具有穿透襯底互連的半導(dǎo)體構(gòu)造以及形成穿透襯底互連的方法
【專利摘要】一些實施例包含形成穿過半導(dǎo)體襯底的互連的方法。開口可經(jīng)形成以部分地延伸穿過半導(dǎo)體襯底，且互連的部分可形成于所述開口內(nèi)。另一開口可經(jīng)形成以從所述襯底的第二側(cè)延伸到所述互連的第一部分，且所述互連的另一部分可形成于此開口內(nèi)。一些實施例包含半導(dǎo)體構(gòu)造，其具有：穿透襯底互連的第一部分，其從所述襯底的第一側(cè)部分地延伸穿過半導(dǎo)體襯底；及所述穿透襯底互連的第二部分，其從所述襯底的第二側(cè)延伸且具有全部延伸到所述互連的所述第一部分的多個單獨導(dǎo)電指狀部。
【專利說明】具有穿透襯底互連的半導(dǎo)體構(gòu)造以及形成穿透襯底互連的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及具有穿透襯底互連的半導(dǎo)體構(gòu)造及形成穿透襯底互連的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]集成電路裝置(例如存儲器裸片)的商業(yè)生產(chǎn)可涉及在單個半導(dǎo)體晶片或其它塊狀半導(dǎo)體襯底上制造大量相同電路圖案。增加在給定大小的半導(dǎo)體襯底上制造的半導(dǎo)體裝置的密度以實現(xiàn)半導(dǎo)體裝置產(chǎn)量增加及其性能增強是半導(dǎo)體制造商的持續(xù)目標。
[0003]一種用于增加半導(dǎo)體組合件中的半導(dǎo)體裝置密度的方法為建立完全延伸穿過半導(dǎo)體裸片的通孔(即，貫穿孔)；且具體來說，從裸片的作用表面延伸到裸片的相對背表面的通孔。用導(dǎo)電材料填充通孔以形成提供從裸片的作用表面到裸片背表面的電路徑的穿透襯底互連?？蓪⒋┩敢r底互連電耦合到沿裸片的背面且延伸到裸片外部的電路組件的電觸點。在一些應(yīng)用中，可將裸片并入到三維多芯片模塊(3-D MCM)中，且裸片外部的電路組件可由另一半導(dǎo)體裸片及/或由載體襯底包含。
[0004]已揭示在半導(dǎo)體襯底中形成通孔的多種方法。例如，第7，855，140號、第7，626，269號及第6，943，106號美國專利描述可用以形成穿透襯底互連的實例方法。
[0005]可發(fā)生關(guān)于常規(guī)形成的穿透襯底互連的熱致問題。此類問題可起因于由于互連內(nèi)的導(dǎo)電材料(例如，銅)相對于半導(dǎo)體裸片的其它材料的不同熱膨脹速率所致的應(yīng)力。將需要開發(fā)減輕或防止此類熱致問題的新穎穿透襯底互連架構(gòu)及開發(fā)用于制造此類架構(gòu)的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】
【專利附圖】

【附圖說明】
[0006]圖1到8及圖10到14為半導(dǎo)體構(gòu)造在形成穿透襯底互連的實例實施例方法的各處理階段的圖解橫截面圖。
[0007]圖9為圖8的構(gòu)造的圖解俯視圖。圖8的橫截面是沿著圖9的線8-8。
[0008]圖15及16為半導(dǎo)體構(gòu)造在形成穿透襯底互連的另一實例實施例方法的各處理階段的圖解橫截面圖。圖15的處理階段可跟在圖7的處理階段之后，且可替代圖8的處理階段。
[0009]圖17到19、21及22為半導(dǎo)體構(gòu)造在形成穿透襯底互連的另一實例實施例方法的各處理階段的圖解橫截面圖。圖17的處理階段可跟在圖4的處理階段之后，且可替代圖5的處理階段。
[0010]圖20為圖19的構(gòu)造的圖解俯視圖。圖19的橫截面是沿著圖20的線19-19。
[0011]圖21為半導(dǎo)體構(gòu)造在形成穿透襯底互連的另一實例實施例方法的處理階段的圖解橫截面圖。[0012]圖22為半導(dǎo)體構(gòu)造在形成穿透襯底互連的另一實例實施例方法的處理階段的圖解橫截面圖。
[0013]圖23到25為半導(dǎo)體構(gòu)造在形成穿透襯底互連的另一實例實施例方法的各處理階段的圖解橫截面圖。圖23的處理階段可跟在圖8的處理階段之后。
[0014]圖26為半導(dǎo)體構(gòu)造在形成穿透襯底互連的另一實例實施例方法的處理階段的圖解橫截面圖。
[0015]圖27到29及31為半導(dǎo)體構(gòu)造在另一實例實施例方法的各處理階段的圖解橫截面圖。圖27的處理階段可跟在圖4的處理階段之后。
[0016]圖30為圖29的構(gòu)造的圖解俯視圖。圖29的橫截面是沿著圖30的線29-29。
[0017]圖32為半導(dǎo)體構(gòu)造在另一實例實施例方法的處理階段的圖解橫截面圖。
【具體實施方式】
[0018]一些實施例包含穿透襯底互連，所述穿透襯底互連細分成結(jié)合于襯底的內(nèi)部區(qū)域中的至少兩個單獨導(dǎo)電組件。將穿透襯底互連細分成至少兩個單獨組件可解決上文于本發(fā)明的“【背景技術(shù)】”章節(jié)論述的問題；且具體來說可減輕或甚至防止與常規(guī)形成的穿透襯底互連相關(guān)聯(lián)的熱致問題。一些實施例包含與穿透襯底互連的組件同時形成的錨銷。
