[发明专利]基于穿硅电容的三维容性耦合互连结构的制作方法

权利要求书

1.基于穿硅电容的三维容性耦合互连结构的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)在硅衬底(1)表面生长一层二氧化硅掩膜层(2)；

(2)在二氧化硅掩膜层(2)表面涂光刻胶(3)，曝光，显影，露出需要刻蚀顶层硅的窗 口(W1)；

(3)在窗口(W1)处刻蚀二氧化硅掩膜层(2)至硅衬底(1)停止；在窗口(W1)处 进一步刻蚀硅衬底(1)，形成通孔，然后去除表面光刻胶(3)；

(4)在硅衬底(1)表面淀积一层二氧化硅绝缘层，使通孔侧壁和底部沉积一层二氧化硅 绝缘层，形成通孔电绝缘层；

(5)然后再在硅衬底(1)正面依次生长一层阻挡层(4)及一层铜种子层；

(6)在硅衬底(1)正面表面电镀铜，待铜全部填满通孔时停止；

(7)进行化学机械碾磨铜，碾磨至步骤(4)所淀积的二氧化硅绝缘层表面；

(8)在硅衬底(1)正面表面淀积一层二氧化硅绝缘层，完成正面绝缘过程；

(9)将完成正面绝缘的硅衬底(1)采用临时键合工艺键合在临时载片(6)上；

(10)从背面对硅衬底(1)进行减薄，直至露出通孔的底部二氧化硅绝缘层，完成一个 硅衬底工艺；

(11)将已完成工艺的硅衬底(1)背面对准另外一片完成步骤(1)～(10)的硅衬底 (1)正面，并采用SiO₂-SiO₂或SiO₂-Si键合工艺将二者键合在一起；

(12)解键合去除临时载片(6)；形成基于穿硅电容的三维容性耦合互连结构。

2.根据权利要求1所述的基于穿硅电容的三维容性耦合互连结构的制作方法，其特征在 于，基于穿硅电容的三维容性耦合互连结构中上部的铜柱和下部的铜柱同轴设置；下部的铜柱 顶部接触上部硅衬底背面的二氧化硅绝缘层；上部的铜柱和下部的铜柱分别作为电容的上下极 板，上部的铜柱和下部的铜柱之间的绝缘层作为电容间介质，形成穿硅电容结构。

3.根据权利要求1所述的基于穿硅电容的三维容性耦合互连结构的制作方法，其特征在 于，所述硅衬底为P型或N型硅。

4.根据权利要求1所述的基于穿硅电容的三维容性耦合互连结构的制作方法，其特征在 于，步骤(3)中还包括对通孔进行清洗的步骤；步骤(5)中所述阻挡层为钽/氮化钽。

5.根据权利要求1所述的基于穿硅电容的三维容性耦合互连结构的制作方法，其特征在 于，硅衬底正面的二氧化硅掩膜层的厚度为2μm；通孔的深度为30μm，直径5μm；通孔侧壁 和底部淀积的二氧化硅绝缘层的厚度为0.2μm。

6.基于穿硅电容的三维容性耦合互连结构的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)在SOI衬底正面涂光刻胶，曝光，显影，露出需要刻蚀顶层硅的窗口(W1)；

(2)在窗口(W1)处刻蚀顶层硅至二氧化硅埋氧层停止形成通孔，然后去除表面光刻胶；

(3)在SOI沉底正面淀积一层二氧化硅绝缘层，使通孔侧壁和底部沉积一层二氧化硅绝 缘层，形成通孔电绝缘层；然后在SOI衬底正面生长阻挡层及一层铜种子层；

(4)在SOI衬底正面表面电镀铜，待铜全部填满通孔时停止；

(5)在SOI衬底正面进行化学机械碾磨铜，碾磨至步骤(3)所淀积的二氧化硅绝缘层 表面；

(6)在SOI衬底正面表面淀积一层二氧化硅绝缘层，完成正面绝缘过程；

(7)将完成正面绝缘的SOI衬底采用临时键合工艺键合在临时载片上；

(8)从背面对SOI衬底进行减薄，直至露出SOI衬底的埋氧层；

(9)将已完成工艺的SOI衬底背面对准另外一片完成步骤(1)～(8)的SOI衬底正面， 并采用SiO₂-SiO₂或SiO₂-Si键合工艺将二者键合在一起；

(10)解键合去除临时载片；获得基于穿硅电容的三维容性耦合互连结构。