專利名稱：制備用于半導(dǎo)體元件的互連的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制備用于半導(dǎo)體元件的互連的方法。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體元件、例如小片、晶片和芯片級封裝制備成包括外觸點(diǎn)，以便允許從元件外側(cè)至元件上所包含的集成電路的電連接。例如，半導(dǎo)體管芯一般包括形成于管芯面上的焊盤圖案。在晶片級，焊盤用于測試管芯上的集成電路的探針。在管芯級，焊盤用于測試并且還用于制作電連接，例如導(dǎo)線焊盤，以用于封裝。通常，焊盤包括平坦的鋁焊盤，或者位于可被焊料潤濕的焊盤上的焊塊。
如上所述的互連僅僅是可用于半導(dǎo)體元件的一種互連。許多種其它類型的互連也是已知的。例如，半導(dǎo)體封裝如芯片級封裝可利用設(shè)置成較密陣列的焊球，例如焊球網(wǎng)格陣列(BGA)或較細(xì)的焊球網(wǎng)格陣列(FBGA)。


圖1-5顯示了具有與之相關(guān)聯(lián)的互連的示例性半導(dǎo)體元件10。圖1是元件10片段的頂視圖，并且顯示了多條傳導(dǎo)跡線12，14，16，18，20，22，24，26，28，30，32，34，36。傳導(dǎo)跡線從內(nèi)引線焊盤38，40，42，44，46，48，50，52，54，56，58，60，62延伸至外引線焊盤64，66，68，70，72，74，76，78，80，82，84，86，88。外引線焊盤和內(nèi)引線焊盤的所示相對尺寸僅僅是用于示意說明目的。因此，盡管內(nèi)引線焊盤顯示為尺寸一致，并且大于尺寸一致的外引線焊盤，但是，可以理解，這種構(gòu)造也可具有尺寸不一致的內(nèi)引線焊盤和/或外引線焊盤，并且可具有小于外引線焊盤的內(nèi)引線焊盤。
圖2和圖3顯示了圖1片段的放大區(qū)域的頂視圖和側(cè)剖視圖。這些視圖顯示跡線18是傳導(dǎo)材料層100。外引線焊盤70包括位于包含鎳的可被焊料潤濕的材料104上的焊球102。內(nèi)引線焊盤44包括焊料互連106，其具有位于其上的傳導(dǎo)材料帽108。傳導(dǎo)材料帽108可包括例如鎳和/或焊球。
跡線100可被稱為再分配層，其中，它將電信號從內(nèi)引線焊盤44的中心位置分配至外引線焊盤70的橫向外側(cè)位置，反之亦然。
片段10的半導(dǎo)體元件包括半導(dǎo)體管芯110，其可對應(yīng)于例如單晶硅晶片。管芯110具有與之相關(guān)聯(lián)的不同層級的集成電路(未示出)。電絕緣的鈍化層112圍繞管芯110延伸并將管芯與焊料材料106隔開。鈍化層112可包括、基本上包括或包含二氧化硅，并且一般具有的厚度是從大約2000至大約8000。絕緣材料114設(shè)在鈍化層112之上，并用于支撐電路跡線100，并且也可在電路跡線100的圖案形成過程中使用。層114可包括例如聚酰亞胺。
半導(dǎo)體管芯110可被視為半導(dǎo)體襯底，或者管芯110連同元件10的不同其它材料的組合可被視為半導(dǎo)體襯底。為了有助于解釋所附權(quán)利要求，用語″半導(dǎo)體的襯底″和″半導(dǎo)體襯底″被定義為指包括半導(dǎo)體材料的任何構(gòu)造，所述半導(dǎo)體材料包括但不限于半導(dǎo)體的體材料如半導(dǎo)體晶片(單獨(dú)的或包括位于其上的其它材料的組件)，以及半導(dǎo)體材料層(單獨(dú)的或包括位于其上的其它材料的組件)。用語″襯底″指的是任何支撐結(jié)構(gòu)，包括但不限于如上所述的半導(dǎo)體襯底。
管芯110具有兩個(gè)相對側(cè)111和113，其一般被分別稱為正面和背面。元件10具有相對的外表面115和117，其分別鄰接于管芯110的正面111和背面113。表面115和117可分別被稱為元件10的正面和背面。
焊料材料106完全地延伸穿過元件10，并因此從元件的正面115延伸至元件的背面117。焊料材料106最終可用于至鄰近背面117的外部器件上的電連接，并且可用于將這種器件電互連在與外引線70的焊盤102相關(guān)聯(lián)的另一器件上。
參見圖4和圖5描述了形成圖2和圖3所示結(jié)構(gòu)的方法。具體而言，顯示了在形成引線44和70(圖2和圖3)之前的構(gòu)造10。孔130被蝕刻而穿過元件10從正面115延伸至背面117。該孔例如可通過激光刻蝕來形成。該孔包括從正面115延伸至背面117的深度132，并且包括正交于該深度的寬度尺寸134。從上方看去(如圖所示)，該孔可為大致圓形的，因此寬度尺寸134可對應(yīng)于圓形的直徑?；蛘撸摽讖纳戏娇慈タ删哂卸噙呅涡螤?例如方形的形狀)。與孔130的形狀無關(guān)的是，最大寬度尺寸一般將小于或等于大約100微米，常常小于或等于大約35微米。
在利用焊料均勻地填充孔130時(shí)，就會(huì)遇到問題。具體而言，小尺寸的孔130使得焊料難于流入該孔中。已經(jīng)采取了各種努力來沿著孔130的周邊側(cè)壁提供焊料，以便將焊料吸入該孔中。然而，提供焊料潤濕劑常常會(huì)涉及較高溫度的處理(具體為超過300℃的處理)，這可能會(huì)不利地影響與管芯110相關(guān)聯(lián)的電路。因此，需要研制一種在半導(dǎo)體元件中形成互連的方法。
概要 在一個(gè)方面中，本發(fā)明包括制備用于半導(dǎo)體元件的互連的方法。提供半導(dǎo)體襯底，并且形成完全地延伸穿過襯底的開口。在小于或等于大約200℃的溫度下沿著開口的側(cè)壁來沉積第一材料。然后將第二材料鍍在該開口中并鍍在第一材料上。
在一個(gè)方面中，本發(fā)明包括制備用于半導(dǎo)體元件的互連的方法。提供半導(dǎo)體襯底，并且形成完全地延伸穿過襯底的開口。沿著開口的側(cè)壁而沉積金屬氮化物。利用包含金屬氮化物的金屬的第一前體以及包含金屬氮化物的氮的第二前體，在反應(yīng)室中進(jìn)行這種沉積。這種沉積包括至少一個(gè)循環(huán)，其中第一和第二前體以彼此不同且基本上不會(huì)重疊的時(shí)間間隔而處在反應(yīng)室中。第二材料然后鍍在該開口中并鍍在金屬氮化物之上。
附圖簡介 下面參見以下附圖來介紹本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。
圖1是現(xiàn)有技術(shù)半導(dǎo)體元件構(gòu)造的示意性頂視圖。
圖2是現(xiàn)有技術(shù)構(gòu)造的圖1所示區(qū)域2的放大圖。
圖3是現(xiàn)有技術(shù)構(gòu)造的沿著圖2中線3-3的視圖。
圖4是處在圖2所示階段之前的處理階段的現(xiàn)有技術(shù)構(gòu)造的視圖。
圖5是現(xiàn)有技術(shù)構(gòu)造的沿著圖4中線5-5的截面圖。
圖6是在本發(fā)明示例性方法的預(yù)處理階段中的半導(dǎo)體元件的示意性截面圖。
圖7是在圖6所示之后的處理階段中的圖6所示片段的視圖。
圖8是在圖7所示之后的處理階段中的圖6所示片段的視圖。
圖9是在圖8所示之后的處理階段中的圖6所示片段的視圖。
圖10是在圖9所示之后的處理階段中的圖6所示片段的視圖。
圖11是在圖10所示之后的處理階段中的圖6所示片段的視圖。
圖12是在圖11所示之后的處理階段中的圖6所示片段的視圖。
圖13是在圖12所示之后的處理階段中的圖6所示片段的視圖。
圖14是根據(jù)本發(fā)明第二方面的在圖7所示之后的處理階段中的圖6所示片段的視圖。
圖15是圖14所示之后的圖14片段的視圖。
圖16是在圖15所示之后的處理階段中的圖14所示片段的視圖。
圖17是可用于本發(fā)明各方面的示例性沉積裝置的示意性截面圖。
優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述 在一些特定的方面，本發(fā)明包括用于在延伸穿過半導(dǎo)體元件的開口中形成焊料的方法。低溫沉積用于在開口中形成薄膜。該薄膜可包括金屬氮化物，例如氮化鈦。薄膜的表面被鍍上焊料可潤濕的材料(例如鎳)。鍍覆(plating)可包括活化表面(例如，通過將薄膜浸入包含鉿和/或鈀的溶液中)，隨后通過用焊料可潤濕的材料來對活化的表面進(jìn)行化學(xué)鍍?；蛘?，鍍覆可包括利用較少活化的鍍覆化學(xué)處理而在表面上形成鍍層。較少活化的鍍覆化學(xué)處理可利用更少的穩(wěn)定劑含量并可利用TiN薄膜來載帶用于鍍覆化學(xué)反應(yīng)的電勢。作為另一示例，低溫TiN薄膜可用作用于另一低溫化學(xué)氣相沉積層(例如鎢)的低溫基層或附著層。然后，焊料可潤濕的材料可被鍍在低溫化學(xué)氣相沉積層上。