[0019]參考圖1到32描述實例實施例。
[0020]參考圖1，說明半導(dǎo)體構(gòu)造10的一部分。構(gòu)造10可為半導(dǎo)體晶片的部分。構(gòu)造10包括半導(dǎo)體襯底12，半導(dǎo)體襯底12具有與其相關(guān)聯(lián)的集成電路(未展示)。襯底12包括半導(dǎo)體材料；且可包括例如單晶硅基底(例如單晶硅晶片的區(qū)域)。術(shù)語“半導(dǎo)電襯底”、“半導(dǎo)體構(gòu)造”及“半導(dǎo)體襯底”意指包括半導(dǎo)體材料的任何構(gòu)造，所述半導(dǎo)體材料包含(但不限于)例如半導(dǎo)電晶片(單獨地或以包括其它材料的組合件的方式)的塊狀半導(dǎo)電材料及半導(dǎo)電材料層(單獨地或以包括其它材料的組合件的方式)。術(shù)語“襯底”是指任何支撐結(jié)構(gòu)，包含(但不限于)上文描述的半導(dǎo)電襯底。
[0021]襯底12具有第一側(cè)9及相對第二側(cè)11。
[0022]為了簡化圖式，未展示與襯底12相關(guān)聯(lián)的集成電路。所述電路可包括當今已知或今后開發(fā)的任何集成電路組件；例如，包含存儲器、邏輯、布線等。各種電路組件可包括眾多材料中的任一者；例如，包含耐火金屬材料、勢壘材料、擴散材料、絕緣體材料等中的一者或一者以上。集成電路組件可主要沿側(cè)9及側(cè)11的一者或另一者。具有與其相關(guān)聯(lián)的集成電路的側(cè)可稱為半導(dǎo)體襯底12的正面(或作用側(cè))，且另一側(cè)可稱為襯底的背面。在一些實施例中，第一側(cè)9可對應(yīng)于襯底的正面。
[0023]參考圖2，開口 14經(jīng)形成以從襯底的第一側(cè)9部分地延伸到襯底12中?？衫萌魏芜m當處理形成此開口。例如，可在側(cè)9的上方形成經(jīng)光刻圖案化的光致抗蝕劑掩模(未展示)以界定開口的位置，接著可利用一個或一個以上蝕刻以在襯底12內(nèi)圖案化開口，且隨后可移除光致抗蝕劑掩模以留下圖2的構(gòu)造。
[0024]開口 14欲形成到襯底12內(nèi)的任何適當距離。在一些實施例中，開口 14可經(jīng)形成以延伸穿過襯底多于一半(未展示)，且在其它實施例中，開口 14可經(jīng)形成以延伸穿過襯底12少于或等于一半。
[0025]參考圖3，在開口 14內(nèi)形成電絕緣襯里16，且接著在加襯開口內(nèi)形成導(dǎo)電材料18及20。
[0026]電絕緣襯里可包括任何適當組合物或組合物的組合；且在一些實施例中可包括經(jīng)摻雜玻璃；舉例來說，例如硼磷硅酸鹽玻璃(BPSG)、磷硅酸鹽玻璃(PSG)、氟硅酸鹽玻璃(FSG)等中的一者或一者以上。襯里16可形成為任何適當厚度，且在一些實施例中可形成為從約1000埃到約3000埃的范圍內(nèi)的厚度；舉例來說，例如約1700埃的厚度。
[0027]導(dǎo)電材料18及20可包括任何適當組合物或組合物的組合。在一些實施例中，導(dǎo)電材料20可包括銅，基本上由銅組成或由銅組成；且材料18可為銅勢壘材料。銅勢壘材料可包含鈷、釕、鉭、氮化鉭、氮化鎢及氮化鈦中的一者或一者以上。導(dǎo)電材料18及20 —起形成導(dǎo)電互連的第一部分22。在一些實施例中，導(dǎo)電材料20可稱為導(dǎo)電互連的第一部分的芯，且材料18可稱為圍繞此芯延伸的護套。
[0028]對此申請案中圖式的其余論述可能將芯20稱為含銅芯，且將材料18稱為圍繞此芯的銅勢壘護套。然而，本發(fā)明還可包含其中可利用除了含銅芯及銅勢壘護套之外的其它導(dǎo)電材料或可利用其它導(dǎo)電材料替代含銅芯及銅勢壘護套的實施例。在其中用非銅材料替換芯的實施例中，可省略銅勢壘護套。
[0029]在所說明的實施例中，芯20被說明為向開口 14的外側(cè)略微突出，且因此向外延伸超出半導(dǎo)體襯底的側(cè)9。在其它實施例中，芯可經(jīng)形成以與襯底的側(cè)9齊平，或相對于襯底的側(cè)9凹入。
[0030]參考圖4，可使襯底12薄化，以使得從襯底的第二側(cè)11到導(dǎo)電互連的第一部分22的距離D小于或等于約20微米。在一些實施例中，可省略襯底的薄化。
[0031]參考圖5，在襯底12的第二側(cè)11上方提供經(jīng)圖案化屏蔽材料24。開口 26延伸穿過經(jīng)圖案化屏蔽材料，其中此開口直接處于互連的第一部分22上方。屏蔽材料24可包括任何適當組合物或組合物的組合；且在一些實施例中，可對應(yīng)于經(jīng)光刻圖案化的光致抗蝕劑。
[0032]參考圖6，開口 26延伸到襯底12中，且具體來說延伸到電絕緣材料16。隨后，移除屏蔽材料24(圖5)?？墒褂萌魏芜m當蝕刻或蝕刻的組合使開口 26延伸到襯底12中；且在一些實施例中，可利用深反應(yīng)性離子蝕刻(DRIE)工藝使開口 26延伸到襯底中。圖6的開口 26可稱為第二開口，以將其與在圖2的處理階段形成的第一開口 14區(qū)分開。在一些實施例中，開口 26可被形成到絕緣材料16中或穿過絕緣材料16。
