专利名称：硅通孔的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种半导体集成电路制造工艺方法，特别是涉及一种硅通孔的制作方法。
背景技术：
硅通孔工艺是一种新兴的集成电路制作工艺，适合用作多方面性能提升，用于无线局域网与手机中功率放大器，将极大的提高电路的频率特性和功率特性。硅通孔工艺将制作在硅片上表面的电路通过硅通孔中填充的金属连接至硅片背面，结合三维封装工艺， 使得IC布局从传统二维并排排列发展到更先进三维堆叠，这样元件封装更为紧凑，芯片引线距离更短，从而可以极大的提高电路的频率特性和功率特性。现有第一种硅通孔工艺制作方法中，需要通过先进的刻蚀工艺在硅片基体中制作出具有极大深宽比的孔或沟槽，孔或沟槽深度大致为100微米；在该孔或沟槽中填充金属， 将硅片背面减薄后将电极通过背面引出。该现有工艺的难度在于100微米沟槽刻蚀和金属填充。现有第二种硅通孔工艺制作方法是在硅片减薄后在硅片背面制作通孔和金属填充，该方法需要特殊的通孔刻蚀设备进行减薄后硅片加工。现有第三种硅通孔工艺制作方法是通过在前段工艺中制作沟槽并采用二氧化硅填充沟槽，然后硅片减薄后将二氧化硅填充的沟槽露出来，湿法刻蚀去除沟槽内二氧化硅后进行金属填充，该方法可以避免减薄后进行通孔刻蚀，但工艺较复杂，且成本较高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种硅通孔的制作方法，能实现高深宽比的硅通孔的填充，便于与现有集成电路工艺集成、并能利用现有生产设备进行加工，能降低工艺难度和成本。为解决上述技术问题，本发明提供的硅通孔的制作方法包括如下步骤步骤一、在硅片上淀积一层金属前介质层，利用光刻定义出硅通孔区域，依次刻蚀所述硅通孔区域的所述金属前介质层和所述硅片并形成深沟槽或孔。步骤二、在所述深沟槽或孔侧壁和底部淀积一层氧化层。该氧化层的淀积工艺采用 LPCVD TEOS 或 SACVD TEOS。步骤三、在形成有所述氧化层的所述深沟槽或孔侧壁和底部中淀积一层钛和氮化钛；所述钛和氮化钛同时也淀积到所述深沟槽或孔外部的表面区域。步骤四、在所述钛和氮化钛上淀积第一层钨，所述第一层钨不将所述深沟槽或孔
填 两。步骤五、对所述第一层钨进行回刻。步骤六、在形成有所述第一层钨的所述深沟槽或孔侧壁和底部中淀积第二层钨， 所述第二层钨将所述深沟槽或孔填满或不填满；所述第二层钨同时也淀积到所述深沟槽或孔外部的表面区域。步骤七、对由所述第一层钨和所述第二层钨组成的钨层进行回刻或化学机械研磨。步骤八、当所述第二层钨未将所述深沟槽或孔填满时，重复步骤六和步骤七，直至所述深沟槽或孔被填满。步骤九、制作所述硅片的正面金属互连线及正面后段工艺。步骤十、对所述硅片的背面进行减薄，从所述深沟槽或孔的底部将填充于所述深沟槽或孔中的所述钛和氮化钛、所述第一层钨和所述第二层钨露出。步骤十一、从所述硅片的背面进行金属淀积并制作背面金属图形。进一步的改进是，步骤一中的所述金属前介质层为硼磷硅玻璃或磷硅玻璃。进一步的改进是，步骤一中所述深沟槽或孔的深度为50微米 250微米、宽度为 1. 5微米 5微米；进一步的改进是，步骤四中所淀积的所述第一层钨的厚度为所述深沟槽或孔的宽度的1/5 1/2、且所述第一层钨的厚度小于15000A;进一步的改进是，所述第一层钨的厚度为所述深沟槽或孔的宽度的1/4 1/3。进一步的改进是，步骤六中所淀积的所述第二层钨的厚度为所述深沟槽或孔的宽度的1/5 1/2、且所述第一层钨的厚度小于L5000A。进一步的改进是，所述第二层钨的厚度为所述深沟槽或孔的宽度的1/4 1/3。进一步的改进是，步骤五中对所述第一层钨进行的回刻采用全面刻蚀方式，刻蚀完后将形成于所述深沟槽或孔外部的表面区域的所述第一层钨保留500A 1500A。进一步的改进是，步骤七中对所述钨层进行的回刻采用全面刻蚀方式，刻蚀完后将形成于所述深沟槽或孔外部的表面区域的所述钨层保留500A 1500A。本发明钨填充工艺和钨刻蚀工艺的结合，能实现高深宽比如大于30 1的硅通孔的填充，且能够便于与现有集成电路工艺集成、并能利用现有生产设备进行加工，能降低工艺难度和成本。