在薄膜上形成焊料可潤濕的材料之后，焊料可沿著焊料可潤濕的材料而被吸入開口中，以便填充開口。
低溫沉積薄膜優(yōu)選在小于或等于大約200℃的溫度下進(jìn)行，以便半導(dǎo)體元件的溫度在沉積過程中不會(huì)超過200℃。合適的沉積技術(shù)可包括原子層沉積(ALD)和/或化學(xué)氣相沉積(CVD)。為了有助于讀者理解本發(fā)明，將首先比較詳細(xì)地介紹ALD技術(shù)和CVD技術(shù)。首先參考ALD技術(shù)，這一般涉及在襯底上形成連續(xù)的原子層。這種層可包括例如多晶的和/或無定形的外延材料。ALD也可被稱為原子層外延、原子層處理，等等。
概括而言，ALD包括將初始元件暴露給第一化學(xué)物質(zhì)，以便實(shí)現(xiàn)物質(zhì)在該元件上的化學(xué)吸附。在原理上，化學(xué)吸附形成了單層，其在整個(gè)暴露的初始元件上均勻地為一個(gè)原子或分子厚。換句話說為飽和單層。在實(shí)踐中，如下進(jìn)一步所述，化學(xué)吸附可能不會(huì)出現(xiàn)在元件的所有部分上。但是，這種有缺陷的單層在本文中仍是單層。在許多應(yīng)用中，只有大致飽和的單層可能是合適的。大致飽和的單層仍會(huì)產(chǎn)生沉積層，其展示出這種層所需的質(zhì)量和/或性能。
對第一物質(zhì)從該元件之上進(jìn)行吹洗，并且提供第二化學(xué)物質(zhì)以便化學(xué)吸附在第一物質(zhì)的第一單層上。然后對第二物質(zhì)進(jìn)行吹洗，并且在將第二物質(zhì)單層暴露給第一物質(zhì)時(shí)，重復(fù)這些步驟。在一些情形下，這兩個(gè)單層可為相同的物質(zhì)。另外，可連續(xù)地化學(xué)吸附并吹洗第三物質(zhì)或更多物質(zhì)，如同第一和第二物質(zhì)一樣。應(yīng)當(dāng)注意，第一、第二和第三物質(zhì)中的一種或多種可與惰性氣體相混合，以便加速反應(yīng)室內(nèi)的壓力飽和。
吹洗可涉及多種技術(shù)，包括但不限于，使所述元件和/或單層接觸載氣和/或?qū)毫档椭恋陀诔练e壓力，以便降低與元件接觸的物質(zhì)和/或化學(xué)吸附的物質(zhì)的濃度。載氣的示例包括N2，Ar，He，Ne，Kr，Xe，等等?；蛘?，吹洗可包括使元件和/或單層與任何這樣的物質(zhì)相接觸，所述任何物質(zhì)允許化學(xué)吸附副產(chǎn)物脫附、并降低準(zhǔn)備引入另一物質(zhì)的一種物質(zhì)濃度。合適的吹洗量可憑經(jīng)驗(yàn)來確定，這是本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的。吹洗時(shí)間可連續(xù)地減少至可導(dǎo)致薄膜生長速率提高的吹洗時(shí)間。薄膜生長速率的提高可顯示出變化至非ALD工藝狀態(tài)，并可用于建立吹洗時(shí)限。
ALD常常被描述為自身限制的工藝，因?yàn)樵谠洗嬖诘谝晃镔|(zhì)可與之形成化學(xué)鍵結(jié)合的有限量的部位。第二物質(zhì)可能僅僅結(jié)合在第一物質(zhì)上，因此也可為自身限制的。一旦元件上的全部有限量的部位都與第一物質(zhì)相結(jié)合，那么第一物質(zhì)通常不會(huì)結(jié)合在已經(jīng)與元件形成結(jié)合的其它第一物質(zhì)上。然而，工藝條件可在ALD中變化，以便促進(jìn)這種結(jié)合并使ALD不是自身限制的。因此，ALD也可包括通過堆疊物質(zhì)而一次形成并非一個(gè)單層的物質(zhì)，從而形成大于一個(gè)原子或分子厚的層。本文所述的本發(fā)明各個(gè)方面適用于其中可能需要ALD的任何情形。還可注意到，局部化學(xué)反應(yīng)可在ALD過程中發(fā)生(例如，進(jìn)入的反應(yīng)物分子可從現(xiàn)有表面中置換出分子，而非在該表面上形成單層)。對于發(fā)生這種化學(xué)反應(yīng)而言，這類反應(yīng)通常局限在該表面的最上單層內(nèi)。
傳統(tǒng)的ALD可在常用范圍內(nèi)的溫度和壓力下進(jìn)行，并符合已建立的吹洗標(biāo)準(zhǔn)，以便實(shí)現(xiàn)所需的一次一個(gè)單層地形成整個(gè)ALD層。即使如此，ALD條件可根據(jù)具體的前體、層成分、沉積設(shè)備和本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的其它符合標(biāo)準(zhǔn)的因素，而產(chǎn)生很大的變化。保持溫度、壓力和吹洗的傳統(tǒng)條件減少了非所需的反應(yīng)，這類反應(yīng)會(huì)影響單層形成和所得整個(gè)ALD層的質(zhì)量。因此，在傳統(tǒng)溫度和壓力范圍之外的操作可能會(huì)存在形成缺陷單層的風(fēng)險(xiǎn)。
化學(xué)氣相沉積(CVD)的一般技術(shù)包括多種更特定的工藝，包括但不限于等離子體增強(qiáng)CVD和其它工藝。CVD常常用于在元件上無選擇性地形成完整的沉積材料。CVD的一種特性是，在沉積室中同時(shí)存在用于發(fā)生反應(yīng)以形成沉積材料的多種物質(zhì)。這種條件與用于傳統(tǒng)ALD的吹洗標(biāo)準(zhǔn)形成對照，在傳統(tǒng)ALD中，元件與化學(xué)吸附在元件上或之前沉積的物質(zhì)上的單一一種沉積物質(zhì)相接觸。ALD工藝規(guī)程可提供同時(shí)接觸多種類型的物質(zhì)，或處在可發(fā)生ALD化學(xué)吸附而非CVD反應(yīng)的狀態(tài)下。除了一起反應(yīng)之外，物質(zhì)或者可化學(xué)吸附在元件或之前沉積的物質(zhì)上，從而提供了這樣的表面，接下來的物質(zhì)可接著化學(xué)吸附在該表面上，以形成完整的所需材料層。
在大多數(shù)CVD條件下，以主要與下層元件的成分或表面性能無關(guān)的方式，來產(chǎn)生沉積。作為對比，ALD中的化學(xué)吸附率可能會(huì)受到元件或化學(xué)吸附物質(zhì)的成分、晶體結(jié)構(gòu)和其它性能的影響。其它工藝條件例如壓力和溫度也可影響化學(xué)吸附率。因此，觀察顯示，化學(xué)吸附可能不會(huì)在元件的一些部分上顯著地發(fā)生，雖然這種化學(xué)吸附在合適的吸附率下在同一元件的其它部分上發(fā)生。這種條件可能會(huì)將不可接受的缺陷引入沉積的材料中。
本發(fā)明的示例性方法參見圖6-13所述。首先參見圖6，該圖顯示了在預(yù)處理階段的構(gòu)造200的片段。構(gòu)造200包括參見圖1-5如上所述的若干結(jié)構(gòu)，這類結(jié)構(gòu)的標(biāo)號與圖1-5中所示構(gòu)造200中的標(biāo)號相同。因此，構(gòu)造200顯示為包括具有正面111和背面113的半導(dǎo)體元件110，并且進(jìn)一步顯示為包括在元件110周圍延伸的鈍化層112。構(gòu)造200還包括類似于上述跡線的傳導(dǎo)金屬跡線100，并且包括在跡線100之下的厚的鈍化層114。該厚的鈍化層例如可為包含聚酰亞胺的層。
構(gòu)造200與圖1-5所示構(gòu)造10不同之處在于，構(gòu)造200包括在傳導(dǎo)材料層100之上的一對絕緣材料層202和204。絕緣材料層202和204可分別被稱為第一和第二絕緣材料層。絕緣材料層202可包括例如聚酰亞胺，并且絕緣材料層204可包括例如通過低溫沉積所形成的二氧化硅。絕緣材料層202被圖案化，從而具有從中延伸通過的間隙206，其最終為用于外引線焊盤的位置。
構(gòu)造200可被視為半導(dǎo)體元件，并且這種元件包括位于半導(dǎo)體管芯110正面外側(cè)的正面208，以及位于管芯110的背面113外側(cè)的背面210。
