【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本申請(qǐng)涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，特別是一種碳化硅通孔結(jié)構(gòu)及其制備方法。
技術(shù)介紹
1、隨著系統(tǒng)集成技術(shù)的進(jìn)步，高密度封裝在器件制造中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用，采用通孔互連的三維芯片堆疊技術(shù)引起了人們的廣泛關(guān)注。硅通孔技術(shù)（tsv，through-silicon-via）是一種電路互聯(lián)技術(shù)，它通過(guò)在芯片和芯片之間、晶圓和晶圓之間制作垂直導(dǎo)通，實(shí)現(xiàn)芯片之間互連。通孔技術(shù)是三維集成技術(shù)的核心，同時(shí)也是最重要的支撐技術(shù)。
2、通孔技術(shù)通過(guò)銅、鋁、鎢和多晶硅等導(dǎo)電物質(zhì)的填充，實(shí)現(xiàn)通孔的垂直電氣互連，可以減小互連長(zhǎng)度，減小信號(hào)延遲，降低電容、電感，實(shí)現(xiàn)芯片間的低功耗、高速通訊，增加帶寬和實(shí)現(xiàn)器件集成的小型化。通孔填充主要有電鍍、濺射、金屬有機(jī)物化學(xué)氣相沉積等方法，目前工業(yè)多通過(guò)電鍍技術(shù)或多種沉積方法并用的方式進(jìn)行通孔填充，隨著產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和對(duì)器件性能要求的提升，電阻率高的w在逐漸被cu和al替代。
3、在通孔填充的過(guò)程中存在的工藝缺陷可能會(huì)導(dǎo)致器件的失效，如通孔表面凸起、開(kāi)裂分層和填充空洞等缺陷會(huì)損傷晶圓，對(duì)芯片堆疊結(jié)構(gòu)的電互連構(gòu)成潛在的風(fēng)險(xiǎn)。
4、通孔表面凸起的工藝缺陷原因在于，通孔填充后，晶片表面多余的填充劑需要通過(guò)化學(xué)機(jī)械研磨去除并進(jìn)行退火處理，由于退火前后溫差較大，填充劑和襯底之間的熱膨脹系數(shù)（cte）失配，產(chǎn)生較大的應(yīng)力，導(dǎo)致填充劑垂直向外擴(kuò)張，形成凸起。此外，填充材料和其他高溫工藝的作用，還可能產(chǎn)生開(kāi)裂分層的工藝缺陷。由于填充金屬和襯底之間的cte不匹配，通孔內(nèi)部將產(chǎn)生熱機(jī)械應(yīng)力，從而可能發(fā)生開(kāi)裂，影響
5、填充空洞缺陷產(chǎn)生在通孔填充結(jié)構(gòu)內(nèi)部時(shí)，會(huì)導(dǎo)致通孔互連電阻增加、系統(tǒng)級(jí)封裝（sip，system?in?package）組件開(kāi)路失效。如果空洞產(chǎn)生在側(cè)壁等絕緣層內(nèi)，會(huì)導(dǎo)致通孔和襯底間的短路，產(chǎn)生漏電流。這種因填充不完全導(dǎo)致的空洞，是通孔填充工藝缺陷中最普遍的問(wèn)題。其主要原因在于，沉積過(guò)程中有氣泡產(chǎn)生、沉積速率過(guò)快、通孔口比通孔中更早填滿(mǎn)，導(dǎo)致通孔底部因不能繼續(xù)填充而產(chǎn)生空洞。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、鑒于所述問(wèn)題，提出了本申請(qǐng)以便提供克服所述問(wèn)題或者至少部分地解決所述問(wèn)題的一種碳化硅通孔結(jié)構(gòu)及其制備方法，包括：
2、一種碳化硅通孔結(jié)構(gòu)，包括依次層疊設(shè)置的阻擋層、浸潤(rùn)層、種子層、填充層和抗反射層；
3、所述阻擋層包括第一ti層和第一tin層；所述浸潤(rùn)層的材質(zhì)為ti；所述種子層的材質(zhì)為al；所述填充層包括cu和al；其中，所述cu的含量為0.1-1.0%；所述抗反射層包括第二ti層和第二tin層。
4、進(jìn)一步地，所述浸潤(rùn)層的厚度為10-15nm。
5、進(jìn)一步地，所述第二ti層厚度為5-10nm，所述第二tin層厚度為20-30nm。
6、進(jìn)一步地，所述第二ti層的沉積溫度為150-200℃，所述第二tin層的沉積溫度為180-250℃。
7、進(jìn)一步地，所述填充層包括第一al層和第二al層；
8、所述第一al層通過(guò)低溫沉積生成，所述第一al層厚度為200-500nm；所述第二al層通過(guò)高溫沉積生成，所述第二al層厚度為1000-2000nm。
9、進(jìn)一步地，所述第一al層與所述第二al層的厚度比為1-2:10。
10、進(jìn)一步地，所述第一al層的沉積溫度為25-35℃，所述第二al層的沉積溫度為380-450℃。
11、進(jìn)一步地，所述種子層的厚度為150-200nm。
12、進(jìn)一步地，所述第一ti層厚度為10-20nm，所述第一tin層厚度為20-30nm。
13、一種碳化硅通孔結(jié)構(gòu)的制備方法，所述方法用于制備上述任一項(xiàng)所述的碳化硅通孔結(jié)構(gòu)，包括：
14、通過(guò)離子化物理氣相沉積或磁控濺射pvd沉積在碳化硅襯底沉積第一ti層和第一tin層，生成阻擋層；
15、通過(guò)磁控濺射pvd沉積在所述阻擋層頂部沉積ti，生成浸潤(rùn)層；
16、在所述浸潤(rùn)層頂部沉積金屬al，生成種子層；
17、在所述種子層頂部沉積填充金屬，生成填充層；其中，所述填充金屬為摻雜cu濃度為0.1-1.0%的al；
18、對(duì)所述填充層進(jìn)行拋光，并在所述填充層頂部沉積第二ti層和第二tin層，生成抗反射層，完成碳化硅通孔結(jié)構(gòu)的制備。
19、本申請(qǐng)具有以下優(yōu)點(diǎn)：
