一种亚微米尺寸的硅通孔结构及其制备方法、电子设备

本申请实施例涉及半导体，具体而言，涉及一种亚微米尺寸的硅通孔结构及其制备方法、电子设备。

背景技术：

1、硅通孔(through-silicon-via，tsv)是指贯穿芯片的硅基衬底的通孔，该硅通孔的内壁用于生长导电材料，可实现垂直堆叠的异质芯片的多层电气连接，因此被广泛应用于三维集成电路中。为了充分发挥硅通孔的优点，需要将其连接到位线或字线上，所需的硅通孔数量也将增加到数百万，在芯片尺寸不变的前提下，单位面积硅通孔的数量也需要随之增加，因此将硅通孔的尺寸从目前的微米级别降低到纳米级别是有必要的。

2、然而，目前对于亚微米尺寸的硅通孔的制备方法，其主要特点为需要在硅基衬底上通过制备外延层(如sige外延层)，在外延层上制备硅通孔，大大降低了硅通孔制备工艺的工艺兼容性，提升了制备工艺的难度和成本。因此，如何降低亚微米级硅通孔制备工艺的制作难度以及制作成本，成为本领域技术人员当前亟待解决的问题。

技术实现思路

1、本申请实施例在于提供一种亚微米尺寸的硅通孔结构及其制备方法、电子设备，旨在解决如何降低硅通孔制备工艺的制作难度以及制作成本的问题。

2、本申请实施例第一方面提供一种亚微米尺寸的硅通孔结构的制备方法，包括：

3、提供硅基衬底；

4、在所述硅基衬底的第一侧形成第一金属层，所述第一金属层包括第一金属图案；

5、对所述硅基衬底的第二侧进行减薄，以使所述第一金属层贯穿所述硅基衬底的第二侧；

6、在所述硅基衬底的第二侧形成第二金属层，所述第二金属层包括第二金属图案；

7、其中，在所述硅基衬底的第一侧形成第一金属层，包括：

8、对所述硅基衬底的第一侧进行刻蚀，形成多个盲孔；

9、在所述盲孔的一侧形成第一金属材料层，所述第一金属材料层整面覆盖所述硅基衬底，所述第一金属材料层填充所述盲孔；

10、对所述第一金属材料层进行刻蚀，形成所述第一金属层。

11、在一种可选的实施方式中，所述盲孔的深度小于或等于10μm。

12、在一种可选的实施方式中，所述盲孔沿所述硅基衬底的法线方向的尺寸逐渐减小。

13、在一种可选的实施方式中，对所述硅基衬底的第二侧进行减薄，以使所述第一金属层贯穿所述硅基衬底的第二侧，包括：

14、将所述硅基衬底的第一侧与支撑衬底进行键合；

15、对所述硅基衬底的第二侧进行机械研磨及抛光；

16、对所述硅基衬底的第二侧进行刻蚀，以使所述第一金属层贯穿所述硅基衬底的第二侧。

17、在一种可选的实施方式中，在所述硅基衬底的第二侧形成第二金属层，包括：

18、在所述硅基衬底的第二侧形成第二金属材料层，所述第二金属材料层整面覆盖所述硅基衬底的第二侧；

19、对所述第二金属材料层进行曝光和显影；

20、对所述第二金属材料层进行刻蚀，形成所述第二金属层。

21、在一种可选的实施方式中，所述第一金属材料层的材料包括以下材料至少之一：钨、镍、钌。

22、在一种可选的实施方式中，在形成多个盲孔之后，所述方法还包括：

23、在所述盲孔的一侧形成第一阻挡层；

24、在所述盲孔的一侧形成第一金属材料层，包括：

25、在所述第一阻挡层背离所述硅基衬底的一侧形成第三金属材料层，所述第三金属材料层整面覆盖所述硅基衬底，所述第三金属材料层填充所述盲孔；

26、对所述第一金属材料层进行刻蚀，形成所述第一金属层，包括：

27、对所述第三金属材料层与所述第一阻挡层进行刻蚀，形成第三金属层，所述第三金属层包括第三金属图案。

28、在一种可选的实施方式中，所述第一阻挡层的材料包括以下材料至少之一：钨、镍、钛、钽、氮化钛、钯、铬。