開口212完全地延伸穿過半導(dǎo)體元件200，并且具體從正面208延伸至背面210。開口212包括正面208和背面210的之間的深度214，并且包括正交于深度214的寬度216。當(dāng)從上方看去時(shí)，開口212可具有任何合適的形狀，包括例如大致圓形的形狀。如果當(dāng)從上方看去開口212是大致圓形的，那么該寬度216將對應(yīng)于圓的直徑。與開口212的形狀無關(guān)的是，開口將具有最大橫截面寬度。在具體的方面中，這種最大橫截面寬度將小于大約100微米，并且在另外的方面中，這種最大橫截面寬度將小于大約35微米。
開口212具有側(cè)壁外圍(periphery)218，其包括鈍化材料112的表面和絕緣材料204的表面。在具體的方面中，材料204和112可包括彼此相同的成分，具體可包括、基本上包括或包含二氧化硅。因此，側(cè)壁218可沿著整個(gè)側(cè)壁而包括、基本上包括或包含二氧化硅。
如前面所述，結(jié)構(gòu)110可包括半導(dǎo)體管芯，并且在具體方面將包括單晶半導(dǎo)體材料，例如單晶硅晶片。因此，在本發(fā)明的一些方面中，開口212可被視為延伸穿過單晶硅晶片。
應(yīng)當(dāng)注意，材料204和112之間的界面應(yīng)顯示在圖6的開口212中，因?yàn)檫@種界面將在開口平面的后面看到。然而，這種界面未在開口中顯示出，以便簡化該圖。一般地，在本說明書的截面圖的所示平面后面所產(chǎn)生的界面將不會(huì)顯示出，除非這些界面的圖示將使附圖和/或描述更清楚。
結(jié)構(gòu)114，100，202和204可被視為鄰接于結(jié)構(gòu)110的正面111。具體而言，與結(jié)構(gòu)114，100，202和204接近于背面113相比，結(jié)構(gòu)114，100，202和204更接近正面111。
參見圖4和圖5如上所述的處理顯示了被沖壓穿過傳導(dǎo)材料100的孔130，因此孔130包括包含傳導(dǎo)材料100的外圍。圖6結(jié)構(gòu)200和參見圖4和圖5所述的結(jié)構(gòu)之間的區(qū)域在于，孔212不包括完全地延伸至傳導(dǎo)材料100的外圍。構(gòu)造200可通過初始形成待圖案化的傳導(dǎo)材料層100來形成，使得材料100包括從中延伸穿過的間隙，孔212將最終在該間隙中形成。間隙然后可填充上電絕緣材料204，并且開口212可被沖壓穿過電絕緣材料204。
盡管構(gòu)造200顯示為其中開口212并不接觸傳導(dǎo)材料100，但是可以理解，圖4和圖5的處理可用于取代所示的處理。因此，開口可通過傳導(dǎo)材料的焊盤形成，如圖4和圖5所示，并且可具有包括焊盤傳導(dǎo)材料的外圍。
接下來參見圖7，層(其也可在本文中稱為薄膜)220沿著側(cè)壁218而沉積在開口212中，并且也沿著元件200的背面210沉積。層220可包括導(dǎo)電材料，并且在具體的方面將包括、基本上包括或包含金屬氮化物。例如，層220可包括、基本上包括或包含氮化鈦、氮化鎢、氮化鉭和氮化鉿中的一種或多種。在本發(fā)明的具體方面，層220可被稱為第一材料，以便使層220與隨后在開口212中形成的材料區(qū)分開。
盡管層220描述為形成于背面210之上，但是可以理解，層220或者可被視為限定了新的背面，以便背面210與層220而非與材料112相關(guān)聯(lián)。然而，從以下的描述中可以理解，層220的與構(gòu)造200背面相關(guān)聯(lián)的那部分最終被除去，因此，如果背面即使在形成層220之后仍保持與材料112相關(guān)聯(lián)，那么它對于這里的描述而言也更簡單。
層220可例如通過ALD和/或CVD形成，優(yōu)選在小于或等于大約200℃的溫度下形成。采用處在或低于200℃的溫度可避免如本說明書中的″背景″段落中所述的問題，具體而言，可避免將與管芯110相關(guān)聯(lián)的電路(未示出)加熱至?xí)υ撾娐吩斐刹焕绊懙臏囟取?br> 圖17顯示了可用來形成層220的示例性沉積裝置1000。該裝置1000包括反應(yīng)室1002。進(jìn)口1004延伸至反應(yīng)室中，并且閥1006設(shè)在進(jìn)口1004中，用于控制材料流過該進(jìn)口。出口1008也延伸至反應(yīng)室中，并且閥1010設(shè)置成用于控制材料流過該出口。
襯底托座1012設(shè)在反應(yīng)室中，并且顯示為托住示例性的襯底1014。襯底1014可對應(yīng)于例如圖6和圖7的半導(dǎo)體元件200。
在操作中，材料通過進(jìn)口1004流入室1002中，并且通過出口1008從室1002排出。流入室中的材料由箭頭1016來表示，而從室中排出的材料由箭頭1018來表示。流入室1002中的材料可為適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)物(即一種或多種前體)、載氣、吹洗氣體，等等。
如果裝置1000用于ALD類型的工藝，那么兩種前體可在彼此不同且基本上不重疊的時(shí)間間隔內(nèi)被引入室中。具體而言，第一前體可被引入室中，以在襯底1014的暴露表面之上形成大致飽和的第一單層，隨后第一前體可從反應(yīng)室排出。第二前體然后可被引入反應(yīng)室中，以便與由第一前體形成的單層發(fā)生反應(yīng)，以由單層來形成所需的材料。利用第一和第二前體可被視為一個(gè)工藝循環(huán)，并且多個(gè)循環(huán)可用于形成所需的材料而達(dá)到所需的厚度。第一和第二前體被介紹為在彼此″不重疊的時(shí)間間隔″中處在該室中，其中，每一前體在引入另一前體之前被基本上徹底地從反應(yīng)室中沖洗掉。用語″基本上不重疊的時(shí)間間隔″用于表示在后面的前體被引入室中時(shí)，可能在室中有一些殘留的前體，但這種殘留的前體濃度將非常低，并且一般低至沒有可檢測到的前體之間的相互作用，除了在襯底1014的表面之外。
在本發(fā)明的一個(gè)示例性方面，層220包括金屬氮化物。在這一方面中，第一前體可包括金屬氮化物的金屬，并且第二前體可包括金屬氮化物的氮。層220可利用至少一個(gè)循環(huán)來形成，其中第一和第二前體在彼此不同且基本上不重疊的時(shí)間間隔內(nèi)處在反應(yīng)室中。典型地，每一循環(huán)將包括引入第一前體，隨后進(jìn)行吹洗，然后引入第二前體。如果金屬氮化物是氮化鈦，那么包含氮化鈦中金屬的示例性前體是TiCL4和四-二甲基-酰氨基-鈦(TDMAT)，并且包含金屬氮化物中氮的示例性前體是氨(NH3)。
如果由四氯化鈦和氨形成，那么氮化鈦層220可在從大約68℃至大約400℃的溫度下形成，但優(yōu)選在小于大約200℃的溫度下形成。
在其中層220是氮化鈦的應(yīng)用中，第一前體包括TDMAT，第二前體包括氨，可利用多個(gè)循環(huán)在從大約100℃至大約180℃的溫度下來形成層220，該溫度一般為從大約130℃至大約170℃，其中示例性的溫度是155℃；壓力為從大約200毫托至大約2托，其中示例性的壓力是大約800毫托；冷壁反應(yīng)室；TDMAT的脈沖進(jìn)入室中的持續(xù)時(shí)間為大約1秒；吹洗所用時(shí)間為大約10秒；并且氨的第二脈沖進(jìn)入反應(yīng)室中的第二脈沖持續(xù)時(shí)間為大約4秒。氨的脈沖之后可接著進(jìn)行大約10秒的吹洗，以便完成單個(gè)循環(huán)。吹洗可利用真空和/或合適的吹洗氣體來實(shí)現(xiàn)。吹洗氣體可包括例如氬，并且優(yōu)選為對與前體和襯底上任何暴露材料的反應(yīng)呈惰性的氣體。
用于形成金屬氮化物層的上述溫度是示例性溫度。然而，優(yōu)選用來形成層220的溫度可處于或低于大約200℃，更優(yōu)選該溫度處于或低于大約160℃。
層220可通過ALD類型工藝的多個(gè)循環(huán)而形成為任何所需的厚度。層220的典型厚度將為至少大約100，其中示例性厚度是大約100至大約3000。如果采用了TDMAT/NH3處理，那么每一上述循環(huán)一般將形成小于或等于大約10厚的層(其中典型的層是大約9厚)，因此可能需要重復(fù)所述循環(huán)達(dá)至少大約10次，以形成所需厚度的層220。
如上所述用于TDMAT/NH3處理和TiCL4/NH3處理的方法類似于ALD的處理，其中這些方法利用了兩種前體，其在彼此基本上不重疊的時(shí)間間隔內(nèi)被提供至反應(yīng)室中。然而可以理解，用于形成層220的處理可為任何合適的處理，包括CVD類型的工藝。
