制造半导体器件的方法以及半导体器件技术

一种用于制造半导体器件(10)的方法，包括以下步骤：提供具有主延伸平面的半导体器件(11)，以及在垂直于半导体本体(11)的主延伸平面的垂直方向(z)上从半导体本体(11)的顶侧(13)在半导体本体(11)中形成沟槽(12)。该方法还包括以下步骤：用隔离层(15)涂覆沟槽(12)的内壁(14)、在沟槽(12)内沉积金属化层(16)，以及在沟槽(12)内沉积钝化层(17)，使得沟槽(12)的内部空间(18)没有任何材料，其中，与内部空间(18)相邻的内表面(19)至少局部地被处理为疏水性的。此外，提供了一种半导体器件(10)。

Methods of manufacturing semiconductor devices and semiconductor devices

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】制造半导体器件的方法以及半导体器件为了电接触半导体器件的集成电路或半导体器件的另一部分，常用的方法是形成穿过器件的硅衬底的硅通孔。因此，在衬底中形成沟槽。沟槽至少部分填充有金属化层，该金属化层与衬底电隔离。布置在衬底的电路侧的集成电路能够经由硅通孔电接触。为了将半导体器件附接到载体或晶片，能够在半导体器件与载体之间布置底部填充材料。如果硅通孔没有完全用金属化层填充，则底部填充材料能够至少部分地填充硅通孔。由于底部填充材料和硅通孔的材料的热膨胀系数不同，因此在处理期间可能在硅通孔内部和周围产生应力。因此，硅通孔的一些层可能彼此分层，并且在硅通孔的材料中可能产生裂纹。这些裂纹可能导致泄漏电流，或者灰尘或湿气可能进入半导体器件。因此，可能降低半导体器件的效率和寿命。一个目的是提供一种效率更高的半导体器件。另一个目的是提供一种用于制造有效的半导体器件的方法。该目的通过独立权利要求实现。其他实施例是从属权利要求的主题。根据用于制造半导体器件的方法的至少一个实施例，该方法包括为半导体本体提供主延伸平面的步骤。半导体本体能够是衬底或晶片。这意味着，半导体本体是三维体，并且它能够是长方体。半导体本体包括能够是例如硅的半导体材料。该方法还包括在垂直于半导体本体的主延伸平面的垂直方向上从半导体本体的顶侧在半导体本体中形成沟槽。能够通过蚀刻半导体本体的材料来形成沟槽。在沟槽的背离半导体本体的顶侧的底侧处，能够布置蚀刻停止层。蚀刻停止层能够用作用于蚀刻沟槽的蚀刻停止。这意味着，沟槽能够从半导体本体的顶侧朝向蚀刻停止层延伸。沟槽能够具有圆柱形状。圆柱体的直径能够例如达到40μm或80μm。该方法还包括用隔离层涂覆沟槽的内壁。沟槽的内壁能够在垂直方向上延伸。隔离层能够包括例如二氧化硅的电绝缘材料。沟槽的内壁能够完全被隔离层涂覆。还可能的是，在沟槽的底侧处的底表面涂覆有隔离层。沟槽的底表面能够完全被隔离层涂覆。在沉积隔离层之后，能够从沟槽的底表面去除隔离层。该方法还包括在沟槽内沉积金属化层。金属化层能够沉积在隔离层的顶部上。金属化层能够直接地沉积在隔离层的顶部上。这意味着，金属化层和隔离层能够直接接触。此外，能够在沉积隔离层之后沉积金属化层。金属化层能够完全覆盖隔离层。另外，金属化层能够覆盖沟槽的底表面。这意味着例如金属化层与蚀刻停止层直接接触。金属化层没有完全填充沟槽。这意味着，沟槽的一部分没有金属化层。金属化层能够包括例如钨的导电材料。该方法还包括在沟槽内沉积钝化层，使得沟槽的内部空间不含任何材料，其中，与内部空间相邻的内表面至少局部地被处理为疏水性的。内表面至少局部地被处理为超疏水性也是可能的。钝化层能够沉积在金属化层的顶部上。