[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

摘要

本发明公开一种基于穿硅电容的三维容性耦合互连结构的制作方法，包括：加工形成两块结构相同的硅衬底，将一块硅衬底背面对准键合在另外一片硅衬底上；形成基于穿硅电容的三维容性耦合互连结构；该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。本发明与常规的TSV工艺相比，省去了TSV结构制作过程中晶圆正面金属凸点制作、背面减薄露铜、绝缘、微凸点制作等工艺过程，工艺过程明显缩短，良率提升，所需工艺设备相应减少。

主权项

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。