應(yīng)當(dāng)注意，由TDMAT形成的TiN薄膜在暴露于空氣中時(shí)通常會(huì)氧化，除非沉積后的退火處理溫度為大約400℃。從下文中可以清楚，本發(fā)明的金屬氮化物薄膜220用作襯底而用于鍍覆工序。在這種應(yīng)用中，薄膜的傳導(dǎo)性能一般不是所關(guān)心的，因此薄膜可一定程度地氧化。因此，一般在利用TDMAT形成TiN時(shí)所采用的沉積后退火可省略，可利用在整個(gè)過程中處于或低于200℃(一般處于或低于160℃，常常處于或低于155℃)的工藝來形成薄膜220。
參見圖8，層220顯示為從元件200的背面210之上除去。這種除去可利用任何合適的蝕刻、和/或利用平面化方法(例如，化學(xué)機(jī)械拋光)來實(shí)現(xiàn)。
圖8也顯示了形成于層220的暴露表面之上的層222。層222代表層220的活化。層220的活化通過將層220暴露于鉿和鈀中之一或兩者來實(shí)現(xiàn)。對層220的表面進(jìn)行活化的示例性方法是將該層暴露于含每升大約0.15克氯化鈀、每升大約4毫升氫氟酸并且其余為去離子水的溶液中?？赏ㄟ^浸入該溶液中達(dá)大約30秒至大約60秒的一段時(shí)間來實(shí)現(xiàn)這種暴露，在室溫下大約30秒的時(shí)間一般就足夠了。活化處理可形成如圖所示的單獨(dú)的層222，或可改變層220的表面成分。無論如何，這種活化使得層220準(zhǔn)備好用于隨后在該層之上進(jìn)行的無電沉積。在具體的方面中，活化形成了所示的單獨(dú)的層222，其包括、基本上包括或包含鉿和鈀中之一或兩者。層222可具有從大約1微米至大約7微米的厚度，其中示例性的合適厚度是大約5微米。
活化層220的表面可在將層220從背面210上除去之前或之后進(jìn)行。如果層220包括鉿或鈀，那么可省略對該層的活化。
接下來參見圖9，層224被化學(xué)鍍在活化層222上。層224的材料可被稱為第二材料，以便與層220的第一材料區(qū)分開。層224優(yōu)選包括焊料可潤濕的材料，并且形成于開口212中，以便有效地將該開口的側(cè)壁與焊料可潤濕的材料排齊。
例如，層224可包括、基本上包括或包括鎳。在這樣的方面中，層224可通過將構(gòu)造200浸入次磷酸鎳溶液中來形成，所采用的工作溫度是從大約59℃至大約64℃，和沉積時(shí)間為從大約5分鐘至大約10分鐘。次磷酸鎳溶液可為Shipley Corporation公司生產(chǎn)的用于p-dimethylaminobenzaldeyhyde(DMAB)應(yīng)用中的溶液。次磷酸鎳溶液將一般具有大約5至7的pH值，優(yōu)選的pH值是大約7?；瘜W(xué)鍍層224可具有從大約1微米至大約7微米的厚度，其中大約5微米是優(yōu)選的厚度。如果厚度太薄，則在開口212完全填充上焊料之前，形成于鎳層之上的焊料材料(如下所述的焊料材料)可能會(huì)消耗化學(xué)鍍層，導(dǎo)致化學(xué)鍍材料不能實(shí)現(xiàn)為用于填充開口212的焊料提供充分潤濕的所需任務(wù)。
如前面所述，活化和隨后的化學(xué)鍍僅僅是可用來將焊料可潤濕的材料鍍覆在金屬氮化物之上的多種方法中的一種。其它方法包括，例如，將很少活化的鍍層鍍覆在金屬氮化物上，并在金屬氮化物上形成低溫化學(xué)氣相沉積層，然后鍍覆在低溫化學(xué)氣相沉積層上。如果利用了這類其它的方法，則活化層222可省略，或可被低溫化學(xué)氣相沉積層取代?；蛘?，活化層可形成于低溫化學(xué)氣相沉積層之上，而低溫化學(xué)氣相沉積層形成于金屬氮化物之上。
盡管層224顯示為在從背面210上除去層220之后形成，但是可以理解，本發(fā)明包括其它的方面，其中在從背面210上除去層220之前來提供化學(xué)鍍材料224，并且其中化學(xué)鍍材料和材料220都從該背面上除去。
參見圖10，除去絕緣材料層204(圖9)，以留出在包含聚酰亞胺的層202中的開口232，在其上將形成外引線焊盤。另外，開口212的上部區(qū)域伸展開，以形成完全延伸完全跨過傳導(dǎo)材料層100間隙的開口區(qū)域230。因此，開口212的伸展區(qū)域230具有外圍，其包括傳導(dǎo)材料100的暴露表面。在本發(fā)明的具體方面，開口212可被視為不會(huì)伸展至傳導(dǎo)材料100的第一開口，伸展區(qū)域230可被視為第一開口的一部分，其伸展至到達(dá)傳導(dǎo)材料100。形成伸展區(qū)域230可利用任何合適的蝕刻來實(shí)現(xiàn)。盡管整個(gè)絕緣材料204顯示為在形成伸展區(qū)域230的過程中除去，但是可以理解，本發(fā)明包括其它的方面，其中僅僅一部分材料204被除去以形成伸展區(qū)域230。無論如何，至少一些材料204被除去。
在本發(fā)明的所示方面中，在活化第一材料220之后、并且還在形成化學(xué)鍍層材料224之后，形成伸展區(qū)域230。然而可以理解，本發(fā)明包括其它的方面，其中，在對材料220進(jìn)行活化和形成鍍層材料224之一或兩者之前，形成伸展區(qū)域230。
除去層204(圖9)就改變了正面208的位置，使得該表面208現(xiàn)在與層202的表面、而非與層204的表面相關(guān)聯(lián)。
參見圖11，焊料240設(shè)在開口212和伸展區(qū)域230中。焊料240可例如通過利用從元件200背面施加焊料的波焊方法來提供。因此，焊料填充了開口212，但不會(huì)延伸至與元件200正面相關(guān)聯(lián)的其它形貌特征中，包括例如開口232。
焊料240可包括任何合適的焊料成分，例如包括這樣的成分，其包含63％錫和37％鉛(按重量計(jì)算)，96.5％錫和3.4％銀(按重量計(jì)算)，或者96.5％錫、3％銀和0.5％銅(按重量計(jì)算)。
焊料可潤濕的材料224有利地有助于焊料在較低溫度下流入窄小開口212中，同時(shí)提供質(zhì)量一致的開口填充。用于在開口中提供焊料的示例性溫度處于或低于大約200℃。
參見圖12，傳導(dǎo)材料層250形成于正面208上的暴露的傳導(dǎo)材料100和240之上。例如，傳導(dǎo)材料250可包括、基本上包括或包含鎳，并且可利用化學(xué)鍍技術(shù)來形成。間隙232中的傳導(dǎo)材料250形成了外引線252的一部分。傳導(dǎo)材料250與焊料240一起形成了延伸至開口212中的內(nèi)引線254。
參見圖13，包含的聚酰胺材料202(圖12)被除去，并且焊球260形成于外引線252的傳導(dǎo)材料250之上。除去材料202就將元件200的正面208改變?yōu)檑E線100的外表面、材料114以及暴露的材料250和260。盡管焊球260顯示為選擇性地形成于外引線252的材料250之上，并且不會(huì)形成于內(nèi)引線254的材料250之上，但是可以理解，焊球可也形成于內(nèi)引線之上。
圖6-13的處理顯示了本發(fā)明的一個(gè)示例性方面。另一示例性方面參見圖14-16來描述。在參見圖14-16時(shí)，在合適之處，采用與圖6-13所述相同的標(biāo)號。
圖14顯示了在圖7所示之后的處理步驟中的構(gòu)造300，在形成傳導(dǎo)材料220之后、并且在從該元件背面210上除去傳導(dǎo)材料220之前，來形成伸展區(qū)域230。
圖15顯示了沿著材料220形成的活化層222和化學(xué)鍍層224。圖15也顯示了從背面210之上除去的材料220。這種除去可在形成活化層222和化學(xué)鍍層224之一或兩者之前或者之后進(jìn)行。另外，圖15顯示了從包含聚酰胺的材料202上除去絕緣材料204(圖14)，這就留下了在將形成外引線的位置處暴露的間隙232。除去材料204優(yōu)選在形成活化層222和化學(xué)鍍層224之后進(jìn)行，以避免在開口232中在傳導(dǎo)材料100上形成化學(xué)鍍材料。然而，本發(fā)明包括其它的方面(未示出)，其中需要與形成化學(xué)鍍材料224同時(shí)地在開口232中形成化學(xué)鍍材料，在這些方面中，可能需要將開口232中的傳導(dǎo)材料100暴露在用來形成層222和224的條件下。