[0033]參考圖7，沿襯底12的第二側(cè)11且在開口 26內(nèi)形成電絕緣材料28。電絕緣材料28可包括任何適當組合物或組合物的組合；且在一些實施例中，可包括二氧化硅或氮化硅，基本上由二氧化硅或氮化硅組成或由二氧化硅或氮化硅組成?？墒褂萌魏芜m當處理形成電絕緣材料，例如包含原子層沉積(ALD)及化學(xué)氣相沉積(CVD)中的一者或兩者。沉積工藝可為低溫工藝，且具體來說可利用小于或等于約200°C的溫度?？赡苄枰说蜏靥幚硪员惚苊鈱εc襯底12相關(guān)聯(lián)的集成電路組件的熱致?lián)p害。
[0034]與沿開口 26的底部形成相比，沿襯底12的表面11形成的電絕緣材料28較厚。如果開口 26具有適當縱橫比使得沿開口 26的底部的沉積慢于沿表面11的沉積，那么可發(fā)生此情況；且在一些實施例中，開口 26可具有大于或等于2:1的縱橫比。在一些實施例中,表面11上方的材料28的厚度為至少約5000埃，且沿開口 26的底部的材料28的厚度小于或等于3000埃。
[0035]參考圖8，使電絕緣材料28經(jīng)受穿通材料28的底部且還穿通襯里16的各向異性蝕刻，以暴露互連的導(dǎo)電第一部分22。在于開口 26的底部處穿通材料28的蝕刻之后，電絕緣材料仍沿開口 26的側(cè)壁且跨表面11。在所展示的實施例中，進行蝕刻以使開口 26延伸穿過護套18且延伸到電互連的第一部分的芯20。在下文參考圖15及16論述的其它實施例中，開口 26可延伸到護套18而非穿過護套18。
[0036]圖9展示圖8的構(gòu)造的俯視圖，且展示相對于互連的第一部分22的開口 26。以虛線展示互連部分22以指示互連部分22在其它材料之下。
[0037]參考圖10，跨襯底12的第二側(cè)11且在開口 26內(nèi)形成導(dǎo)電材料。此類導(dǎo)電材料可包括銅勢壘材料30及銅晶種材料32。所述銅勢壘材料可包括上文論述為適于利用于銅勢壘材料18中的材料中的任一者，且可使用任何適當處理而形成；例如包含ALD、CVD及物理氣相沉積(PVD)中的一者或一者以上。所述銅晶種材料可包括任何適當晶種材料，且可使用任何適當處理而形成；舉例來說，例如ALD、CVD及PVD中的一者或一者以上。
[0038]參考圖11，在襯底12的第二側(cè)11上方形成經(jīng)圖案化掩模34。經(jīng)圖案化掩模包括屏蔽材料36。屏蔽材料36可為任何適當組合物或組合物的組合；且在一些實施例中，可包括經(jīng)光刻圖案化的光致抗蝕劑。
[0039]圖案化掩模34覆蓋襯底的第二側(cè)的第一區(qū)域38，而使第二區(qū)域40保持未經(jīng)覆蓋。開口 26在此未經(jīng)覆蓋的第二區(qū)域內(nèi)。
[0040]參考圖12，在襯底的第二側(cè)11上方且在此第二側(cè)的未經(jīng)覆蓋第二區(qū)域40內(nèi)形成導(dǎo)電材料42。材料42可包括銅，基本上由銅組成或由銅組成；且可從銅晶種材料32以電解方式生長。在圖12的實施例中，以電解方式生長的材料42與未經(jīng)覆蓋區(qū)域40內(nèi)的晶種材料合并，使得未經(jīng)覆蓋區(qū)域40內(nèi)的晶種材料在其開始并入材料42中時有效地消失。
[0041]導(dǎo)電材料42可形成為任何適當厚度。在所展示的實施例中，材料42形成為超過掩模34的高度的厚度，但在其它實施例中，材料42可形成為并非超過掩模34的高度的厚度。
[0042]此申請案中的圖式的論述可將材料42稱為含銅材料，將材料32稱為含銅晶種材料且將材料30稱為銅勢壘材料。然而，本發(fā)明還包含其中可利用除了含銅材料及銅勢壘材料之外的其它導(dǎo)電材料或可利用其它導(dǎo)電材料替代含銅材料及銅勢壘材料的實施例。在其中用非銅材料替換含銅材料32及42的實施例中，可省略銅勢壘材料。
[0043]參考圖13，使材料42經(jīng)受化學(xué)機械拋光(CMP)以形成跨材料42延伸的經(jīng)平坦化上表面43，且移除掩模34 (圖12)。并且，從襯底12的區(qū)域38 (曾由掩模34覆蓋)移除銅勢壘材料30及晶種材料32 (圖12)。
[0044]導(dǎo)電材料30及42并入到電互連的第二部分44中，其中電互連的此第二部分在開口 26內(nèi)延伸。電互連的第一部分22及第二部分44彼此電耦合且一起形成穿透襯底互連100。
[0045]電互連的第二部分44包含在襯底的第二側(cè)11上方且具有側(cè)壁47的基座46。
[0046]在一些實施例中，可將第二部分44視為包括對應(yīng)于材料42的芯且包括對應(yīng)于圍繞芯的材料30的護套。因此，材料42可稱為互連的第二部分44的芯材料，且材料30可稱為互連的第二部分的護套材料。在一些實施例中，芯42可為含銅芯，且護套30可為銅勢壘護套。
[0047]參考圖14，跨襯底12的第一區(qū)域38且沿基座46的側(cè)壁47形成電絕緣結(jié)構(gòu)48。結(jié)構(gòu)48包括電絕緣材料50。此電絕緣材料可包括任何適當組合物或組合物的組合；且在一些實施例中可包括聚酰亞胺，基本上由聚酰亞胺組成或由聚酰亞胺組成。
