[发明专利]一种硅通孔结构及其制备方法

权利要求书

1.一种硅通孔结构，其特征在于，包括：

衬底结构；

通孔结构，所述通孔结构贯穿所述衬底结构上下两端；所述通孔结构由盲孔结构上下导通形成；

沟槽结构，所述沟槽结构设置在所述通孔结构内壁；所述沟槽结构由刻蚀所述通孔结构内壁的反应层形成；所述反应层由调节氧离子注入能量形成；所述反应层在所述盲孔结构形成之后形成；所述沟槽结构的纵切面形状呈矩形；

金属互连结构，所述金属互连结构设置在所述沟槽结构内壁和所述通孔结构内壁；

其中，所述金属互连结构上下两端分别设置有顶部金属接触层和底部金属接触层，所述顶部金属接触层和底部金属接触层均与所述金属互连结构电连接。

2.根据权利要求1所述的硅通孔结构，其特征在于，所述通孔结构内壁和所述沟槽结构内壁均设置有第一隔离介质，所述金属互连结构设置在所述第一隔离介质表面。

3.根据权利要求2所述的硅通孔结构，其特征在于，所述金属互连结构包括铜扩散阻挡层、铜籽晶层和铜金属层，所述铜扩散阻挡层设置在位于所述通孔结构内部的所述第一隔离介质内壁，所述铜籽晶层覆盖在所述铜扩散阻挡层表面，所述铜金属层设置在所述铜籽晶层表面。

4.根据权利要求3所述的硅通孔结构，其特征在于，所述顶部金属接触层包括设置在第一粘附层、第一籽晶层和顶部金属接触凸点，所述第一粘附层覆盖所述铜扩散阻挡层顶端、所述铜籽晶层顶端和所述铜金属层顶端，所述第一籽晶层设置在所述第一粘附层顶端表面，所述顶部金属接触凸点设置在所述第一籽晶层顶端表面。

5.根据权利要求3所述的硅通孔结构，其特征在于，所述衬底结构底部设置有第二隔离介质，所述第二隔离介质表面设置有位于所述金属互连结构底部的底部凹槽，所述底部金属接触层设置在所述底部凹槽内部并与所述金属互连结构接触连接。

6.根据权利要求5所述的硅通孔结构，其特征在于，所述底部金属接触层包括第二粘附层、第二籽晶层和底部金属接触凸点，所述第二粘附层设置在所述铜扩散阻挡层底端、所述铜籽晶层底端和所述铜金属层底端，所述第二籽晶层设置在所述第二粘附层底端表面，所述底部金属接触凸点设置在所述第二籽晶层底端表面。

7.一种应用于权利要求1至6任一项所述的硅通孔结构的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：

S1、选择衬底结构，并在所述衬底结构内部刻蚀形成盲孔结构，并在所述盲孔结构内壁刻蚀得到局部插入所述衬底结构内部的沟槽结构；

S2、在所述盲孔结构内壁和所述沟槽结构内壁生长制备得到金属互连结构；

S3、在所述金属互连结构顶端沉积制备得到顶部金属接触层；

S4、刻蚀所述衬底结构底部使得所述盲孔结构上下导通形成通孔结构，并在所述金属互连结构底端沉积制备得到底部金属接触层；

所述步骤S1的过程包括：

S11、选择衬底结构并在所述衬底结构表面定义出所述盲孔结构的图形，并根据所述图形刻蚀所述衬底结构以得到盲孔结构；

S12、在所述盲孔结构内部进行离子注入处理以形成反应层；

S13、采用刻蚀剂腐蚀掉所述反应层，从而在所述盲孔结构内壁形成沟槽结构；

所述步骤S12中离子注入处理的过程包括：

向所述盲孔结构内部注入离子材料，使得离子材料向下扩散；

向所述盲孔结构内部注入减少能量后的所述离子材料，使得所述离子材料向下扩散的深度降低；

不断降低所述离子材料的能量并将降低能量后的所述离子材料注入到所述盲孔结构内部，在所述盲孔结构形成不同深度的离子层；

对所述衬底结构进行退火处理以使得所述离子层在所述盲孔结构内部发生反应生成反应层。

8.根据权利要求7所述的硅通孔结构的制备方法，其特征在于，所述退火处理的温度为1000～1350℃，时间为1～4小时。