占琼，程亚杰，张玉静，
申请(专利权)人：武汉新芯集成电路制造有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42