通孔的填充方法，以及半导体器件技术

本申请公开一种通孔的填充方法，所述通孔包括半导体硅晶片上开设的通孔，其特征在于，所述方法包括：获取所述通孔的深宽比；基于所述深宽比，确定对所述通孔进行膜压操作的目标膜压参数；控制压膜设备基于所述目标模压参数对所述通孔执行所述膜压操作，以使所述通孔完全填覆且膜面平整。全填覆且膜面平整。全填覆且膜面平整。

【技术实现步骤摘要】
通孔的填充方法，以及半导体器件


[0001]本申请涉及工业制造领域，特别是涉及一种半导体硅晶片上的通孔的填充方法，以及基于具备该被填充完全且膜面平整的通孔的半导体硅晶片制备的半导体设备。

技术介绍

[0002]在半导体领域中，硅是一种常见的半导体材料。在以硅为原料的硅晶片(或称为硅片)上进行加工可制成各种电路元件结构，进而成为具有特定电性功能之的产品。而要在硅片上实现垂直的电互连，一般需要先在硅片上制作微孔(即硅通孔，TSV，Through Silicon Via)，接着在通孔的侧壁沉积绝缘材料，再在微孔中填充导电材料等。TSV先进封装不仅赋予了芯片纵向维度的集成能力，而且它具有最短的电传输路径以及优异的抗干扰性能。对于像CMOS Image Sensor(CIS，CMOS图像传感器)，High Bandwidth Memory(HBM)，Silicon interposer(硅转接板)，以及MEMS(微机电系统)等半导体器件都极其重要。
[0003]常见的TSV填充结构如图5中(a)所示，半导体硅晶片510的通孔由内到外依次为电镀金属连接柱(通常是铜金属)520、绝缘层530和阻挡层540。绝缘层530的作用是将硅基板和填充的导电材料之间进行充分的电气隔离。常用的材料选用二氧化硅(SiO2)或氮化硅(Si3N4)，常用CVD(化学气相沉积)工艺制备。但由于铜原子在TSV制造工艺流程中可能会穿透二氧化硅绝缘层，导致封装器件产品性能的下降甚至失效，因此一般用化学稳定性较高的金属材料在电镀铜和绝缘层之间加工阻挡层(一般为钛金属)，常用PVD(物理气相沉积)工艺制备。而且绝缘层的工艺要求严格，既要包括良好的阶梯覆盖率，无漏电流，低应力，高击穿电压，还受限于不同的加工温度条件。

