半导体结构的形成方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体制作领域技术，特别涉及一种半导体结构的形成方法。
【背景技术】
[0002]随着半导体制作技术的飞速发展，半导体器件为了达到更快的运算速度、更大的资料存储量以及更多的功能，半导体芯片向更高集成度方向发展。而半导体芯片的集成度越高，半导体器件的特征尺寸(⑶:Critical Dimens1n)越小。
[0003]三维集成电路(IC:1ntegrated Circuit)是利用先进的芯片堆叠技术制备而成，其是将具不同功能的芯片堆叠成具有三维结构的集成电路。相较于二维结构的集成电路，三维集成电路的堆叠技术不仅可使三维集成电路信号传递路径缩短，还可以使三维集成电路的运行速度加快；简言之，三维集成电路的堆叠技术具有以下优点:满足半导体器件更高性能、更小尺寸、更低功耗以及更多功能的需求。
[0004]要实现三维集成电路的堆叠技术，娃通孔技术(TSV:Trough Silicon Via)是新一代使堆叠的芯片能够互连的技术，是目前热门的关键技术之一。TSV技术使得集成电路中芯片间的信号传递路径更短，因此三维集成电路的运行速度更快，且不存在堆叠芯片数目的限制。
[0005]TSV技术是通过在芯片和芯片之间、晶圆和晶圆之间制作垂直导通，从而实现芯片之间互连的最新技术。与传统集成电路封装键合的叠加技术不同，TSV技术能够使芯片在三维方向堆叠的密度最大，外形尺寸最小，大大改善芯片速度和低功耗的性能，因此,TSV技术也被称为三维(3D)TSV技术。TSV技术的主要优势为:具有最小的尺寸和重量，将不同种类的技术集成到单个封装结构中，用短的垂直互连代替长的二维(2D)互连，降低寄生效应和功耗等。
[0006]然而，现有采用TSV技术形成的半导体结构的电学性能以及可靠性有待提高。
【发明内容】
[0007]本发明解决的问题，通孔内空气体积膨胀会造成通孔上方光刻胶层形貌变差，如何提高形成的光刻胶层的形貌，避免通孔底部和侧壁表面的金属层被刻蚀，提高再分布层的质量。
[0008]为解决上述问题，本发明提供一种半导体结构的形成方法，包括:提供基底，所述基底内形成有通孔；在所述基底表面、通孔底部和侧壁表面形成金属层；提供光刻处理腔室，所述光刻处理腔室内的压强与光刻处理腔室外的压强具有压强差；在所述光刻处理腔室内，采用压强差光刻工艺在部分金属层表面形成光刻胶层，所述光刻胶层封闭所述通孔，且所述通孔内具有气体；以所述光刻胶层为掩膜，刻蚀所述金属层直至暴露出基底表面，剩余的金属层为再分布层；在形成所述再分布层后，去除所述光刻胶层。
[0009]可选的，所述光刻处理腔室包括旋转涂覆腔室，且所述旋转涂覆腔室内的压强小于旋转涂覆腔室外的大气压强。
[0010]可选的，所述压强差光刻工艺包括:在所述旋转涂覆腔室内，采用旋转涂覆工艺在金属层表面形成光刻胶膜，所述光刻胶膜封闭所述通孔，所述通孔内具有气体；对所述光刻胶膜进行烘烤处理；图形化所述光刻胶膜形成光刻胶层。
[0011]可选的，使所述旋转涂覆腔室内的压强小于旋转涂覆腔室外的大气压强的方法为:旋转涂覆腔室内温度与旋转涂覆腔室外室温相同，减小所述旋转涂覆腔室内的气体密度，使所述气体密度小于旋转涂覆腔室外室温条件下的气体密度。
[0012]可选的，抽取所述旋转涂覆腔室内的气体，减小所述旋转涂覆腔室内的气体密度。
[0013]可选的，使所述旋转涂覆腔室内的压强小于旋转涂覆腔室外的大气压强的方法为:所述旋转涂覆腔室内的气体密度与旋转涂覆腔室外室温条件下的气体密度相同，降低所述旋转涂覆腔室内的温度，使旋转涂覆腔室内的温度小于旋转涂覆腔室外的室温。
[0014]可选的，使所述旋转涂覆腔室内的压强小于旋转涂覆腔室外的大气压强的方法为:减小所述旋转涂覆腔室内的气体密度，使所述气体密度小于旋转涂覆腔室外室温条件下的气体密度，降低所述旋转涂覆腔室内的温度，使旋转涂覆腔室内的温度小于旋转涂覆腔室外的室温。
[0015]可选的，在所述烘烤处理过程中，通孔内的气体体积膨胀。
[0016]可选的，所述烘烤处理包括前烘处理和后烘处理。
[0017]可选的，图形化所述光刻胶膜形成光刻胶层的工艺步骤包括:前烘处理、曝光处理、显影处理以及后烘处理。
[0018]可选的，所述光刻处理腔室包括烘烤处理腔室，且所述烘烤处理腔室内的压强大于烘烤处理腔室外的大气压强。
[0019]可选的，所述压强差光刻工艺包括:采用旋转涂覆工艺在所述金属层表面形成光刻胶膜，所述光刻胶膜封闭所述通孔，且所述通孔内具有气体；在所述烘烤处理腔室内，对所述光刻胶膜进行烘烤处理；图形化所述光刻胶膜形成光刻胶层。
