[发明专利]半导体器件制造方法

说明书

本发明提供了一种半导体制造方法，采用了TVS模板晶圆与产品晶圆形成三明治结构，其中，TSV模板晶圆中具有分布均匀的TSV结构，用于提供产品晶圆之间的电连接，形成3D互连。通过在TSV模板晶圆上设置连接部件，便于上下两片产品晶圆的互连，降低了对准难度，并且增加了3D器件电连接设计的便利程度。

技术领域

本发明涉及半导体器件制造方法领域，特别地，涉及一种采用了 TSV(ThroughSilicon Via)模板晶圆而形成的3D器件的制造方法。

背景技术

随着半导体工艺的不断进步，集成电路的特征尺寸不断缩小，而用于3D互连的TSV的尺寸也越来越小。TSV的图案化、刻蚀与填充工艺，遭遇到了前所未有的挑战。由于尺寸变小，TSV沟槽的深宽比加大，刻蚀和填充愈发困难。常规的刻蚀和填充工艺，渐渐无法满足业界需求，因此，需要对用于3D互连的TSV结构和制造方法进行改进，以适应技术发展的要求。

发明内容

本发明提出了一种半导体器件制造方法，特别地，涉及一种采用了TSV(ThroughSilicon Via)模板晶圆而形成的3D器件的制造方法。

本发明提供一种半导体器件制造方法，其中，包括如下步骤：

提供具有正面和背面的TSV模板晶圆，通过光刻和刻蚀，在所述TSV模板晶圆上形成若干分布均匀的TSV孔洞；

在所述TSV孔洞中填充导电材料；

对该TSV模板晶圆进行平坦化处理，使上述导电材料仅位于上述TSV孔洞之内；

沉积绝缘层，所述绝缘层覆盖所述TSV模板晶圆的正面和背面；

在所述TSV模板晶圆的正面和背面分别布置一产品晶圆，所述产品晶圆具有至少一个TSV连接部件；

将所述产品晶圆与所述TSV模板晶圆进行接合，形成产品晶圆 -TSV模板晶圆-产品晶圆的三明治结构，产品晶圆的所述TSV连接部件和所述TSV孔洞中的导电材料电连接；

其中，在进行接合之前，去除部分所述绝缘层，以暴露出所述TSV连接部件对应的所述TSV孔洞中的导电材料。

根据本发明的一个方面，所述TSV孔洞的直径为40-200nm，各个孔洞的间距为40-200nm。

根据本发明的一个方面，在上述TSV孔洞中填充的导电材料为 Cu，Al，TiN的一种或多种。

根据本发明的一个方面，产品晶圆的所述TSV连接部件的尺寸大于所述TSV模板晶圆中所述TSV孔洞的尺寸，使得所述TSV连接部件能够对应多个所述TSV孔洞；优选地，单个所述TSV连接部件至少对应4个所述TSV孔洞。

本发明的优点在于：采用了TVS模板晶圆与产品晶圆形成三明治结构，其中，TSV模板晶圆中具有分布均匀的TSV结构，用于提供产品晶圆之间的电连接，形成3D互连。通过在TSV模板晶圆上设置连接部件，便于上下两片产品晶圆的互连，降低了对准难度，并且增加了3D器件电连接设计的便利程度。

附图说明

图1TSV模板晶圆俯视图

图2具有TSV孔洞的模板晶圆截面图

图3填充TSV导电材料

图4准备接合的产品晶圆和模板晶圆

图5完成接合的产品晶圆和模板晶圆

具体实施方式

以下，通过附图中示出的具体实施例来描述本发明。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。