硅通孔的形成方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106505036A(43)申请公布日2017.03.15(21)申请号201510560915.2(22)申请日2015.09.06(71)申请人中芯国际集成电路制造(上海)有限公司地址201203上海市浦东新区张江路18号申请人中芯国际集成电路制造(北京)有限公司(72)发明人何作鹏(74)专利代理机构北京集佳知识产权代理有限公司11227代理人高静吴敏(51)Int.Cl.H01L21/786(2006.01)权利要求书1页说明书6页附图5页(54)发明名称硅通孔的形成方法(57)摘要本发明提供一种硅通孔的形成方法，包括：提供衬底；在所述衬底上形成通孔；在所述通孔中填充金属层；进行第一平坦化处理，去除衬底上方的金属层，保留通孔中的金属层；在所述衬底和金属层上覆盖应力层，所述应力层用于提供压应力；对所述金属层进行再结晶处理；进行第二平坦化处理，去除衬底上方的应力层。其中，在第一平坦化处理之后，对所述金属层进行再结晶处理之前，在所述衬底和金属层上覆盖应力层，所述应力层能够提供压应力，提高金属原子向金属层表面扩散所需要的能量，从而降低金属原子向金属层表面扩散的扩散率，进而降低金属层内的空洞率。CN106505036ACN106505036A权利要求书1/1页1.一种硅通孔的形成方法，其特征在于，包括：提供衬底；在所述衬底上形成通孔；在所述通孔中填充金属层；进行第一平坦化处理，去除衬底上方的金属层保留通孔中的金属层；在所述衬底和金属层上覆盖应力层，所述应力层用于提供压应力；对所述金属层进行再结晶处理；进行第二平坦化处理，去除衬底上方的应力层。2.如权利要求1所述的硅通孔的形成方法，其特征在于，在所述金属层上形成应力层的步骤中，所述应力层的材料为氮化硅、钽或氮化钽。3.如权利要求1所述的硅通孔的形成方法，其特征在于，在所述金属层上形成应力层的步骤中，所述应力层的厚度为800～1200埃。4.如权利要求1所述的硅通孔的形成方法，其特征在于，在所述金属层上形成应力层的步骤包括，通过化学气相沉积法形成所述应力层。5.如权利要求1所述的硅通孔的形成方法，其特征在于，在所述衬底上形成通孔的步骤包括：通过深层等离子体刻蚀、激光加工、氢氧化钾湿法刻蚀或光辅助电化学刻蚀形成通孔。6.如权利要求1所述的硅通孔的形成方法，其特征在于，在所述通孔中填充金属层的过程中，所述金属层的材料为铜。7.如权利要求6所述的硅通孔的形成方法，其特征在于，在所述通孔中填充金属层的步骤包括：通过化学气相沉积在通孔的侧壁和底部形成铜种子层，通过电镀在通孔中形成铜填充，所述铜种子层和所述铜填充形成所述金属层。8.如权利要求1所述的硅通孔的形成方法，其特征在于，所述再结晶处理的步骤包括依次进行的加热、保温和冷却过程，所述加热过程的入炉温度或所述冷却过程的出炉温度小于所述保温过程的温度。9.如权利要求8所述的硅通孔的形成方法，其特征在于，对所述金属层进行再结晶处理的步骤包括，当高温炉升温至275～285摄氏度时入炉，入炉后升温至405～415摄氏度并保温17～33分钟，再随炉冷却到275～285摄氏度后取出。10.如权利要求1所述的硅通孔的形成方法，其特征在于，所述第一平坦化处理和第二平坦化处理为化学机械抛光。11.如权利要求10所述的硅通孔的形成方法，其特征在于，所述第二平坦化处理的步骤还包括对金属层进行平坦化；所述化学机械抛光的过程所使用的磨料包括氧化铈和氢氧化铵；通过氧化铈对应力层进行抛光，去除所述应力层；通过氢氧化铵对金属层进行平坦化。12.如权利要求1所述的硅通孔的形成方法，其特征在于，所述形成方法还包括：在所述衬底上形成通孔之后，在所述通孔中填充金属层之前，在所述通孔的内壁和底部依次形成绝缘层和阻挡层。2CN106505036A说明书1/6页硅通孔的形成方法技术领域[0001]本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种硅通孔的形成方法。背景技术[0002]随着集成电路集成度的提高，3D封装技术越来越成为了微电子行业关注的热点。而硅通孔(Through-Silicon-Via，TSV)技术是三维硅集成技术和三维芯片集成技术的核心和关键。[0003]硅通孔技术是指通过在芯片之间、晶圆之间制作垂直导通，实现芯片之间互联的技术。与以往的引线键合或使用凸点的三维叠层技术相比，硅通孔能够使芯片在三维方向上堆叠的层数增多，外形尺寸缩小，封装效率提高。[0004]图1至图3，示出了现有技术一种硅通孔的形成方法各步骤的结构示意图。[0005]请参考图1，提供衬底100。在所述衬底100上形成通孔101。[0006]请参考图2，在所述通孔101(参考图1)中填充金属层102。现有技术中，所述金属层102的材料