本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種硅穿孔的制備方法。

背景技術(shù)：

在現(xiàn)有的半導(dǎo)體微電子領(lǐng)域，常常會采用硅通孔技術(shù)在三維集成電路中對堆疊芯片進行互連。由于硅通孔技術(shù)能夠使芯片在三維方向堆疊的密度最大、芯片之間的互連線最短、外形尺寸最小，可以有效地實現(xiàn)這種3D芯片層疊，制造出結(jié)構(gòu)更復(fù)雜、性能更強大、更具成本效率的芯片，成為了目前電子封裝技術(shù)中最引人注目的一種技術(shù)。

但是，現(xiàn)有的硅通孔技術(shù)形成的硅通孔往往會在金屬層表面形成一保護層(比如在銅表面)，如果金屬層退火不徹底，金屬層很容易在后段工藝中受高溫影響導(dǎo)致晶粒變大，從而在保護層表面形成凸起，嚴重時還可能使得保護層在研磨過程中產(chǎn)生破裂。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對上述問題，本發(fā)明提出了一種硅穿孔的制備方法，包括：

步驟S1，提供一經(jīng)過圖形化工藝的半導(dǎo)體復(fù)合結(jié)構(gòu)；

步驟S2，于所述半導(dǎo)體復(fù)合結(jié)構(gòu)的上表面制備包括一通孔的具有低介電系數(shù)的一介質(zhì)層；

步驟S3，采用一第一溫度電鍍形成具有一第一厚度的一金屬層以填充所述通孔并且覆蓋所述介質(zhì)層的上表面；

步驟S4，部分去除所述金屬層，使得所述金屬層具有小于所述第一厚度的一第二厚度；

步驟S5，采用高于所述第一溫度的所述第二溫度對所述金屬層進行熱退火工藝，使得所述金屬層金屬層中的晶粒受熱穩(wěn)定；

步驟S6，部分去除熱退火后的所述金屬層，以將所述介質(zhì)層的上表面以及所述通孔內(nèi)的所述金屬層的上表面暴露；

步驟S7，采用所述第二溫度于暴露出的所述介質(zhì)層以及所述金屬層的上表面沉積一保護層。

上述的制備方法，其中，所述第一溫度的范圍在180℃～220℃之間。

上述的制備方法，其中，所述第二溫度的范圍在380℃～420℃之間。

上述的制備方法，其中，所述第二溫度為400℃。

上述的制備方法，其中，所述步驟S3中，采用化學(xué)機械研磨部分去除所述金屬層。

上述的制備方法，其中，所述步驟S5中，采用化學(xué)機械研磨部分去除所述金屬層。

上述的制備方法，其中，采用銅金屬制備形成所述金屬層。

上述的制備方法，其中，所述電鍍的持續(xù)時間在100s～140s之間。

上述的制備方法，其中，所述保護層為氮化硅層。

上述的制備方法，其中，采用化學(xué)氣相沉積工藝形成所述保護層。

有益效果：本發(fā)明提出的一種硅穿孔的制備方法能夠在介質(zhì)層的通孔中形成穩(wěn)定的金屬層，從而避免在保護層表面形成凸起，以形成性能更為優(yōu)良的硅穿孔。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一實施例中硅穿孔的制備方法的流程示意圖；

圖2～5為本發(fā)明一實施例中形成硅穿孔的各步驟中形成的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進行進一步說明。

在一個較佳的實施例中，如圖1所示，提出了一種硅穿孔的制備方法，所形成的硅穿孔的結(jié)構(gòu)可以如圖2～圖5所示，可以包括：

步驟S1，提供一經(jīng)過圖形化工藝的半導(dǎo)體復(fù)合結(jié)構(gòu)(附圖中未顯示)；

步驟S2，于半導(dǎo)體復(fù)合結(jié)構(gòu)的上表面制備包括一通孔11的具有低介電系數(shù)的一介質(zhì)層10；

步驟S3，采用一第一溫度電鍍形成具有一第一厚度的一金屬層20以填充通孔11并且覆蓋介質(zhì)層10的上表面；

步驟S4，部分去除金屬層20，使得金屬層20具有小于第一厚度的一第二厚度；

步驟S5，采用高于第一溫度的第二溫度對金屬層20進行熱退火工藝，使得金屬層20中的晶粒受熱穩(wěn)定；

步驟S6，部分去除熱退火后的金屬層30，以將介質(zhì)層10的上表面以及通孔內(nèi)的金屬層30的上表面暴露；

步驟S7，采用第二溫度于暴露出的介質(zhì)層10以及金屬層30的上表面沉積一保護層40。

具體地，半導(dǎo)體復(fù)合結(jié)構(gòu)可以是最上層經(jīng)過圖形化工藝的晶圓，從而使得該晶圓的最上層，比如晶圓頂部的介電層中填埋的金屬連線能夠通過本發(fā)明形成的硅通孔與其他結(jié)構(gòu)導(dǎo)電連接；步驟S3中，部分去除金屬層20以后，金屬層20應(yīng)仍然覆蓋介質(zhì)層10，從而能夠保證后續(xù)步驟對金屬層20進行熱退火工藝后，形成的金屬層30能夠覆蓋介質(zhì)層10；形成的金屬層30的晶粒由于受到充分熱退火而變大并且穩(wěn)定，使得通孔11內(nèi)的金屬層30不會受后段工藝的溫度影響。

在一個較佳的實施例中，第一溫度的范圍可以在180℃～220℃之間；更為優(yōu)選地，可以為200℃。

在一個較佳的實施例中，第二溫度的范圍可以在380℃～420℃之間。

上述實施例中，優(yōu)選地，第二溫度為400℃。

在一個較佳的實施例中，步驟S3中，可以采用化學(xué)機械研磨部分去除金屬層20。

在一個較佳的實施例中，步驟S5中，可以采用化學(xué)機械研磨部分去除金屬層30。

在一個較佳的實施例中，可以采用銅金屬制備形成金屬層20。

在一個較佳的實施例中，電鍍的持續(xù)時間可以在100s～140s之間；更為優(yōu)選地，可以為120s。

在一個較佳的實施例中，保護層40可以為氮化硅層。

在一個較佳的實施例中，可以采用化學(xué)氣相沉積工藝形成保護層40。

綜上所述，本發(fā)明提出的一種硅穿孔的制備方法能夠在介質(zhì)層的通孔中形成穩(wěn)定的金屬層，從而避免在保護層表面形成凸起，以形成性能更為優(yōu)良的硅穿孔。

通過說明和附圖，給出了具體實施方式的特定結(jié)構(gòu)的典型實施例，基于本發(fā)明精神，還可作其他的轉(zhuǎn)換。盡管上述發(fā)明提出了現(xiàn)有的較佳實施例，然而，這些內(nèi)容并不作為局限。

對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，閱讀上述說明后，各種變化和修正無疑將顯而易見。因此，所附的權(quán)利要求書應(yīng)看作是涵蓋本發(fā)明的真實意圖和范圍的全部變化和修正。在權(quán)利要求書范圍內(nèi)任何和所有等價的范圍與內(nèi)容，都應(yīng)認為仍屬本發(fā)明的意圖和范圍內(nèi)。