一种硅通孔互联的空腔结构及其形成方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115621197A(43)申请公布日2023.01.17(21)申请号202211463871.8(22)申请日2022.11.22(71)申请人湖北三维半导体集成创新中心有限责任公司地址430200湖北省武汉市东湖新技术开发区光谷一路227号3号楼6号（自贸区武汉片区）(72)发明人曹瑞霞胡杏李琳瑜陈闰鹏(74)专利代理机构武汉华之喻知识产权代理有限公司42267专利代理师张彩锦曹葆青(51)Int.Cl.H01L21/768(2006.01)H01L23/522(2006.01)权利要求书1页说明书7页附图3页(54)发明名称一种硅通孔互联的空腔结构及其形成方法(57)摘要本发明属于半导体三维集成技术领域，公开了一种硅通孔互联的空腔结构及其形成方法：提供第一硅晶圆，第一硅晶圆正面带有器件层；在第一硅晶圆的器件层上沉积第一介质层，并在第一介质层上刻蚀形成TDV；在TDV上沉积第二介质层，以使TDV开口封闭且内部中空；在封口后的第一硅晶圆正面进行RDL，形成布线层；将第一硅晶圆与第二硅晶圆键合并减薄，第二硅晶圆为也具有布线层的硅晶圆，第一硅晶圆的布线层与第二硅晶圆的布线层相对设置；在键合后的第一硅晶圆的背面进行刻蚀，使得TDV再次开口连通，且被刻蚀后的TDV底部停留在第一停留层上，从而得到空腔结构。CN115621197ACN115621197A权利要求书1/1页1.一种硅通孔互联的空腔结构的形成方法，其特征在于，包括：提供第一硅晶圆，所述第一硅晶圆正面带有器件层；在第一硅晶圆的器件层上沉积第一介质层，并在所述第一介质层上刻蚀形成TDV；在所述TDV上沉积第二介质层，以使所述TDV开口封闭且内部中空；在封口后的所述第一硅晶圆正面进行RDL，形成布线层；将第一硅晶圆与第二硅晶圆键合并减薄，所述第二硅晶圆为也具有布线层的硅晶圆，所述第一硅晶圆的布线层与所述第二硅晶圆的布线层相对设置；在键合后的所述第一硅晶圆的背面进行刻蚀，使得所述TDV再次开口连通，且被刻蚀后的TDV底部停留在第一停留层上，从而得到空腔结构。2.如权利要求1所述的一种硅通孔互联的空腔结构的形成方法，其特征在于，所述第一停留层为所述第一硅晶圆中布线层的氮化硅薄膜；优选的，所述第二介质层的厚度为0.5μm‑50μm。3.如权利要求1所述的一种硅通孔互联的空腔结构的形成方法，其特征在于，得到所述空腔结构后，在所述空腔结构的侧壁上沉积第三介质层，并在所述第一硅晶圆背面继续进行刻蚀，以使所述空腔结构底部停留在第二停留层上；优选的，所述第二停留层为所述第一硅晶圆中布线层的金属层。4.如权利要求3所述的一种硅通孔互联的空腔结构的形成方法，其特征在于，在所述空腔结构中依次沉积出阻挡层和种子层，并填充所述空腔结构，得到TSV结构。5.如权利要求1所述的一种硅通孔互联的空腔结构的形成方法，其特征在于，所述TDV宽度尺寸为1μm‑100μm；优选的，所述TDV的深度尺寸为2μm‑200μm；更优选的，所述TDV的深宽比值位于1:1至10:1之间。6.如权利要求1所述的一种硅通孔互联的空腔结构的形成方法，其特征在于，对所述第一硅晶圆进行RDL前，还将封口后的所述第一硅晶圆表面进行平坦化处理，以使所述第二介质层与所述第一介质层平齐。7.如权利要求6所述的一种硅通孔互联的空腔结构的形成方法，其特征在于，所述平坦化处理包括：将所述第二介质层磨削掉一定厚度；优选的，所述厚度为500Å‑2000Å；更优选的，所述厚度为800Å‑1000Å。8.如权利要求1所述的一种硅通孔互联的空腔结构的形成方法，其特征在于，所述第一硅晶圆与所述第二硅晶圆键合后，将所述第一硅晶圆的硅片厚度减薄至在2μm‑120μm之间。9.如权利要求4所述的一种硅通孔互联的空腔结构的形成方法，其特征在于，当刻蚀形成的TDV的深度与宽度的比值为10:1时，所述阻挡层和所述种子层的阶梯覆盖率至少为2%。10.一种硅通孔互联的空腔结构，其特征在于，所述空腔结构为根据权利要求1‑9中任一项所述的空腔结构形成方法制备形成的硅通孔互连的空腔结构。2CN115621197A说明书1/7页一种硅通孔互联的空腔结构及其形成方法技术领域[0001]本发明属于半导体三维集成技术领域，更具体地，涉及一种硅通孔互联的空腔结构及其形成方法。背景技术[0002]HBM(HighBandwidthMemory，高带宽显存)芯粒对带宽容量的要求日益增加,用于C2W(ChiptoWafer，芯片晶圆异质集成)的HBM芯粒中通常需要高密度的硅通孔互连。现有硅通孔工艺通常为：提供硅衬底，并采用深反应性离子蚀刻在硅衬底中形成通孔，并在通孔的侧壁形成热氧化层，再去除热氧化层，之后在通孔的侧壁和底部形成绝缘层，