钝化层能够直接地沉积在金属化层的顶部上。这意味着，钝化层和金属化层能够直接接触。此外，能够在沉积金属化层之后沉积钝化层。钝化层能够完全覆盖金属化层。这意味着，钝化层能够在沟槽的内壁处和底表面处覆盖金属化层。在沉积钝化层之后，沟槽的内部空间保持没有任何材料。这意味着，沟槽的内部空间在平行于半导体本体的主延伸平面的横向方向上布置在内壁之间。换句话说，沟槽不完全填充有材料。这也意味着，沟槽不完全填充有隔离层、金属化层和钝化层。通过沉积隔离层，能够在半导体本体中形成金属化层和硅通孔的钝化层。由于沟槽的内部空间保持没有任何材料，所以硅通孔能够包括沿垂直方向延伸的内表面。内表面能够布置在沟槽内。内表面能够是沉积在沟槽内的最外层的表面。内部空间能够在横向方向上布置在内表面之间。此外，内部空间和内表面能够直接接触。内表面能够平行于沟槽的内壁。将内表面处理为疏水性或超疏水性的能够意味着可以对内表面进行化学改性，使得所述内表面至少局部地是疏水性或超疏水性的。还可能的是，对内表面进行物理改性，使得所述内表面至少局部地是疏水性或超疏水性的。另外，以内表面是疏水性或超疏水性的方式将材料施加到所述内表面是可能的。内表面能够从沟槽的顶侧处理。这意味着内表面能够至少在沟槽的顶侧附近是疏水性的。例如，内表面能够至少在沟槽的上区域中被处理为疏水性的，其中沟槽的上区域靠近或邻近沟槽的顶侧。由于沟槽的内部空间不含任何材料，因此与沟槽被材料完全填充的情况相比，所需的材料更少。此外，与完全填充金属化层的沟槽相比，所需的金属化层的材料更少。金属化层的材料能够具有与半导体本体、隔离层和钝化层的热膨胀系数不同的热膨胀系数。因此，例如由于温度变化，在处理期间可能在金属化层内部和周围引起机械应力。由于沟槽不完全由金属化层填充，因此较少数量的金属化层的材料被布置在沟槽内。因此，减小了温度变化期间引起的应力并且能够避免裂纹。内表面至少局部地被处理为疏水性或超疏水性的，以减小内表面的表面能或润湿性。如果载体或晶片在顶侧处附接到半导体本体，则可以使用底部填充材料以便将半导体本体与载体连接。在一些情况下，底部填充材料能够穿透到沟槽中。还可能的是，底部填充材料与内表面直接接触。然而，由于内表面至少局部地是疏水性的，所以内表面和底部填充材料之间的粘附性很低。这意味着在内表面和底部填充材料之间不形成刚性连接。底部填充材料能够具有与半导体本体的热膨胀系数不同的热膨胀系数。因此，内表面与底部填充材料之间的低粘附性能够防止在处理期间的温度变化期间将应力或应变从底部填充材料传递至硅通孔的材料。如果例如底部填充材料由于温度降低而收缩，则所述底部填充材料可能从内表面分层，使得没有应力或仅少量的应力传递至钝化层和金属化层。因此，避免了在金属化层中形成裂纹。通过避免裂缝的形成，提高了半导体器件的机械稳定性。因此，半导体器件的寿命增加并且能够更有效地操作。根据该方法的至少一个实施例，在顶侧处的顶表面的表面能达到至少每平方米0.05焦耳。还可能的是，顶表面的表面能达到至少每平方米0.07焦耳。顶表面是半导体器件在半导体本体的顶侧处的表面。例如，顶表面能够是在顶侧处的钝化层的表面。顶表面的表面能能够大于内表面的表面能。这意味着，内表面被处理为是疏水性的，但是顶表面具有更大的表面能并且不是疏水性或超疏水性的。此外，顶表面与水的接触角能够达到小于30°。因此，如果施加底部填充材料以将半导体本体连接到载体，则底部填充材料能够粘连到顶表面。这意味着，顶表面和底部填充材料之间的粘附性大于内表面和底部填充材料之间的粘附性。因此，能够在载体和半导体本体之间形成稳定的连接。