參見圖16，焊料240設(shè)在開口212和伸展區(qū)域230中，傳導(dǎo)材料帽250設(shè)在區(qū)域230和232(圖15中的區(qū)域232)中，并且焊球260設(shè)在開口232中的傳導(dǎo)材料250之上。圖16的構(gòu)造與圖13的構(gòu)造大致相當(dāng)，但不同之處在于，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)備選方面，相對于圖13而言，在形成焊球260的過程中，包含聚酰胺的材料202在圖16的構(gòu)造中留下來。
本發(fā)明的低溫處理可提供許多優(yōu)點(diǎn)。例如，處理工藝可用于所謂的″后端″工藝，其中加熱至本發(fā)明所用溫度之上可能會(huì)是有害的或是不可行的。另外，本發(fā)明的方法可用于對塑料或?qū)囟让舾械钠渌牧线M(jìn)行金屬化。
權(quán)利要求書(按照條約第19條的修改)1.一種制備用于半導(dǎo)體元件的互連的方法，包括提供半導(dǎo)體元件，所述元件具有處在第一高度水平的第一側(cè)，以及處在所述第一高度水平之上的第二高度水平的相對的第二側(cè)；形成完全地延伸穿過所述元件的開口，所述開口因此而從所述元件的第一側(cè)延伸至所述元件的所述相對的第二側(cè)，所述開口具有側(cè)壁；沿著所述開口的側(cè)壁來沉積第一材料，所述沉積在小于或等于大約200℃的溫度下進(jìn)行；和在所述開口中并在所述第一材料之上鍍上焊料可潤濕的材料，所述焊料可潤濕的材料僅僅部分地填充了所述開口；以及在所述開口中并沿著所述焊料可潤濕的材料來形成焊料，所述焊料填充了所述開口并從所述元件的第一側(cè)的第一高度水平延伸至所述元件的所述相對第二側(cè)的第二高度水平。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述沉積包括ALD和CVD中的一種或兩種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述沉積包括ALD和CVD中的一種或兩種，其中，所述沉積采用了各自可形成小于或等于大約10的所述第一材料的多個(gè)循環(huán)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述第一材料形成為至少大約100的厚度。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述第一材料形成為從大約100至大約300的厚度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述元件包括半導(dǎo)體材料晶片。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述元件包括單晶硅晶片。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述開口具有穿過所述元件的長度，并且正交于所述長度的最大尺寸小于或等于大約100微米。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一材料是導(dǎo)電材料。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一材料包括金屬氮化物。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一材料基本上包括金屬氮化物。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一材料由金屬氮化物組成。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一材料包括氮化鈦、氮化鎢、氮化鉭和氮化鉿中的一種或多種。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一材料基本上包括氮化鈦、氮化鎢、氮化鉭和氮化鉿中的一種或多種。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一材料由氮化鈦、氮化鎢、氮化鉭和氮化鉿中的一種或多種組成。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述鍍覆是化學(xué)鍍。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，所述焊料可潤濕的材料包括鎳。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，所述第一材料包括金屬氮化物，并且還包括，在所述化學(xué)鍍之前利用Hf和Pd之一或兩者來活化所述金屬氮化物。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，對所述金屬氮化物進(jìn)行的所述活化在所述金屬氮化物之上形成了包括Hf和Pd之一或兩者的層，其中，包括Hf和Pd之一或兩者的所述層具有大約1微米至大約7微米的厚度。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，包括Hf和Pd之一或兩者的所述層具有至少大約5微米的厚度。
21.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括在所述元件的第一側(cè)之上形成傳導(dǎo)材料焊盤，其中，所述開口被形成為穿過所述傳導(dǎo)材料焊盤。
22.刪去。
23.刪去。
24.一種制備用于半導(dǎo)體元件的互連的方法，包括提供半導(dǎo)體元件；形成完全地延伸穿過所述元件的開口，所述開口具有側(cè)壁；沿著所述開口的側(cè)壁來沉積金屬氮化物，所述沉積是在反應(yīng)室中利用以下材料和處理來進(jìn)行的第一前體，其包含所述金屬氮化物的金屬；第二前體，其包含所述金屬氮化物的氮；和至少一個(gè)循環(huán)，在所述循環(huán)中，所述第一前體和第二前體在彼此不同且基本上不會(huì)重疊的時(shí)間間隔內(nèi)處在所述反應(yīng)室中；以及將第二材料鍍在所述開口中并鍍在所述金屬氮化物之上。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其特征在于，所述鍍覆是化學(xué)鍍。
26.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其特征在于，所述元件包括半導(dǎo)體材料晶片。
27.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其特征在于，所述元件包括單晶硅晶片。
28.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其特征在于，所述開口具有穿過所述元件的長度，并且正交于所述長度的最大尺寸小于或等于大約100微米。
29.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其特征在于，在所述至少一個(gè)循環(huán)中，所述元件的溫度小于或等于大約200℃。
30.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其特征在于，在所述至少一個(gè)循環(huán)中，所述元件的溫度小于或等于大約160℃。
31.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其特征在于，所述金屬氮化物是氮化鈦、氮化鎢、氮化鉭或氮化鉿。
32.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其特征在于，所述金屬氮化物是氮化鈦。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的方法，其特征在于，所述第一前體是TiCL4，所述第二前體是NH3。
34.根據(jù)權(quán)利要求32所述的方法，其特征在于，所述第一前體是TDMAT，所述第二前體是NH3。
35.根據(jù)權(quán)利要求34所述的方法，其特征在于，所述循環(huán)以下列順序采用了，使TDMAT的第一脈沖進(jìn)入所述反應(yīng)室中，隨后從所述反應(yīng)室中吹洗掉所述TDMAT，使NH3的第二脈沖進(jìn)入所述反應(yīng)室中。
