高深宽比通孔的互连结构及制作方法
专利汇可以提供高深宽比通孔的互连结构及制作方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种高深宽比通孔的互连结构及制作方法，其包括 基板 ，基板内设有若干通孔；在基板的第一主面上淀积有第一阻挡层，第二主面上淀积有第二阻挡层；第一阻挡层与第二阻挡层相 接触 ，且第一阻挡层将通孔分隔成上填充槽及与所述上填充槽对应的下填充槽，且上填充槽与下填充槽通过第一阻挡层隔离；在上填充槽内填充有第一金属填充体，在下填充槽内填充有第二金属填充体，第一金属填充体通过第一阻挡层及第二阻挡层与第二金属填充体电连接；第一金属填充体、第二金属填充体、第一阻挡层及第二阻挡层与基板间绝缘连接。本发明结构简单紧凑，提高互连结构通孔的深宽比，降低成本，工艺步骤简单，安全可靠。，下面是高深宽比通孔的互连结构及制作方法专利的具体信息内容。
1. 一种高深宽比通孔的互连结构，包括基板（1），所述基板（1）具有第一主面及与所述第一主面对应的第二主面；其特征是：所述基板（1）内设有若干通孔；在所述基板（1）的第一主面上淀积有第一阻挡层（8），在所述基板（1）的第二主面上淀积有第二阻挡层（18）；
所述第一阻挡层（8）覆盖在基板（1）的第一主面，并覆盖通孔内上部的侧壁，第二阻挡层（18）覆盖在基板（1）的第二主面，并覆盖通孔内下部的侧壁，第一阻挡层（8）与第二阻挡层（18）相接触，且第一阻挡层（8）将通孔分隔成上填充槽及与所述上填充槽对应的下填充槽，且上填充槽与下填充槽通过第一阻挡层（8）隔离；在上填充槽内填充有第一金属填充体（10），在下填充槽内填充有第二金属填充体（20），第一金属填充体（10）通过第一阻挡层（8）及第二阻挡层（18）与第二金属填充体（20）电连接；第一金属填充体（10）、第二金属填充体（20）、第一阻挡层（8）及第二阻挡层（18）与基板（1）间绝缘连接。
2.根据权利要求1所述的高深宽比通孔的互连结构，其特征是：所述基板（1）内通孔的孔径为5μm~500μm。
3.根据权利要求1所述的高深宽比通孔的互连结构，其特征是：所述基板（1）的材料包括硅或玻璃。
4.根据权利要求1所述的高深宽比通孔的互连结构，其特征是：所述基板（1）的材料为硅时，在基板（1）的第一主面淀积有第一绝缘层（5），所述第一绝缘层（5）覆盖基板（1）的第一主面，并覆盖通孔的侧壁；在基板（1）的第二主面淀积有第二绝缘层（16），第一阻挡层（8）覆盖在第一绝缘层（5）上，第二阻挡层（18）覆盖在第二绝缘层（16）上，并覆盖在通孔内对应的第一绝缘层（5）上；第一金属填充体（10）、第二金属填充体（20）、第一阻挡层（8）及第二阻挡层（18）通过第一绝缘层（5）及第二绝缘层（16）与基板（1）间绝缘连接；
在所述基板（1）的第一主面上设有第一绝缘隔离层（11），相邻通孔内的第一金属填充体（10）通过第一绝缘隔离层（11）绝缘隔离，且第一绝缘隔离层（11）覆盖第一金属填充体（10）对应的表面；在所述基板（1）的第二主面上设有第二绝缘隔离层（21），相邻通孔内的第二金属填充体（20）通过第二绝缘隔离层（21）绝缘隔离，且第二绝缘隔离层（21）覆盖第二金属填充体（20）对应的表面；第一金属填充体（10）上设有第一连接电极，所述第一连接电极与第一金属填充体（10）电连接；第二金属填充体（20）上设有第二连接电极，所述第二连接电极与第二金属填充体（20）电连接。
5.根据权利要求4所述的高深宽比通孔的互连结构，其特征是：所述第一绝缘层（5）均为二氧化硅层。
6.根据权利要求1所述的高深宽比通孔的互连结构，其特征是：所述第一阻挡层（8）的材料为Ni、Ta、Ti、Pt、Pd、AlN或TiN中至少一种。
7.根据权利要求1所述的高深宽比通孔的互连结构，其特征是：所述第一金属填充体（10）的材料为Cu、Sn、W、Ti、Pt、Pd、Ni或Au中的至少一种。
