一种半导体器件器件及制作方法与流程

1.本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种半导体器件及制作方法。背景技术：2.硅穿孔(through silicon via，简称tsv)技术是半导体2.5d/3d集成的核心技术，主要用在高灵敏度的mems(microelectro mechanical systems，微机电系统)传感器工艺上。硅穿孔技术多以体硅工艺进行制作，其主要包括通孔刻蚀、通孔薄膜沉积、通孔填充、化学机械抛光(chemical mechanical polish，简称cmp)等关键技术。3.通常，硅穿孔技术的作法是在晶圆上形成通孔，再在通孔中填充金属导体，形成实心金属柱。然而，由于实心金属柱内部的金属热膨胀系数较大于晶圆的热膨胀系数，在高温等环境因素影响下，金属膨胀极易导致晶圆发生碎裂，即金属的热膨胀系数与晶圆的热膨胀系数匹配不佳，从而影响其可靠性及使用性，并且使得制成的晶圆厚度较薄。技术实现要素：4.本技术实施例通过提供一种半导体器件及制作方法，解决了现有技术中基于硅穿孔的半导体的内部金属的热膨胀系数与晶圆的热膨胀系数匹配不佳，导致半导体可靠性和实用性较差的技术问题，实现了优化了半导体的内部金属的热膨胀系数与晶圆的热膨胀系数匹配策略，提高了半导体的可靠性和使用性，提升了半导体的厚度的技术效果。5.第一方面，本发明实施例提供一种半导体器件，包括：6.晶圆和导通结构，其中，在所述晶圆上设有环状盲孔，在所述环状盲孔中填充有金属导体，形成所述导通结构，所述环状盲孔的宽度与所述金属导体的热膨胀系数相关。7.优选的，以所述晶圆的热膨胀系数和所述金属导体的热膨胀系数相匹配为目标，确定所述环状盲孔的宽度。8.优选的，还包括：9.绝缘层，所述绝缘层位于在所述导通结构和所述环状盲孔的环壁之间。10.优选的，还包括：11.阻挡层，所述阻挡层位于在所述导通结构和所述绝缘层之间。12.优选的，所述阻挡层的材质包括：钛或氮化钛。13.优选的，所述导通结构的材质包括：金、银、铝、钨或铜。14.基于同一发明构思，第二方面，本发明还提供一种半导体器件的制作方法，包括：15.在晶圆上刻蚀环状盲孔；16.将金属导体填充在所述环状盲孔中，形成所述导通结构，其中，所述环状盲孔的宽度是根据所述金属导体的热膨胀系数确定的。17.优选的，所述环状盲孔的宽度是根据所述金属导体的热膨胀系数确定的，包括：根据所述晶圆的热膨胀系数和所述金属导体的热膨胀系数，确定所述环状盲孔的宽度。18.优选的，在将金属导体填充在所述环状盲孔中之前，还包括：19.在所述环状盲孔的环壁上形成绝缘层。20.优选的，在所述环状盲孔的环壁上形成绝缘层之后，还包括：21.在所述绝缘层上形成阻挡层。22.本发明实施例中的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：23.本发明实施例的半导体器件包括晶圆和导通结构，其中，导通结构是通过在晶圆上刻蚀环状盲孔，将金属导体填充在环状盲孔中形成的，且对环状盲孔的宽度有设置要求，环状盲孔的宽度是根据金属导体的热膨胀系数确定的。通过对环状盲孔的宽度的要求，以硅晶圆的热膨胀系数与金属导体的热膨胀系数最佳匹配为目标进行优化确定，即在硅穿孔(through silicon via，简称tsv)技术中的金属填充工艺的难易度与tsv结构应力的控制间寻找平衡点，极大地减小硅穿孔后的晶圆的残存应力，增加了硅穿孔后的晶圆的厚度，还节省了制作成本，优化了晶圆的硅穿孔结构，提高了硅穿孔后的晶圆的性能。附图说明24.通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考图形表示相同的部件。在附图中：25.图1示出了本发明实施例中的半导体器件的结构俯视图；26.图2示出了本发明实施例中的半导体器件的的结构示意图；27.图3示出了本发明实施例中的半导体器件的制作方法的步骤流程示意图。具体实施方式28.下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。29.实施例一30.本发明第一实施例提供了一种半导体器件，如图1和图2所示，包括：31.晶圆101和导通结构102，其中，在晶圆101上设有环状盲孔103，在环状盲孔103中填充有金属导体，形成导通结构102，环状盲孔103的宽度与金属导体的热膨胀系数相关。32.还需要说明的是，导通结构102的材质包括但不限于：金、银、铝、钨或铜。导通结构102是贯穿于晶圆101的。晶圆101的材质包括但不限于：硅或碳化硅。环状的盲孔可以为圆环状的盲孔，也可以为不规则环状的盲孔，在此不作限制。