半导体制造方法及半导体结构技术

本发明专利技术涉及一种半导体制造方法及半导体结构，其中，半导体制造方包括以下步骤：提供一半导体衬底，在半导体衬底的前表面形成有芯片组件；图形化半导体衬底，形成从半导体衬底的前表面延伸至半导体衬底内部至少一部分的开口；金属化开口并形成覆盖在半导体衬底的前表面之上的金属覆盖层；图形化金属覆盖层，金属覆盖层位于开口上方的区域为保留区域，金属覆盖层位于保留区域之外的其它区域为待移除区域，移除金属覆盖层的待移除区域；在半导体衬底的前表面覆盖层间电介质，层间电介质包裹住金属覆盖层的保留区域；平坦化层间电介质，且使保留区域的顶部露出

【技术实现步骤摘要】
半导体制造方法及半导体结构


[0001]本专利技术属于半导体
，尤其涉及一种半导体制造方法及半导体结构
。

技术介绍

[0002]自“摩尔定律”提出以来，微电子器件密度几乎沿着“摩尔定律”的预言发展
。
为了提高电路密度，微电子制造已由二维向三维发展
。
方法之一是将芯片堆叠以后进行封装，由此产生了三维电路封装技术
(3D IC packaging)。
三维电路封装技术中，要实现硅芯片上下层之间的连接，需要一种能够贯通硅芯片的加工工艺，即
TSV
技术
。
[0003]如图
1a
‑
图
1c
所示，硅芯片包括半导体衬底
100、
形成在半导体衬底之上的芯片组件以及覆盖在半导体衬底之上的层间电介质
(ILD)
层
101。
为了实现各层芯片之间的互联，需要借助
TSV
技术形成通孔并金属化
。
首先，形成由层间电介质
101
延伸至半导体衬底
100
中的开口
120
’
，随后在开口
120
’
中填充或生长金属
200
对开口
120
’
进行金属化，金属化完成后进行后表面减薄和键合等工序完成各层之间的连接
。
在以上步骤中，通孔金属化是各层之间实现连接的关键，也是r/>TSV
工艺的难点
。
[0004]如图
1c
所示，由于
TSV
通孔通常深宽比较大，特别是当深宽比大于5时，通孔金属化过程中很容易出现接缝
201
等缺陷，影响晶体管电性良率
。

