半导体器件及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种半导体器件及其制造方法。常规上，在使用填充材料在衬底中形成伪通孔的情况下，难以获得高质量的导电材料通孔。根据本发明专利技术，在形成贯穿孔的过程中，使用各向同性蚀刻以形成近似于烧瓶状的孔，从而形成的贯穿孔在与用于形成功能器件的表面相反的表面处的开口比该贯穿孔在该用于形成功能器件的表面处的开口大。通过利用本发明专利技术，能够容易地将导电材料填充到所形成的贯穿孔中，以形成质量改善的导电材料通孔。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体器件和用于制造半导体器件的方法，更特别地，本公开涉及具有贯穿孔的。
技术介绍
已开发了在包含诸如硅之类的半导体材料的衬底中形成贯穿孔的技术。例如，已知贯穿半导体通孔技术。在贯穿半导体通孔技术中，在半导体衬底中形成贯穿孔，该贯穿孔中能够被填充导电材料以形成导电材料通孔。所述贯穿半导体通孔技术能够例如借助所述导电材料通孔而将不同芯片组合在一起。 由于贯穿半导体通孔技术使得能够组合具有不同功能的芯片，并且减小集成电路芯片面积和封装尺寸，因此该技术成为集成电路エ业领域中的新趋势。
技术实现思路
常规上，在形成功能器件之前形成填充有诸如金属之类的导电材料的贯穿孔(导电材料通孔)。在向贯穿孔中填充导电材料时，会对填充的导电材料造成污染(例如被混入杂质)，在之后形成功能器件的エ艺期间，被污染的填充的导电材料无法耐受高温，从而导致形成的导电材料通孔的缺陷。为此，提出了在形成贯穿孔之后首先用填充材料填充贯穿孔以形成“伪通孔”的技术。根据这种技术，首先用填充材料填充所形成的贯穿孔，在形成了功能器件之后再去除填充材料，并且在去除了填充材料之后的贯穿孔中填充导电材料以形成导电材料通孔。然而，在形成了功能器件之后在去除了填充材料的贯穿孔中填充导电材料的情况下，不得不从衬底的与形成有功能器件的ー侧相反的另ー侧填充导电材料。另ー方面，衬底中形成的贯穿孔的垂直截面形状通常为矩形形状或者从衬底的形成有功能器件的ー侧向所述另ー侧逐渐变窄的形状，如图Ia和Ib所示。本专利技术的专利技术人发现了上述现有技术中存在以下技术问题根据以上现有技术的贯穿孔和贯穿孔形成方法，在要形成导电材料通孔时，从衬底中的上述的另ー侧(即，贯穿孔的开ロ较小的ー侧)向贯穿孔中填充导电材料是困难的。因此，需要提出ー种新的技术来解决上述现有技术中存在的技术问题。根据本专利技术的第一方面，本专利技术提供一种半导体器件，其包括衬底，所述衬底具有用于在其上形成功能器件的第一表面和与该第一表面相反的第二表面；其中，所述衬底具有贯穿该衬底的第一表面和第二表面的贯穿孔，所述贯穿孔在所述第二表面的开ロ比该贯穿孔在所述第一表面的开ロ大。根据ー种实施方式，可在所述贯穿孔中填充有导电材料。根据本专利技术的第二方面，本专利技术提供一种半导体器件的制造方法，该方法包括从衬底的一侧对衬底进行蚀刻以形成孔的第一部分；在所述孔的第一部分的内表面上形成缓冲层；对所述缓冲层的底部进行蚀刻以露出下方的衬底，并且对所露出的衬底进行蚀刻以形成凹陷作为孔的第二部分；对所述孔的第二部分进行各向同性蚀刻。根据ー种实施方式，该方法还可包括将填充材料填充在所述孔中。根据ー种实施方式，该方法还可包括在将填充材料填充在所述孔中之前，在通过所述各向同性蚀刻所产生的蚀刻界面上形成氧化物。 根据ー种实施方式，经所述各向同性蚀刻后的所述第二部分的与衬底表面平行的至少ー个孔截面的面积可大于所述第一部分的在所述ー侧的衬底表面处的与所述衬底表面平行的孔截面的面积。根据ー种实施方式，该方法还可包括从与所述衬底的所述ー侧相反的另ー侧部分地去除所述衬底和所述填充材料，使得露出经所述各向同性蚀刻后的所述第二部分中填充的填充材料。根据ー种实施方式，该方法还可包括从衬底的所述另ー侧去除所填充的填充材料，从而在衬底中形成贯穿衬底的贯穿孔，所述贯穿孔在所述另ー侧的开ロ比该贯穿孔在所述ー侧的开ロ大。根据ー种实施方式，该方法还可包括在去除所填充的填充材料之前，在所述衬底的所述ー侧上形成功能器件。根据ー种实施方式，该方法还可包括从衬底的所述另ー侧向所述贯穿孔中填充导电材料。根据ー种实施方式，该方法还可包括使所填充的导电材料的表面与所述衬底的所述另ー侧的表面齐平。