[0048]圖14展示形成于導(dǎo)電芯材料42上方的接合材料52。在一些實施例中，此接合材料可包括焊料可濕性材料，且可適合于制造到構(gòu)造10外部的電路(未展示)的接合。盡管接合材料被展示為直接提供在芯材料42上方，但在一些實施例中，在接合材料與芯材料之間可存在一個或一個以上其它層。此類其它層可包括(例如)鎳、金或適合于將焊料可濕性材料黏附到芯材料的任何其它材料；且在一些實施例中可包含在此項技術(shù)中稱為凸塊下材料的材料。
[0049]圖8的制造階段展示延伸到芯20的開口 26。在其它實施例中，開口 26可延伸到護套18而非完全穿過護套到達芯20。圖15及16說明此類其它實施例的實例。
[0050]參考圖15，此圖展示在與圖8的處理階段類似的處理階段的構(gòu)造IOa ;但其中開口26延伸到導(dǎo)電互連的第一部分22的導(dǎo)電護套18，而非延伸到導(dǎo)電互連的此第一部分的芯20。
[0051]圖16展示在與圖14的處理階段類似的處理階段(具體來說，在與上文參考圖10到14所描述的處理類似的處理之后)的構(gòu)造10a，且展示穿透襯底互連100的第二部分44，第二部分44具有結(jié)合到穿透襯底互連的第一部分22的導(dǎo)電護套18的導(dǎo)電護套30。
[0052]圖1到16的實施例在單個開口內(nèi)形成電互連的第二部分。在其它實施例中，可在多個開口內(nèi)形成電互連的第二部分。參考圖17到22描述用于在多個開口內(nèi)形成電互連的第二部分的實例實施例方法。
[0053]參考圖17，展示在與圖5的處理階段類似的處理階段的構(gòu)造10b。構(gòu)造IOb (如同圖5的構(gòu)造)10包括跨襯底12的第二側(cè)11形成的經(jīng)圖案化屏蔽材料24。然而，不同于圖5的構(gòu)造，圖17的構(gòu)造IOb具有經(jīng)圖案化穿過屏蔽材料24的三個開口 60到62。全部開口60到62均直接處在電互連的第一部分22上方。圖17的實施例為其中存在經(jīng)圖案化穿過屏蔽材料的多個開口的實例實施例。在其它實例實施例中，多個開口可對應(yīng)于與所說明的三個開口不同的開口數(shù)目。在下文參考圖27到32論述的一些實施例中，并非全部開口均為直接處在電互連的第一部分上方。而是，一些開口可處在需要錨銷的位置中。
[0054]參考圖18，使構(gòu)造IOb經(jīng)受類似于上文參考圖6描述的處理，以使開口 60到62延伸穿過襯底12且延伸到電絕緣材料16。
[0055]參考圖19，展示在與圖8的處理階段類似的處理階段的構(gòu)造10b。具體來說，展示在跨襯底的側(cè)11且在開口 60到62內(nèi)形成電絕緣材料28之后，且在蝕刻以使開口 60到62延伸穿過材料16及18且延伸到互連第一部分的芯20之后的構(gòu)造。
[0056]圖20展示圖19的構(gòu)造的俯視圖，且展示相對于互連的第一部分22的開口 60到62。以虛線展示第一部分22以指示第一部分22在其它材料之下。除開口 60到62以外，在圖19的俯視圖中還可見額外開口 63到66。開口 60到66全部直接處在互連的第一部分22上方；且因此可將全部此類開口視為延伸到互連的第一部分的第二開口。盡管所展示的實施例具有七個開口形成于互連的第一部分22上方，但在其它實施例中，可存在少于7個開口形成于互連的第一部分上方或多于七個開口形成于此第一部分上方。
[0057]如上文參考圖7所論述，可需要在使得絕緣材料在襯底12的外表面上方比在延伸到此襯底中的開口的底部處厚的條件下形成絕緣材料28。此類條件可利用具有適當高縱橫比的開口以使得材料28在開口的底部處的沉積慢于材料28跨襯底12的外表面的沉積。關(guān)于利用具有適當高縱橫比的單個開口以實現(xiàn)材料28的所要沉積特性的潛在困難為最終形成在此開口內(nèi)的導(dǎo)電互連的部分可能過于狹窄以致無法實現(xiàn)所要電導(dǎo)特性。在圖19及20的實施例中利用多個開口可實現(xiàn)在個別開口內(nèi)實現(xiàn)適當高縱橫比，以使待形成于開口的底部上方的絕緣材料28能夠薄于形成于襯底12的外表面上方的絕緣材料，且又可使足夠?qū)щ姴牧夏軌蛐纬捎诮?jīng)組合的多個開口內(nèi)，以使得所得互連具有所要電導(dǎo)特性。
[0058]在圖19及20的處理階段形成的多個開口可具有彼此大致相同的尺寸(如所展示)。在其它實施例中，一個或一個以上開口可具有實質(zhì)上不同于一個或一個以上其它開口的尺寸。
[0059]參考圖21，展示在與圖14的處理階段類似的處理階段的構(gòu)造10b。構(gòu)造包括穿透襯底互連100，穿透襯底互連100具有包括芯20及護套18的第一部分22且具有包括芯42及護套30的第二部分44。第二部分44包括分別在開口 60到62內(nèi)的多個導(dǎo)電指狀部70到72。全部導(dǎo)電指狀部70到72延伸到穿透襯底互連的第一部分22的芯20。
[0060]在一些實施例中，芯20及芯42均可包括彼此相同的含金屬組合物；且均可(例如)由銅組成。在此類實施例中，可將芯20及芯42視為包括第一組合物的含金屬芯；且可將護套30視為包括不同于第一組合物的第二組合物(例如，護套30可包括銅勢壘材料)且直接處在含金屬芯20與含金屬芯40之間。