环状盲孔的宽度指的是环状盲孔的环壁之间的距离。33.环状盲孔103的宽度是根据金属导体的热膨胀系数确定的，确定过程是：通过建立模型，或软件仿真，或对晶圆的热膨胀系数和金属导体的热膨胀系数查表计算等方法，以晶圆的热膨胀系数和金属导体的热膨胀系数最佳相匹配为目标，确定环状盲孔的宽度。34.本实施例的半导体器件包括晶圆101和导通结构102，其中，导通结构102是通过在晶圆101上刻蚀环状盲孔103，将金属导体填充在环状盲孔103中形成的，且对环状盲孔103的宽度有设置要求，环状盲孔103的宽度是根据金属导体的热膨胀系数确定的。通过对环状盲孔103的宽度的要求及在环状盲孔103中填充金属导体形成的导通结构102，以硅晶圆的热膨胀系数与金属导体的热膨胀系数最佳匹配为目标进行优化确定，即在硅穿孔(through silicon via，简称tsv)技术中的金属填充工艺的难易度与tsv结构应力的控制间寻找平衡点，极大地减小硅穿孔后的晶圆的残存应力。由于减小了硅穿孔后的晶圆的残存应力，能使硅穿孔后的晶圆的厚度增加，可实现不小于700um厚度的晶圆加工，同时，提高了晶圆的可靠性和使用性，节省了制作成本，优化了晶圆的硅穿孔结构，提高了硅穿孔后的晶圆的性能。35.半导体器件还包括：绝缘层104，绝缘层104位于在导通结构102和环状盲孔的环壁之间。其中，绝缘层104的材质包括但不限于二氧化硅或氮化硅。36.半导体器件还包括：阻挡层105，阻挡层105位于在导通结构102和绝缘层104之间。其中，阻挡层105的材质包括但不限于：钛或氮化钛。阻挡层105的作用：一是使金属导体黏结在阻挡层105和绝缘层104上，以使构建稳定的导通结构102；二是阻挡金属导体上传输的信号流失，减小信号传输的损耗。37.本实施例半导体器件的具体制作方法是：通过深反应离子刻蚀技术，在晶圆101刻蚀环状盲孔103。环状盲孔103的宽度根据填充在环状盲孔103中的金属导体的热膨胀系数确定的。接着，使用化学沉积法在环状盲孔103的环壁上沉积绝缘层104。再使用物理气相沉积法，在绝缘层104上形成阻挡层105。然后，运用电镀技术在环状盲孔103中填充金属导体，形成导通结构102。最后，通过化学机械抛光技术对晶圆101的两面进行抛光、磨平和减薄，以使晶圆101的两面均露出导通结构102，形成一个盲孔中电镀金属柱的半导体器件。38.本发明实施例中的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：39.本实施例的半导体器件包括晶圆和导通结构，其中，导通结构是通过在晶圆上刻蚀环状盲孔，将金属导体填充在环状盲孔中形成的，且对环状盲孔的宽度有设置要求，环状盲孔的宽度是根据金属导体的热膨胀系数确定的。通过对环状盲孔的宽度的要求，以硅晶圆的热膨胀系数与金属导体的热膨胀系数最佳匹配为目标进行优化确定，即在硅穿孔(through silicon via，简称tsv)技术中的金属填充工艺的难易度与tsv结构应力的控制间寻找平衡点，极大地减小硅穿孔后的晶圆的残存应力，增加了硅穿孔后的晶圆的厚度，还节省了制作成本，优化了晶圆的硅穿孔结构，提高了硅穿孔后的晶圆的性能。40.实施例二41.基于相同的发明构思，本发明第二实施例还提供了一种半导体器件的制作方法，如图3所示，包括：42.s201，在晶圆上刻蚀环状盲孔；43.s202，将金属导体填充在所述环状盲孔中，形成所述导通结构，其中，所述环状盲孔的宽度是根据所述金属导体的热膨胀系数确定的。44.作为一种可选的实施例，所述环状盲孔的宽度是根据所述金属导体的热膨胀系数确定的，包括：根据所述晶圆的热膨胀系数和所述金属导体的热膨胀系数，确定所述环状盲孔的宽度。45.作为一种可选的实施例，在将金属导体填充在所述环状盲孔中之前，还包括：在所述环状盲孔的环壁上形成绝缘层。46.作为一种可选的实施例，在所述环状盲孔的环壁上形成绝缘层之后，还包括：在所述绝缘层上形成阻挡层。47.由于本实施例所介绍的半导体器件的制作方法为实施本技术实施例一中半导体器件所采用的方法，故而基于本技术实施例一中所介绍的半导体器件，本领域所属技术人员能够了解本实施例的半导体器件的制作方法的具体实施方式以及其各种变化形式，所以在此对于该半导体器件的制作方法如何实现本技术实施例一中的方法不再详细介绍。只要本领域所属技术人员实施本技术实施例一中半导体器件所采用的方法，都属于本技术所欲保护的范围。48.本领域内的技术人员应明白，尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。49.显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。