技术领域本发明涉及半导体器件制造方法领域，特别地，涉及一种采用3D增材方式的TSV(ThroughSiliconVia)填充方法。
背景技术：
TSV形成是半导体制造领域的一个重要课题。常规TSV形成方法包括如下步骤：1：图案化TSV光刻胶层；2：刻蚀出TSV；3：去除底部氧化物；4：形成衬垫绝缘层以及附加衬垫绝缘层；5：去除底部绝缘层；6：形成种子层和障碍层；7：填充TSV金属，例如电镀Cu。随着半导体器件特征尺寸的不断缩小，TSV的刻蚀以及随后的金属填充变得越来越困难，半导体制造工艺难以获得质量和速度的平衡。例如，目前最好的填充方式是ALCVD，但是其吞吐量很低，影响产能。因此，需要提供一种更有效地TSV填充方法，以同时满足填充质量和速度的要求。
技术实现要素：
本发明提出了一种半导体制造方法，采用3D增材方式进行TSV填充，以克服现有技术中的缺陷，获得速度和质量俱佳的填充方法。本发明提供一种半导体器件制造方法，其中，包括如下步骤：提供半导体衬底，在该半导体衬底上形成TSV孔洞；采用3D打印工艺在上述TSV孔洞中填充导电粉末；将上述导电粉末熔化，以形成TSV填充材料。根据本发明的一个方面，在上述TSV孔洞中填充导电粉末时，仅采用一次的3D打印工艺将上述TSV孔洞填满。根据本发明的一个方面，在上述TSV孔洞中填充导电粉末时，采用多次的3D打印工艺将上述TSV孔洞填满；采用多次的3D打印工艺将上述TSV孔洞填满时，各次填充的所述导电粉末为相同材料或者为不同材料。根据本发明的一个方面，所述导电粉末选自TiN，W，Al，Cu或者以上材料两种或多种的组合。根据本发明的一个方面，采用3D打印工艺在上述TSV孔洞中填充导电粉末之后，上述TSV孔洞之外并不存在所述导电粉末；采用胶带去除位于上述TSV孔洞之外的所述导电粉末，以确保上述TSV孔洞之外并不存在所述导电粉末。本发明的优点在于：在刻蚀形成TSV孔洞之后，采用了3D增材方式进行TSV填充，首先通过3D打印技术在TSV孔洞之中填充导电粉末，其中，填充可以一次性填充完成，也可以通过多次填充来完成；然后，将粉末熔化以形成TSV填充材料。该方法可以填充小尺寸、高深宽比的TSV，不会产生空洞或气隙；并且，本发明并不需要掩膜。本发明克服了现有技术中的缺陷，获得速度和质量俱佳的填充方法。附图说明图1具有TSV孔洞的衬底图2一次性填充导电粉末图3第一次部分填充导电粉末图4熔化以形成填充材料图5熔化以形成第一部分填充材料图6再次部分填充导电粉末图7熔化形成第二部分填充材料图8多次填充-熔化以形成填充材料具体实施方式以下，通过附图中示出的具体实施例来描述本发明。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。本发明提供一种半导体器件制造方法，具体而言，涉及一种采用3D增材方式进行TSV填充的半导体器件制造方法。下面，参见附图1-8，将详细描述本发明提供的半导体器件制造方法。首先，参见附图1，提供半导体衬底1，在半导体衬底1上形成TSV孔洞2。可选地，TSV孔洞2的侧壁上形成有衬垫层3，衬垫层3的材料可以是绝缘材料也可以是导电材料，例如SiO2、HfO2等。接着，参见附图2，采用3D打印工艺在TSV孔洞2中填充导电粉末4。3D打印工艺属于一种增材制造方法(Additivemethod)，可以精确地、有效地控制形成材料的数量和位置。在本发明中，采用3D打印工艺在TSV孔洞2中填充导电粉末，一方面省略了常规工艺所需要的掩模版，另一方面，保证了工艺的质量和速度。其中，导电粉末4的材料包括但是不限于TiN，W，Al，Cu，或者以上材料中的两种或多种的组合。采用3D打印工艺在TSV孔洞2中填充导电粉末4之后，TSV孔洞之外并不存在导电粉末4。对于此，可以采用胶带去除位打印过程中位于TSV孔洞2之外的导电粉末，以确保TSV孔洞2之外并不存在导电粉末。接下来，参见附图2，可以仅采用一次的3D打印工艺将TSV孔洞2填满；也可以采用多次3D打印工艺将TSV孔洞2填满，参见附图3，其中，首先，填充第一层导电粉末41，其仅填充了部分深度的TSV孔洞2。接着，参见附图4，将导电粉末4熔化，以形成TSV填充材料5。对于图3中部分填充情况，将第一层导电粉末41熔化形成的是TSV第一部分填充材料51。熔化导电粉末4的工艺优选为激光退火。包括激光退火在内的熔化工艺并不需要额外的掩模版，同时，通过将导电粉末熔化而形成材料，可以避免空洞或者气隙的产生，获得具有良好质量的填充材料，另外，这样的工艺也具有良好的生产效率。尤其是激光退火，其可以根据TSV版图来扫面TSV孔洞的位置，更精确地进行熔化工艺，获得更好的工艺效果。对于形成了TSV第一部分填充材料51的器件结构而言，可以通过之后的3D打印工艺，继续在孔洞中填充导电粉末42，参见附图6。采用这样的多次的3D打印工艺填充TSV孔洞时，各次填充的导电粉末可以为相同材料，也可以为不同材料，完全可以根据对器件的要求来定制。接着，参见附图7，采用与之前同样的熔化工艺形成TSV第二部分填充材料52。通过多次的填充-熔化工艺，直至最终完全填充TSV孔洞，参见附图8。多次填充工艺相比较单次填充工艺，所能获得的优势在于：更好地控制填充材料的质量以及孔洞填充质量，最大程度避免气隙以及空洞的出现，并且能够更精细地控制填充材料种类，以满足不同器件的需求。本发明中的3D打印填充-熔化形成TSV结构的工艺，可以与现有的半导体工艺兼容，例如，可以通过可编程抗熔丝(ProgrammableAntifuse)或者闪存器件(Flashmemory)的工艺来制造。综上所述，在刻蚀形成TSV孔洞之后，采用了3D打印这样一种增材方式进行TSV填充，首先通过3D打印技术在TSV孔洞之中填充导电粉末，然后将粉末熔化以形成TSV填充材料，其中，可以仅通过单次的填充-熔化工艺完成填充，也可以采用多次的填充-熔化工艺重复进行，以获得具有更好效果的TSV填充材料。该方法可以填充小尺寸、高深宽比的TSV，不会产生空洞或气隙；同时，本发明并不需要掩膜，克服了现有技术中的缺陷，获得速度和质量俱佳的填充方法。以上参照本发明的实施例对本发明予以了说明。但是，这些实施例仅仅是为了说明的目的，而并非为了限制本发明的范围。本发明的范围由所附权利要求及其等价物限定。不脱离本发明的范围，本领域技术人员可以做出多种替换和修改，这些替换和修改都应落在本发明的范围之内。