[发明专利]TSV盲孔的制作方法

说明书

本发明提供一种TSV盲孔的制作方法，至少包括以下步骤：S1：提供一硅基板，在所述硅基板表面形成一掩膜层并图形化，形成TSV盲孔掩模图形；S2：以氟的等离子气体干法刻蚀所述硅基板正面并持续第一预设时间，然后再用碳氟等离子气体对刻蚀表面进行钝化并持续第二预设时间；S3：重复步骤S2若干次，循环地进行刻蚀和钝化交替加工，直至刻蚀深度到达预设深度，形成若干TSV盲孔；S4：将步骤S3获得的结构浸泡在各向异性碱性蚀刻液中进行清洗。本发明可以有效改善TSV侧壁的环形扇贝花纹（scallop）现象，最终TSV侧壁的环形扇贝花纹高度小于10纳米，改善程度大于80%，可以提高后续薄膜的工艺质量，降低漏电流，提高产品的可靠性。

技术领域

本发明属于半导体制造领域，涉及一种TSV盲孔的制作方法。

背景技术

采用硅通孔（TSV）技术的3D集成方法能提高器件的数据交换速度、减少功耗以及提高输入/输出端密度等方面的性能。许多方法都可以实现硅通孔TSV集成工艺。最为简单的一种方法是采用一个硅中介层，在该中介层上先刻蚀出通孔并用金属（通常是用金属铜）进行填充。这种中介层也可以具有镶嵌工艺形成的多层互连结构，用来对彼此相邻放置的芯片形成电互连。采用中介层的方法使得终端产品设计者能迅速地把两个芯片集成在一起，而无需在单个芯片上制作TSV。迄今为止，TSV的发展主要集中在了中通孔(via-middle)方式和后通孔(via-last)这两种方式上，这两种方式都是在有源芯片上制作形成TSV。在中通孔方案中，它是在金半接触/晶体管形成以后，但是在后端工序（BEOL）之前，在晶圆上刻蚀制作出TSV。在后通孔方案中，它是在后端工艺（BEOL）之后，再在减薄晶圆的背面刻蚀制作出TSV。

在半导体三维集成电路技术中的TSV蚀刻技术是关键技术之一，目前业内普遍使用Bosch蚀刻方法进行TSV蚀刻。Bosch工艺，也被称作“切换式刻蚀工艺”，以氟的等离子气体化学方法刻蚀硅，在刻蚀过程中，加入刻蚀气体刻蚀一段时间，然后再用碳氟等离子气体对刻蚀基底侧壁钝化，钝化一段时间，之后再进行刻蚀，这样循环地进行刻蚀和钝化交替加工；在实际刻蚀过程中，需要上百次的刻蚀与钝化交替重复加工，来提高刻蚀的选择性。

Bosch蚀刻方法的工艺特点通常会导致TSV盲孔侧壁上部及底部存在环型扇贝花纹（scallop），扇贝花纹的尺寸在50nm～100nm左右，其会影响后续薄膜的沉积，形成缺陷，导致电流泄露，最终影响到产品性能及可靠性。

通常有两种措施用以改善扇贝花纹现象：第一种是在完成TSV蚀刻之后增加额外干法蚀刻步骤，对扇贝花纹进行处理；第二种是在TSV蚀刻之后，生长一层热氧化层，然后去除该热氧化层。然而此两种方法效果并不理想，且有以下问题：对于增加额外干法蚀刻的方法，需要选择合适的气体和条件，且均匀性将变差，该方法对扇贝花纹现象的改善程度为20～30%；对于形成并去除热氧化层的方法，需要额外的热预算，特别是对主要是后端制程的3D-IC应用范围受到限制，且目前的结果并不理想，改善程度小于10%。

因此，提供一种新的TSV蚀刻方法以简单有效的改善TSV侧壁扇贝花纹现象、提高后续薄膜工艺质量实属必要。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种TSV盲孔的制作方法，用于解决现有技术中TSV盲孔侧壁具有环形扇贝花纹影响最终的产品性能及可靠性的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种TSV盲孔的制作方法，至少包括以下步骤：

S1：提供一硅基板，在所述硅基板表面形成一掩膜层并图形化，形成TSV盲孔掩模图形；

S2：以氟的等离子气体干法刻蚀所述硅基板正面并持续第一预设时间，然后再用碳氟等离子气体对刻蚀表面进行钝化并持续第二预设时间；

S3：重复步骤S2若干次，循环地进行刻蚀和钝化交替加工，直至刻蚀深度到达预设深度，形成若干TSV盲孔；