半导体结构制造技术

本公开提供一种半导体结构，包括：堆叠结构，堆叠结构包括多层键合的晶圆或芯片，每层晶圆或芯片包括衬底和布线层，布线层包括多条金属导线；m个硅通孔，穿透堆叠结构，硅通孔位于金属导线之间，硅通孔包括：第一部分，具有小于金属导线的间距的第一直径；第二部分，具有大于金属导线的间距的第二直径，耦接于第一部分的上表面且与第一部分中心对齐，侧壁与第一数量条金属导线相交；第三部分，形成于第二部分之后并位于第二部分之上，通过对第二部分侧壁的第二数量条金属导线进行无效处理而形成，第二数量小于第一数量。本公开的半导体结构可以通过一次掩模刻蚀制程制作使堆叠结构中各层晶圆或芯片进行电连接的半导体结构。

【技术实现步骤摘要】
半导体结构
本公开涉及集成电路制造
，具体而言，涉及一种半导体结构。
技术介绍
在集成电路制造过程中，对多个芯片进行堆叠并建立机械连接和电连接是减小集成电路体积的重要方法。现行的做法通常先对需要堆叠的各芯片制作TSV(ThroughSiliconVias，硅通孔)，然后形成每个TSV的凸点(Micro-Bump)，最后使用片对片或片对晶圆的方式进行定位键合，利用各凸点和TSV实现上层芯片和下层芯片的电连接。首先，在片对片或片对晶圆的键合过程中，效率低导致成本高。另外，需要预先对各芯片制作TSV，并制作凸点，在键合过程中定位失误、连接失误的风险较大，容易导致上下层芯片之间的电连接通路断开，造成良品率下降。因此，需要一种能够克服上述问题的芯片间电连接解决方案。需要说明的是，在上述
技术介绍
部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
技术实现思路
本公开的目的在于提供一种半导体结构，用于至少在一定程度上克服由于相关技术的限制和缺陷而导致的半导体结构制造程序复杂、良品率低等问题。根据本公开的第一方面，提供一种半导体结构，包括：堆叠结构，所述堆叠结构包括多层键合的晶圆或芯片，每层所述晶圆或芯片包括衬底和布线层，所述布线层包括多条金属导线；m个硅通孔，通过在本公开的示例性实施例中制作，穿透所述堆叠结构，在每层所述晶圆或芯片上的穿透位置的中心位于所述金属导线之间，所述硅通孔包括：第一部分，具有小于所述金属导线的间距的第一直径；第二部分，具有大于所述金属导线的间距的第二直径，耦接于所述第一部分的上表面且与所述第一部分中心对齐，侧壁与第一数量条所述金属导线相交；第三部分，形成于所述第二部分之后并位于所述第二部分之上，通过对所述第二部分侧壁的第二数量条所述金属导线进行无效处理而形成，所述第二数量小于所述第一数量。在本公开的示例性实施例中，所述半导体结构的制造过程包括：形成硅通孔于所述堆叠结构，所述硅通孔与第一数量条所述金属导线相连接；对与所述硅通孔相连接的第二数量条所述金属导线进行绝缘处理，所述第二数量小于所述第一数量；填充导电材料于所述硅通孔。在本公开的示例性实施例中，所述形成硅通孔于所述堆叠结构包括：对所述堆叠结构垂直制作具有第一直径和长度为L1n的m个第一盲孔H1n，每个所述第一盲孔在每层所述晶圆或芯片中的穿透位置位于所述金属导线之间，且所述第一直径小于所述金属导线的间距，L1n小于所述堆叠结构的高度L0，其中，n为序号；在所述第一盲孔H1n的上部蚀刻具有第二直径和长度为L2n的第二盲孔H2n，所述第二盲孔的侧壁露出第一数量条所述金属导线的端面；填充掩模材料于所述第二盲孔。在本公开的示例性实施例中，所述对与所述硅通孔相连接的第二数量条所述金属导线进行绝缘处理包括：在所述第二盲孔H2n的上部蚀刻具有所述第二直径和长度为L3n的第三盲孔H3n，所述第三盲孔的侧壁露出所述金属导线的端面；对所述第三盲孔中金属导线的端面进行绝缘处理。在本公开的示例性实施例中，所述在所述第一盲孔H1n的上部制作具有第二直径和长度为L2n的第二盲孔H2n包括：对所述m个第一盲孔的内部和所述堆叠结构的上表面涂覆掩模材料；对所述m个第一盲孔上部的掩模进行干刻蚀以在第一盲孔H1n中从上至下去除长度为L2n的掩模；在所述第一盲孔H1n中去除掩模的部位制作具有所述第二直径和长度为L2n的第二盲孔H2n，使所述第二盲孔的侧壁露出所述金属导线的端面。在本公开的示例性实施例中，所述对所述m个第一盲孔上部的掩模进行干刻蚀以在所述第一盲孔H1n中从上至下去除长度为L2n的掩模包括重复以下步骤的操作：通过光刻制程在所述第一盲孔H1n正对的堆叠结构上表面去除宽度为L3的掩模；通过干式剥离制程在所述第一盲孔H1n中从上之下去除长度为L2n的掩模。在本公开的示例性实施例中，所述在所述第一盲孔H1n中去除掩模的部位制作具有第二直径和所述长度为L2n的第二盲孔H2n包括：通过第一湿法蚀刻制程将所述第一盲孔H1n在x层所述晶圆或芯片衬底中的部分扩宽至所述第二直径，所述x层所述晶圆或芯片衬底在所述第一盲孔去除掩模的长度范围内；通过第二湿法蚀刻制程将所述第一盲孔H1n在所述x层所述晶圆或芯片的布线层中的部分扩宽至所述第二直径以露出所述金属导线的端面，形成所述第二盲孔H2n。在本公开的示例性实施例中，所述填充导电材料于所述硅通孔包括：在所述第一盲孔和所述第二盲孔的内表面制作介电隔离层；通过等离子干蚀刻制程蚀刻有效金属导线位置的介电隔离层以露出所述有效金属导线的端面、部分上表面和所述第一盲孔的底部。对所述第一盲孔和所述第二盲孔的内壁和底部喷溅籽金属，所述籽金属包括铜；在所述第一盲孔和所述第二盲孔内生长金属，所述金属包括铜。在本公开的示例性实施例中，还包括：凸点，位于所述堆叠结构的下表面且连接于所述硅通孔。在本公开的示例性实施例中，所述硅通孔的截面形状包括圆形、多边形及不规则图形。在本公开的示例性实施例中，所述绝缘处理包括对所述金属导线的端面进行氧化、质变、相变、干式/湿式蚀刻、激光/高温破坏和包覆隔离层等处理。本公开实施例提供的半导体结构通过对键合的晶圆或芯片制作穿透堆叠结构的盲孔并通过湿法刻蚀将该盲孔扩大以露出堆叠结构中预设晶圆或芯片的导线端面，然后对部分导线端面进行绝缘处理处理，最后对盲孔填充导电材料以形成连接预设导线的TSV，可以通过一次蚀刻制程制作不同晶圆或芯片间较为复杂的互连结构，避免了相关技术中使用凸点实现芯片间电连接所导致的制程复杂以及连接良品率低等问题。应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。附图说明此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本公开实施例提供的半导体结构的示意图。图2A～图2D分别是本公开示例性实施例中半导体结构的制造过程的主流程图和步骤S2、步骤S3、步骤S4的子流程图。图3是步骤S1的示意图。图4是步骤S21的示意图。图5是步骤S22的流程图。图6是步骤S221的示意图。图7A～图7E是步骤S222的示意图。图8A～图8D是步骤S223的示意图。图9是步骤S23的示意图。图10是步骤S31的示意图。图11是步骤S32的示意图。图12是步骤S41的示意图。图13A～图13G是步骤S42～步骤S45的示意图。图14是制作完成的互连结构中导电路径示意图。图15A～图15B是是步骤S5的示意图。具体实施方式现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本公开将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施方式的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而省略所述特本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体结构，其特征在于，包括：堆叠结构，所述堆叠结构包括多层键合的晶圆或芯片，每层所述晶圆或芯片包括衬底和布线层，所述布线层包括多条金属导线；m个硅通孔，穿透所述堆叠结构，所述硅通孔位于所述金属导线之间，所述硅通孔包括：第一部分，具有小于所述金属导线的间距的第一直径；第二部分，具有大于所述金属导线的间距的第二直径，耦接于所述第一部分的上表面且与所述第一部分中心对齐，侧壁与第一数量条所述金属导线相交；第三部分，形成于所述第二部分之后并位于所述第二部分之上，通过对所述第二部分侧壁的第二数量条所述金属导线进行无效处理而形成，所述第二数量小于所述第一数量。

