[发明专利]通孔填充结构以及通孔填充方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别是涉及一种通孔填充结构以及通孔填充方法。

背景技术

随着人们对电子产品的要求向小型化、多功能、环保型等方向的发展，人们努力寻求将电子系统越做越小，集成度越来越高，功能越做越多。由此产生了许多新技术、新材料和新设计，例如，叠层芯片封装技术以及系统级封装等技术就是这些技术的典型代表。前者简称3D封装技术，是指在不改变封装体尺寸的前提下，在同一个封装体内于垂直方向叠放两个以上芯片的封装技术。

在众多的3D封装技术中，硅通孔(Through-Silicon Via，简称TSV)技术为现在研究的热点，TSV技术具有如下优势：互连长度可以缩短到与芯片厚度相等，采用垂直堆叠的逻辑模块取代水平分布的逻辑模块；显著减小RC延迟和电感效应，提高数字信号传输速度和微波的传输；实现高密度、高深宽比的连接。

由于TSV的深宽比较大，金属在其中的填充能力较差，如图1所示，为现有技术中通孔填充结构的示意图。在图1中，所述半导体基底110上具有硅通孔111，其中，所述半导体基底110的材料为硅。在所述半导体基底110上制备一阻挡层120，所述阻挡层120覆盖所述硅通孔111，其中，所述阻挡层120的材料为氮化钽/钽。在所述阻挡层120上制备金属铜层130，所述金属铜层130填充所述硅通孔111。由于所述硅通孔111的深宽比较大，所以，所述阻挡层120在所述硅通孔111中的填充能力较差，所述阻挡层120在所述硅通孔111开口的地方沉积的较厚，在所述硅通孔111底部沉积的较薄，因此，需要沉积较厚的所述阻挡层120才能完全覆盖所述硅通孔111。但是，当所述阻挡层120在所述硅通孔111开口的地方沉积过厚时，影响所述金属铜层130在所述硅通孔111内的填充，容易在所述硅通孔111内形成金属铜的空洞。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种通孔填充结构以及通孔填充方法，能够提高金属在硅通孔内的填充能力。

为解决上述技术问题，本发明提供一种通孔填充结构，包括：

半导体基底，所述半导体基底中具有通孔；

钨层，所述钨层位于所述半导体基底上，并覆盖所述通孔；

阻挡层，所述阻挡层位于所述钨层上，并覆盖所述通孔；

籽晶层，所述籽晶层位于所述阻挡层上，并覆盖所述通孔；

金属层，所述金属层位于所述籽晶层上，并填充所述通孔。

进一步的，在所述通孔填充结构中，所述半导体基底的材料为硅，所述通孔为硅通孔。

进一步的，在所述通孔填充结构中，所述半导体基底和钨层之间，还具有一胶合层。

进一步的，在所述通孔填充结构中，所述胶合层的材料为氮化钛。

进一步的，在所述通孔填充结构中，所述半导体基底和胶合层之间，还具有一基底层。

进一步的，在所述通孔填充结构中，所述基底层的材料为氧化硅或氮化硅的一种或组合。

进一步的，在所述通孔填充结构中，所述钨层的厚度为

进一步的，在所述通孔填充结构中，所述阻挡层的材料为钽。

进一步的，在所述通孔填充结构中，所述阻挡层的厚度为

进一步的，在所述通孔填充结构中，所述金属层的材料为铜。

根据本发明的另一面，本发明还提供一种通孔填充方法，包括：

提供半导体基底，所述半导体基底中具有通孔；

在所述半导体基底上制备一钨层，所述钨层覆盖所述通孔；

在所述钨层上制备一阻挡层，所述阻挡层覆盖所述通孔；

在所述阻挡层上制备一籽晶层，所述籽晶层覆盖所述通孔；

在所述籽晶层上制备一金属层，所述金属层填充所述通孔。

进一步的，在所述通孔填充方法中，所述通孔填充方法还包括：在所述半导体基底和所述钨层之间制备一胶合层。

进一步的，在所述通孔填充方法中，所述胶合层的材料为氮化钛，其中，以四甲基氨基钛为前驱物，采用金属有机化合物化学气相沉淀工艺制备所述胶合层。

进一步的，在所述通孔填充方法中，所述通孔填充方法还包括：在所述半导体基底和所述胶合层之间制备一基底层。

进一步的，在所述通孔填充方法中，采用化学气相沉积工艺在所述半导体基底上制备一钨层。

进一步的，在所述通孔填充方法中，所述采用化学气相沉积工艺在所述半导体基底上制备一钨层的步骤包括：

以硅烷为反应物，在所述半导体基底上制备一浸润层；