[发明专利]具有低应力薄膜间隙的贯穿硅穿孔装置及其形成方法

说明书

技术领域

本发明普遍关于半导体领域，更尤其是关于用于形成具有低应力薄膜间隙的硅穿孔(TSV)的方法。

背景技术

在制造、测试、以及服务期间，具有硅穿孔(TSV)结构的封装可经受温度偏移。当操作温度高于无应力温度时，通孔内的金属膨胀将因热膨胀系数不匹配而在硅中介层(silicon interposer)中引来拉伸应力（例如，依圆周方向）使得拉伸应力能导致晶体管遭受毗邻硅穿孔「挤压」或「伸展(stretch)」而产生效能漂移。此外，此等应力可导致二氧化硅(SiO₂)和硅内产生微破裂而以辐射状破裂开始并且破坏硅中介层。

发明内容

一般而言，本发明的态样关于用于形成在硅穿孔与晶体管之间具有「缓冲区」或间隙层如硅穿孔装置等半导体装置的方法。间隙层通常以控制装置上应力及破裂形成的低应力、薄膜填料予以填充。另外，间隙层确保硅穿孔与晶体管之间的特定空间距离以降低温度偏移的负面效应。

本发明的第一态样提供用于形成半导体装置的方法，其包含：在半导体装置的基底上形成介电层；蚀刻半导体装置以在介电层和基底中产生一组间隙；以薄膜填料填充此组间隙以产生一组填充间隙；研磨薄膜填料；以及在半导体装置中形成硅穿孔(TSV)，其中此组填充间隙位于接近硅穿孔处。

本发明的第二态样提供形成硅穿孔(TSV)装置的方法，其包含：在硅穿孔装置的基底上形成NBLoK层；蚀刻硅穿孔装置以在NBLoK层和基底中产生一组间隙；用低应力薄膜填料填充此组间隙以产生一组填充间隙；研磨低应力薄膜填料至NBLoK层的上表面；以及在硅穿孔装 置中形成硅穿孔(TSV)，其中此组填充间隙位于接近硅穿孔处。

本发明的第三态样提供半导体装置，其包含：形成于基底上的介电层；蚀刻在介电层和基底中并且以低应力薄膜填料予以填充的间隙层；以及接近填充间隙层、在半导体装置中形成的硅穿孔(TSV)。

附图说明

本发明的这些及其它特征搭配所附图式经由下文本发明的各种态样的详细说明将能更容易理解，其中：

图1A至1C根据本发明具体实施例表示硅穿孔装置中一组间隙的形成。

图2A至2B根据本发明具体实施例表示接近此组间隙的硅穿孔装置的形成。

图3A根据本发明具体实施例表示硅穿孔装置形成后的上视图。

图3B根据本发明具体实施例表示硅穿孔装置形成后的剖面图。

图式不一定依比例绘制。图式仅用来陈述，其意图不在于描绘本发明的特定参数。图式仅用来描述本发明的一般具体实施例，因而不应该视为范畴的限制。在图式中，相称的组件符号代表相称的组件。

主要组件符号说明

10 硅基底

12 介电层

14 光阻层

16 层件

18A-N间隙

20 填充物

22 硅穿孔

24A-N晶体管。

具体实施方式

现在将参照表示具体实施例的附图，而在本文中更完整地说明描述性具体实施例。然而，本揭示可用许多不同形式予以体现并且不应该予以推断成受限于本文所提的具体实施例。反而，藉由提供这些具体实施例将使本揭示透彻且完整，并将完全传达本发明的范畴予所属领域的技术人员。在说明中，广为人知的特征及技术细节将予以省略 以免不必要地混淆所呈垷的具体实施例。

本文所用术语的目的仅在于说明特殊具体实施例并且意图不在于限制本揭示。如本文中所用，单数形式「一」、「一种」、「一个」、以及「该」的用意在于同时包括多个形式，除非上下文另有清楚指明。还有，「一」、「一种」、「一个」等用字未指示数量限制，而是指示存在至少一个所引用的项目。用字「组」、「集」的意图在于意指至少一个的数量。将进一步理解的是，用字「包含有」及/或「包含」、或「包括」及/或「包括有」在用于本说明书时，是指定所述特征、区域、完整物(integer)、步骤、操作、组件、及/或组件的存在性，而非排除一或多个其它特征、区域、完整物、步骤、操作、组件、组件、及/或群组的存在或增加。