8.一种高深宽比通孔的互连结构制作方法，其特征是，所述互连结构的制作方法包括如下步骤：
（a）、提供基板（1），所述基板（1）具有两个相对应的主面，所述两个相对应的主面包括第一主面及与所述第一主面对应的第二主面；在基板（1）的第一主面上淀积掩膜层（2），选择性地掩蔽和刻蚀掩膜层（2），在基板（1）的第一主面正上方得到所需的刻蚀窗口（3），所述刻蚀窗口（3）贯通掩膜层（2）；
（b）、利用掩膜层（2）及刻蚀窗口（3）对基板（1）的第一主面进行刻蚀，以在基板（1）内刻蚀得到所需的沟槽（4）；
（c）、去除第一主面上掩膜层（2），并在沟槽（4）内填充分隔填充体（6），沟槽（4）内分隔填充体（6）的高度小于沟槽（4）的深度；
（d）、在基板（1）的第一主面上淀积第一阻挡层（8），所述第一阻挡层（8）覆盖基板（1）的第一主面，并覆盖沟槽（4）对应的侧壁及分隔填充体（6）上；
（e）、在基板（1）的第一主面上填充第一金属填充体（10），所述第一填充体（10）填充在沟槽（4）内，且覆盖基板（1）的第一主面，第一金属填充体（10）与基板（1）绝缘隔离；
（f）、基板（1）的第一主面通过键合连接层（15）与承载基板（14）键合固定；
（g）、对上述基板（1）的第二主面进行减薄，直至使得沟槽（4）底部的分隔填充体（6）裸露；
（h）、去除沟槽（4）内的分隔填充体（6），在基板（1）的第二主面内形成第三填充槽（17），所述第三填充槽（17）的槽口为基板（1）的第二主面，第三填充槽（17）的槽底为第二阻挡层（8）；
（i）、在基板（1）的第二主面上设置第二阻挡层（18），所述第二阻挡层（18）覆盖基板（1）的第二主面，并覆盖第三填充槽（17）的侧壁，第二阻挡层（18）与第一阻挡层（8）相接触；
（j）、第三填充槽（17）的侧壁覆盖第二阻挡层（18）后形成第四填充槽（19），在第四填充槽（19）内填充第二金属填充体（20），所述第二金属填充体（20）填充在第四填充槽（19）内，并覆盖在第二阻挡层（18）上；第二金属填充体（20）与第一金属填充体（10）电连接，且第二金属填充体（20）与基板（1）绝缘隔离；
（k）、去除基板（1）上的承载基板（14），得到所需的互连结构。
9.根据权利要求8所述高深宽比通孔的互连结构制作方法，其特征是：所述基板（1）的材料包括硅或玻璃。
10.根据权利要求9所述高深宽比通孔的互连结构制作方法，其特征是，当基板（1）采用硅时，步骤（c）中，包括如下步骤：
（c1）、去除第一主面上的掩膜层（2）；
（c2）、在基板（1）的第一主面上设置第一绝缘层（5），所述第一绝缘层（5）覆盖基板（1）的第一主面，并覆盖沟槽（4）的侧壁及底壁；
（c3）、在沟槽（4）内填充分隔填充体（6）；
同时，步骤（h）中，包括如下步骤：
（h1）、在基板（1）的第二主面上设置第二绝缘层（16），所述第二绝缘层（16）覆盖基板（1）的第二主面，并与第一绝缘层（5）接触；
（h2）、去除沟槽（4）内的分隔填充体（6），在基板（1）的第二主面内形成第三填充槽（17），所述第三填充槽（17）的槽口为基板（1）的第二主面，第三填充槽（17）的槽底为第二阻挡层（8）。
11.根据权利要求10所述高深宽比通孔的互连结构制作方法，其特征是：所述第一绝缘层（5）通过热氧化、物理沉积或化学沉积形成在沟槽（4）的侧壁及底壁。
12.根据权利要求8或10所述高深宽比通孔的互连结构制作方法，其特征是：所述分隔填充体（6）为Polyimide、SU-8或BCB；且分隔填充体（6）与键合连接层（15）的材料不同。
13.根据权利要求8所述高深宽比通孔的互连结构制作方法，其特征是：所述第一金属填充体（10）及第二金属填充体（20）的材料为为Cu、Sn、W、Ti、Pt、Pd、Ni或Au中的至少一种。
14.根据权利要求8所述高深宽比通孔的互连结构制作方法，其特征是：所述步骤（k）中，去除基板（1）上方的承载基板（14）方法包括热拆解或化学清洗。