36.根據(jù)權(quán)利要求35所述的方法，其特征在于，所述第一脈沖持續(xù)了大約1秒的時(shí)間，所述吹洗持續(xù)了大約10秒的時(shí)間，并且采用了相對于與所述TDMAT和所述元件的反應(yīng)呈惰性的吹洗氣體，并且所述第二脈沖持續(xù)時(shí)間為大約4秒。
37.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其特征在于，在每一個(gè)所述至少一個(gè)循環(huán)中，所述第一前體在所述第二前體之前被引入所述反應(yīng)室中。
38.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其特征在于，每一所述至少一個(gè)循環(huán)單個(gè)地形成了小于或等于大約10厚的所述金屬氮化物層。
39.根據(jù)權(quán)利要求38所述的方法，其特征在于，采用了足夠多的所述循環(huán)，使得所述沉積形成了至少大約100厚的所述金屬氮化物。
40.根據(jù)權(quán)利要求38所述的方法，其特征在于，采用了足夠多的所述循環(huán)，使得所述沉積形成了至少大約100厚至大約300厚的所述金屬氮化物。
41.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其特征在于，所述第二材料是焊料可潤濕的材料，所述方法還包括，在所述開口中并沿著所述第二材料來形成焊料。
42.根據(jù)權(quán)利要求41所述的方法，其特征在于，所述第二材料包括鎳。
43.一種制備用于半導(dǎo)體元件的互連的方法，包括提供半導(dǎo)體元件，所述元件包括具有一對相對側(cè)的單晶半導(dǎo)體材料，所述元件包括位于所述單晶半導(dǎo)體材料的相對側(cè)之一外側(cè)的正面以及位于所述單晶半導(dǎo)體材料的相對側(cè)中另一側(cè)外側(cè)的背面，所述元件還包括鄰接于所述正面的傳導(dǎo)材料層；形成開口，其從所述正面延伸至所述背面并因此而完全地延伸穿過所述半導(dǎo)體元件，所述開口具有側(cè)壁并延伸穿過所述傳導(dǎo)材料層；沿著所述開口的側(cè)壁沉積第一材料以縮小所述開口，所述沉積利用了工藝的一個(gè)或多個(gè)循環(huán)，所述工藝在每一循環(huán)中形成了小于或等于大約10的所述第一材料，并且使所述元件暴露在小于或等于大約200℃的溫度下；在所述開口中并沿著所述第一材料形成焊料可潤濕的材料；以及沿著所述焊料可潤濕的材料形成焊料，以便用焊料填充所述開口；所述開口中的焊料與所述傳導(dǎo)材料層電連接。
44.根據(jù)權(quán)利要求43所述的方法，其特征在于，所述第一材料是金屬氮化物，其中，所述工藝是在反應(yīng)室中利用以下材料和處理來進(jìn)行的第一前體，其包含所述金屬氮化物的金屬；第二前體，其包含所述金屬氮化物的氮；和在彼此不同且基本上不會(huì)重疊的時(shí)間間隔內(nèi)在所述反應(yīng)室中提供所述第一前體和第二前體。
45.根據(jù)權(quán)利要求44所述的方法，其特征在于，所述金屬氮化物是氮化鈦、氮化鎢、氮化鉭或氮化鉿。
46.根據(jù)權(quán)利要求44所述的方法，其特征在于，所述金屬氮化物是氮化鈦。
47.根據(jù)權(quán)利要求46所述的方法，其特征在于，所述第一前體是TiCL4，所述第二前體是NH3。
48.根據(jù)權(quán)利要求46所述的方法，其特征在于，所述第一前體是TDMAT，所述第二前體是NH3。
49.根據(jù)權(quán)利要求48所述的方法，其特征在于，所述工藝以下列順序采用了，使TDMAT的第一脈沖進(jìn)入所述反應(yīng)室中，隨后從所述反應(yīng)室中吹洗掉所述TDMAT，使NH3的第二脈沖進(jìn)入所述反應(yīng)室中。
50.根據(jù)權(quán)利要求43所述的方法，其特征在于，所述半導(dǎo)體元件包括位于所述傳導(dǎo)材料層之上的第一絕緣材料層和位于所述第一絕緣材料層之上的第二絕緣材料層，其中，所述第二絕緣材料層具有對應(yīng)于所述半導(dǎo)體元件正面的表面。
51.根據(jù)權(quán)利要求50所述的方法，其特征在于，所述第一絕緣材料層包括聚酰亞胺，所述第二絕緣材料層包括二氧化硅。
52.根據(jù)權(quán)利要求43所述的方法，其特征在于，間隙延伸穿過所述傳導(dǎo)材料層，其中，所述的形成所述開口包括在所述間隙中形成第一開口，所述第一開口并不延伸至所述傳導(dǎo)材料層；以及使所述第一開口的一部分延伸至所述傳導(dǎo)材料層。
53.根據(jù)權(quán)利要求52所述的方法，其特征在于，所述延伸在所述形成所述焊料可潤濕的材料之前進(jìn)行。
54.根據(jù)權(quán)利要求52所述的方法，其特征在于，所述形成所述焊料可潤濕的材料包括所述焊料可潤濕的材料的化學(xué)鍍。
55.根據(jù)權(quán)利要求54所述的方法，其特征在于，所述第一材料包括金屬氮化物，所述方法還包括，在所述化學(xué)鍍之前利用Hf和Pd之一或兩者來活化所述金屬氮化物。
56.根據(jù)權(quán)利要求55所述的方法，其特征在于，所述活化在所述延伸之前進(jìn)行。
57.根據(jù)權(quán)利要求55所述的方法，其特征在于，所述活化在所述延伸之后進(jìn)行。
58.根據(jù)權(quán)利要求54所述的方法，其特征在于，所述延伸在所述化學(xué)鍍之后進(jìn)行。
59.根據(jù)權(quán)利要求52所述的方法，其特征在于，還包括，在所述傳導(dǎo)材料之上以及在所述傳導(dǎo)材料層的所述間隙中形成電絕緣材料，其中，所述第一開口延伸穿過所述電絕緣材料，其中，所述延伸包括除去所述電絕緣材料的至少一部分。
60.根據(jù)權(quán)利要求59所述的方法，其特征在于，所述電絕緣材料包括包含二氧化硅的層。
61.根據(jù)權(quán)利要求60所述的方法，其特征在于，還包括在所述傳導(dǎo)材料層之上形成包含聚酰亞胺的層，其中，所述包含二氧化硅的層位于所述包含聚酰亞胺的層之上。
62.根據(jù)權(quán)利要求43所述的方法，其特征在于，所述第一材料包括金屬氮化物。
63.根據(jù)權(quán)利要求43所述的方法，其特征在于，所述第一材料基本上包括金屬氮化物。
64.根據(jù)權(quán)利要求43所述的方法，其特征在于，所述第一材料由金屬氮化物組成。
65.根據(jù)權(quán)利要求43所述的方法，其特征在于，所述第一材料包括氮化鈦、氮化鎢、氮化鉭和氮化鉿中的一種或多種。
66.根據(jù)權(quán)利要求43所述的方法，其特征在于，所述第一材料基本上包括氮化鈦、氮化鎢、氮化鉭和氮化鉿中的一種或多種。
67.根據(jù)權(quán)利要求43所述的方法，其特征在于，所述第一材料由氮化鈦、氮化鎢、氮化鉭和氮化鉿中的一種或多種組成。
68.根據(jù)權(quán)利要求43所述的方法，其特征在于，所述形成所述焊料可潤濕的材料包括所述焊料可潤濕的材料的化學(xué)鍍。
69.根據(jù)權(quán)利要求68所述的方法，其特征在于，所述第一材料包括金屬氮化物，所述方法還包括，在所述化學(xué)鍍之前利用Hf和Pd之一或兩者來活化所述金屬氮化物。
70.根據(jù)權(quán)利要求43所述的方法，其特征在于，所述沉積沿著所述半導(dǎo)體晶片的背面形成所述第一材料，所述方法還包括，從所述半導(dǎo)體晶片的背面之上除去所述第一材料。
71.根據(jù)權(quán)利要求70所述的方法，其特征在于，所述形成所述焊料可潤濕的材料包括所述焊料可潤濕的材料的化學(xué)鍍，其中所述除去在所述化學(xué)鍍之前進(jìn)行。
72.根據(jù)權(quán)利要求71所述的方法，其特征在于，所述第一材料包括金屬氮化物，所述方法還包括，在所述化學(xué)鍍之前利用Hf和Pd之一或兩者來活化所述金屬氮化物。
73.根據(jù)權(quán)利要求72所述的方法，其特征在于，所述活化在所述除去之前進(jìn)行。
74.根據(jù)權(quán)利要求72所述的方法，其特征在于，所述活化在所述除去之后進(jìn)行。
75.根據(jù)權(quán)利要求70所述的方法，其特征在于，所述形成所述焊料可潤濕的材料包括所述焊料可潤濕的材料的化學(xué)鍍，其中所述除去在所述化學(xué)鍍之后進(jìn)行。
權(quán)利要求