[0061]圖21的制造階段展示延伸到芯20的導(dǎo)電指狀部70到72。在其它實施例中，導(dǎo)電指狀部70到72可延伸到護套18而非完全穿過此護套到芯20 (類似于上文參考圖15及16論述的構(gòu)造)。圖22說明構(gòu)造10c，其展示其中穿透襯底互連100的第二部分的導(dǎo)電指狀部70到72延伸到穿透襯底互連的第一部分的護套18的實例實施例。在一些實施例中，護套18與護套30可包括彼此相同的組合物，且因此可合并以在導(dǎo)電芯42與導(dǎo)電芯20之間形成單個層。在其它實施例中，護套18與護套30可包括彼此不同的組合物。
[0062]圖23到25說明一種用于圖案化穿透襯底互連的第二部分的方法，所述方法可經(jīng)利用而替代圖10到圖14的上述圖案化。
[0063]參考圖23，展示在圖8的處理階段之后的處理階段的構(gòu)造10d。所述構(gòu)造展示為包括上文參考圖11論述的第一區(qū)域38及第二區(qū)域40。電絕緣結(jié)構(gòu)80經(jīng)圖案化以處在構(gòu)造IOd的襯底12的第一區(qū)域38上方且不在第二區(qū)域40上方。
[0064]電絕緣結(jié)構(gòu)包括電絕緣材料82 (其可包括任何適當組合物或組合物的組合);且在一些實施例中可包括聚酰亞胺，基本上由聚酰亞胺組成或由聚酰亞胺組成?？墒褂萌魏芜m當處理將電絕緣材料圖案化成結(jié)構(gòu)80的配置。例如，可在材料82的寬闊區(qū)域上方形成經(jīng)光刻圖案化的光致抗蝕劑掩模(未展示)，可使用一個或一個以上適當蝕刻將圖案從掩模轉(zhuǎn)印到材料82的寬闊區(qū)域中，且接著可移除掩模以留下材料82的所說明的經(jīng)圖案化結(jié)構(gòu)80。
[0065]于絕緣結(jié)構(gòu)80上方且跨未由結(jié)構(gòu)80所覆蓋的區(qū)域40形成銅勢壘材料30及銅晶種材料32。
[0066]參考圖24，跨材料30形成含銅材料42。含銅材料可從晶種材料32 (圖23)以電解方式生長。晶種材料與以電解方式生長的銅合并，且因此并未展示在圖24的處理階段。
[0067]參考圖25，利用CMP及/或其它適當處理以從絕緣材料82上方移除含銅材料42及銅勢壘材料30，而留下襯底的第二區(qū)域40上方的含銅材料42。在隨后的處理(未展示)中，可在含銅材料42上方提供類似于圖14的材料52的焊料潤濕材料。
[0068]圖25的構(gòu)造具有穿透襯底互連100的第二部分44 (其延伸穿過此互連的第一部分22的護套18)。在其它實施例中，可利用與圖23到25的處理相似的處理以形成與圖16的構(gòu)造(其中電互連的第二部分44并未延伸穿過此電互連的第一部分22的護套18)類似的構(gòu)造。
[0069]在制造與上文參考圖21及22描述的互連(即，包括多個導(dǎo)電指狀部的互連)類似的互連期間，可利用與圖23到25的處理相似的處理。圖26展示使用與圖23到25的處理相似的處理形成且包括具有多個導(dǎo)電指狀部70到72的穿透襯底互連100的構(gòu)造IOe0
[0070]盡管本文中描述的穿透襯底互連的部分44為稱為“第二部分”且部分22為稱為“第一部分”，但在一些實施例中，可以相反于本文中提供的多種圖式中所展示的順序形成相應(yīng)部分。因此，在一些實施例中，多指狀部部分可在穿透襯底互連的另一部分之前形成。
[0071]盡管實施例描述包括第一部分及第二部分的單個互連的形成，但也可將實施例視為形成在經(jīng)定位而部分地穿過襯底的接口處彼此耦合的雙互連。
[0072]此申請案的圖式展示個別穿透襯底互連的形成，但應(yīng)理解，此類互連表示可同時制造在半導(dǎo)體襯底內(nèi)的大量互連。因此，應(yīng)了解，圖式中所展示的個別互連中的每一者可表示同時制造于襯底內(nèi)的大量多個互連。此多個互連可具有跨襯底的任何適當布置，且例如可具有與第6，943，106號美國專利(其將科比(Kirby)列為
【發(fā)明者】且將Micron技術(shù)公司列為受讓人)中所描述的布置類似的布置。
[0073]圖1到26的實施例形成穿透襯底電互連。在其它實施例中，錨銷可在穿透襯底互連的制造期間與穿透襯底互連并排形成。參考圖27到31描述用于形成錨銷的實例實施例方法。
[0074]參考圖27，展示在與圖17的處理階段類似的處理階段的構(gòu)造IOf。構(gòu)造IOf (如同圖17的構(gòu)造10)包括跨襯底12的第二側(cè)11形成的經(jīng)圖案化屏蔽材料24。然而，不同于圖17的構(gòu)造，圖27的構(gòu)造IOf在三個開口 60到62的相對側(cè)上具有經(jīng)圖案化穿過屏蔽材料24的一對開口 110及112。開口 110及112為從電互連的第一部分22橫向偏移且因此并非直接處在電互連的此第一部分上方。圖27的實施例為在并非直接處于電互連的第一部分上方的位置中存在經(jīng)圖案化穿過屏蔽材料的至少一個開口的實例實施例。在其它實施例中，并非直接處在此第一部分上方的開口的數(shù)目可對應(yīng)于不同于所說明開口對的開口數(shù)目。
[0075]參考圖28，使構(gòu)造IOf經(jīng)受與上文參考圖18描述的處理類似的處理，且此處理使開口 110及112延伸到襯底12中。