下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步详细的说图1是本发明实施例流程图；图2-图12是本发明实施例方法的制作过程中的硅片剖面示意图；图13是本发明实施例硅通孔的制作方法的硅通孔填充效果图。
具体实施例方式如图1所示是本发明实施例流程图。如图2至图12所示，是本发明实施例方法的制作过程中的硅片剖面示意图。本发明实施例硅通孔的制作方法包括如下步骤步骤一、如图2所示，在硅片1上淀积一层金属前介质层2。如图3所示，利用光刻定义出硅通孔区域，依次刻蚀所述硅通孔区域的所述金属前介质层2和所述硅片1并形成深沟槽或孔3 ；所述深沟槽或孔3的深度为30微米 250微米、最佳为50微米 100微米，宽度为1. 5微米 5微米、最佳为2微米 3微米；所述金属前介质层2为硼磷硅玻璃(BPSG)或磷硅玻璃(PSG)。步骤二、如图4所示，在所述深沟槽或孔3侧壁和底部淀积一层氧化层4，该氧化层4的淀积工艺采用LPCVD TEOS或SACVD TE0S。所述氧化层4的厚度为500A 3000A， 最佳选择为IOOOA 2000A。步骤三、如图5所示，在形成有所述氧化层4的所述深沟槽或孔3侧壁和底部中淀积一层钛和氮化钛5 ；所述钛和氮化钛5同时也淀积到所述深沟槽或孔3外部的表面区域。 所述钛和氮化钛5中的钛的厚度为OA 500A、最佳为IOOA 300A，所述钛和氮化钛5中的氮化钛的厚度，200A 1000A、最佳为300A 500A。步骤四、如图6所示，在所述钛和氮化钛5上淀积第一层钨6A，所述第一层钨6A不将所述深沟槽或孔3填满。所述第一层钨6A的厚度为所述深沟槽或孔3的宽度的1/5 1/2、最佳选择为1/4 1/3，且所述第一层钨6A的厚度小于15000A。步骤五、如图7所示，对所述第一层钨6A进行回刻，该回刻采用全面刻蚀方式，刻蚀完后将形成于所述深沟槽或孔外部的表面区域的所述第一层钨保留500A 1500A。步骤六、如图8所示，淀积第二层钨6B，所述第二层钨6B将所述深沟槽或孔3填满或不填满。所述第二层钨6B的厚度为所述深沟槽或孔3的宽度的1/5 1/3，且所述第一层钨6A的厚度小于15000A。步骤七、如图9所示，对由所述第一层钨6A和所述第二层钨6B组成的钨层6进行回刻或化学机械研磨，该回刻采用全面刻蚀方式，刻蚀完后将形成于所述深沟槽或孔外部的表面区域的所述钨层6保留500A 1500A。步骤八、当所述第二层钨6B未将所述深沟槽或孔3填满时，重复步骤七和步骤八， 直至所述深沟槽或孔3被填满。步骤九、如图10所示，制作所述硅片1的正面金属互连线7及正面后段工艺形成其它正面层8。步骤十、如图11所示，对所述硅片1的背面进行减薄，从所述深沟槽或孔3的底部将填充于所述深沟槽或孔3中的所述钛和氮化钛5、所述第一层钨6A和所述第二层钨6B露
出ο步骤十一、如图12所示，从所述硅片1的背面进行金属淀积形成背面金属9并制作背面金属图形。如图13所示，是本发明实施例硅通孔的制作方法的硅通孔填充效果图，该效果图为采用本发明实施例硅通孔的制作方法对宽度为3微米、深度为100微米的硅通孔填充后的SEM图，由图13可知，硅通孔得到了良好的填充，且被填充的硅通孔深宽比如大于 30 1。以上通过具体实施例对本发明进行了详细的说明，但这些并非构成对本发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围。
