半导体结构及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种半导体结构的制备方法，包括：提供基底，所述基底包括衬底及位于所述衬底上的第一介质层；于所述基底内形成硅通孔，所述硅通孔贯穿所述第一介质层并延伸至所述衬底内，且所述硅通孔的深度小于所述基底的厚度；于所述硅通孔内形成导电结构；于所述第一介质层和所述衬底内形成填充孔，所述填充孔环绕所述导电结构，且暴露出所述导电结构的侧壁及部分所述衬底，所述填充孔的侧壁呈台阶状；于所述填充孔内形成导热结构。上述半导体结构的制备方法，通过将填充孔的侧壁制备为台阶状，使得填充孔内形成的导热结构也呈台阶状，有利于导电结构的热量向上扩散，提高了硅通孔结构的散热能力，从而得到可靠性和稳定性更好的硅通孔结构的。的硅通孔结构的。的硅通孔结构的。

【技术实现步骤摘要】
半导体结构及其制备方法


[0001]本专利技术涉及集成电路
，特别是涉及一种半导体结构及其制备方法。

技术介绍

[0002]硅通孔技术(Through Silicon Via，TSV)是一项高密度封装技术，通过铜、钨、多晶硅等导电物质的填充，实现硅通孔的垂直电气互连。
[0003]由于TSV将多层芯片堆叠在一起，导致功耗密度急剧上升，较高的发热量和较差的散热性使得芯片的工作温度较高，严重影响了TSV的可靠性和稳定性。较高的工作温度还容易造成TSV金属的膨胀，使得硅基材和介电层发生应力形变，影响元件性能。