[0076]參考圖29，展示在與圖19的處理階段類似的處理階段的構(gòu)造IOf。具體來說，展示在跨襯底的側(cè)11且在開口 60到62、110及112內(nèi)形成電絕緣材料28后，且在蝕刻以使開口 60到62延伸穿過材料16及18且延伸到互連的第一部分的芯20之后的構(gòu)造。如所展示,此蝕刻還可使開口 110及112凹入襯底12到此類開口內(nèi)的絕緣材料11的底表面下方的深度。
[0077]圖30展示圖29的構(gòu)造的俯視圖，且展示相對于互連的第一部分22的開口 60到62、110及112。以虛線展示第一部分22以指示第一部分22在其它材料之下。除開口 60到62、110及112以外，在圖29的俯視圖中還可見額外開口 63到66。全部開口 60到66均直接處在互連的第一部分22上方，而開口 110及112并非直接處在互連的此第一部分上方。
[0078]在圖29及圖30的處理階段形成的多個開口可具有任何適當尺寸。
[0079]參考圖31，展示在與圖21的處理階段類似的處理階段的構(gòu)造IOf。所述構(gòu)造包括穿透襯底互連100，穿透襯底互連100具有包括芯20及護套18的第一部分22且具有包括芯42及護套30的第二部分44。第二部分44包括分別在開口 60到62內(nèi)的多個導(dǎo)電指狀部70到72。全部導(dǎo)電指狀部70到72皆延伸到穿透襯底互連的第一部分22的芯20。構(gòu)造還包括延伸到開口 110及112中以形成延伸到襯底12中的錨銷114及116的導(dǎo)電材料42。此類錨銷可有助于將材料42的襯墊保留到襯底?？蛇x擇錨銷的數(shù)目及間距以實現(xiàn)材料42的襯墊到襯底的所要保留，同時避免襯底的非所要弱化。
[0080]可結(jié)合本文中描述的任何實施例利用與圖31的錨銷類似的錨銷。
[0081]盡管圖31的實施例展示相對于電互連的第一部分22略微對稱地定向的材料42的襯墊(且具體來說展示沿圖31的橫截面朝向互連的第一部分的右側(cè)及左側(cè)兩者延伸約相同距離的襯墊材料42)，但在其它實施例中，襯墊材料可相對于電互連的此第一部分不對稱地定向。圖32展示其中材料42的襯墊經(jīng)提供而相對于電互連的第一部分22橫向偏移的構(gòu)造10g。在所展示的實施例中，材料42形成延伸到開口 112中的錨銷116。在一些實施例中，使材料42的襯墊相對于電互連的第一部分22橫向偏移可存在一些優(yōu)點，因為此可實現(xiàn)在熱膨脹期間產(chǎn)生的多種力的重新導(dǎo)向。
[0082]多種實施例在圖式中的特定定向僅為出于說明性目的，且在一些應(yīng)用中可相對于所展示定向而旋轉(zhuǎn)實施例。本文中提供的描述及所附權(quán)利要求書適合具有多種特征之間的經(jīng)描述關(guān)系的任何結(jié)構(gòu)，而與所述結(jié)構(gòu)是否在圖式的特定定向中或相對于此定向旋轉(zhuǎn)無關(guān)。
[0083]所附說明的橫截面圖僅展示在橫截面的平面內(nèi)的特征，且為了簡化圖式而并未展示在橫截面的平面之后的材料。
[0084]當一結(jié)構(gòu)在上文稱為在另一結(jié)構(gòu)“上”或“抵著”另一結(jié)構(gòu)時，所述結(jié)構(gòu)可直接處在另一結(jié)構(gòu)上或還可存在介入結(jié)構(gòu)。相比之下，當一結(jié)構(gòu)稱為“直接在另一結(jié)構(gòu)上”或“直接抵著”另一結(jié)構(gòu)時，不存在介入結(jié)構(gòu)。當一結(jié)構(gòu)稱為“連接”或“耦合”到另一結(jié)構(gòu)時，所述結(jié)構(gòu)可直接連接或耦合到另一結(jié)構(gòu)或可存在介入結(jié)構(gòu)。相比之下，當一結(jié)構(gòu)為稱為“直接連接”或“直接耦合”到另一結(jié)構(gòu)時，不存在介入結(jié)構(gòu)。
[0085]一些實施例包含形成穿過半導(dǎo)體襯底的互連的方法?？尚纬蓮陌雽?dǎo)體襯底的一側(cè)延伸且部分穿過襯底的第一開口?？稍诘谝婚_口內(nèi)形成導(dǎo)電互連的第一部分?？尚纬蓮囊r底的第二側(cè)延伸到導(dǎo)電互連的第一部分的至少一個第二開口?？稍谥辽僖粋€第二開口內(nèi)形成導(dǎo)電互連的第二部分。
[0086]一些實施例包含形成穿過半導(dǎo)體襯底的互連的方法?？尚纬蓮陌雽?dǎo)體襯底的一側(cè)延伸且部分地穿過襯底的第一開口?？稍诘谝婚_口內(nèi)形成導(dǎo)電互連的第一部分?？尚纬蓮囊r底的第二側(cè)延伸且直接處在導(dǎo)電互連的第一部分上方的至少一個第二開口?？裳匾r底的第二側(cè)且在至少一個第二開口內(nèi)形成電絕緣材料?？梢瞥刂辽僖粋€第二開口的底部的電絕緣材料，而留下沿襯底的第二側(cè)及沿至少一個第二開口的側(cè)壁的電絕緣材料。在移除沿至少一個第二開口的底部的電絕緣材料后，透過所述至少一個第二開口暴露互連的第一部分的區(qū)域。接著，可在至少一個第二開口內(nèi)形成導(dǎo)電互連的第二部分。