技术实现思路

[0004]本申请所要解决的技术问题在于，如何实现通孔的完全填覆及膜面平整以在半导体硅晶片的通孔内形成优良绝缘层。
[0005]为了解决上述问题，本申请公开一种通孔的填充方法，以及半导体器件。
[0006]本申请一方面提供一种通孔的填充方法，所述通孔包括半导体硅晶片上开设的通孔，其特征在于，所述方法包括：获取所述通孔的深宽比；基于所述深宽比，确定对所述通孔进行膜压操作的目标膜压参数；控制压膜设备基于所述目标模压参数对所述通孔执行所述膜压操作，以使所述通孔完全填覆且膜面平整。
[0007]在一个可行的实现方式中，所述膜压操作包括至少两次有序膜压过程，所述目标膜压参数包括对应于每一次有序膜压过程的膜压参数；所述执行膜压操作，包括：基于所述膜压参数，控制所述压膜设备依次实现所述至少两次有序膜压过程。
[0008]在一个可行的实现方式中，所述有序膜压过程对应的膜压参数相同，或不同。
[0009]在一个可行的实现方式中，所述基于所述深宽比，确定对所述通孔进行膜压操作的目标膜压参数，包括：获取参数查找表；利用所述参数查找表基于所述深宽比确定所述目标膜压参数。
[0010]在一个可行的实现方式中，所述基于所述深宽比，确定对所述通孔进行膜压操作的目标膜压参数，包括：利用参数确定模型处理所述深宽比，确定所述目标膜压参数；其中，所述参数确定模型包括机器学习模型。
[0011]在一个可行的实现方式中，所述方法还包括：确定所述膜压操作完成后，经过填充后的通孔的膜面状态是否满足预设条件；若否，确定补充膜压参数，并控制所述压膜设备基于所述补充膜压参数对所述通孔执行补充膜压操作以使所述补充膜压操作完成后所述通孔的膜面状态满足所述预设条件。
[0012]在一个可行的实现方式中，所述深宽比不超过20:1。
[0013]在一个可行的实现方式中，用于膜压操作的膜包括光刻干膜。
[0014]在一个可行的实现方式中，所述压膜设备包括壳体内部的第一腔室、第二腔室、载台以及挠性件；所述第一腔室位于所述第二腔室上方，所述载台设置于所述第二腔室内，用于承载所述半导体硅晶片；所述挠性件与所述第一腔室合围形成密闭空间，能够受力于所述密闭空间内的压力而朝向所述载台膨胀；用于膜压的膜设置于所述挠性件下方，所述挠性件在受力后挤压所述膜贴附所述半导体硅晶片以填充所述通孔。
[0015]本申请另一方面公开了一种半导体器件。所述半导体芯片根据上述方法制备的半导体硅晶片制备。
[0016]本申请公开的半导体硅晶片的通孔的填充方法，通过基于通孔深宽比确定的目标膜压参数对通孔进行膜压操作后，能够使通孔填覆完全且膜面平整。且该方法对通孔的填覆使得阻挡层的沉积可以被移除。而且压膜与膜面整平过程可在一个腔室结构中完成，无需增加额外的整平机构。实现了高致密性干膜填覆，通孔填覆完全，膜面整平，能减少工艺步骤(例如，CVD绝缘层、PVD阻挡层)、节省成本(设备、材料、人工)、整体提升UPH。
附图说明
[0017]本申请将以示例性实施例的方式进一步说明，这些示例性实施例将通过附图进行详细描述。这些实施例并非限制性的，在这些实施例中，相同的编号表示相同的结构，其中：
[0018]图1是根据本申请的一些实施例所示的通孔的填充方法的示例性流程图；
[0019]图2是根据本申请的一些实施例所示的压膜设备的示例性结构示意图；
[0020]图3是根据本申请的一些实施例所示的挠性件的示例性状态示意图；
[0021]图4是根据本申请的一些实施例所示的经过膜压过程的通孔的截面的示例性示意图；
[0022]图5是根据本申请的一些实施例所示的硅晶片的示例性结构示意图；
[0023]图6是根据本申请的一些实施例所示的压膜设备的气体流路的示例性示意图。
具体实施方式
[0024]为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。
[0025]需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上
或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中的元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
[0026]本文中使用的术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本专利技术的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
[0027]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申请的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请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，不是旨在于限制本申请本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种通孔的填充方法，所述通孔包括半导体硅晶片上开设的通孔，其特征在于，所述方法包括：获取所述通孔的深宽比；基于所述深宽比，确定对所述通孔进行膜压操作的目标膜压参数；控制压膜设备基于所述目标模压参数对所述通孔执行所述膜压操作，以使所述通孔完全填覆且膜面平整。2.根据权利要求1所述的填充方法，其特征在于，所述膜压操作包括至少两次有序膜压过程，所述目标膜压参数包括对应于每一次有序膜压过程的膜压参数；所述执行膜压操作，包括：基于所述膜压参数，控制所述压膜设备依次实现所述至少两次有序膜压过程。3.根据权利要求2所述的填充方法，其特征在于，所述有序膜压过程对应的膜压参数相同，或不同。4.根据权利要求1所述的填充方法，其特征在于，所述基于所述深宽比，确定对所述通孔进行膜压操作的目标膜压参数，包括：获取参数查找表；利用所述参数查找表基于所述深宽比确定所述目标膜压参数。5.根据权利要求1所述的填充方法，其特征在于，所述基于所述深宽比，确定对所述通孔进行膜压操作的目标膜压参数，包括：利用参数确定模型处理所述深宽比，确定所述目标膜压参数；其中，所述参数确定模型包括机...

【专利技术属性】
技术研发人员：张景南，巫碧勤，陈明展，林盛裕，
申请(专利权)人：南京屹立芯创半导体科技有限公司，
类型：发明
国别省市：