一种T型通孔结构及其制造方法与流程

本发明涉及半导体制造领域，特别是涉及一种t型通孔结构及其制造方法。

背景技术：

1、目前硅通孔技术广泛应用于集成电路(integrated circuit；ic)和微机电系统(micro electro mechanical systems；mems)的先进封装中，例如通过硅通孔互连可以将mems和其驱动电路堆叠封装在一起，具有高传输带宽和低传输延时等特性。

2、常规的硅通孔制作工艺，如图1所示，在基板上直接刻蚀深孔，然后在深孔内沉积种子层再执行电镀，实现金属填充。但是在较厚的基板上制备的硅通孔往往需要很高的深宽比，使得硅通孔刻蚀、后续的种子层生长以及铜电镀工艺变得很困难。除此之外，常规的硅通孔工艺制作后的垂直铜柱在后续使用中容易脱落造成器件失效。因此，现有技术中多采用双面刻蚀的方式来降低刻蚀难度，并保证铜柱的稳定性，如图2所示，在基板一面刻蚀大孔，另一面刻蚀小孔，形成t型硅通孔结构，减少铜柱在使用过程中的脱落风险。但是，双面刻蚀需要对基板两面分别进行一次刻蚀工艺，需要两层掩膜，相较于单面刻蚀，增加了刻蚀步骤，工艺流程复杂。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提供一种t型通孔结构及其制造方法，采用单面刻蚀工艺使用一层掩膜达到了双面刻蚀工艺使用两层掩膜相同的技术效果，优化了工艺流程。

2、本发明采用的一个技术方案是：提供一种t型通孔结构的制造方法，包括：

3、步骤一：在基板的第一表面上刻蚀形成沟槽，所述沟槽的底部停止于所述基板内。

4、步骤二：在所述沟槽的底部和侧壁表面形成阻挡层。

5、步骤三：刻蚀去除位于所述沟槽底部的部分阻挡层，以暴露所述沟槽底部的一部分。

6、步骤四：沿着所述沟槽底部暴露的一部分进行二次刻蚀，直至所述基板的第二表面，去除其余阻挡层，形成t型通孔结构。

7、所述t型通孔结构的深宽比为(10～30)：1，所述沟槽的深度为所述基板厚度的40％～60％。所述沟槽用于形成t型通孔结构中的较大一侧开口结构。所述基板剩余厚度用于形成所述t型通孔结构中较小一侧开口结构。

8、所述步骤三中，刻蚀去除的所述部分阻挡层位于所述沟槽底部的中间，所述沟槽底部的两侧均留有与所述侧壁共用的部分阻挡层。

9、所述步骤三中，刻蚀去除的所述部分阻挡层位于所述沟槽底部的中间，所述沟槽底部的两侧均留有与所述侧壁共用的部分阻挡层。保留所述沟槽侧壁的阻挡层，可以保护侧壁在二次刻蚀时不被破坏。

10、所述步骤三中，刻蚀去除位于所述沟槽底部的部分阻挡层采用icp刻蚀工艺，采用的刻蚀气体以氟化物气体为主；刻蚀功率为400～1000w，压力为6-10mtorr。具体的，所述刻蚀气体以cf4、c4f8等氟化物气体为主。刻蚀的效果以去除底部阻挡层为目的，需控制横向刻蚀量以保留侧壁阻挡层。

11、所述基板为硅片，所述步骤一和步骤四中对所述基板的刻蚀采用bosch工艺；所述阻挡层的材料为氧化硅或氮化硅。利用bocsh工艺，可以使刻蚀只沿着纵向进行，有利于形成较高深宽比的通孔结构。

12、所述阻挡层的材料为氧化硅时，通过热氧化工艺或化学气相沉积工艺生长所述阻挡层；所述阻挡层的材料为氮化硅时，通过化学气相沉积工艺生长所述阻挡层。

13、本发明的一种t型通孔结构的制造方法还包括步骤五：在所述t型通孔结构内生长隔离层和种子层并进行电镀。进一步的，所述隔离层材料为钛、钽、氮化钛或氮化钽中的一种，通过溅射形成。

14、所述步骤四中，所述去除其余阻挡层的方法为使用hf溶液去除。

15、本发明还提供一种t型通孔结构，所述特殊硅通孔结构利用上述技术方案中的任一项所述一种t型通孔结构的制造方法制备得到。

技术特征：

1.一种t型通孔结构的制造方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种t型通孔结构的制造方法，其特征在于：所述t型通孔结构的深宽比为(10～30)：1，所述沟槽的深度为所述基板厚度的40％～60％。

3.根据权利要求1所述的一种t型通孔结构的制造方法，其特征在于：所述步骤三中，刻蚀去除的所述部分阻挡层位于所述沟槽底部的中间，所述沟槽底部的两侧均留有与所述侧壁共用的部分阻挡层。

4.根据权利要求1所述的一种t型通孔结构的制造方法，其特征在于：所述基板为硅片，所述步骤一和步骤四中对所述基板的刻蚀采用bosch工艺；所述阻挡层的材料为氧化硅或氮化硅。

5.根据权利要求4所述的一种t型通孔结构的制造方法，其特征在于：所述阻挡层的材料为氧化硅时，通过热氧化工艺或化学气相沉积工艺生长所述阻挡层；所述阻挡层的材料为氮化硅时，通过化学气相沉积工艺生长所述阻挡层。

6.根据权利要求1所述的一种t型通孔结构的制造方法，其特征在于：所述步骤三中，刻蚀去除位于所述沟槽底部的部分阻挡层采用icp刻蚀工艺，采用的刻蚀气体以氟化物气体为主；刻蚀功率为400～1000w，压力为6～10mtorr。

7.根据权利要求1所述的一种t型通孔结构的制造方法，其特征在于：还包括步骤五：在所述t型通孔结构内生长隔离层和种子层并进行电镀。

8.根据权利要求7所述的一种t型通孔结构的制造方法，其特征在于：所述隔离层材料为钛、钽、氮化钛或氮化钽中的一种，通过溅射形成。

9.根据权利要求1所述的一种t型通孔结构的制造方法，其特征在于：所述步骤四中，所述去除其余阻挡层的方法为使用hf溶液去除。

10.一种t型通孔结构，其特征在于，利用权利要求1～9任一项所述的一种t型通孔结构的制造方法制备得到。

技术总结本发明公开了一种T型通孔结构及其制造方法，包括步骤一：在基板的第一表面上刻蚀形成沟槽，所述沟槽的底部停止于所述基板内；步骤二：在所述沟槽的底部和侧壁表面形成阻挡层；步骤三：刻蚀去除位于所述沟槽底部的部分阻挡层，以暴露所述沟槽底部的一部分；步骤四：沿着所述沟槽底部暴露的一部分进行二次刻蚀，直至所述基板的第二表面，去除其余阻挡层，形成T型通孔结构。通过上述方式，本发明采用单面刻蚀工艺使用一层掩膜达到了双面刻蚀工艺使用两层掩膜相同的技术效果，优化了工艺流程。技术研发人员：许杨受保护的技术使用者：上海新微技术研发中心有限公司技术研发日：技术公布日：2024/11/14