1.一種制備用于半導(dǎo)體元件的互連的方法，包括提供半導(dǎo)體元件；形成完全地延伸穿過所述元件的開口，所述開口具有側(cè)壁；沿著所述開口的側(cè)壁來沉積第一材料，所述沉積在小于或等于大約200℃的溫度下進(jìn)行；和將第二材料鍍在所述開口中并鍍在所述第一材料之上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述沉積包括ALD和CVD中的一種或兩種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述沉積包括ALD和CVD中的一種或兩種，其中，所述沉積采用了各自可形成小于或等于大約10的所述第一材料的多個(gè)循環(huán)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述第一材料形成為至少大約100的厚度。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述第一材料形成為從大約100至大約300的厚度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述元件包括半導(dǎo)體材料晶片。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述元件包括單晶硅晶片。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述開口具有穿過所述元件的長度，并且正交于所述長度的最大尺寸小于或等于大約100微米。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一材料是導(dǎo)電材料。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一材料包括金屬氮化物。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一材料基本上包括金屬氮化物。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一材料由金屬氮化物組成。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一材料包括氮化鈦、氮化鎢、氮化鉭和氮化鉿中的一種或多種。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一材料基本上包括氮化鈦、氮化鎢、氮化鉭和氮化鉿中的一種或多種。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一材料由氮化鈦、氮化鎢、氮化鉭和氮化鉿中的一種或多種組成。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述鍍覆是化學(xué)鍍。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，所述第二材料包括鎳。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，所述第一材料包括金屬氮化物，并且還包括，在所述化學(xué)鍍之前利用Hf和Pd之一或兩者來活化所述金屬氮化物。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，對所述金屬氮化物進(jìn)行的所述活化在所述金屬氮化物之上形成了包括Hf和Pd之一或兩者的層，其中，包括Hf和Pd之一或兩者的所述層具有大約1微米至大約7微米的厚度。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，包括Hf和Pd之一或兩者的所述層具有至少大約5微米的厚度。
21.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述元件包括第一側(cè)和相對的第二側(cè)，其中所述開口從所述第一側(cè)延伸至所述第二側(cè)，所述方法還包括在所述第一側(cè)之上形成傳導(dǎo)材料焊盤，其中，所述開口被形成為穿過所述傳導(dǎo)材料焊盤。
22.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二材料是焊料可潤濕的材料，所述方法還包括，在所述開口中并沿著所述焊料可潤濕的材料來形成焊料。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于，所述焊料可潤濕的材料包括鎳。
24.一種制備用于半導(dǎo)體元件的互連的方法，包括提供半導(dǎo)體元件；形成完全地延伸穿過所述元件的開口，所述開口具有側(cè)壁；沿著所述開口的側(cè)壁來沉積金屬氮化物，所述沉積是在反應(yīng)室中利用以下材料和處理來進(jìn)行的第一前體，其包含所述金屬氮化物的金屬；第二前體，其包含所述金屬氮化物的氮；和至少一個(gè)循環(huán)，在所述循環(huán)中，所述第一前體和第二前體在彼此不同且基本上不會(huì)重疊的時(shí)間間隔內(nèi)處在所述反應(yīng)室中；以及將第二材料鍍在所述開口中并鍍在所述金屬氮化物之上。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其特征在于，所述鍍覆是化學(xué)鍍。
26.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其特征在于，所述元件包括半導(dǎo)體材料晶片。
27.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其特征在于，所述元件包括單晶硅晶片。
28.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其特征在于，所述開口具有穿過所述元件的長度，并且正交于所述長度的最大尺寸小于或等于大約100微米。
29.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其特征在于，在所述至少一個(gè)循環(huán)中，所述元件的溫度小于或等于大約200℃。
30.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其特征在于，在所述至少一個(gè)循環(huán)中，所述元件的溫度小于或等于大約160℃。
31.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其特征在于，所述金屬氮化物是氮化鈦、氮化鎢、氮化鉭或氮化鉿。
32.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其特征在于，所述金屬氮化物是氮化鈦。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的方法，其特征在于，所述第一前體是TiCL4，所述第二前體是NH3。
34.根據(jù)權(quán)利要求32所述的方法，其特征在于，所述第一前體是TDMAT，所述第二前體是NH3。
35.根據(jù)權(quán)利要求34所述的方法，其特征在于，所述循環(huán)以下列順序采用了，使TDMAT的第一脈沖進(jìn)入所述反應(yīng)室中，隨后從所述反應(yīng)室中吹洗掉所述TDMAT，使NH3的第二脈沖進(jìn)入所述反應(yīng)室中。
36.根據(jù)權(quán)利要求35所述的方法，其特征在于，所述第一脈沖持續(xù)了大約1秒的時(shí)間，所述吹洗持續(xù)了大約10秒的時(shí)間，并且采用了相對于與所述TDMAT和所述元件的反應(yīng)呈惰性的吹洗氣體，并且所述第二脈沖持續(xù)時(shí)間為大約4秒。
37.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其特征在于，在每一個(gè)所述至少一個(gè)循環(huán)中，所述第一前體在所述第二前體之前被引入所述反應(yīng)室中。
38.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其特征在于，每一所述至少一個(gè)循環(huán)單個(gè)地形成了小于或等于大約10厚的所述金屬氮化物層。