技术实现思路

[0005]针对相关技术中存在的至少一个不足之处，本专利技术提供了一种半导体制造方法及半导体结构，可以减少或避免在金属化过程中形成接缝等缺陷，提高晶体管的电性良率
。
[0006]本申请第一方面提供一种半导体制造方法，包括以下步骤：
[0007]提供一半导体衬底，半导体衬底包括前表面，在半导体衬底的前表面形成有芯片组件；
[0008]图形化半导体衬底，以形成从半导体衬底的前表面延伸至半导体衬底内部至少一部分的开口；
[0009]金属化开口并形成覆盖在半导体衬底的前表面之上的金属覆盖层；
[0010]图形化金属覆盖层，金属覆盖层位于开口上方的区域为保留区域，金属覆盖层位于保留区域之外的其它区域为待移除区域，移除金属覆盖层的待移除区域以在保留区域之外的其它区域露出半导体衬底的前表面；
[0011]在半导体衬底的前表面覆盖层间电介质，层间电介质包裹住金属覆盖层的保留区域；
[0012]平坦化层间电介质，且使保留区域的顶部露出
。
[0013]在本申请第一方面的一些实施例中，图形化半导体衬底包括以下步骤：
[0014]光刻半导体衬底：在半导体衬底的前表面形成第一光阻层，执行光刻工艺以图形化第一光阻层；
[0015]刻蚀半导体衬底：以图形化后的第一光阻层作为掩膜刻蚀半导体衬底，以在半导
体衬底中形成从半导体衬底的前表面延伸至半导体衬底内部的开口，去除第一光阻层
。
[0016]在本申请第一方面的一些实施例中，在金属化开口步骤中，采用金属溅镀工艺
、
物理气相沉积工艺或化学气相沉积工艺
。
[0017]在本申请第一方面的一些实施例中，图形化金属覆盖层包括以下步骤：
[0018]光刻金属覆盖层：在金属覆盖层之上形成第二光阻层，执行光刻工艺以图形化第二光阻层，第二光阻层位于开口上方的区域被保留，第二光阻层位于开口上方以外的区域被移除；
[0019]刻蚀金属覆盖层：以图形化后的第二光阻层作为掩膜刻蚀金属覆盖层的待移除区域，将待移除区域去除以在保留区域之外的其它区域露出半导体衬底的前表面，去除第二光阻层
。
[0020]在本申请第一方面的一些实施例中，在平坦化层间电介质之后，还包括：在层间电介质之上形成金属层，以用于封装过程的电连接
。
[0021]本申请第二方面提供一种根据本申请第一方面任一实施例所述的半导体制造方法制造而成的半导体结构
。
[0022]在本申请第二方面的一些实施例中，该半导体结构包括用于硅芯片之间互连的金属化的硅通孔，金属化的硅通孔包括位于半导体衬底中的金属化的开口和位于层间电介质中的金属覆盖层的保留区域
。
[0023]在本申请第二方面的一些实施例中，开口的深宽比小于等于5，硅通孔的深宽比大于
5。
[0024]在本申请第二方面的一些实施例中，金属化的硅通孔所选用的材料为铝
、
铜或钨
。
[0025]与现有技术相比，本专利技术的优点和积极效果在于：
[0026](1)
本申请至少一个实施例所提供的半导体制造方法，对现有金属化工艺的整体工序进行调整，将金属填充工序前置，同时将层间电介质的形成工序后置，降低了需要进行填充的开口的深宽比，硅通孔的形成和金属化分为两部分分别进行，两部分共同构成具有所需深宽比的金属化的硅通孔，该方法可以从根本上解决或避免由于高深宽比所造成的金属化的硅通孔内部出现接缝等缺陷，由于可以大幅降低深宽比，对于缺陷的改善效果显著，提高晶体管的电性良率
。
[0027](2)
本申请至少一个实施例所提供的半导体结构，其金属化的硅通孔由两部分构成，一部分通过填充形成，另一部分采用图形化形成，在金属化的硅通孔内部不会或很少出现由于高深宽比下填充所出现的接缝或空隙等缺陷，由该半导体结构互连形成的晶体管具有较好的电性良率
。
附图说明
[0028]此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本申请的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定
。
在附图中：
[0029]图
1a
‑
图
1c
为现有技术中硅通孔金属化过程的示意图；
[0030]图2为本申请实施例所提供的半导体制造方法的流程图；
[0031]图
3a
为本申请实施例中执行步骤
S1
后半导体结构的示意图；
[0032]图
3b
‑
图
3d
为本申请实施例中执行步骤
S2
过程中半导体结构的示意图；
[0033]图
3e
为本申请实施例中执行步骤
S3
后半导体结构的示意图；
[0034]图
3f
‑
图
3h
为为本申请实施例中执行步骤...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种半导体制造方法，其特征在于，包括以下步骤：提供一半导体衬底，所述半导体衬底包括前表面，在所述半导体衬底的前表面形成有芯片组件；图形化所述半导体衬底，以形成从所述半导体衬底的前表面延伸至所述半导体衬底内部至少一部分的开口；金属化所述开口并形成覆盖在所述半导体衬底的前表面之上的金属覆盖层；图形化所述金属覆盖层，所述金属覆盖层位于所述开口上方的区域为保留区域，所述金属覆盖层位于所述保留区域之外的其它区域为待移除区域，移除所述金属覆盖层的所述待移除区域以在所述保留区域之外的其它区域露出所述半导体衬底的前表面；在所述半导体衬底的前表面覆盖层间电介质，所述层间电介质包裹住所述金属覆盖层的所述保留区域；平坦化所述层间电介质，且使所述保留区域的顶部露出
。2.
根据权利要求1所述的半导体制造方法，其特征在于，图形化所述半导体衬底包括以下步骤：光刻所述半导体衬底：在所述半导体衬底的前表面形成第一光阻层，执行光刻工艺以图形化所述第一光阻层；刻蚀所述半导体衬底：以图形化后的所述第一光阻层作为掩膜刻蚀所述半导体衬底，以在所述半导体衬底中形成从所述半导体衬底的前表面延伸至所述半导体衬底内部的所述开口，去除所述第一光阻层
。3.
根据权利要求1所述的半导体制造方法，其特征在于，在金属化所述开口步骤中，采用金属溅镀工艺
、
物理气相沉积工艺或化学气相沉积工艺
。4.
...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹学文，颜天才，杨列勇，
申请(专利权)人：物元半导体技术青岛有限公司，
类型：发明
国别省市：