根据该方法的至少一个实施例，内表面的表面能达到至少每平方米0.04焦耳。还可能的是，内表面的表面能为小于每平方米0.02焦耳。这意味着，内表面的表面能相对较低。因此，例如底部填充材料的材料对内表面表现出低粘附性。此外，内表面能够表现出抗粘连行为。还可能的是，内表面与水的接触角为至少100°。内表面与水的接触角还能够达到至少140°。因此，由于内表面的低表面能，避免或减少了机械应力从底部填充材料传递到金属化层。根据该方法的至少一个实施例，内表面是钝化层背离内壁的表面。这意味着，钝化层是沟槽内的最外层。钝化层背向底部金属化层的表面形成内表面。因此，钝化层的表面至少局部地被处理为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于制造半导体器件(10)的方法，该方法包括：/n-提供具有主延伸平面的半导体本体(11)，/n-在垂直于半导体本体(11)的主延伸平面的垂直方向(z)上，从半导体本体(11)的顶侧(13)在半导体本体(11)中形成沟槽(12)，/n-用隔离层(15)涂覆沟槽(12)的内壁(14)，/n-在沟槽(12)内的隔离层(15)上沉积金属化层(16)，以及/n-在沟槽(12)内的金属化层(16)上沉积钝化层(17)，使得沟槽(12)的内部空间(18)没有任何材料，其中/n-与所述内部空间(18)相邻的内表面(19)至少局部地被处理为疏水性的。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171012 EP 17196160.01.一种用于制造半导体器件(10)的方法，该方法包括：
-提供具有主延伸平面的半导体本体(11)，
-在垂直于半导体本体(11)的主延伸平面的垂直方向(z)上，从半导体本体(11)的顶侧(13)在半导体本体(11)中形成沟槽(12)，
-用隔离层(15)涂覆沟槽(12)的内壁(14)，
-在沟槽(12)内的隔离层(15)上沉积金属化层(16)，以及
-在沟槽(12)内的金属化层(16)上沉积钝化层(17)，使得沟槽(12)的内部空间(18)没有任何材料，其中
-与所述内部空间(18)相邻的内表面(19)至少局部地被处理为疏水性的。


2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述内表面(19)与所述内部空间(18)接触或暴露于所述内部空间。


3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述顶侧(13)处的顶表面(20)的表面能为至少每平方米0.05焦耳。


4.根据前述权利要求之一所述的方法，其中，所述内表面(19)的表面能小于每平方米0.04焦耳。


5.根据前述权利要求之一所述的方法，其中，所述内表面(19)是所述钝化层(17)背离内壁(14)的表面。


6.根据前述权利要求之一所述的方法，其中，所述钝化层(17)背离内壁(14)的表面至少局部地被氧等离子体蚀刻。


7.根据前述权利要求之一所述的方法，其中，将光刻胶(21)沉积在所述顶侧(13)处。


8.根据前述权利要求所述的方法，其中，在沉积光刻胶(21)之后，所述钝化层(17)背离内壁(14)的表面通过暴露于溶液或载气中的硅烷被处理，特别地被处理为疏水性的。


9.根据前述权利要求之一所述的方法，其中，将疏水性涂层(22)沉积在钝化...

【专利技术属性】
技术研发人员：托马斯·博德纳，斯蒂芬·杰森尼戈，弗朗兹·施兰克，
申请(专利权)人：AMS有限公司，
类型：发明
国别省市：奥地利;AT