29、本申请实施例第二方面提供一种亚微米尺寸的硅通孔结构，所述硅通孔结构采用第一方面中所述的亚微米尺寸的硅通孔结构的制备方法制备得到。

30、本申请实施例第三方面提供一种电子设备，包括多个芯片，以及如第二方面中所述的亚微米尺寸的硅通孔结构；

31、其中，所述多个芯片通过所述亚微米尺寸的硅通孔结构互连。

32、有益效果：

33、本申请提供一种亚微米尺寸的硅通孔结构及其制备方法、电子设备，包括：提供硅基衬底；在所述硅基衬底的第一侧形成第一金属层，所述第一金属层包括第一金属图案；对所述硅基衬底的第二侧进行减薄，以使所述第一金属层贯穿所述硅基衬底的第二侧；在所述硅基衬底的第二侧形成第二金属层，所述第二金属层包括第二金属图案；其中，在所述硅基衬底的第一侧形成第一金属层，包括：对所述硅基衬底的第一侧进行刻蚀，形成多个盲孔；在所述盲孔的一侧形成第一金属材料层，所述第一金属材料层整面覆盖所述硅基衬底，所述第一金属材料层填充所述盲孔；对所述第一金属材料层进行刻蚀，形成所述第一金属层。本申请提供的亚微米尺寸的硅通孔结构的制备方法中，通过在硅基衬底一侧直接制备盲孔，避免形成外延层，提升了亚微米级硅通孔制备工艺的工艺兼容性，降低了亚微米级硅通孔制备工艺的制作难度以及制作成本。

技术特征：

1.一种亚微米尺寸的硅通孔结构的制备方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的亚微米尺寸的硅通孔结构的制备方法，其特征在于，所述盲孔的深度小于或等于10μm。

3.根据权利要求1所述的亚微米尺寸的硅通孔结构的制备方法，其特征在于，所述盲孔沿所述硅基衬底的法线方向的尺寸逐渐减小。

4.根据权利要求1所述的亚微米尺寸的硅通孔结构的制备方法，其特征在于，对所述硅基衬底的第二侧进行减薄，以使所述第一金属层贯穿所述硅基衬底的第二侧，包括：

5.根据权利要求1所述的亚微米尺寸的硅通孔结构的制备方法，其特征在于，在所述硅基衬底的第二侧形成第二金属层，包括：

6.根据权利要求1所述的亚微米尺寸的硅通孔结构的制备方法，其特征在于，所述第一金属材料层的材料包括以下材料至少之一：钨、镍、钌。

7.根据权利要求1所述的亚微米尺寸的硅通孔结构的制备方法，其特征在于，在形成多个盲孔之后，所述方法还包括：

8.根据权利要求7所述的亚微米尺寸的硅通孔结构的制备方法，其特征在于，所述第一阻挡层的材料包括以下材料至少之一：钨、镍、钛、钽、氮化钛、钯、铬。

9.一种亚微米尺寸的硅通孔结构，其特征在于，所述硅通孔结构采用权利要求1-8任一项所述的亚微米尺寸的硅通孔结构的制备方法制备得到。

10.一种电子设备，其特征在于，包括多个芯片，以及如权利要求9所述的亚微米尺寸的硅通孔结构；

技术总结
本申请提供一种亚微米尺寸的硅通孔结构及其制备方法、电子设备，涉及半导体技术领域，包括：提供硅基衬底；在硅基衬底的第一侧形成第一金属层；对硅基衬底的第二侧进行减薄，以使第一金属层贯穿硅基衬底的第二侧；在硅基衬底的第二侧形成第二金属层；其中，在硅基衬底的第一侧形成第一金属层，包括：对硅基衬底的第一侧进行刻蚀，形成多个盲孔；在盲孔的一侧形成第一金属材料层；对第一金属材料层进行刻蚀，形成第一金属层。本申请通过在硅基衬底一侧直接制备盲孔，避免形成外延层，提升了硅通孔制备工艺的工艺兼容性，降低了硅通孔制备工艺的制作难度以及制作成本。

技术研发人员：王玮,林晨希,陈浪
受保护的技术使用者：北京大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13