[0087]一些實施例包含具有穿透襯底互連的導(dǎo)電第一部分的半導(dǎo)體構(gòu)造，其中所述第一部分從半導(dǎo)體襯底的第一側(cè)延伸且部分地穿過襯底。所述半導(dǎo)體構(gòu)造還可具有穿透襯底互連的導(dǎo)電第二部分，其中第二部分從襯底的與第一側(cè)呈相對關(guān)系的第二側(cè)延伸且包括全部延伸到導(dǎo)電第一部分的多個單獨導(dǎo)電指狀部。
[0088]一些實施例包含含有穿透襯底互連的第一導(dǎo)電部分的半導(dǎo)體構(gòu)造，其中所述第一部分從半導(dǎo)體襯底的第一側(cè)延伸且部分地穿過襯底且具有第一含金屬芯。所述半導(dǎo)體構(gòu)造還可含有穿透襯底互連的第二導(dǎo)電部分，其中所述第二部分從半導(dǎo)體襯底的與第一側(cè)呈相對關(guān)系的第二側(cè)延伸，其中所述第二部分具有圍繞含金屬芯的導(dǎo)電護套，且其中所述第二部分的導(dǎo)電護套在第一部分的導(dǎo)電芯與第二部分的導(dǎo)電芯之間。
【權(quán)利要求】
1.一種形成穿過半導(dǎo)體襯底的互連的方法，其包括: 形成從所述襯底的第一側(cè)延伸且部分地穿過所述襯底的第一開口； 在所述第一開口內(nèi)形成所述導(dǎo)電互連的第一部分； 形成從所述襯底的第二側(cè)延伸且延伸到所述導(dǎo)電互連的所述第一部分的至少一個第二開口 ；及 在所述至少一個第二開口內(nèi)形成所述導(dǎo)電互連的第二部分。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其進一步包括在所述導(dǎo)電互連的所述第二部分的所述形成期間形成延伸到所述襯底中的至少一個錨銷。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述導(dǎo)電互連的所述第一部分包括銅芯，且其中所述至少一個第二開口暴露所述銅芯。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中僅存在一個第二開口，其延伸到所述導(dǎo)電互連的所述第一部分。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中存在多個第二開口，其延伸到所述導(dǎo)電互連的所述第一部分。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述導(dǎo)電互連的所述第一部分包括圍繞銅芯的導(dǎo)電護套，且其中所述至少一個第二開口暴露所述導(dǎo)電護套而不暴露所述銅芯。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述經(jīng)暴露的導(dǎo)電護套為銅勢壘材料。
8.一種形成穿過半導(dǎo)體襯底的互連的方法，其包括: 形成從所述襯底的第一側(cè)延伸且部分地穿過所述襯底的第一開口； 在所述第一開口內(nèi)形成導(dǎo)電互連的第一部分； 形成從所述襯底的第二側(cè)延伸且直接處在所述導(dǎo)電互連的所述第一部分上方的至少一個第二開口； 沿所述襯底的所述第二側(cè)且在所述至少一個第二開口內(nèi)形成電絕緣材料； 移除沿所述至少一個第二開口的底部的所述電絕緣材料，而留下沿所述襯底的所述第二側(cè)及沿所述至少一個第二開口的側(cè)壁的所述電絕緣材料；在移除沿所述至少一個第二開口的所述底部的所述電絕緣材料之后，所述互連的所述第一部分的區(qū)域即透過所述至少一個第二開口暴露；及 在所述至少一個第二開口內(nèi)形成所述導(dǎo)電互連的第二部分。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中僅存在一個第二開口，其從所述襯底的所述第二側(cè)延伸到所述導(dǎo)電互連的所述第一部分。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中存在多個第二開口，其從所述襯底的所述第二側(cè)延伸到所述導(dǎo)電互連的所述第一部分。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中將所述電絕緣材料形成為沿所述襯底的所述第二側(cè)比沿所述至少一個第二開口的所述底部厚。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所述形成所述導(dǎo)電互連的所述第二部分包括在所述至少一個第二開口內(nèi)以電解方式生長銅。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所述形成所述導(dǎo)電互連的所述第二部分包括: 跨所述襯底的所述第二側(cè)且在所述至少一個第二開口內(nèi)形成銅勢壘材料； 在所述銅勢壘材料上方形成銅晶種材料；形成覆蓋所述襯底的所述第二側(cè)的第一區(qū)域的經(jīng)圖案化掩模，而使所述襯底的所述第二側(cè)的第二區(qū)域保持未經(jīng)覆蓋；所述至少一個第二開口在所述未經(jīng)覆蓋的第二區(qū)域內(nèi)； 在所述未經(jīng)覆蓋的第二區(qū)域內(nèi)從所述晶種材料以電解方式生長銅；及 在以電解方式生長所述銅之后，從所述第一區(qū)域上方移除所述經(jīng)圖案化掩模、所述晶種材料及所述銅勢壘材料。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中在從所述第一區(qū)域上方移除所述經(jīng)圖案化掩模、所述晶種材料及所述銅勢壘材料之后，所述銅保留作為所述第二區(qū)域上方的基座；且所述方法進一步包括跨所述第一區(qū)域且沿所述基座的側(cè)壁形成電絕緣結(jié)構(gòu)。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其進一步包括在所述導(dǎo)電互連的所述第二部分的所述形成期間形成延伸到所述襯底中的至少一個錨銷，且其中所述至少一個錨銷包括所述以電解方式生長的銅。