技术实现思路

[0004]基于此，有必要提供一种半导体结构及其制备方法，以解决由于芯片堆叠导致的发热量高和散热性差的问题。
[0005]本申请提供一种半导体结构的制备方法，包括：提供基底，所述基底包括衬底及位于所述衬底上的第一介质层；于所述基底内形成硅通孔，所述硅通孔贯穿所述第一介质层并延伸至所述衬底内，且所述硅通孔的深度小于所述基底的厚度；于所述硅通孔内形成导电结构；于所述第一介质层和所述衬底内形成填充孔，所述填充孔环绕所述导电结构，且暴露出所述导电结构的侧壁及部分所述衬底，所述填充孔的侧壁呈台阶状；于所述填充孔内形成导热结构。
[0006]上述半导体结构的制备方法，通过将填充孔的侧壁制备为台阶状，使得填充孔内形成的导热结构也呈台阶状，台阶状的导热结构有利于导电结构的热量向上扩散，避免热量聚集造成器件温度过高，影响半导体结构中有源区的元件特性。通过提高硅通孔结构的散热能力，可以提高硅通孔结构的可靠性和稳定性。
[0007]在其中一个实施例中，所述导电结构包括金属阻挡层和导电层，所述于所述硅通孔内形成导电结构之前还包括：于所述硅通孔的侧壁及底部形成第二介质层；于所述第二介质层表面形成第一金属层。
[0008]在其中一个实施例中，所述于所述第一介质层和所述衬底内形成填充孔，包括：刻蚀所述第一介质层，以于所述第一介质层内形成填充通孔；去除部分所述第二介质层，使得保留的所述第二介质层的上表面低于所述衬底的上表面，以于所述衬底内形成填充间隙，所述填充间隙与所述填充通孔共同构成所述填充孔。
[0009]在其中一个实施例中，所述填充孔的直径自底部至顶部呈阶梯型增大。
[0010]在其中一个实施例中，所述于所述填充孔内形成导热结构，包括：于所述填充孔内填充导热金属作为所述导热结构，所述导热结构填满所述填充孔。
[0011]在其中一个实施例中，所述衬底包括硅衬底，所述于所述填充孔内形成导热结构，还包括：将所得导热结构进行退火处理，所述导热结构与所述衬底反应形成金属硅化物层。
[0012]在其中一个实施例中，所述第二介质层包括二氧化硅层；所述第一金属层包括钴
层、铝层、氮化钛层或钌层；所述金属阻挡层包括钽层或氮化钽层；所述导热金属包括钨、银、铂、铝、镍、钌或钴。
[0013]在其中一个实施例中，于所述第一介质层内形成填充孔之后，且于所述填充孔内形成导热结构之前，还包括：对暴露出的所述衬底进行离子轰击，以于所述衬底内形成疏松区域，所述疏松区域环绕所述导电结构。
[0014]本申请还提供一种半导体结构，包括：基底，所述基底包括衬底及位于所述衬底上表面的第一介质层；导电结构，贯穿所述第一介质层并延伸至所述衬底内，所述导电结构的深度小于所述基底的厚度；导热结构，位于所述基底内，且环绕所述导电结构，所述导热结构的侧壁呈台阶状。
[0015]在其中一个实施例中，半导体结构还包括：第一金属层，位于所述导电结构的侧壁和底部；第二介质层，位于所述衬底内，覆盖所述第一金属层的底部及部分侧壁。
[0016]在其中一个实施例中，所述导电结构包括金属阻挡层和导电层；所述金属阻挡层位于所述导电层与所述第一金属层之间。
[0017]在其中一个实施例中，所述导热结构的直径自底部至顶部呈阶梯型增大。
[0018]在其中一个实施例中，所述导热结构包括导热金属。
[0019]在其中一个实施例中，所述衬底包括疏松区域，所述疏松区域位于所述衬底内，且环绕所述导电结构。
[0020]在其中一个实施例中，所述衬底包括硅衬底，所述半导体结构还包括金属硅化物层，所述金属硅化物层位于所述导热结构与所述疏松区域之间。
[0021]上述半导体结构中的导热结构环绕于导电结构周围，且导热结构的侧壁呈台阶状，从而有效改善了导电结构的散热性能，提高了导电结构的可靠性和稳定性。
附图说明
[0022]图1为本申请一实施例中一种半导体结构的制备方法流程图。
[0023]图2为本申请一实施例中于基底内形成硅通孔后得到的半导体结构的截面结构示意图。
[0024]图3为本申请一实施例中于硅通孔内形成第二介质层后得到的半导体结构的截面结构示意图。
[0025]图4为本申请一实施例中于第二介质层表面形成第一金属层后得到的半导体结构的截面结构示意图。
[0026]图5为本申请一实施例中于第一金属层表面形成金属阻挡层后得到的半导体结构的截面结构示意图。
[0027]图6为本申请一实施例中形成导电层后得到的半导体结构的截面结构示意图。
[0028]图7至图13为本申请一实施例中于第一介质层内形成填充通孔步骤的截面结构示意图。
[0029]图14为本申请一实施例中于衬底内形成填充间隙后得到的半导体结构的截面结构示意图。
[0030]图15为本申请一实施例中形成导热结构后得到的半导体结构的截面结构示意图。
[0031]图16为本申请一实施例中于衬底内形成疏松区域后得到的半导体结构的截面结
构示意图。
[0032]图17为本申请另一实施例中形成导热结构后得到的半导体结构的截面结构示意图。
[0033]附图标号说明：11、基底；111、第一介质层；112、衬底；12、硅通孔；13、第二介质层；14、第一金属层；15、导电结构；151、金属阻挡层；152、导电层；16、光刻胶层；17、填充孔；171、填充通孔；172、填充间隙；18、导热结构；19、疏松区域。
具体实施方式
[0034]为了便于理解本专利技术，下面将参照相关附图对本专利技术进行更全面的描述。附图中给出了本专利技术的较佳的实施例。但是，本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本专利技术的公开内容的理解更加透彻全面。
[0035]除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
[0036]在描述位置关系时，除非另有规定，否则当一元件例如层、膜或基板被指为在另一膜层“上”时，其能直接在其他膜层上或亦可存在中间膜层。进一步说，当层被指为在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半导体结构的制备方法，其特征在于，包括：提供基底，所述基底包括衬底及位于所述衬底上的第一介质层；于所述基底内形成硅通孔，所述硅通孔贯穿所述第一介质层并延伸至所述衬底内，且所述硅通孔的深度小于所述基底的厚度；于所述硅通孔内形成导电结构；于所述第一介质层和所述衬底内形成填充孔，所述填充孔环绕所述导电结构，且暴露出所述导电结构的侧壁及部分所述衬底，所述填充孔的侧壁呈台阶状；于所述填充孔内形成导热结构。2.根据权利要求1所述的半导体结构的制备方法，其特征在于，所述导电结构包括金属阻挡层和导电层，所述于所述硅通孔内形成导电结构之前还包括：于所述硅通孔的侧壁及底部形成第二介质层；于所述第二介质层表面形成第一金属层。3.根据权利要求2所述的半导体结构的制备方法，其特征在于，所述于所述第一介质层和所述衬底内形成填充孔，包括：刻蚀所述第一介质层，以于所述第一介质层内形成填充通孔；去除部分所述第二介质层，使得保留的所述第二介质层的上表面低于所述衬底的上表面，以于所述衬底内形成填充间隙，所述填充间隙与所述填充通孔共同构成所述填充孔。4.根据权利要求3所述的半导体结构的制备方法，其特征在于，所述填充孔的直径自底部至顶部呈阶梯型增大。5.根据权利要求3所述的半导体结构的制备方法，其特征在于，所述于所述填充孔内形成导热结构，包括：于所述填充孔内填充导热金属作为所述导热结构，所述导热结构填满所述填充孔。6.根据权利要求5所述的半导体结构的制备方法，其特征在于，所述衬底包括硅衬底，所述于所述填充孔内形成导热结构，还包括：将所得导热结构进行退火处理，所述导热结构与所述衬底反应形成金属硅化物层。7.根据权利要求5所述的半导体结构的制备方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：王路广，王晓玲，
申请(专利权)人：长鑫存储技术有限公司，
类型：发明
国别省市：