[发明专利]在半导体衬底中形成接地硅通孔

说明书

技术领域

本发明通常涉及半导体器件的制造，更具体地来说，涉及在半导体衬底中形成接地硅通孔的方法。

背景技术

中介层用于集成电路封装，通常用于空间转换，将该中介层用于在半导体管芯和封装组件之间的布线连接。图1示出了中介层10的一部分的横截面图。通常，中介层10包括衬底30，该中介层通常由有机材料或陶瓷形成。为了进行来自一个或多个半导体管芯和/或封装元件(未示出)的电连接，在衬底30中形成一个或多个硅通孔(TSV)50。

随着集成电路的规模缩小不断增加和电路功能不断增加，对于逐渐更小的中介层线宽的要求不断增加。当线宽缩小时，由于来自管芯/管芯封装电阻、电感、电容的负载，RC传输线效应增加。而且，当衬底30不接地时，在相邻TSV之间的交叉耦合或串扰也增加。由于在TSV之间的这种交叉耦合，沿相对较长的互连传输的信号具有延迟和其他形式的失真。结果，这些信号可能被损坏，集成电路运行缓慢，或者甚至导致故障。当工作频率增加时，这些影响可能更显著。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种形成半导体器件的方法，包括：提供半导体衬底，半导体衬底具有第一面和与第一面相对的第二面；形成硅通孔TSV开口，硅通孔开口从半导体衬底的第一面延伸到半导体衬底中；在半导体衬底的第一面上并沿着TSV开口的侧壁和底部形成衬垫层；在位于开口中的衬垫层上方沉积第一导电材料层，从而形成TSV；在半导体衬底的第一面的上方形成层间介电ILD层；形成通孔开口，通孔开口从ILD层延伸到半导体衬底的一部分中；在ILD层中形成沟道开口，从而暴露TSV的一部分；以及在通孔和沟道开口中沉积第二导电材料层，从而形成互连结构，互连结构将TSV与半导体衬底电连接。

其中，形成半导体器件包括形成中介层。

该方法进一步包括：在形成TSV的步骤以后，平整化半导体衬底的第一面。

该方法进一步包括：在衬垫层和TSV之间形成第一阻挡层。

该方法进一步包括：在第一阻挡层和TSV之间形成第一种子层。

该方法进一步包括：在半导体衬底的第一面的上方形成ILD层的步骤以前，形成蚀刻停止层。

该方法进一步包括：在通孔和沟道开口的上方形成第二阻挡层。

该方法进一步包括：在第二阻挡层的上方形成第二种子层。

其中，通过电化学电镀形成互连结构。

其中，形成TSV和互连结构包括：形成由铜或铜合金所制成的结构。

该方法进一步包括：在形成互连结构的步骤以后，平整化半导体衬底的第一面。

此外，还提供了一种形成中介层的方法，包括：提供半导体衬底，半导体衬底具有正面和与正面相对的背面；形成一个或多个硅通孔TSV，硅通孔从正面延伸到半导体衬底中；形成层间介电ILD层，层间介电层覆盖半导体衬底的正面和一个或多个硅通孔；以及形成具有第一隔离件和第二隔离件的互连结构，第一隔离件形成在ILD层中并且第二隔离件形成在半导体衬底的一部分中，其中，互连结构将半导体衬底电连接至一个或多个TSV。

该方法进一步包括：在至少一个或多个TSV和半导体衬底之间形成衬垫层。

该方法进一步包括：在一个或多个TSV和衬垫层之间形成阻挡层和/或种子层。

该方法进一步包括：在至少互连结构、ILD层与半导体衬底的正面之间形成阻挡层和/或种子层。

此外，还提供了一种集成电路结构，包括：半导体衬底，具有正面和与正面相对的背面；硅通孔TSV，从半导体衬底的正面延伸到半导体衬底中；以及互连结构，具有第一隔离件和第二隔离件，第一隔离件在层间介电ILD层中形成，ILD层覆盖半导体衬底的正面，并且第二隔离件在半导体衬底的一部分中形成，其中，互连结构将半导体衬底电连接至TSV。

其中，集成电路结构为中介层。

其中，中介层包括无源器件。

其中，中介层包括有源器件。

该集成电路结构进一步包括：衬底层，至少在TSV和半导体衬底之间形成。

该集成电路结构进一步包括：阻挡层，在TSV和衬垫层之间形成；以及种子层，在TSV和阻挡层之间形成。

其中，互连结构和TSV由相同的导电材料形成。