System.ArgumentOutOfRangeException: 索引和长度必须引用该字符串内的位置。 参数名: length 在 System.String.Substring(Int32 startIndex, Int32 length) 在 zhuanliShow.Bind() 半导体制造方法及半导体结构技术_技高网

半导体制造方法及半导体结构技术

技术编号:40273758 阅读:9 留言:0更新日期:2024-02-02 23:00
本发明专利技术涉及一种半导体制造方法及半导体结构。半导体制造方法包括以下步骤:在半导体衬底上形成孔洞;在孔洞中形成晶种层,晶种层包括形成于孔洞底部的第一晶种层和形成于孔洞侧壁上的第二晶种层;在晶种层之上形成介电层,介电层包括覆盖在第一晶种层之上的第一介电层和覆盖在第二晶种层之上的第二介电层;移除第一介电层以暴露出位于孔洞底部的第一晶种层;执行电镀工艺,自第一晶种层向上生长金属至填满孔洞。该半导体制造方法可实现由下而上地对孔洞进行填充,避免出现空洞等缺陷。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于半导体制造,尤其涉及一种半导体制造方法及半导体结构


技术介绍

1、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。

2、tsv工艺主要包括以下步骤:通孔制造,绝缘层、阻挡层制备,通孔金属化,芯片减薄和键合。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tsv工艺的难点,常用的金属是铜,通常采用电镀的方法进行。

3、由于tsv通孔通常深宽比较大,约在1:1~1:10之间,若采用传统电镀工艺,孔口将快速生长,导致孔洞闭合,使得孔内难以得到金属沉积。因此,tsv工艺通常对镀液进行调整,例如,在镀液中添加加速剂、抑制剂等添加剂对tsv孔中的金属生长进行控制。在金属生长过程中,通过调整各添加剂的浓度和比例进行控制,一旦镀液中添加剂调整不理想,将会影响金属填充的效果,出现空洞等缺陷;此外,添加剂的加入使得电镀速率减小,生产效率降低。


技术实现思路

1、针对相关技术中存在的至少一个不足之处,本申请提供了一种半导体制造方法及半导体结构,可实现由下而上地对孔洞进行填充,避免出现空洞等缺陷。

2、本申请第一方面提供一种半导体制造方法,包括:

3、在半导体衬底上形成孔洞;</p>

4、在孔洞中形成晶种层,晶种层包括形成于孔洞底部的第一晶种层和形成于孔洞侧壁上的第二晶种层;

5、在晶种层之上形成介电层,介电层包括覆盖在第一晶种层之上的第一介电层和覆盖在第二晶种层之上的第二介电层;

6、移除第一介电层以暴露出位于孔洞底部的第一晶种层;

7、执行电镀工艺,自第一晶种层向上生长金属至填满孔洞。

8、在本申请第一方面的一些实施例中,在形成介电层之后、移除第一介电层之前还包括执行光刻的步骤:在第一介电层和第二介电层之上形成光刻胶层,执行光刻工艺以将第一介电层暴露出来;在执行电镀工艺之前还包括将光刻胶层移除的步骤。

9、在本申请第一方面的一些实施例中,在执行电镀工艺之后还包括执行平坦化工艺的步骤,以移除孔洞外的晶种层、金属及介电层。

10、在本申请第一方面的一些实施例中,介电层为sio2、sin、sion、sicn。

11、在本申请第一方面的一些实施例中,在执行电镀工艺的步骤中,所采用的电镀液中不添加添加剂。

12、在本申请第一方面的一些实施例中,晶种层为铜晶种层,金属为铜。

13、在本申请第一方面的一些实施例中,在执行电镀工艺之后还包括执行背面减薄工艺的步骤,对半导体衬底的背面执行减薄工艺,以在半导体衬底的背面露出孔洞。

14、在本申请第一方面的一些实施例中,在半导体衬底上形成孔洞的步骤中,在半导体衬底之上设置图案化的硬掩膜,通过湿法刻蚀或干法刻蚀工艺形成孔洞。

15、本申请第二方面提供一种根据如上任一项的半导体制造方法制造而成的半导体结构。

16、在本申请第二方面的一些实施例中,该半导体结构包括:

