[发明专利]半导体装置的制造方法

说明书

本发明公开了一种半导体装置的制造方法，包含形成前驱结构，前驱结构包含具有穿孔的基板、在穿孔的侧壁上的衬垫、在穿孔中的导体、分别在上表面上和下表面下的第一和第二绝缘层、以及第一和第二重分布层通过第一绝缘层中的第一通孔和第二绝缘层中的第二通孔与导体接触。之后分别形成第一开口及第二开口在第一绝缘层及第二绝缘层中，以暴露衬垫的一部分。之后通过第一开口及第二开口蚀刻衬垫以形成围绕导体的空气隙。之后填充第一开口及第二开口以密封空气隙，本发明的半导体装置的制造方法可以改善半导体装置的整体电性能。

技术领域

本发明是有关于一种半导体装置的制造方法。

背景技术

在3D集成技术(3D integration technology)中，两个或两个以上的晶圆(或晶片)利用导电垫接合在一起，然后形成硅穿孔(TSV)电极以互连第一和第二晶圆上的导电垫。硅穿孔电极通常由铜或其他导电材料制成，以在导电垫之间提供电连接。但是，TSV寄生电容的存在是影响电气特性的关键。因此，需要进一步的改进以减小寄生电容并增强半导体装置的性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种半导体装置的制造方法，其可以改善半导体装置的整体电性能。

根据本发明的一方面提供的一种半导体装置的制造方法。此方法包含以下操作。形成前驱结构。前驱结构包含基板，其具有上表面、下表面、及穿孔贯通基板的穿孔；衬垫，位于穿孔的侧壁、基板的上表面上及下表面下；导体，位于穿孔中；晶种层，位于衬垫与导体之间；第一绝缘层及第二绝缘层，分别位于基板的上表面的上及下表面之下，其中第一绝缘层及第二绝缘层分别具有第一通孔和第二通孔暴露出导体；以及第一重分布层及第二重分布层，分别通过第一通孔及第二通孔与导体接触。之后在第一绝缘层及第二绝缘层中分别形成第一开口及第二开口，以暴露衬垫的一部分。之后通过第一开口及第二开口蚀刻衬垫以形成围绕导体的空气隙。之后填充第一开口及第二开口以密封空气隙。

根据本发明的一些实施方式，导体具有第一表面，位于基板的上表面上的衬垫具有顶表面，并且第一表面与顶表面齐平。

根据本发明的一些实施方式，导体具有直径，位于基板的上表面上的衬垫具有第一长度，并且第一长度为直径的约1/2-1/3。

根据本发明的一些实施方式，第一重分布层及第二重分布层共同地夹持导体。

根据本发明的一些实施方式，第一重分布层具有横向部分在第一绝缘层上沿第一方向延伸，并且第二重分布层具有横向部分在与第一方向相反的第二方向上延伸。

根据本发明的一些实施方式，从俯视方向看，第一开口在位于第一通孔上的第一重分布层周围具有连续图案，并且第二开口在位于第二通孔下的第二重分布层周围具有连续图案。

根据本发明的一些实施方式，从俯视方向看，第一开口包含多个分离的片段围绕位于第一通孔上的第一重分布层，并且第二开口包含多个分离的片段围绕位于第二通孔下方的第二重分布层。

根据本发明的一些实施方式，导体电性连接第一重分布层及第二重分布层。

根据本发明的一些实施方式，空气隙分离导体及基板。

根据本发明的一些实施方式，形成前驱结构包含：从半导体基板的前侧在半导体基板中形成凹槽；在半导体基板上及凹槽中形成第一衬垫层、晶种材料层及导体；通过第一光阻掩模图案化第一衬垫层；在半导体基板上形成第一绝缘层；在第一绝缘层上及第一通孔中形成第一重分布层；从半导体基板的背侧薄化半导体基板，以暴露导体；在背侧通过第二光阻掩模形成图案化第二衬垫层；在基板之下形成第二绝缘层；以及在第二绝缘层之下及第二通孔中形成第二重分布层。

与现有技术相比，本发明的半导体装置的制造方法能够形成空气隙包裹导体，并且导体被第一重分布层和第二重分布层夹持，使导体可以进一步被晶种层包围。因此，空气隙使导体和晶种层与周围的元件绝缘。空气隙可以减小寄生电容，从而可以改善半导体装置的整体性能。