16.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所述形成所述導(dǎo)電互連的所述第二部分包括: 形成電絕緣結(jié)構(gòu)以覆蓋所述襯底的所述第二側(cè)的第一區(qū)域，而使所述襯底的所述第二側(cè)的第二區(qū)域保持未經(jīng)覆蓋；所述至少一個第二開口在所述未經(jīng)覆蓋的第二區(qū)域內(nèi)； 跨所述電絕緣結(jié)構(gòu)且在所述至少一個第二開口內(nèi)形成銅勢壘材料； 在所述銅勢壘材料上方形成銅；及 從所述電絕緣結(jié)構(gòu)上方移除所述銅及所述勢壘材料，而留下所述第二區(qū)域上方的所述銅及所述勢壘材料。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中所述電絕緣結(jié)構(gòu)包括聚酰亞胺。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中所述從所述電絕緣結(jié)構(gòu)上方移除所述銅及所述勢壘材料包括化學(xué)機械拋光。
19.一種半導(dǎo)體構(gòu)造，其包括: 穿透襯底互連的導(dǎo)電第一部分；所述第一部分從半導(dǎo)體襯底的第一側(cè)延伸且部分地穿過所述襯底 '及 所述穿透襯底互連的導(dǎo)電第二部分，所述第二部分從所述襯底的與所述第一側(cè)呈相對關(guān)系的第二側(cè)延伸且包括全部延伸到所述導(dǎo)電第一部分的多個單獨導(dǎo)電指狀部。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的半導(dǎo)體構(gòu)造，其中所述導(dǎo)電第一部分具有含有第一組合物的含金屬芯；其中所述單獨導(dǎo)體指狀部皆具有所述第一組合物的含金屬芯；且其中所述指狀部的所述含金屬芯通過具有不同于所述第一組合物的第二組合物的導(dǎo)電材料的介入?yún)^(qū)域而與所述第一部分的所述含金屬芯隔開。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的半導(dǎo)體構(gòu)造，其進一步包括至少一個錨銷，所述至少一個錨銷從所述穿透襯底互連的所述第二部分橫向偏移且包括與所述指狀部的所述含金屬芯共同的組合物。
22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的半導(dǎo)體構(gòu)造，其中所述第一組合物由銅組成。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的半導(dǎo)體構(gòu)造，其中所述第二組合物包括鈷、釕、鉭、氮化鉭、氮化鶴及氮化鈦中的一者或一者以上。
24.—種半導(dǎo)體構(gòu)造，其包括: 穿透襯底互連的第一導(dǎo)電部分；所述第一部分從半導(dǎo)體襯底的第一側(cè)延伸且部分地穿過所述襯底且具有第一含 金屬芯；及所述穿透襯底互連的第二導(dǎo)電部分，所述第二部分從所述半導(dǎo)體襯底的與所述第一側(cè)呈相對關(guān)系的第二側(cè)延伸；所述第二部分具有圍繞含金屬芯的導(dǎo)電護套；所述第二部分的所述導(dǎo)電護套在所述第一部分的所述導(dǎo)電芯與所述第二部分的所述導(dǎo)電芯之間。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的半導(dǎo)體構(gòu)造，其進一步包括至少一個錨銷，所述至少一個錨銷從所述穿透襯底互連的所述第二部分橫向偏移且包括與所述穿透襯底互連的所述第二部分的所述含金屬芯共同的組合物。
26.根據(jù)權(quán)利要求24所述的半導(dǎo)體構(gòu)造，其中所述第一部分的所述含金屬芯由銅組成；其中所述第二部分的所述含金屬芯由銅組成；且其中所述導(dǎo)電護套為銅勢壘材料。
27.根據(jù)權(quán)利要求24所述的半導(dǎo)體構(gòu)造，其中所述銅勢壘材料包括鈷、釕、鉭、氮化鉭、氮化鶴及氮化鈦中的一者或 一者以上。
【文檔編號】H01L21/768GK103582933SQ201280027691
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2012年5月3日 優(yōu)先權(quán)日:2011年6月6日
【發(fā)明者】艾倫·G·伍德, 菲利普·J·愛爾蘭 申請人:美光科技公司