权利要求
1.一种硅通孔的制作方法，其特征在于，包括如下步骤步骤一、在硅片上淀积一层金属前介质层，利用光刻定义出硅通孔区域，依次刻蚀所述硅通孔区域的所述金属前介质层和所述硅片并形成深沟槽或孔；步骤二、在所述深沟槽或孔侧壁和底部淀积一层氧化层；该氧化层的淀积工艺采用 LPCVD TEOS 或 SACVD TEOS ；步骤三、在形成有所述氧化层的所述深沟槽或孔侧壁和底部中淀积一层钛和氮化钛; 所述钛和氮化钛同时也淀积到所述深沟槽或孔外部的表面区域；步骤四、在所述钛和氮化钛上淀积第一层钨，所述第一层钨不将所述深沟槽或孔填俩；步骤五、对所述第一层钨进行回刻；步骤六、在形成有所述第一层钨的所述深沟槽或孔侧壁和底部中淀积第二层钨，所述第二层钨将所述深沟槽或孔填满或不填满；所述第二层钨同时也淀积到所述深沟槽或孔外部的表面区域；步骤七、对由所述第一层钨和所述第二层钨组成的钨层进行回刻或化学机械研磨； 步骤八、当所述第二层钨未将所述深沟槽或孔填满时，重复步骤六和步骤七，直至所述深沟槽或孔被填满；步骤九、制作所述硅片的正面金属互连线及正面后段工艺；步骤十、对所述硅片的背面进行减薄，从所述深沟槽或孔的底部将填充于所述深沟槽或孔中的所述钛和氮化钛、所述第一层钨和所述第二层钨露出；步骤十一、从所述硅片的背面进行金属淀积并制作背面金属图形。
2.如权利要求1所述硅通孔的制作方法，其特征在于步骤一中的所述金属前介质层为硼磷硅玻璃或磷硅玻璃。
3.如权利要求1所述硅通孔的制作方法，其特征在于步骤一中所述深沟槽或孔的深度为50微米 250微米、宽度为1. 5微米 5微米。
4.如权利要求1所述硅通孔的制作方法，其特征在于步骤四中所淀积的所述第一层钨的厚度为所述深沟槽或孔的宽度的1/5 1/2、且所述第一层钨的厚度小于15000AO
5.如权利要求4所述硅通孔的制作方法，其特征在于所述第一层钨的厚度为所述深沟槽或孔的宽度的1/4 1/3。
6.如权利要求1所述硅通孔的制作方法，其特征在于步骤六中所淀积的所述第二层钨的厚度为所述深沟槽或孔的宽度的1/5 1/2、且所述第一层钨的厚度小于15000A。
7.如权利要求6所述硅通孔的制作方法，其特征在于所述第二层钨的厚度为所述深沟槽或孔的宽度的1/4 1/3。
8.如权利要求1所述硅通孔的制作方法，其特征在于步骤五中对所述第一层钨进行的回刻采用全面刻蚀方式，刻蚀完后将形成于所述深沟槽或孔外部的表面区域的所述第一层钨保留500A 1500A。
9.如权利要求1所述硅通孔的制作方法，其特征在于步骤七中对所述钨层进行的回刻采用全面刻蚀方式，刻蚀完后将形成于所述深沟槽或孔外部的表面区域的所述钨层保留 500A 1500A。
全文摘要
本发明公开了一种硅通孔的制作方法，包括步骤形成深沟槽或孔；在深沟槽或孔侧壁和底部淀积一层氧化层；淀积钛和氮化钛；淀积第一层钨；对第一层钨进行回刻；淀积第二层钨；对钨层进行回刻；当深沟槽或孔未填满时，重复第二层钨的淀积和钨回刻，直至深沟槽或孔被填满；制作正面金属互连线及正面后段工艺；对硅片背面进行减薄；形成背面金属并制作背面金属图形。本发明钨填充工艺和钨刻蚀工艺的结合，能实现高深宽比硅通孔的填充，且能够便于与现有集成电路工艺集成、并能利用现有生产设备进行加工，能降低工艺难度和成本。
文档编号H01L21/768GK102412194SQ201110225738
公开日2012年4月11日 申请日期2011年8月8日 优先权日2011年8月8日
发明者彭虎, 程晓华 申请人:上海华虹Nec电子有限公司