根据本专利技术的半导体器件和用于制造半导体器件的方法，由于衬底的用于填充导电材料的侧(上述的与形成有功能器件的ー侧相反的另ー侧)的贯穿孔开ロ较大，因此在填充诸如金属之类的导电材料时，能够容易地将导电材料填充到所形成的贯穿孔中。此外，专利技术人发现，由于能够从较大的开ロ将导电材料填充到贯穿孔中，因此填充时造成的缺陷(例如空洞)減少，导电材料的填充不均匀和填充不充分被抑制。由此，填充导电材料后形成的导电材料通孔能够具有更好的导电特性，使得连接的电迁移和应カ迁移性能改善。通过以下參照附图对本专利技术的示例性实施例的详细描述，本专利技术的其它特征及其优点将会变得清楚。附图说明构成说明书的一部分的附图描述了本专利技术的实施例，并且连同说明书一起用于说明本专利技术的原理。在附图中，通过举例的方式而不是通过限制的方式图示了本专利技术。參照附图根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本专利技术。其中图Ia和Ib是各示意性地示出现有技术中的贯穿半导体通孔的截面图；图2是示意性地示出根据本公开的第一实施例的半导体器件的截面图；图3a 3c是示意性地示出根据本公开的第二实施例的制造半导体器件的エ艺流程的截面图；图4a 4j是示意性地示出根据本公开的第三实施例的制造半导体器件的エ艺流程的截面图；图5是示意性地示出根据本公开的第四实施例的制造半导体器件的エ艺流程的截面图。具体实施例方式现在将參照附图来详细描述本公开的各种示例性实施例。应注意到除非另外明确说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本专利技术的范围。在以下的描述中，出于说明的目的而阐述了大量的具体细节以便提供对本专利技术的更透彻的理解。但是很显然，可以在缺少这些具体细节中的一个或多个的情况下实施本专利技术。此外，为了避免过于冗长的描述掩盖、混淆或模糊本专利技术的实质，不详细描述已公知的结构和设备。 同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不一定是按照实际的比例关系绘制的。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本专利技术及其应用或使用的任何限制。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为专利说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。此外，应注意到相似的标号和字母在附图中表示类似项，因此一旦某ー项在ー个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进ー步讨论。首先，对本公开中涉及的一些术语进行说明。在本公开中，术语“贯穿孔(through hole) ”是指贯穿半导体并且在半导体表面上具有两端开ロ的中空结构。贯穿孔可以是衬底中的空间，其中也可填充各种填充材料或导电材料。在本公开中，术语“贯穿半导体通孔(through semiconductor via,英文缩写为“TSV”)”意指贯穿半导体的结构，该结构可包含导电材料。伪通孔意指贯穿半导体的结构，该结构可包含除导电材料以外的填充材料。根据本公开的实施例，可通过向半导体中的贯穿孔中填充导电材料来形成贯穿半导体通孔。可通过向半导体中的贯穿孔中填充除导电材料以外的填充材料来形成伪通孔。在本公开中，“贯穿半导体通孔”有时也被称为“通孔”或“导电材料通孔”。 在本公开中，“开ロ ”不仅可指贯穿孔的开ロ，也可指贯穿半导体通孔的开ロ。即，“开ロ”意指衬底表面上的露出中空结构或者所填充的填充材料或导电材料的部分。在本公开中，术语“衬底表面”本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体器件，包括：衬底，所述衬底具有用于在其上形成功能器件的第一表面和与该第一表面相反的第二表面；其中，所述衬底具有贯穿该衬底的第一表面和第二表面的贯穿孔，所述贯穿孔在所述第二表面的开口比该贯穿孔在所述第一表面的开口大。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李凡，张海洋，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，
类型：发明
国别省市：