[发明专利]一种半导体器件的制造方法

说明书

本发明提供一种半导体器件的制造方法，所述方法包括：提供晶圆，所述晶圆的硅通孔中已填充第一金属层，所述第一金属层存在夹断现象；提供电解池，对所述晶圆进行电解，以去除存在夹断现象的部分所述第一金属层，并形成凹槽；在所述凹槽的底部和侧壁形成种子层；进行电化学镀步骤，以在所述种子层上形成第二金属层。根据本发明的制造工艺通过对硅通孔中金属层存在夹断现象的晶圆进行再处理，实现晶圆的再利用，降低成产成本，进而提高器件的良品率。

技术领域

本发明涉及半导体制造工艺，尤其涉及一种半导体器件的制造方法。

背景技术

硅通孔技术(TSV，Through-Silicon-Via)是通过在芯片和芯片之间、晶圆和晶圆之间制作垂直导通，实现芯片之间互连的技术。与以往的IC封装键合和使用凸点的叠加技术不同，TSV能够使芯片在三维方向堆叠的密度最大，外形尺寸最小，并且大大改善芯片速度和低功耗的性能。

现有硅通孔的制作方法包括以下步骤：步骤一、提供半导体衬底，刻蚀所述半导体衬底，形成凹槽；步骤二、在所述凹槽的侧壁和底部沉积形成氧化物隔离层；步骤三、在所述凹槽的侧壁和底部上依次形成扩散阻挡层和种子层；步骤四、使用电化学电镀(Electro-Chemical Plating，ECP)的方法形成金属层填充所述凹槽。步骤五、执行平坦化步骤，得到硅通孔。

需要注意的是，目前在ECP过程中硅通孔中填充的金属材料可能发生夹断(pinchoff)现象，如图1a和图1b所示。这种夹断现象的发生与ECP镀液的使用寿命以及化学试剂中添加剂浓度的变化都可能有关，通常在镀液即将超过使用寿命、加速剂浓度低于预定浓度8～10％以及抑制剂浓度超过预定浓度8～12％时，都可能引起硅通孔中填充金属材料夹断的现象产生，目前对于发生这种缺陷的晶圆没有再处理利用的方法，只能进行报废，大大增加了生产成本。

因此，有必要提出一种新的制造方法，以解决上述技术问题。

发明内容

在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提出了一种半导体器件的制造方法，包括下列步骤：

提供晶圆，所述晶圆的硅通孔中已填充第一金属层，所述第一金属层存在夹断现象；提供电解池，对所述晶圆进行电解，以去除存在夹断现象的部分所述第一金属层，并形成凹槽；在所述凹槽的底部和侧壁形成种子层；进行电化学镀步骤，以在所述种子层上形成第二金属层。

优选地，所述第二金属层为铜金属。

优选地，所述电解采用单步电解法。

优选地，所述电解使用恒流源。

优选地，所述电解以所述晶圆为阳极，以位于所述电解池底部的与所述第一金属层材质相同的金属块为阴极。

优选地，电解过程的电流密度为0.3～0.8mA/cm²。

优选地，电解时间小于30min。

优选地，所述种子层为铜种子层。

优选地，在大于900W的交流高偏压功率下沉积所述铜种子层，以使所述种子层中的铜具有[1 1 1]晶面。

优选地，在进行所述电解前还包括执行第一化学机械研磨的步骤。

优选地，在进行所述电解前还包括采用X射线检查所述晶圆中的所述第一金属层是否有夹断发生以及范围大小。

优选地，进行所述电解时，提供挡板以遮挡硅通孔中金属层未发生夹断的晶圆区域。