[发明专利]半导体结构及其制备方法

说明书

本发明涉及一种半导体结构的制备方法，包括：提供基底，所述基底包括衬底及位于所述衬底上的第一介质层；于所述基底内形成硅通孔，所述硅通孔贯穿所述第一介质层并延伸至所述衬底内，且所述硅通孔的深度小于所述基底的厚度；于所述硅通孔内形成导电结构；于所述第一介质层和所述衬底内形成填充孔，所述填充孔环绕所述导电结构，且暴露出所述导电结构的侧壁及部分所述衬底，所述填充孔的侧壁呈台阶状；于所述填充孔内形成导热结构。上述半导体结构的制备方法，通过将填充孔的侧壁制备为台阶状，使得填充孔内形成的导热结构也呈台阶状，有利于导电结构的热量向上扩散，提高了硅通孔结构的散热能力，从而得到可靠性和稳定性更好的硅通孔结构的。

技术领域

本发明涉及集成电路技术领域，特别是涉及一种半导体结构及其制备方法。

背景技术

硅通孔技术(Through Silicon Via，TSV)是一项高密度封装技术，通过铜、钨、多晶硅等导电物质的填充，实现硅通孔的垂直电气互连。

由于TSV将多层芯片堆叠在一起，导致功耗密度急剧上升，较高的发热量和较差的散热性使得芯片的工作温度较高，严重影响了TSV的可靠性和稳定性。较高的工作温度还容易造成TSV金属的膨胀，使得硅基材和介电层发生应力形变，影响元件性能。

发明内容

基于此，有必要提供一种半导体结构及其制备方法，以解决由于芯片堆叠导致的发热量高和散热性差的问题。

本申请提供一种半导体结构的制备方法，包括：提供基底，所述基底包括衬底及位于所述衬底上的第一介质层；于所述基底内形成硅通孔，所述硅通孔贯穿所述第一介质层并延伸至所述衬底内，且所述硅通孔的深度小于所述基底的厚度；于所述硅通孔内形成导电结构；于所述第一介质层和所述衬底内形成填充孔，所述填充孔环绕所述导电结构，且暴露出所述导电结构的侧壁及部分所述衬底，所述填充孔的侧壁呈台阶状；于所述填充孔内形成导热结构。

上述半导体结构的制备方法，通过将填充孔的侧壁制备为台阶状，使得填充孔内形成的导热结构也呈台阶状，台阶状的导热结构有利于导电结构的热量向上扩散，避免热量聚集造成器件温度过高，影响半导体结构中有源区的元件特性。通过提高硅通孔结构的散热能力，可以提高硅通孔结构的可靠性和稳定性。

在其中一个实施例中，所述导电结构包括金属阻挡层和导电层，所述于所述硅通孔内形成导电结构之前还包括：于所述硅通孔的侧壁及底部形成第二介质层；于所述第二介质层表面形成第一金属层。

在其中一个实施例中，所述于所述第一介质层和所述衬底内形成填充孔，包括：刻蚀所述第一介质层，以于所述第一介质层内形成填充通孔；去除部分所述第二介质层，使得保留的所述第二介质层的上表面低于所述衬底的上表面，以于所述衬底内形成填充间隙，所述填充间隙与所述填充通孔共同构成所述填充孔。

在其中一个实施例中，所述填充孔的直径自底部至顶部呈阶梯型增大。

在其中一个实施例中，所述于所述填充孔内形成导热结构，包括：于所述填充孔内填充导热金属作为所述导热结构，所述导热结构填满所述填充孔。

在其中一个实施例中，所述衬底包括硅衬底，所述于所述填充孔内形成导热结构，还包括：将所得导热结构进行退火处理，所述导热结构与所述衬底反应形成金属硅化物层。

在其中一个实施例中，所述第二介质层包括二氧化硅层；所述第一金属层包括钴层、铝层、氮化钛层或钌层；所述金属阻挡层包括钽层或氮化钽层；所述导热金属包括钨、银、铂、铝、镍、钌或钴。

在其中一个实施例中，于所述第一介质层内形成填充孔之后，且于所述填充孔内形成导热结构之前，还包括：对暴露出的所述衬底进行离子轰击，以于所述衬底内形成疏松区域，所述疏松区域环绕所述导电结构。