[发明专利]应用牺牲材料在半导体结构中形成穿过晶片互连的方法及通过该方法形成的半导体结构

说明书

技术领域

本发明基本涉及形成包括穿过晶片互连（through wafer interconnect）的半导体结构的方法，并且涉及通过该方法形成的半导体结构。

背景技术

半导体结构包括采用半导体材料的器件（也即，半导体器件），比如电子信号处理器、存储器、光电器件（例如，发光二极管（LED）、激光二极管、太阳能电池等）、微米器件和纳米器件等，并且半导体结构在此类器件的制造过程中得以形成。在此类半导体结构中，将一个半导体结构电联接和/或在结构上联接到另一个器件或结构（例如，另一个半导体结构）通常是必须的或可取的。该过程（其中将半导体结构联接到另一个器件或结构）通常被称为三维（3D）集成过程。

两个或更多的半导体结构的3D集成可以对微电子应用产生很多好处。例如，微电子组件的3D集成可以引起改进的电气性能和降低功耗，同时减小了器件的脚印（foot print）的区域。例如，参见P.Garrou等人的“The Handbook of3D Integration”，Wiley-VCH（2008）。

半导体结构的3D集成可以通过半导体芯片到一个或更多个另外的半导体芯片（也即，芯片到芯片（D2D））的附接、半导体芯片与一个或更多个半导体晶片（也即，芯片到晶片（D2W））的附接，以及半导体晶片到一个或更多个另外的半导体晶片（也即，晶片到晶片（W2W））的附接，或上述附接的组合来进行。

通常，单个半导体芯片或晶片可能相对较薄，并且对于处理芯片或晶片，难以操作设备。因此，可以将所谓的“载体”芯片或晶片附接到实际的芯片或晶片，该芯片或晶片包括其中操作半导体器件的有源组件和无源组件。载体芯片或晶片通常不包括待形成的任何半导体器件的有源组件或无源组件。该载体芯片和晶片在此被称为“载体衬底”。载体衬底增加了芯片或晶片的整体厚度，并且通过处理设备来方便该芯片或晶片的操作，该处理设备用于处理在附接到载体衬底的该芯片或晶片中的有源组件和/或无源组件，该芯片或晶片将包括待制造在其上的半导体器件的有源组件和无源组件。

众所周知，本文中采用的“穿过晶片互连”或“TWI”是指在半导体结构中的有源组件之间建立电气连接，并且建立半导体结构所附接的另一个器件或结构的导电特性。穿过晶片互连是延长穿过半导体结构的至少一部分的导电通道。

发明内容

在一些实施方案中，本发明包括制造半导体结构的方法。可以在延伸且部分地穿过半导体结构的至少一个通路凹槽之内设置牺牲材料；可以在半导体结构中形成至少一个穿过晶片互连的第一部分。可以使所述至少一个穿过晶片互连的第一部分对准所述至少一个通路凹槽。可以用导电材料代替在所述至少一个通路凹槽之内的所述牺牲材料，以便形成与所述至少一个穿过晶片互连的第一部分电气接触的至少一个穿过晶片互连的第二部分。

本发明还包括制造半导体结构的方法的另外的实施方案。根据这些方法，在延伸到半导体结构的表面的至少一个通路凹槽之内设置牺牲材料。可以在遍于所述半导体结构的表面之上设置半导体材料层，并且可以应用所述半导体材料层来制造至少一个器件结构。形成延伸且穿过所述半导体材料层的至少一个穿过晶片互连的第一部分。可以从相对所述半导体材料层的所述半导体结构的侧面来减薄所述半导体结构。可以从所述半导体结构中的所述至少一个通路凹槽之内移除所述牺牲材料，并且可以在通路凹槽之内暴露所述至少一个穿过晶片互连的第一部分；可以在通路凹槽之内设置导电材料，从而形成至少一个穿过晶片互连的第二部分。

在另外的实施方案中，本发明包括通过本文所公开的方法形成的半导体结构。例如，在一些实施方案中，半导体结构包括牺牲材料、半导体材料以及至少一个器件结构，所述牺牲材料位于在从半导体结构的表面延伸且部分地穿过半导体结构中的至少一个通路凹槽之内，所述半导体材料层设置在遍于所述半导体结构的表面之上，所述至少一个器件结构包括设置在遍于所述半导体结构的表面之上的所述半导体材料的至少一部分。至少一个穿过晶片互连的第一部分延伸且穿过设置在遍于所述半导体结构的表面之上的所述半导体材料，并且所述至少一个穿过晶片互连的第一部分对准所述至少一个通路凹槽。