[发明专利]半导体装置和用于制造半导体装置的方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体装置和制造半导体装置的方法，该半导体装置具有在诸如微机电系统(MEMS)基板的半导体基板中形成的通孔上的金属层。

背景技术

近年来，在诸如微机电系统(MEMS)基板的半导体基板中形成的通孔上具有导电层的半导体装置已被用作用于半导体存储器、图像拾取元件、传感器和发光元件的半导体芯片。该通孔在其底部上具有电极焊盘(pad)层。这样的半导体装置在诸如每一个包括半导体芯片的层的半导体封装的领域、用于微机械(micromachine)的集成电路板的领域以及连接到喷墨头的主体的半导体模块的领域的各种领域中被应用和开发。

这样的半导体装置包括半导体基板中的通孔，该通孔在其底部上具有电极焊盘层。该通孔在其侧壁上具有绝缘层，并在其中具有金属层(参见美国专利No.7,442,642)。该结构可最小化在将半导体基板的前侧的电极与半导体基板的后侧的电极电连接时半导体基板和金属层之间的电泄漏。层间绝缘层设置于半导体基板和电极焊盘层之间。

一般地，半导体基板中的通孔的从其开口端向其底部延伸的侧壁垂直于该半导体基板的表面。由此，存在这样的问题，即，绝缘层或金属层趋向于从半导体基板中的通孔脱落。

为了解决这个问题，在一种提出的结构中，靠近通孔底部(电极焊盘层)的部分(扩大部分)的开口尺寸大于靠近通孔的开口端的部分的开口尺寸(参见美国专利No.7,732,925)。在通孔的扩大部分中形成绝缘层和金属层可减小绝缘层或金属层从半导体基板剥落的可能性，这是因为绝缘层和金属层被挂在(catchon)扩大部分上。因此，在扩大部分上令人满意地形成的绝缘层和金属层可减小绝缘层或金属层从半导体基板剥落的可能性。

但是，在这样的在通孔中具有扩大部分的结构中，要沉积的粒子有时不能到达扩大部分，导致在扩大部分中不良(poor)的绝缘层或金属层。当通过物理气相沉积(在下文中称为PVD)形成绝缘层或金属层时，这尤其明显。更具体地说，在PVD中，要沉积的粒子直线地进入通孔。因此，向开口端延伸的邻近扩大部分的侧壁阻拦粒子到达扩大部分。这导致不充分的沉积。不充分的沉积可能使绝缘层或金属层剥落。扩大部分中的不连续的金属层可能导致断开连接(disconnection)。

发明内容

本发明的各方面提供半导体装置和用于制造半导体装置的方法，在该半导体装置中，有效地防止通孔中的绝缘层和金属层剥落。

本发明的各方面提供一种半导体装置，该半导体装置包括：半导体基板，具有从半导体基板的第一表面向半导体基板的第二表面延伸的通孔；电极焊盘层，被设置在半导体基板的第二表面上，该电极焊盘层充当通孔的底部；绝缘层，被设置在半导体基板的第一表面上和通孔的侧壁上；以及金属层，被设置在绝缘层上和通孔的底部上，其中，通孔的侧壁具有倾斜表面，使得通孔的底部具有比通孔的开口端的开口尺寸小的开口尺寸，并且，该倾斜表面具有凹凸部(asperity)。

根据本发明的各方面，在通孔的侧壁的倾斜表面上的凹凸部可增强绝缘层和金属层到通孔的侧壁的粘附，从而有效地减小通孔中的绝缘层或金属层从半导体基板剥落的可能性。

根据下面的参照附图的示例性实施例的描述，本发明的进一步的特征将变得清晰。

附图说明

图1是根据本发明的实施例的半导体装置的示意性横截面图。

图2A是图1中的由交替长短划线指示的部分的放大示意图，示出了通孔的倾斜表面和包括第一垂直表面的其近旁(vicinity)。

图2B是图1中的由交替长短划线指示的部分的放大示意图，示出了通孔的倾斜表面和不包括第一垂直表面的其近旁。

图3A是在半导体装置的制造中形成掩模层的处理的示意图。

图3B是在半导体装置的制造中形成通孔的处理的示意图。

图3C是在半导体装置的制造中去除掩模层的处理的示意图。

图4A是在半导体装置的制造中形成绝缘层的处理的示意图。

图4B是在半导体装置的制造中形成金属层的处理的示意图。

图4C是在半导体装置的制造中形成导电层的处理的示意图。

图5A是在形成通孔的处理中通过BOSCH方法在倾斜表面上的凹凸部的沉积的解释图。

图5B是在形成通孔的处理中通过BOSCH方法在倾斜表面上的凹凸部的蚀刻的解释图。

图6A是通孔中的具有台阶(step)的倾斜表面和该倾斜表面的近旁的放大示意图。