39.根據(jù)權(quán)利要求38所述的方法，其特征在于，采用了足夠多的所述循環(huán)，使得所述沉積形成了至少大約100厚的所述金屬氮化物。
40.根據(jù)權(quán)利要求38所述的方法，其特征在于，采用了足夠多的所述循環(huán)，使得所述沉積形成了至少大約100厚至大約300厚的所述金屬氮化物。
41.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其特征在于，所述第二材料是焊料可潤濕的材料，所述方法還包括，在所述開口中并沿著所述第二材料來形成焊料。
42.根據(jù)權(quán)利要求41所述的方法，其特征在于，所述第二材料包括鎳。
43.一種制備用于半導(dǎo)體元件的互連的方法，包括提供半導(dǎo)體元件，所述元件包括具有一對相對側(cè)的單晶半導(dǎo)體材料，所述元件包括位于所述單晶半導(dǎo)體材料的相對側(cè)之一外側(cè)的正面以及位于所述單晶半導(dǎo)體材料的相對側(cè)中另一側(cè)外側(cè)的背面，所述元件還包括鄰接于所述正面的傳導(dǎo)材料層；形成開口，其從所述正面延伸至所述背面并因此而完全地延伸穿過所述半導(dǎo)體元件，所述開口具有側(cè)壁并延伸穿過所述傳導(dǎo)材料層；沿著所述開口的側(cè)壁沉積第一材料以縮小所述開口，所述沉積利用了工藝的一個(gè)或多個(gè)循環(huán)，所述工藝在每一循環(huán)中形成了小于或等于大約10的所述第一材料，并且使所述元件暴露在小于或等于大約200℃的溫度下；在所述開口中并沿著所述第一材料形成焊料可潤濕的材料；以及沿著所述焊料可潤濕的材料形成焊料，以便用焊料填充所述開口；所述開口中的焊料與所述傳導(dǎo)材料層電連接。
44.根據(jù)權(quán)利要求43所述的方法，其特征在于，所述第一材料是金屬氮化物，其中，所述工藝是在反應(yīng)室中利用以下材料和處理來進(jìn)行的第一前體，其包含所述金屬氮化物的金屬；第二前體，其包含所述金屬氮化物的氮；和在彼此不同且基本上不會(huì)重疊的時(shí)間間隔內(nèi)在所述反應(yīng)室中提供所述第一前體和第二前體。
45.根據(jù)權(quán)利要求44所述的方法，其特征在于，所述金屬氮化物是氮化鈦、氮化鎢、氮化鉭或氮化鉿。
46.根據(jù)權(quán)利要求44所述的方法，其特征在于，所述金屬氮化物是氮化鈦。
47.根據(jù)權(quán)利要求46所述的方法，其特征在于，所述第一前體是TiCL4，所述第二前體是NH3。
48.根據(jù)權(quán)利要求46所述的方法，其特征在于，所述第一前體是TDMAT，所述第二前體是NH3。
49.根據(jù)權(quán)利要求48所述的方法，其特征在于，所述工藝以下列順序采用了，使TDMAT的第一脈沖進(jìn)入所述反應(yīng)室中，隨后從所述反應(yīng)室中吹洗掉所述TDMAT，使NH3的第二脈沖進(jìn)入所述反應(yīng)室中。
50.根據(jù)權(quán)利要求43所述的方法，其特征在于，所述半導(dǎo)體元件包括位于所述傳導(dǎo)材料層之上的第一絕緣材料層和位于所述第一絕緣材料層之上的第二絕緣材料層，其中，所述第二絕緣材料層具有對應(yīng)于所述半導(dǎo)體元件正面的表面。
51.根據(jù)權(quán)利要求50所述的方法，其特征在于，所述第一絕緣材料層包括聚酰亞胺，所述第二絕緣材料層包括二氧化硅。
52.根據(jù)權(quán)利要求43所述的方法，其特征在于，間隙延伸穿過所述傳導(dǎo)材料層，其中，所述的形成所述開口包括在所述間隙中形成第一開口，所述第一開口并不延伸至所述傳導(dǎo)材料層；以及使所述第一開口的一部分延伸至所述傳導(dǎo)材料層。
53.根據(jù)權(quán)利要求52所述的方法，其特征在于，所述延伸在所述形成所述焊料可潤濕的材料之前進(jìn)行。
54.根據(jù)權(quán)利要求52所述的方法，其特征在于，所述形成所述焊料可潤濕的材料包括所述焊料可潤濕的材料的化學(xué)鍍。
55.根據(jù)權(quán)利要求54所述的方法，其特征在于，所述第一材料包括金屬氮化物，所述方法還包括，在所述化學(xué)鍍之前利用Hf和Pd之一或兩者來活化所述金屬氮化物。
56.根據(jù)權(quán)利要求55所述的方法，其特征在于，所述活化在所述延伸之前進(jìn)行。
57.根據(jù)權(quán)利要求55所述的方法，其特征在于，所述活化在所述延伸之后進(jìn)行。
58.根據(jù)權(quán)利要求54所述的方法，其特征在于，所述延伸在所述化學(xué)鍍之后進(jìn)行。
59.根據(jù)權(quán)利要求52所述的方法，其特征在于，還包括，在所述傳導(dǎo)材料之上以及在所述傳導(dǎo)材料層的所述間隙中形成電絕緣材料，其中，所述第一開口延伸穿過所述電絕緣材料，其中，所述延伸包括除去所述電絕緣材料的至少一部分。
60.根據(jù)權(quán)利要求59所述的方法，其特征在于，所述電絕緣材料包括包含二氧化硅的層。
61.根據(jù)權(quán)利要求60所述的方法，其特征在于，還包括在所述傳導(dǎo)材料層之上形成包含聚酰亞胺的層，其中，所述包含二氧化硅的層位于所述包含聚酰亞胺的層之上。
62.根據(jù)權(quán)利要求43所述的方法，其特征在于，所述第一材料包括金屬氮化物。
63.根據(jù)權(quán)利要求43所述的方法，其特征在于，所述第一材料基本上包括金屬氮化物。
64.根據(jù)權(quán)利要求43所述的方法，其特征在于，所述第一材料由金屬氮化物組成。
65.根據(jù)權(quán)利要求43所述的方法，其特征在于，所述第一材料包括氮化鈦、氮化鎢、氮化鉭和氮化鉿中的一種或多種。
66.根據(jù)權(quán)利要求43所述的方法，其特征在于，所述第一材料基本上包括氮化鈦、氮化鎢、氮化鉭和氮化鉿中的一種或多種。
67.根據(jù)權(quán)利要求43所述的方法，其特征在于，所述第一材料由氮化鈦、氮化鎢、氮化鉭和氮化鉿中的一種或多種組成。
68.根據(jù)權(quán)利要求43所述的方法，其特征在于，所述形成所述焊料可潤濕的材料包括所述焊料可潤濕的材料的化學(xué)鍍。
69.根據(jù)權(quán)利要求68所述的方法，其特征在于，所述第一材料包括金屬氮化物，所述方法還包括，在所述化學(xué)鍍之前利用Hf和Pd之一或兩者來活化所述金屬氮化物。
70.根據(jù)權(quán)利要求43所述的方法，其特征在于，所述沉積沿著所述半導(dǎo)體晶片的背面形成所述第一材料，所述方法還包括，從所述半導(dǎo)體晶片的背面之上除去所述第一材料。
71.根據(jù)權(quán)利要求70所述的方法，其特征在于，所述形成所述焊料可潤濕的材料包括所述焊料可潤濕的材料的化學(xué)鍍，其中所述除去在所述化學(xué)鍍之前進(jìn)行。
72.根據(jù)權(quán)利要求71所述的方法，其特征在于，所述第一材料包括金屬氮化物，所述方法還包括，在所述化學(xué)鍍之前利用Hf和Pd之一或兩者來活化所述金屬氮化物。
73.根據(jù)權(quán)利要求72所述的方法，其特征在于，所述活化在所述除去之前進(jìn)行。
74.根據(jù)權(quán)利要求72所述的方法，其特征在于，所述活化在所述除去之后進(jìn)行。
75.根據(jù)權(quán)利要求70所述的方法，其特征在于，所述形成所述焊料可潤濕的材料包括所述焊料可潤濕的材料的化學(xué)鍍，其中所述除去在所述化學(xué)鍍之后進(jìn)行。
全文摘要
在一個(gè)方面中，本發(fā)明包括制備用于半導(dǎo)體元件互連的方法。提供了半導(dǎo)體襯底，并且開口(212)形成為完全地延伸穿過襯底。在小于或等于大約200℃的溫度下，沿著開口側(cè)壁(218)來沉積上第一材料(220)。這種沉積可包括原子層沉積和化學(xué)氣相沉積中的一種或兩種，并且第一材料可包括金屬氮化物。焊料可潤濕的材料(224)形成于第一材料的表面之上。例如，焊料可潤濕的材料可包括鎳。隨后，將焊料(240)提供至該開口中和該焊料可潤濕的材料之上。
文檔編號H01L23/48GK1922726SQ200580005360
公開日2007年2月28日 申請日期2005年2月18日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月20日
發(fā)明者K·K·柯比, 孟雙, G·J·德爾德里安 申請人:微米技術(shù)有限公司