[发明专利]半导体结构和其形成方法

说明书

本公开提供一种半导体结构和其形成方法，半导体结构包括接触基板的硅穿孔和横向环绕硅穿孔的金属环结构。金属环结构包括排列成堆叠的一或多个金属环和夹于一或多个金属环之中的两邻近的金属环之间的一或多个金属通孔。金属环结构通过一或多个导电结构电性耦合至基板。

技术领域

本公开是关于半导体结构和其形成方法，且特别是关于包括硅穿孔的半导体结构。

背景技术

硅穿孔(through-silicon via，TSV)是从互连层延伸进基板的通孔。硅穿孔的形成是使用基于电浆的制程，例如蚀刻和膜沉积。在形成硅穿孔期间将产生电荷，其中电荷可能释放至邻近电路。这样的充电效应可能损坏邻近电路并导致问题，例如漏电流、烧毁(burn-out)或电浆引起损坏(plasma-induced damage，PID)。互连层可以包括介电质材料，例如极低介电常数(extremely low-k，ELK)介电质材料。湿气和应力也可能从硅穿孔穿过极低介电常数介电质材料并损坏邻近电路。

发明内容

根据本公开的一些实施例，提供一种半导体结构包括接触基板的硅穿孔以及横向环绕硅穿孔的金属环结构。金属环结构包括排列成堆叠的一或多个金属环，以及夹于一或多个金属环之中的两邻近金属环之间的一或多个金属通孔，其中金属环结构通过一或多个导电结构电性耦合至基板。

根据本公开的一些实施例，提供一种半导体结构包括基板、形成在基板上的介电层、形成在介电层中的多个互连件、形成在介电层中并且接触基板的硅穿孔，以及彼此电性耦合并且横向环绕硅穿孔的一或多个金属环，其中一或多个金属环的各个金属环和互连件中的一个互连件形成在相同的层级，以及一或多个金属环的底部金属环接触导电结构，其中导电结构电性耦合至基板。

根据本公开的一些实施例，提供一种形成半导体结构的方法，包括形成晶体管结构在半导体基板上，其中半导体基板电性耦合至接地电位。方法包括形成互连件在晶体管结构上。方法包括形成金属环结构，包括蚀刻介电层以形成环形开口，其中环形开口暴露互连件的一部分，以及沉积导电金属在环形开口中和在互连件的暴露部分上。方法包括形成硅穿孔在金属环结构的中心，其中金属环结构配置成吸收从硅穿孔所产生的电荷以及通过互连件和晶体管结构释放所吸收的电荷至接地电位。

附图说明

当结合附图阅读时，从以下详细描述中可以最好地理解本公开的各方面。应注意，根据工业中的标准方法，各种特征未按比例绘制。实际上，为了清楚地讨论，可任意增加或减少各种特征的尺寸。

图1A和图1B根据一些实施例绘示硅穿孔的接地金属环结构的截面图；

图2A和图2B根据一些实施例绘示接地金属环结构的等角视图；

图3A和图3B根据一些实施例绘示部分接地金属环结构的多个视图；

图4是根据一些实施例的制造接地金属环结构的方法流程图；

图5A至图5D是根据一些实施例形成接地金属环结构的制造制程多个阶段的截面图；

图5E是根据一些实施例的部分接地金属环结构的俯视图；

图6A至图6F是根据一些实施例形成接地金属环结构的另一个制造制程多个阶段的截面图；

图6G是根据一些实施例的部分接地金属环结构的俯视图；

图7A至图7G是根据一些实施例形成接地金属环结构的另一个制造制程多个阶段的截面图；

图7H是根据一些实施例的部分接地金属环结构的俯视图；

图8A至图8C、图9A至图9C、图10A至图10C和图11A至图11C是根据一些实施例形成硅穿孔的制造制程多个阶段的截面图。

【符号说明】

100A,100B:金属环结构