【技术实现步骤摘要】
本申请涉及半导体制造领域，尤其涉及一种半导体结构及其制备方法。
技术介绍
1、随着大规模集成电路(large scale integration，lsi)的不断发展，半导体芯片的特征尺寸不断缩小，芯片内的互联密度不断提高，传统芯片二维集成技术已无法满足需求。随后出现的三维集成技术，打破了传统芯片二维布线的局限性，使得芯片的速度大幅提升，芯片的功耗大幅降低。而作为三维集成技术代表的硅通孔(through silicon via，tsv)，能够通过贯通晶圆并连通晶圆两面的结构，实现不同芯片及晶圆间的互联。
技术实现思路
1、有鉴于此，本申请实施例提供了一种半导体结构及其制备方法，能够提升半导体结构的可靠性。
2、本申请实施例的技术方案是这样实现的：
3、本申请实施例提供了一种半导体结构的制备方法，包括：提供基底；所述基底中形成有通孔，所述通孔沿垂直于所述基底的顶面的方向延伸至所述基底内；形成覆盖所述通孔的侧壁和底部的阻挡层；形成覆盖所述阻挡层表面的中间层；形成覆盖所述中间层表面的连接层；填充所述通孔的剩余空间，形成导电柱；其中，所述中间层为合金材料层；所述连接层为包括多个子层的复合层，所述多个子层沿远离所述中间层表面的方向依次层叠；所述阻挡层、所述中间层、所述连接层中的至少一个子层和所述导电柱的热膨胀系数逐渐增大。
4、上述方案中，所述连接层为包括三个子层的复合层；所述形成覆盖所述中间层表面的连接层包括：于所述中间层的表面，沿远离所述中间层表面的方向
5、上述方案中，所述形成导电柱之后，所述制备方法还包括：对所述导电柱执行快速热处理工艺，使所述导电柱再结晶；并通过所述快速热处理工艺，将所述第一子层与所述中间层粘接，以及将所述第三子层与所述导电柱粘接。
6、上述方案中，所述第一子层和所述第三子层为硬质层；所述第二子层为软质层。
7、上述方案中，所述阻挡层的热膨胀系数和所述中间层的热膨胀系数之差，小于所述中间层的热膨胀系数和所述导电柱的热膨胀系数之差。
8、上述方案中，所述中间层的材料包括钨铜合金；所述钨铜合金中，铜的重量百分比为15％至30％。
9、上述方案中，所述阻挡层、所述中间层、所述连接层和所述导电柱构成初始硅通孔结构；所述形成导电柱之后，所述制备方法还包括：对所述初始硅通孔结构执行化学机械研磨工艺，于所述初始硅通孔结构的顶部形成凹坑。
10、上述方案中，所述制备方法还包括：减薄所述基底的底面，同时去除位于所述通孔底部的所述阻挡层、所述连接层和所述中间层，直至所述导电柱暴露；剩余的所述阻挡层、剩余的所述中间层、剩余的所述连接层和所述导电柱共同构成硅通孔结构。
11、本申请实施例还提供一种半导体结构，所述半导体结构包括：基底；位于所述基底中的通孔，所述通孔沿垂直于所述基底的方向延伸至基底内；阻挡层，所述阻挡层覆盖所述通孔的底部和侧壁；中间层，所述中间层覆盖所述阻挡层的表面；连接层，所述连接层覆盖所述中间层的表面；导电柱，所述导电柱填满所述通孔的剩余空间；其中，所述中间层为合金材料层；所述连接层为包括多个子层的复合层，所述多个子层沿远离所述中间层表面的方向上依次层叠；所述阻挡层、所述中间层、所述连接层中的至少一个子层和所述导电柱的热膨胀系数逐渐增大。
12、上述方案中，所述连接层包括：于所述中间层的表面，沿远离所述中间层表面的方向上，依次层叠的第一子层、第二子层和第三子层；其中，所述阻挡层、所述中间层、所述第二子层和所述导电柱的热膨胀系数逐渐增大。
13、上述方案中，所述半导体结构还包括：黏附层，位于所述阻挡层和所述中间层之间。
14、上述方案中，所述阻挡层的材料包括氮化钽；所述导电柱的材料包括铜。
15、上述方案中，所述第一子层的材料包括钛；所述第二子层的材料包括镍；所述第三子层的材料包括钛。
16、由此可见，本申请实施例提供了一种半导体结构及其制备方法。其中，该半导体结构的制备方法包括：形成覆盖通孔的侧壁和底部的阻挡层；形成覆盖阻挡层表面的中间层；形成覆盖中间层表面的连接层；填充通孔的剩余空间，形成导电柱；其中，中间层为合金材料层；连接层为包括多个子层的复合层，多个子层沿远离中间层表面的方向依次层叠；阻挡层、中间层、连接层中的至少一个子层和导电柱的热膨胀系数逐渐增大。
17、可以理解的是，在阻挡层和导电柱之间形成中间层及连接层，且阻挡层、中间层、连接层的一个子层和导电柱的热膨胀系数逐渐增大，呈梯度变化。这样，能够减小各个结构之间的热膨胀系数的差异，减小由于各结构间热膨胀系数差异较大而引起的变形，改善阻挡层和导电柱之间容易分离的问题，进而提升半导体结构的性能，提升半导体芯片的可靠性。
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1.一种半导体结构的制备方法，其特征在于，包括：
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，所述连接层为包括三个子层的复合层；
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，所述形成导电柱之后，所述制备方法还包括：
4.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，
5.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，
6.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，所述中间层的材料包括钨铜合金；所述钨铜合金中，铜的重量百分比为15％至30％。
7.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，所述阻挡层、所述中间层、所述连接层和所述导电柱构成初始硅通孔结构；
8.根据权利要求7所述的半导体结构的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括：
9.一种半导体结构，其特征在于，包括：
10.根据权利要求9所述的半导体结构，其特征在于，所述连接层包括：
11.根据权利要求9所述的半导体结构，其特征在于，还包括：
12.根据权利要求9所述的半导体结构，其特征在于，
13.根据权利要求10所述的半导体结构，其特征在于，
...【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：
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，所述连接层为包括三个子层的复合层；
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，所述形成导电柱之后，所述制备方法还包括：
4.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，
5.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，
6.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，所述中间层的材料包括钨铜合金；所述钨铜合金中，铜的重量百分比为15％至30％。
7.根据...
【专利技术属性】
技术研发人员：应程，王逸群，王坤，方万一，
申请(专利权)人：湖北江城芯片中试服务有限公司，
类型：发明
国别省市：
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