[发明专利]硅通孔及其填充方法

权利要求书

1.一种硅通孔，其特征在于，硅通孔包括：

深沟槽或孔，所述深沟槽或孔由硅片上的硅被刻蚀后形成；

原位掺杂的P型无定形硅，该P型无定形硅填充于所述深沟槽或孔中并直接和所述深沟槽或孔的侧壁的硅相接触；

钛和氮化钛层，该钛和氮化钛层填充于所述深沟槽或孔中并直接和所述P型无定形硅的相接触；

钨层，该钨层填充于所述深沟槽或孔中并直接和所述钛和氮化钛层的相接触；

所述钨层、所述钛和氮化钛层和所述P型无定形硅将所述深沟槽或孔完全填充，所述钛和氮化钛层位于所述钨层和所述P型无定形硅之间并作为所述钨层的粘附层和阻挡层，所述P型无定形硅作为缓冲层用于缓解所述钨层和所述硅片之间的应力。

2.如权利要求1所述的硅通孔，其特征在于：所述P型无定形硅的掺杂元素为硼，掺杂浓度为1E18cm^-3～1E21cm^-3，厚度为500埃～3000埃，采用低压化学气相沉积工艺形成，沉积温度为300℃～550℃。

3.如权利要求1所述的硅通孔，其特征在于：所述钨层采用气相沉积工艺形成，沉积温度为300℃～550℃，沉积次数能为多次，每次沉积厚度为5000埃～15000埃。

4.如权利要求1所述的硅通孔，其特征在于：所述钛和氮化钛层采用气相沉积工艺形成，沉积温度为400℃以下，所述钛和氮化钛层中的钛层的厚度为在50埃～200埃，氮化钛层的厚度为100埃～800埃。

5.一种硅通孔填充方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、在硅片上沉积一层金属前层间膜，利用光刻定义出硅通孔区域，依次刻蚀所述硅通孔区域的所述金属前层间膜和所述硅片并形成深沟槽或孔；

步骤二、在所述深沟槽或孔侧壁和底部沉积一层原位掺杂的P型无定形硅；所述P型无定形硅同时也沉积到所述深沟槽或孔外部的表面区域；

步骤三、在形成有所述P型无定形硅的所述深沟槽或孔侧壁和底部沉积一层钛和氮化钛层；所述钛和氮化钛层同时也沉积到所述深沟槽或孔外部的表面区域；

步骤四、在所述钛和氮化钛层上沉积第一层钨，所述第一层钨将所述深沟槽或孔填满或不填满；

步骤五、对所述第一层钨进行回刻，该回刻以所述钛和氮化钛层的氮化钛层为刻蚀阻挡层，将形成于所述深沟槽或孔外部的表面区域的所述第一层钨去除；

步骤六、当所述第一层钨未将所述深沟槽或孔填满时，重复步骤四和步骤五，直至所述深沟槽或孔被填满，由多次沉积所述第一层钨组成填充于所述深沟槽或孔中的钨层；

步骤七、采用刻蚀工艺将形成于所述深沟槽或孔外部的表面区域的所述钛和氮化钛层和所述P型无定形硅去除；

步骤八、进行化学机械研磨，使所述硅片表面平坦化。

6.如权利要求5所述硅通孔填充方法，其特征在于：步骤一中的所述金属前层间膜的厚度为5000埃～10000埃。

7.如权利要求5所述硅通孔填充方法，其特征在于：步骤一中所述深沟槽或孔的深度为10微米～200微米、宽度为1微米～10微米。

8.如权利要求5所述硅通孔填充方法，其特征在于：步骤二中所述P型无定形硅采用低压化学气相沉积工艺形成，沉积温度为300℃～550℃，所述P型无定形硅的掺杂元素为硼，掺杂浓度为1E18cm^-3～1E21cm^-3，厚度为500埃～3000埃。

9.如权利要求5所述硅通孔填充方法，其特征在于：步骤三中所述钛和氮化钛层采用气相沉积工艺形成，沉积温度为400℃以下，所述钛和氮化钛层中的钛层的厚度为在50埃～200埃，氮化钛层的厚度为100埃～800埃。

10.如权利要求5所述硅通孔填充方法，其特征在于：步骤四中所述第一层钨采用气相沉积工艺形成，沉积温度为300℃～550℃，沉积厚度为5000埃～15000埃。