15.根据权利要求8所述高深宽比通孔的互连结构制作方法，其特征是：所述第一金属填充体（10）通过电镀、化学镀、物理沉积或液态金属填充在沟槽（4）内。
16.根据权利要求8所述高深宽比通孔的互连结构制作方法，其特征是：所述步骤（h）中，通过化学清洗或刻蚀去除分隔填充体（6）。
高深宽比通孔的互连结构及制作方法
技术领域
背景技术
发明内容
b、利用掩膜层及刻蚀窗口对基板的第一主面进行刻蚀，以在基板内刻蚀得到所需的沟槽；
c、去除第一主面上掩膜层，并在沟槽内填充分隔填充体，沟槽内分隔填充体的高度小于沟槽的深度；
d、在基板的第一主面上淀积第一阻挡层，所述第一阻挡层覆盖基板的第一主面，并覆盖沟槽对应的侧壁及分隔填充体上；
e、在基板的第一主面上填充第一金属填充体，所述第一填充体填充在沟槽内，且覆盖基板的第一主面，第一金属填充体与基板绝缘隔离；
f、基板的第一主面通过键合连接层与承载基板键合固定；
g、对上述基板的第二主面进行减薄，直至使得沟槽底部的分隔填充体裸露；
h、去除沟槽内的分隔填充体，在基板的第二主面内形成第三填充槽，所述第三填充槽的槽口为基板的第二主面，第三填充槽的槽底为第二阻挡层；
i、在基板的第二主面上设置第二阻挡层，所述第二阻挡层覆盖基板的第二主面，并覆盖第三填充槽的侧壁，第二阻挡层与第一阻挡层相接触；
j、第三填充槽的侧壁覆盖第二阻挡层后形成第四填充槽，在第四填充槽内填充第二金属填充体，所述第二金属填充体填充在第四填充槽内，并覆盖在第二阻挡层上；第二金属填充体与第一金属填充体电连接，且第二金属填充体与基板绝缘隔离；
k、去除基板上的承载基板，得到所需的互连结构。
c2、在基板的第一主面上设置第一绝缘层，所述第一绝缘层覆盖基板的第一主面，并覆盖沟槽的侧壁及底壁；
c3、在沟槽内填充分隔填充体；
同时，步骤h中，包括如下步骤：
h1、在基板的第二主面上设置第二绝缘层，所述第二绝缘层覆盖基板的第二主面，并与第一绝缘层接触；
h2、去除沟槽内的分隔填充体，在基板的第二主面内形成第三填充槽，所述第三填充槽的槽口为基板的第二主面，第三填充槽的槽底为第二阻挡层。
附图说明
具体实施方式
第二连接电极包括第二连接层22及位于所述第二连接层22上的第二凸块23，所述第一连接电极及第二连接电极的采用RDL（重布线层）工艺制成。第一连接电极及第二连接电极在基板1的两个主面位置相对应，通过第一连接电极及第二连接电极能够方便本发明的互连结构与外部的连接。
如图2所示：如上所述，基板1的材料可以选用硅或玻璃，本发明实施例中，基板1的厚度为200μm；所述掩膜层2采用常规的材料制作，如热二氧化硅加氮化硅；刻蚀窗口3贯通掩膜层2，以将基板1的第一主面对应区域露出；
b、利用掩膜层2及刻蚀窗口3对基板1的第一主面进行刻蚀，以在基板1内刻蚀得到所需的沟槽4；
如图3所示：基板1与刻蚀窗口3对应的区域没有掩膜层2遮挡，因此能在基板1内刻蚀得到沟槽4，所述沟槽4的深度小于基板1的厚度，本发明实施例中，沟槽4的宽度为
5μm~500μm；本发明实施中，通过沟槽4形成后续互连结构的通孔，在基板1内采用常规半导体工艺刻蚀形成沟槽4；
c、去除第一主面上掩膜层2，并在沟槽4内填充分隔填充体6，沟槽4内分隔填充体6的高度小于沟槽4的深度；
如图4和图5所示：当基板1采用玻璃时，由于玻璃自身的绝缘特性，因此，可以直接在沟槽4内填充分隔填充体6，分隔填充体6通过旋涂工艺填充在沟槽4内；本发明具体实施时，沟槽4内分隔填充体6的高度为沟槽4深度的一半；分隔填充体6的材料为聚合物，分隔填充体6的材料为Polyimide（聚酰亚胺）、SU-8（一种光刻胶）或BCB；当基板1采用硅时，需要在设置分隔填充体6之前设置第一绝缘层5，图4中，示出了基板1上设置第一绝缘层5的结构，其具体工艺步骤包括：
c1、去除第一主面上的掩膜层2；本发明实施例中，根据掩膜层2的材料类型采用常规的工艺去除掩膜层2，去除掩膜层2后以方便进行后续的工艺步骤；
