硅通孔布局结构、硅通孔互联结构的形成方法.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(10)申请公布号CNCN104078416104078416A(43)申请公布日2014.10.01(21)申请号201310106719.9(22)申请日2013.03.28(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(72)发明人张武志陈晓军刘煊杰张海芳(74)专利代理机构北京集佳知识产权代理有限公司11227代理人骆苏华(51)Int.Cl.H01L21/768(2006.01)H01L23/48(2006.01)权权利要求书2页利要求书2页说明书8页说明书8页附图3页附图3页(54)发明名称硅通孔布局结构、硅通孔互联结构的形成方法(57)摘要一种硅通孔布局结构、硅通孔互联结构的形成方法，其中，硅通孔互联结构的形成方法包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底具有第一区域和第二区域；刻蚀第一区域和第二区域的半导体衬底，在第一区域和第二区域的半导体衬底中形成若干分立的通孔，第一区域的通孔密度大于通孔的平均密度，且所述通孔的平均密度小于等于2%；在所述半导体衬底上形成金属层，金属层填充满所述通孔；采用化学机械研磨工艺平坦化所述金属层，形成硅通孔互联结构。通过优化第一区域的通孔密度与半导体衬底上通孔的平均密度的关系，防止研磨后的表面金属的残留。CN104078416ACN104786ACN104078416A权利要求书1/2页1.一种硅通孔互联结构的形成方法，其特征在于，包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底具有第一区域和第二区域，半导体衬底上第一区域之外的区域为第二区域；刻蚀第一区域和第二区域的半导体衬底，在第一区域和第二区域的半导体衬底中形成若干分立的通孔，第一区域的通孔密度大于通孔的平均密度，且所述通孔的平均密度小于等于2%，其中，第一区域的通孔密度为第一区域内的所有通孔的开口面积之和与第一区域的半导体衬底的表面积之比，通孔的平均密度为第一区域和第二区域内所有通孔的开口面积之和与第一区域和第二区域的半导体衬底的总表面积之比；在所述半导体衬底上形成金属层，金属层填充满所述通孔；采用化学机械研磨工艺平坦化所述金属层，形成硅通孔互联结构。2.如权利要求1所述的硅通孔互联结构的形成方法，其特征在于，所述第一区域的半导体衬底的表面积小于等于28mm2且大于14mm2时，第一区域的通孔密度与通孔的平均密度的差值小于等于1.25%。3.如权利要求1所述的硅通孔互联结构的形成方法，其特征在于，所述第一区域的半导体衬底的表面积小于等于14mm2且大于3mm2时，第一区域的通孔密度与通孔的平均密度的差值小于等于2.75%。4.如权利要求1所述的硅通孔互联结构的形成方法，其特征在于，所述第一区域的半导体衬底的表面积小于等于3mm2且大于0.5mm2时，第一区域的通孔密度与通孔的平均密度的差值小于等于4.75%。5.如权利要求1所述的硅通孔互联结构的形成方法，其特征在于，所述第一区域的半导体衬底的表面积小于等于0.5mm2且大于0.16mm2时，第一区域的通孔密度与通孔的平均密度的差值小于等于6.75%。6.如权利要求1所述的硅通孔互联结构的形成方法，其特征在于，所述第一区域的半导体衬底的表面积小于等于0.16mm2且大于0mm2时，第一区域的通孔密度与通孔的平均密度的差值小于等于13.75%。7.如权利要求2～6任一项所述的硅通孔互联结构的形成方法，其特征在于，所述半导体衬底上第一区域的数量大于等于两个，每一个第一区域的表面积相等或不相等。8.如权利要求2～6任一项所述的硅通孔互联结构的形成方法，其特征在于，所述化学机械研磨工艺采用的研磨液的主体成分为二氧化硅，质量百分比浓度为1.0～1.2g/ml，稀释剂为去离子水，PH值为5.5～6.5，研磨液的流量为100～200毫升每分钟，研磨工艺中研磨垫的转速为70～90转每分钟，研磨头的转速为80～100转每分钟，抛光工艺的压力为15～30千帕。9.如权利要求1所述的硅通孔互联结构的形成方法，其特征在于，所述第一区域和第二区域的半导体衬底的总表面积等于单个芯片的面积。10.如权利要求1所述的硅通孔互联结构的形成方法，其特征在于，所述半导体衬底上还形成有掩膜层，掩膜层中具有与通孔位置相对应的开口，进行化学机械研磨工艺时，以掩膜层作为停止层。11.如权利要求10所述的硅通孔互联结构的形成方法，其特征在于，所述掩膜层的材料为氮化硅、氧化硅、碳化硅、氮氧化硅、氮化硼或无定形碳。2CN104078416A权利要求书2/2页12.如权利要求1所述的硅通孔互联结构的形成方法，其特征在于，形成通孔后，在通孔的底部和侧壁形成阻挡层。13.如权利要求12所述的硅通孔互联结构的形成方法，其特征在于，所述阻