17、半导体衬底,其上形成有孔洞;

18、晶种层,其包括形成于孔洞的底部的第一晶种层和形成于孔洞侧壁上的第二晶种层;

19、第二介电层,其形成于第二晶种层之上并覆盖第二晶种层;

20、金属填充部,其填充于孔洞中并位于第一晶种层之上和第二晶种层之间。

21、与现有技术相比,本专利技术的优点和积极效果在于:

22、(1)本申请第一方面至少一个实施例所提供的半导体制造方法,借助介电层遮挡孔洞侧壁上的第二晶种层,仅将孔洞底部的第一晶种层露出,在后续电镀过程中,金属仅可自底部的第一晶种层向上地填充孔洞,即使电镀液中未添加添加剂,也可由下自上地进行填充,避免出现空洞等缺陷而影响半导体器件的性能。

23、(2)本申请第二方面至少一个实施例所提供的半导体结构,由于在金属化过程中金属为由下往上单一方向进行生长,从而孔洞中的空洞等缺陷可以明显减少,提高了半导体器件三维封装后的性能。

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【技术保护点】

1.一种半导体制造方法,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的半导体制造方法,其特征在于,在形成所述介电层之后、移除所述第一介电层之前还包括执行光刻的步骤:在所述第一介电层和所述第二介电层之上形成光刻胶层,执行光刻工艺以将所述第一介电层暴露出来;在执行电镀工艺之前还包括将光刻胶层移除的步骤。

3.根据权利要求1或2所述的半导体制造方法,其特征在于,在执行电镀工艺之后还包括执行平坦化工艺的步骤,以移除所述孔洞外的所述晶种层、所述金属及所述介电层。

4.根据权利要求1所述的半导体制造方法,其特征在于,所述介电层采用SiO2、SiN、SiON或SiCN。

5.根据权利要求1或2所述的半导体制造方法,其特征在于,在执行电镀工艺的步骤中,所采用的电镀液中不添加添加剂。

6.根据权利要求1所述的半导体制造方法,其特征在于,所述晶种层为铜晶种层,所述金属为铜。

7.根据权利要求1或2所述的半导体制造方法,其特征在于,在执行电镀工艺之后还包括执行背面减薄工艺的步骤,对所述半导体衬底的背面执行减薄工艺,以在所述半导体衬底的背面露出所述孔洞。

8.根据权利要求1或2所述的半导体制造方法,其特征在于,在半导体衬底上形成所述孔洞的步骤中,在所述半导体衬底之上设置图案化的硬掩膜,通过湿法刻蚀或干法刻蚀工艺形成所述孔洞。

9.一种根据权利要求1-8任一项所述的半导体制造方法制造而成的半导体结构。

10.根据权利要求9所述的半导体结构,其特征在于,包括:

...

【技术特征摘要】

1.一种半导体制造方法,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的半导体制造方法,其特征在于,在形成所述介电层之后、移除所述第一介电层之前还包括执行光刻的步骤:在所述第一介电层和所述第二介电层之上形成光刻胶层,执行光刻工艺以将所述第一介电层暴露出来;在执行电镀工艺之前还包括将光刻胶层移除的步骤。

3.根据权利要求1或2所述的半导体制造方法,其特征在于,在执行电镀工艺之后还包括执行平坦化工艺的步骤,以移除所述孔洞外的所述晶种层、所述金属及所述介电层。

4.根据权利要求1所述的半导体制造方法,其特征在于,所述介电层采用sio2、sin、sion或sicn。

5.根据权利要求1或2所述的半导体制造方法,其特征在于,在执行电镀工艺...

【专利技术属性】
技术研发人员:郝广信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:

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