20、在本申請(qǐng)的實(shí)施例中，相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)中的通孔填充過(guò)程易產(chǎn)生缺陷，導(dǎo)致器件失效，本申請(qǐng)?zhí)峁┝送ㄟ^(guò)使用種子層和填充層兩端設(shè)置ti材質(zhì)的浸潤(rùn)層和抗反射層，進(jìn)而相互反應(yīng)增強(qiáng)機(jī)械穩(wěn)定性的解決方案，具體為：一種碳化硅通孔結(jié)構(gòu)，包括依次層疊設(shè)置的阻擋層、浸潤(rùn)層、種子層、填充層和抗反射層；所述阻擋層包括第一ti層和第一tin層；所述浸潤(rùn)層的材質(zhì)為ti；所述種子層的材質(zhì)為al；所述填充層包括cu和al；其中，所述cu的含量為0.1-1.0%；所述抗反射層包括第二ti層和第二tin層。通過(guò)設(shè)置材質(zhì)為ti的浸潤(rùn)層和第二ti層，將al材質(zhì)的種子層與填充層夾在中間，從而生成tial3，減少了al原子沿電流方向的定向遷移，增加了機(jī)械穩(wěn)定性，解決了碳化硅通孔在填充時(shí)易產(chǎn)生缺陷的問(wèn)題。
本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種碳化硅通孔結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括依次層疊設(shè)置的阻擋層、浸潤(rùn)層、種子層、填充層和抗反射層；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳化硅通孔結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述浸潤(rùn)層的厚度為10-15nm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳化硅通孔結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第二Ti層厚度為5-10nm，所述第二TiN層厚度為20-30nm。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的碳化硅通孔結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第二Ti層的沉積溫度為150-200℃，所述第二TiN層的沉積溫度為180-250℃。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳化硅通孔結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述填充層包括第一Al層和第二Al層；
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的碳化硅通孔結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一Al層與所述第二Al層的厚度比為1-2:10。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的碳化硅通孔結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一Al層的沉積溫度為25-35℃，所述第二Al層的沉積溫度為380-450℃。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳化硅通孔結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述種子層的厚度為150-200nm。
9.根據(jù)權(quán)利
10.一種碳化硅通孔結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，所述方法用于制備權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)所述的碳化硅通孔結(jié)構(gòu)，包括：
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種碳化硅通孔結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括依次層疊設(shè)置的阻擋層、浸潤(rùn)層、種子層、填充層和抗反射層；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳化硅通孔結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述浸潤(rùn)層的厚度為10-15nm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳化硅通孔結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第二ti層厚度為5-10nm，所述第二tin層厚度為20-30nm。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的碳化硅通孔結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第二ti層的沉積溫度為150-200℃，所述第二tin層的沉積溫度為180-250℃。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳化硅通孔結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述填充層包括第一al層和第二al層；
6.根據(jù)權(quán)...
【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：溫正欣，韓曉寧，田麗欣，張學(xué)強(qiáng)，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：深圳基本半導(dǎo)體有限公司，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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