本發(fā)明涉及半導(dǎo)體，尤其涉及一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)及其制作方法、半導(dǎo)體器件。

背景技術(shù)：

1、隨著半導(dǎo)體器件的尺寸越做越小，集成度越來越高，高密度的三維集成芯片結(jié)構(gòu)成為重要研究方向，并通過硅通孔(through?glass?via，tsv)技術(shù)實(shí)現(xiàn)多個(gè)集成芯片的電性連接。然而，在tsv中填充銅的工藝過程中，由于銅的熱膨脹系數(shù)遠(yuǎn)大于硅，會產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力，影響芯片的結(jié)構(gòu)和多個(gè)芯片之間的電連接性能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本技術(shù)實(shí)施例為解決背景技術(shù)中存在的至少一個(gè)問題而提供一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)及其制作方法、半導(dǎo)體器件，能夠降低半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中硅第一凹槽周邊的應(yīng)力，提高半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的良率和電連接性能，且工藝步驟簡單。

2、為達(dá)到上述目的，本技術(shù)的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：

3、一方面，本技術(shù)實(shí)施例提供了一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括：半導(dǎo)體基板，導(dǎo)電柱和應(yīng)力消除結(jié)構(gòu)。導(dǎo)電柱設(shè)置于所述半導(dǎo)體基板內(nèi)。應(yīng)力消除結(jié)構(gòu)設(shè)置于所述導(dǎo)電柱沿垂直于所述半導(dǎo)體基板厚度方向的至少一側(cè)，；所述應(yīng)力消除結(jié)構(gòu)包括空腔。

4、在一些示例中，所述應(yīng)力消除結(jié)構(gòu)的數(shù)量包括多個(gè)；多個(gè)所述應(yīng)力消除結(jié)構(gòu)沿圍繞所述導(dǎo)電柱的方向間隔設(shè)置。

5、在一些示例中，所述應(yīng)力消除結(jié)構(gòu)的數(shù)量包括多個(gè)。多個(gè)所述應(yīng)力消除結(jié)構(gòu)中每相鄰兩個(gè)所述應(yīng)力消除結(jié)構(gòu)之間的間距相等；和/或，至少兩個(gè)所述應(yīng)力消除結(jié)構(gòu)分別與同一個(gè)所述導(dǎo)電柱之間的間距相等。

6、在一些示例中，不同的所述應(yīng)力消除結(jié)構(gòu)與同一個(gè)所述導(dǎo)電柱之間的間距包括第一間距和第二間距；所述第一間距小于所述第二間距。與所述導(dǎo)電柱間隔所述第一間距的所述應(yīng)力消除結(jié)構(gòu)的所述空腔的體積，大于或等于與所述導(dǎo)電柱間隔所述第二間距的所述應(yīng)力消除結(jié)構(gòu)的所述空腔的體積。

7、在一些示例中，沿所述半導(dǎo)體基板的厚度方向，與所述導(dǎo)電柱間隔所述第一間距的所述應(yīng)力消除結(jié)構(gòu)的尺寸，大于或等于與所述導(dǎo)電柱間隔所述第二間距的所述應(yīng)力消除結(jié)構(gòu)的尺寸。所述應(yīng)力消除結(jié)構(gòu)沿所述半導(dǎo)體基板的厚度方向的最大尺寸小于所述半導(dǎo)體基板的厚度。

8、在一些示例中，沿垂直于所述半導(dǎo)體基板的厚度方向，與所述導(dǎo)電柱間隔所述第一間距的所述應(yīng)力消除結(jié)構(gòu)的截面圖形的尺寸，大于或等于與所述導(dǎo)電柱間隔所述第二間距的所述應(yīng)力消除結(jié)構(gòu)的截面圖形的尺寸。且所述應(yīng)力消除結(jié)構(gòu)沿垂直于所述半導(dǎo)體基板的厚度方向的截面圖形的最大尺寸，為所述導(dǎo)電柱沿垂直于所述半導(dǎo)體基板的厚度方向的截面圖形的尺寸的1/12～1/8。

9、在一些示例中，沿多個(gè)所述導(dǎo)電柱的排列方向，相鄰兩個(gè)所述導(dǎo)電柱之間設(shè)置至少一列所述應(yīng)力消除結(jié)構(gòu)，所述一列所述應(yīng)力消除結(jié)構(gòu)的排列方向與所述相鄰兩個(gè)所述導(dǎo)電柱的排列方向交叉。

10、在一些示例中，所述應(yīng)力消除結(jié)構(gòu)沿垂直于所述半導(dǎo)體基板的厚度方向的截面形狀包括圓形、矩形和弧形中的至少一種。圍繞同一個(gè)所述導(dǎo)電柱的多個(gè)所述應(yīng)力消除結(jié)構(gòu)，沿垂直于所述半導(dǎo)體基板的厚度方向的截面形狀可不同。

11、在一些示例中，所述應(yīng)力消除結(jié)構(gòu)包括介質(zhì)層和所述介質(zhì)層圍成的所述空腔。所述介質(zhì)層的厚度，大于所述應(yīng)力消除結(jié)構(gòu)沿垂直于所述半導(dǎo)體基板厚度方向的截面形狀的尺寸，且兩者的差值大于或等于所述應(yīng)力消除結(jié)構(gòu)沿垂直于所述半導(dǎo)體基板厚度方向的截面形狀的最小尺寸的1/5。