【技术特征摘要】
1.一种半导体结构，其特征在于，包括：堆叠结构，所述堆叠结构包括多层键合的晶圆或芯片，每层所述晶圆或芯片包括衬底和布线层，所述布线层包括多条金属导线；m个硅通孔，穿透所述堆叠结构，所述硅通孔位于所述金属导线之间，所述硅通孔包括：第一部分，具有小于所述金属导线的间距的第一直径；第二部分，具有大于所述金属导线的间距的第二直径，耦接于所述第一部分的上表面且与所述第一部分中心对齐，侧壁与第一数量条所述金属导线相交；第三部分，形成于所述第二部分之后并位于所述第二部分之上，通过对所述第二部分侧壁的第二数量条所述金属导线进行无效处理而形成，所述第二数量小于所述第一数量。2.如权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，所述硅通孔的制造过程包括：形成硅通孔于所述堆叠结构，所述硅通孔与第一数量条所述金属导线相连接；对与所述硅通孔相连接的第二数量条所述金属导线进行绝缘处理，所述第二数量小于所述第一数量；填充导电材料于所述硅通孔。3.如权利要求2所述的半导体结构，其特征在于，所述形成硅通孔于所述堆叠结构包括：对所述堆叠结构垂直制作具有第一直径和长度为L1n的m个第一盲孔H1n，每个所述第一盲孔在每层所述晶圆或芯片中的穿透位置位于所述金属导线之间，且所述第一直径小于所述金属导线的间距，L1n小于所述堆叠结构的高度L0，其中，n为序号；在所述第一盲孔H1n的上部蚀刻具有第二直径和长度为L2n的第二盲孔H2n，所述第二盲孔的侧壁露出第一数量条所述金属导线的端面；填充掩模材料于所述第二盲孔。4.如权利要求3所述的半导体结构，其特征在于，所述对与所述硅通孔相连接的第二数量条所述金属导线进行绝缘处理包括：在所述第二盲孔H2n的上部蚀刻具有所述第二直径和长度为L3n的第三盲孔H3n，所述第三盲孔的侧壁露出第二数量条所述金属导线的端面；对所述第三盲孔中金属导线的端面进行绝缘处理。5.如权利要求3所述的半导体结构，其特征在于，所述在所述第一盲孔H1n的上部制作具有第二直径和长度为L2n的第二盲孔H2n包括：对所述m个第一盲孔的内部和所述堆叠结构的上表面涂覆掩模材料；对所述m个第一盲孔上部...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴秉桓，
申请(专利权)人：长鑫存储技术有限公司，
类型：新型
国别省市：安徽,34