c2、在基板1的第一主面上设置第一绝缘层5，所述第一绝缘层5覆盖基板1的第一主面，并覆盖沟槽4的侧壁及底壁；
本发明实施例中，所述第一绝缘层5通过热氧化、物理沉积或化学沉积形成在沟槽4的侧壁及底壁；第一绝缘层5为二氧化硅层，第一绝缘层5的厚度为200nm；设置第一绝缘层
5后，能够使得基板1与后续的工艺层之间的绝缘隔离；
c3、在沟槽4内填充分隔填充体6；
在设置第一绝缘层5后，在沟槽4内再旋涂填充得到分隔填充体6；分隔填充体6位于沟槽4的下部，填充分隔填充体6后，在基板1内形成第一填充槽7，分隔填充体6为第一填充槽7的槽底。
如图7和图8所示：本发明实施例中，第一金属填充体10填充于第二填充槽9内，第二填充槽9对应前述的上填充槽；所述第一金属填充体10的材料为Cu、Sn、W、Ti、Pt、Pd、Ni或Au中的至少一种。本发明实施例中，可以通过电镀、化学镀、物理沉积或液态金属填充的形式得到第一金属填充体10。通过第一阻挡层8能够阻止第一金属填充体10的离子扩散到基板1内，第一金属填充体10直接与基板1绝缘或通过第一绝缘层5与基板1绝缘隔离。
本发明实施时，填充得到第一金属填充体10后，基板1第一主面上的第一金属填充体10与第二填充槽9内的第一金属填充体10连接成一体，不方便与后续的连接；为了方便后续的三维连接，本发明实施例中，还包括如下具体步骤：
e1、在基板1的第一主面上填充第一金属填充体10，所述第一填充体10填充在沟槽4内，且覆盖基板1的第一主面，第一金属填充体10与基板1绝缘隔离；
e2、选择性地掩蔽和刻蚀位于第一主面上的第一金属填充体10，以去除第一主面上对应的第一金属填充体10；去除第一主面上对应的第一金属填充体10后，使得相邻第三填充槽9内的第一金属填充体10分离；
e3、在基板1的第一主面上方设置第一绝缘隔离层11，所述第一绝缘隔离层11覆盖第一阻挡层8及第一金属填充体10上，相邻第一金属填充体10通过第一绝缘隔离层11绝缘隔离；第一绝缘隔离层11的材料采用PI（聚酰亚胺）；
e4、选择性地掩蔽和刻蚀第一金属填充体10上的第一绝缘隔离层11，并在去除第一绝缘隔离层11的第一金属填充体10上设置第一连接电极，所述第一连接电极与第一金属填充体10电连接。所述第一连接电极包括第一连接层12及位于所述第一连接层12上的第一凸块13。
g、对上述基板1的第二主面进行减薄，直至使得沟槽4底部的分隔填充体6裸露；
如图10所示：本发明实施例中，可以采用机械化学抛光等工艺对基板1的第二主面进行减薄，减薄后使得分隔填充体6露出；分隔填充体6露出后，在基板1内形成所需的通孔，即TSV结构。
16；具体包括：
h1、在基板1的第二主面上设置第二绝缘层16，所述第二绝缘层16覆盖基板1的第二主面，并与第一绝缘层5接触；
所述第二绝缘层16可以为二氧化硅层，也可以采用Polyimide（聚酰亚胺）、SU-8（一种光刻胶）或BCB制成。
如图14和图15所示：所述第四填充槽19与前述的下填充槽对应，为了方便后续的连接，本发明实施例中，具体包括：
j1、第三填充槽17的侧壁覆盖第二阻挡层18后形成第四填充槽19，在第四填充槽19内填充第二金属填充体20，所述第二金属填充体20填充在第四填充槽19内，并覆盖在第二阻挡层18上；第二金属填充体20与第一金属填充体10电连接，且第二金属填充体20与基板1绝缘隔离；
j2、选择性地掩蔽和刻蚀位于第二主面上的第二金属填充体20，以去除第二主面上对应的第二金属填充体20；
j3、在基板1的第二主面上方设置第二绝缘隔离层21，所述第二绝缘隔离层21覆盖第二阻挡层18及第二金属填充体20上，相邻第二金属填充体20通过第二绝缘隔离层21绝缘隔离；
j4、选择性地掩蔽和刻蚀第二金属填充体20上的第二绝缘隔离层21，并在去除第二绝缘隔离层21的第二金属填充体20上设置第二连接电极，所述第二连接电极与第二金属填充体20电连接。
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