12、上述設(shè)置在導(dǎo)電柱周圍的具有空腔的應(yīng)力消除結(jié)構(gòu)，空腔的結(jié)構(gòu)屬性能夠提供一定程度的彈性形變量，且有利于吸收部分熱量，從而能夠降低因?qū)щ娭牧吓c半導(dǎo)體基板的材料之間的膨脹系數(shù)的差異導(dǎo)致的熱應(yīng)力作用，降低導(dǎo)電柱因熱應(yīng)力等因素發(fā)生形變的不良影響，提高導(dǎo)電柱的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。并且，應(yīng)力消除結(jié)構(gòu)是一個(gè)封閉的實(shí)體結(jié)構(gòu)(不是一個(gè)開口的凹槽)，空腔是位于應(yīng)力消除結(jié)構(gòu)內(nèi)部的，在應(yīng)力消除結(jié)構(gòu)吸收應(yīng)力作用的情況下，相較于開口的凹槽類型的結(jié)構(gòu)，封閉的應(yīng)力消除結(jié)構(gòu)通過空腔吸收應(yīng)力，應(yīng)力消除結(jié)構(gòu)整體表征的形變程度較小且結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定，有利于提高形成的導(dǎo)電柱的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和精度，有利于提高半導(dǎo)體基板的穩(wěn)定性，進(jìn)而提高通過導(dǎo)電柱實(shí)現(xiàn)不同的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)電性連接的穩(wěn)定性。

13、另一方面，本技術(shù)實(shí)施例提供了一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的制作方法。所述制作方法包括：提供半導(dǎo)體基板。在所述半導(dǎo)體基板上形成第一凹槽和位于所述第一凹槽至少一側(cè)的第二凹槽；所述第二凹槽的開口的尺寸小于所述第一凹槽的開口尺寸。在所述半導(dǎo)體基板上形成介質(zhì)層；所述介質(zhì)層的材料部分填充于所述第二凹槽內(nèi)，且覆蓋所述第二凹槽的開口，在所述第二凹槽內(nèi)形成具有空腔的應(yīng)力消除結(jié)構(gòu)。

14、在一些示例中，所述在所述半導(dǎo)體基板上形成介質(zhì)層，包括：采用沉積工藝形成介質(zhì)層，所述介質(zhì)層的部分材料位于所述第一凹槽的側(cè)壁，形成阻擋層。其中，所述介質(zhì)層的厚度大于所述第二凹槽的開口的尺寸，且兩者的差值大于或等于所述第二凹槽的開口的最小尺寸的1/5。

15、在一些示例中，所述在所述半導(dǎo)體基板上形成第一凹槽和位于所述第一凹槽至少一側(cè)的第二凹槽，包括：沿圍繞所述第一凹槽的方向，間隔形成多個(gè)所述第二凹槽。多個(gè)所述第二凹槽中每相鄰兩個(gè)所述第二凹槽之間的間距相等；和/或，至少兩個(gè)所述第二凹槽分別與同一個(gè)所述第一凹槽之間的間距相等。

16、在一些示例中，所述在所述半導(dǎo)體基板上形成第一凹槽和位于所述第一凹槽至少一側(cè)的第二凹槽，包括：在與所述第一凹槽間隔第一間距的區(qū)域形成部分所述第二凹槽。在與所述第一凹槽間隔第二間距的區(qū)域形成部分所述第二凹槽；所述第一間距小于所述第二間距。

17、其中，與所述第一凹槽間隔所述第一間距的所述第二凹槽的深度，大于或等于與所述第一凹槽間隔所述第二間距的所述第二凹槽的深度；和/或，與所述第一凹槽間隔所述第一間距的所述第二凹槽的開口的尺寸，大于或等于與所述第一凹槽間隔所述第二間距的所述第二凹槽的開口的尺寸；所述第二凹槽的開口的最大尺寸，為所述第一凹槽的開口的尺寸的1/12～1/8。

18、在一些示例中，所述在所述半導(dǎo)體基板上形成第一凹槽和位于所述第一凹槽至少一側(cè)的第二凹槽，包括：沿多個(gè)所述第一凹槽的排列方向，在相鄰兩個(gè)所述第一凹槽之間形成至少一列所述第二凹槽，所述一列所述第二凹槽的排列方向與所述相鄰兩個(gè)所述第一凹槽的排列方向交叉。

19、在一些示例中，所述在所述半導(dǎo)體基板上形成介質(zhì)層之后，所述制作方法還包括：在所述第一凹槽內(nèi)形成導(dǎo)電材料，形成導(dǎo)電柱。

20、本技術(shù)實(shí)施例提供的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的制作方法的有益效果與上述任一示例提供的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的有益效果相同，在此不再贅述。并且，半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的制作方法中，形成應(yīng)力消除結(jié)構(gòu)的材料與形成導(dǎo)電柱過程中的某一個(gè)介質(zhì)層的材料相同，可采用同步工藝制作形成，工藝步驟簡單，也沒有增加額外的工藝成本。

21、又一方面，本技術(shù)一些實(shí)施例提供了一種半導(dǎo)體器件。所述半導(dǎo)體器件包括至少兩個(gè)如上述任一示例提供的的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，且至少兩個(gè)所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)通過所述導(dǎo)電柱耦接。

22、本技術(shù)實(shí)施例提供的半導(dǎo)體器件的有益效果與上述任一示例提供的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的有益效果相同，在此不再贅述。

23、本技術(shù)附加的方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本技術(shù)的實(shí)踐了解到。