[0020]可选的，使所述烘烤处理腔室内的压强大于烘烤处理腔室外的大气压强的方法为:增加所述烘烤处理腔室内的气体密度，使所述气体密度大于烘烤处理腔室外室温条件下的气体密度。
[0021]可选的，向所述烘烤处理腔室内通入N2、He、Ar或Ne，以增加所述烘烤处理腔室内的气体密度。
[0022]可选的，所述烘烤处理包括前烘处理以及后烘处理。
[0023]可选的，图形化所述光刻胶膜形成光刻胶层的工艺步骤包括:前烘处理、曝光处理、显影处理以及硬烘处理。
[0024]可选的，所述金属层的材料为
[0025]可选的，采用湿法刻蚀工艺刻蚀所述金属层。
[0026]可选的，所述湿法刻蚀工艺的刻蚀液体包括硝酸、硫酸、双氧水、氟化铵以及去离子水的混合溶液，其中，硝酸与混合溶液的质量百分比小于10 %，硫酸与混合溶液的质量百分比小于5%，双氧水与混合溶液的质量百分比小于8%，氟化铵与混合溶液的质量百分比小于5%。
[0027]与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点:
[0028]本发明提供的半导体结构的形成方法中，提供基底，所述基底内形成有通孔；在基底表面、通孔底部和侧壁表面形成金属层；提供光刻处理腔室，所述光刻处理腔室内的压强与光刻处理腔室外的压强具有压强差，在所述光刻处理腔室内，采用压强差光刻工艺，在部分金属层表面形成光刻胶层，所述光刻胶层封闭所述通孔，且所述通孔内具有气体。本发明中利用所述压强差抵消或克服通孔内的气体体积膨胀的问题，避免由于通孔内气体体积膨胀而造成的光刻胶层厚度过薄甚至断裂的问题，优化形成的光刻胶层的形貌，进而防止对通孔底部和侧壁表面的金属层造成不必要的刻蚀，提高形成的再分布层的质量，从而提高半导体结构的可靠性及电学性能。
[0029]进一步，光刻处理腔室包括旋转涂覆腔室，且旋转涂覆腔室内的压强小于旋转涂覆腔室外的大气压强，所述旋转涂覆腔室内的压强较小，与现有技术相比，本发明在形成光刻胶膜之前通孔内气体密度更小，因此在旋转涂覆工艺过程中，通孔内气体对光刻胶膜产生的向上的压强更小，使得光刻胶膜进入通孔内的深度更深，从而使位于通孔内金属层上方的光刻胶膜的厚度变厚；在对所述光刻胶膜进行烘烤处理过程中，通孔内的气体体积膨胀对光刻胶膜产生向上的压强作用，而由于通孔内金属层上方的光刻胶膜的厚度很厚，使得所述向上的压强作用对光刻胶膜形貌变化的影响很小甚至忽略不计就，防止光刻胶层发生形变造成厚度过薄或断裂，提高形成的光刻胶层的形貌，进而防止通孔内的金属层被刻蚀，提高半导体结构的可靠性及电学性能。
[0030]进一步，采用抽取旋转涂覆腔室内的气体的方法，减小旋转涂覆腔室内的气体密度，以获得具有较低压强的旋转涂覆腔室，从而使得通孔内金属层上方的光刻胶膜的厚度较厚。
[0031]进一步，光刻处理腔室包括烘烤处理腔室，所述烘烤处理腔室内压强大于烘烤处理腔室外的大气压强，在烘烤处理过程中，通孔内的气体受热具有体积膨胀的趋势，所述气体向光刻胶膜产生向上的压强作用；而本发明中，烘烤处理腔室内具有较大的压强，因此烘烤处理腔室内的气体向光刻胶膜产生较大的向下的压强作用，所述向下的压强作用能够减小甚至消除向上的压强作用产生的不良影响，使得光刻胶膜的顶部表面形貌保持不变，从而提高形成的光刻胶层的质量，防止通孔内金属层上方的光刻胶层厚度过薄或断裂，提高形成的再分布层的质量。
[0032]更进一步，采用向烘烤处理腔室内通入N2、He、Ar或Ne，增加烘烤处理腔室内气体密度的方法，以提高烘烤处理腔室内的压强，获得具有较高压强的烘烤处理腔室。
【附图说明】
[0033]图1至图2为一实施例提供的半导体结构形成过程的剖面结构示意图；
[0034]图3至图6、图8至图10为本发明另一实施例提供的半导体结构形成过程的剖面结构示意图；
[0035]图7为本发明另一实施例提供的旋转涂覆装置的结构示意图；
[0036]图11至图13、图15至图17为本发明又一实施例提供的半导体结构形成过程的剖面结构示意图；
[0037]图14为本发明又一实施例提供的烘烤处理装置的结构示意图。
【具体实施方式】
[0038]由【背景技术】可知，现有技术采用TSV技术形成的半导体结构的电学性能以及可靠性有待提闻。
[0039]经研究发现，位于TSV通孔底部和侧壁表面的再布线层(RDL, Redistribut1nLayer)的性能差，具体的，位于TSV通孔底部和侧壁表面某些区域的再布线层厚度非常薄、甚至未被再布线层覆盖，这是导致半导体结构的电学性能以及可靠性差的一个重要原因。
[0040]针对半导体结构的形成方法进行研究，形成所述半导体结构的工艺步骤包括:
[0041]请参考图1，提供基底100，在所述基底100内形成通孔101 ;在所述基底100表面、通孔101