[发明专利]用于穿过低K布线层来图案化穿板通孔的低K介电保护分隔物

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2011年11月9日由RAMACHANDRAN等人提交的美国临时专利申请No.61/557,842的权益。

技术领域

本公开一般涉及集成电路(IC)。更具体地，本公开涉及用于穿过低K布线层来图案化穿板通孔(TSV)的低K介电保护分隔物。

背景技术

TSV(穿板通孔(也称为硅通孔))可通过蚀穿基板(诸如硅基板、蓝宝石基板或其他类型的基板)来创建。蚀刻还穿透基板顶上的材料，诸如低K IMD(金属间电介质)层以及导电(例如，金属)层。

在蚀穿低K IMD时，蚀刻化学物与低K IMD层之间的相互作用可造成与TSV的低K界面的电和机械降级。蚀刻工艺可造成IMD侧壁的显著锯齿以及造成对低K侧壁材料的损坏。这可以在蚀穿多个低K互连层的最终TSV中看到(参见下文详细讨论的图3)。

TSV因而使互连膜降级，并且结果所得的非理想TSV剖面可导致后续TSV制造步骤(包括内衬沉积和填充)中的困难，以及降低TSV成品率和完整性。常规情况下，与蚀刻损坏和侧壁粗糙度有关的问题是通过改进内衬隔离和TSV填充工艺来克服的。

概述

根据本公开的一个方面，描述了用于穿过低K值布线层来图案化穿板通孔(TSV)的低K介电保护分隔物。一种用于形成低K值介电保护分隔物的方法包括穿过低K值介电互连层来蚀刻通孔开口。保护层被沉积在该通孔开口中和该低K值介电互连层上。从该通孔开口的底部并从该低K值介电互连层的水平表面蚀刻该保护层的至少一部分。该蚀刻在通孔开口的侧壁上留下保护性侧壁分隔物。穿过通孔开口的底部并穿过半导体基板来蚀刻穿板通孔。穿板通孔用导电材料来填充。

在本公开的另一方面，描述了包括低K值介电保护分隔物的半导体管芯。该半导体管芯包括半导体基板。该半导体基板包括该半导体基板的表面上的低K值介电互连层。该半导体管芯还包括至少一个穿板通孔。在一种配置中，穿板通孔延伸穿过低K值介电互连层和半导体基板。该半导体管芯还包括穿板通孔与低K值介电互连层之间的保护性分隔物。

在本公开的另一方面，一种半导体管芯包括用于保护低K值介电互连层的装置。该半导体管芯包括半导体基板。半导体基板包括该半导体基板的表面上的低K值介电互连层。该半导体管芯还包括至少一个穿板通孔。在一种配置中，穿板通孔延伸穿过低K值介电互连层和半导体基板。该半导体管芯还包括置于穿板通孔与低K值介电互连层之间的用于保护低K值介电互连层的装置。

这已较宽泛地勾勒出本公开的特征和技术优势以力图使下面的详细描述可以被更好地理解。本公开的其他特征和优点将在下文描述。本领域技术人员应该领会，本公开可容易地被用作改动或设计用于实施与本公开相同的目的的其他结构的基础。本领域技术人员还应认识到，这样的等效构造并不脱离所附权利要求中所阐述的本公开的教导。被认为是本公开的特性的新颖特征在其组织和操作方法两方面连同进一步的目的和优点在结合附图来考虑以下描述时将被更好地理解。然而要清楚理解的是，提供每一幅附图均仅用于解说和描述目的，且无意作为对本公开的限定的定义。

附图简述

为了更全面地理解本公开，现在结合附图参阅以下描述。

图1示出了根据本公开的一个方面的解说包括低K互连模块的集成电路(IC)封装的截面图。

图2示出了根据本公开的一个方面的解说图1的IC封装的截面图，包括用于为分隔物层提供增加大小的开口的光阻层。

图3示出了根据本公开的一个方面的解说图2的IC封装的截面图，其解说了低K互连模块与TSV(穿板通孔)之间的界面的锯齿。

图4示出了根据本公开的一个方面的解说图3的IC封装的截面图，其解说了TSV的低K界面的电和机械降级。

图5示出了根据本公开的一个方面的解说图4的IC封装的截面图，其包括保护层沉积。

图6示出了根据本公开的一个方面的解说图5的IC封装的截面图，其包括侧壁保护分隔物层。

图7示出了根据本公开的一个方面的解说图6的IC封装在穿板蚀刻之后的截面图。

图8示出了根据本公开的一个方面的解说图7的IC封装的截面图，其包括具有内衬隔离层和侧壁保护分隔物层的穿板通孔。

图9是根据本公开的一个方面的解说一种形成用于穿过低K布线层来图案化穿板通孔(TSV)的低K介电保护分隔物的方法的框图。

图10是解说其中可有利地采用本公开的一方面的无线通信系统的框图。

详细描述